川滇黔二叠系铅锌成矿物质来源：C-H-O-S-Pb同位素制约——以云南太平子铅锌矿为例

【研究目的】川滇黔地区铅锌矿成因具有多样性,特别是与峨眉山玄武岩的关系存在较大的争议,本文从前人关注较少的二叠系碳酸盐岩中的铅锌矿入手,研究成矿物质来源。【研究方法】以云南寻甸县太平子铅锌矿为研究对象,运用S、Pb、C、H、O同位素实验数据及流体包裹体测温等方法,对成矿物质来源及成矿流体特征进行探讨。【研究结果】矿石铅同位素组成比较均一,分布集中,²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁷Pb/²⁰⁴Pb、²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb的变化范围分别为18.543～18.584、15.646～15.694、38.799～38.958,属于正常普通铅,具壳源特征,主要来源于基底岩石,水岩反应可能使赋矿围岩贡献少量的成矿物质。矿石硫化物δ³⁴S变化范围为-13.6‰～-7.3‰,方铅矿的δ³⁴S高于闪锌矿,硫同位素分馏并未达到平衡,生物成因硫酸盐还原作用（BSR）是还原硫的主要来源。热液方解石δ¹³C_V-PDB范围为3.8‰～4.7‰,δ¹⁸O_V-SMOW范围为12.0‰～16.7‰,相较于滇东北其他重要的铅锌矿床,具有明显的低δD、高δ¹⁸O_fluid特点,成矿流体中的水主要来源于岩浆水和有机水的混合,具有中—高温、低盐度特征。【结论】太平子铅锌矿在成矿物质、流体、成矿温度等均与区域上其他典型铅锌矿有较明显差别,具有典型的岩浆-热液成因特点。     

变径稳定器在鄂北水平井钻井应用研究

鄂北大牛地、东胜气田施工水平井水平段长在1000~2000 m之间,以稳斜钻进为主,为保证稳斜效果,降低轨迹调整频次,减少滑动钻进进尺,主要采用双扶稳斜钻具组合,起到了较好的稳斜效果。但鄂北致密砂岩储层的非均质性强,水平段经常钻遇泥岩夹层而调整轨迹,造成双扶稳斜钻具组合在轨迹调整中存在造斜率低、无法快速调整达到地质目的的问题。通过分析不同钻具组合作用效果,配套应用变径稳定器,控制其井下工作状态,改变外径尺寸,使钻具组合、结构和作用效果发生变化,满足轨迹控制需求,实现整体水平段稳斜钻进,并兼顾轨迹调整快速灵活的目的。在鄂北大牛地和东胜气田水平井水平段应用变径稳定器10余口井,平均机械钻速10.18 m/h,水平段提速24.6%,应用效果良好,实现了提高水平段钻井施工效率的目的,为鄂尔多斯盆地长水平段提速提效提供了有利借鉴。     

基于扩展有限元分析的页岩水力压裂裂缝扩展规律探究

水力压裂是开采地下页岩气资源的有效技术手段,探究页岩水力压裂裂缝的扩展规律,可为页岩气的高效开采提供科学的指导依据。通过运用大型有限元软件ABAQUS中的扩展有限元模块,针对不同地应力差工况条件下均质页岩中初始裂缝的位置、方位角、数量和含层理页岩中层理的构造方向、内部倾角、岩性对水力裂缝扩展的影响进行探究。结果表明：对于垂向扩展的水力裂缝,水平主应力增大使裂缝更不易扩展,裂缝扩展长度减小、起裂压力增大;在注液体积流量相同时,向初始裂缝两端同时起裂所形成的水力裂缝长度大于仅向一侧起裂;当初始裂缝处于页岩中部且呈45°方向时,裂缝会向最大水平主应力方向偏转,且偏转程度随最大水平主应力的增大而增大;分时多簇压裂时,裂缝间的扩展会相互干扰,且会较大地影响裂缝扩展的形态和起裂压力,但对裂缝注液点裂缝宽度的影响较小;对于含水平和竖直构造层理的页岩,改变层理内部倾角,水力裂缝会出现不同程度偏转,且其偏转程度随着层理内部倾角的增大而减小;对于含45°方向构造层理的页岩,水力裂缝在层理分别为砂岩、煤岩和泥岩中的偏转程度依次增大,且裂缝偏移比随着最大水平主应力的增大而增大。     

T型巷道中突出煤−瓦斯两相流动力学试验研究

为了进一步探究突出煤−瓦斯两相流在不同巷道布置方式下的动力学行为,利用多场耦合煤矿动力灾害大型物理模拟试验系统,开展了T型巷道布置方式下的煤与瓦斯突出试验,得出了两相流运移过程中冲击力与静压的演化特征。结果表明：直线主巷内冲击力随时间呈多峰值震荡衰减趋势,体现了突出过程的脉冲特性,且距突出口越近,冲击力震荡次数越多;分岔两侧支巷内冲击力突出前期呈现两种演化趋势,其一是迅速增大至峰值后缓慢下降,其二是缓慢增大后缓慢下降;距分岔结构中心左侧1 500 mm处出现了较大冲击力值,出现重度危险区域,而右侧则在距500 mm和1 900 mm处。利用突出运移动态图像将整个过程分为单相气流和两相流两个阶段,单相气流阶段中分岔后支巷的冲击力就迅速上升至峰值,而在两相流阶段分岔前主巷的冲击力上升至最高值,存在分岔后冲击力峰值高于分岔前的现象。突出过程中,巷道壁面上静压值总体偏低;静压随时间呈间歇式波动发展,且其峰值点自煤层由近及远呈先增大后减小的趋势;距突出口越远,直线主巷内静压出现峰值的时刻越滞后;分岔支巷内静压左右两侧的演化近似,随着时间推进,分岔结构前后静压衰减逐渐增大。     

钙质砂一维蠕变分形破碎特性宏微观试验研究

钙质砂是远洋地区港口、机场和民用建筑等构筑物的天然地基材料。通过钙质砂一维压缩蠕变试验和微观结构测试,发现了蠕变前后表面孔隙面积减小且呈分散分布的规律以及试验过程中试样瞬时变形、快速变形和衰减变形特征与粒径的高度相关性;利用基于分形理论改进的相对颗粒破碎率和质量分形维数描述了蠕变前后颗粒破碎程度,得到了分形维数和蠕变与时间的衰减形态曲线关系以及宏观质量分形维数和微观表面分形维数的线性关系,并在此基础上对单一粒径组钙质砂蠕变过程中的分形破碎行为进行了多尺度分析和宏微观跨尺度关联性研究,获得了蠕变过程中颗粒破碎发展以及微观孔隙变化规律,证明了钙质砂蠕变过程中的颗粒重组排列、破碎和研磨行为,揭示了钙质砂蠕变机制。     

水合物储层伺服降压开采模型试验研究

深海水合物赋存于一定的温度和压力环境下,降压开采时降压速率对分解产气速率和储层变形特性影响显著。利用浙江大学自主研发的水合物降压开采试验装置,通过伺服控制降压速率,初步开展了水合物储层模型降压开采试验,研究了储层温度场、孔压场、产气量等的响应特性,探讨了降压速率对产气效率和储层变形特性的影响规律。试验表明：水合物竖井降压开采时,开采井周围储层温度率先下降,分解域由井周逐步向周围发展。适当提高降压速率能够提高储层开采效率,但降压速率过快时易导致水合物重生成,反而不利于水合物高效持续稳定开采,开采时应选择合理的降压速率以达到最优产气效率。开采过程中根据储层孔隙与外界连通程度,储层孔隙状态可分为完全封闭型、局部封闭型和开放型3种类型。储层开采试验完成后,浅层土体出现 3 种不同变形特征的区域：I 区为井周土层,呈漏斗型下陷;II 区土层平坦,无明显扰动痕迹;III 区为边界土层,该处水气产出受阻导致部分气体向上迁移引起土丘状隆起带出现。这些变形特征与气体在储层中的迁移路径和运移模式相关。通过相似性分析,给出了模型与原型分解时间和产气量等的对应关系。     

青藏高原腹地各拉丹冬南北坡多年冻土考察初步结果

青藏高原唐古拉山南北两侧在地形地貌、地理和气候特征上存在显著差异,多年冻土的发育状况和特征也明显不同。受第二次青藏高原综合科学考察研究等项目资助,多年冻土对亚洲水塔的影响专题考察分队分别于2019年和2020年的10—11月对唐古拉山各拉丹冬南侧的色林错上游扎加藏布源区（简称“湖源区”）和北侧的长江上游沱沱河源区（简称“江源区”）进行了多年冻土野外考察。利用钻探、坑探、地球物理勘探等方法对多年冻土的分布边界、多年冻土剖面的地层、地下冰等特征进行了描述和取样,同步构建了多年冻土温度和活动层水热观测网络,为多年冻土对亚洲水塔影响的机理分析、数值模拟以及情景预估提供数据保障。对野外调查资料的初步分析认为,各拉丹冬南北两坡地层沉积类型和地下冰赋存状态存在明显差异,北坡多年冻土的热稳定性、地下冰含量、冰缘地貌类型多样性均高于南坡,但由于受到构造地热、河流融区等多种因素的影响,北坡的冻土分布形式更为复杂。江源区100 m钻孔剖面揭示了连续分布的、厚度大于50 m的地下冰;在该区域发现了多年生冻胀丘分布群,并利用钻探和地球物理勘探方法对该区域规模最大、结构最完整的冰核型冻胀丘进行了较为系统的勘察剖析。两次野外调查工作共采集钻孔岩心、表层土壤、冰水等各类样本近1.2万件,为后期区域冻土理化指标分析,冻土环境化学、古气候环境研究的开展奠定基础。     

滇东南都龙Sn-Zn多金属矿床交生硫化物微区主量元素、硫同位素特征及成因研究

都龙Sn-Zn多金属矿床位于滇东南老君山锡锌钨多金属成矿区南部,是中国3大锡石硫化物矿床之一。该矿床发育闪锌矿-黄铜矿-磁黄铁矿密切共生结构,即硫化物交生结构。文章利用电子探针和LA-MC-ICP-MS对具有交生结构的闪锌矿-黄铜矿-磁黄铁矿和毒砂进行了微区主量元素和硫同位素测试,以期明确其成因及硫的来源。主量元素测试结果显示,闪锌矿中的w(Zn)为52.23%~57.22%,w(S)为33.06%~36.10%,w(Fe)为9.92%~12.24%,w(Cu)为0.11%~0.30%;黄铜矿中的w(Cu)为33.95%~35.08%,w(S)为33.49%~35.27%,w(Fe)为30.74%~31.41%,w(Zn)为0.04%~1.50%;磁黄铁矿中的w(Fe)为49.30%~51.94%,w(S)为38.36%~39.69%,w(Zn)为9.35%~11.01%,w(Cu)为0.05%~0.15%。磁黄铁矿和黄铜矿包裹体边部和核部成分均一,且投影点全部落在固溶体出溶区域,说明都龙矿床交生闪锌矿-黄铜矿-磁黄铁矿是固溶体分离成因。原位S同位素分析结果显示,闪锌矿的δ³⁴S为0.9‰~3.2‰,磁黄铁矿的δ³⁴S为0.6‰~2.1‰,毒砂的δ³⁴S为2.9‰~4.2‰,黄铜矿的δ³⁴S为0.6‰~2.8‰,均显示为岩浆来源特征。主量元素温度计估算的闪锌矿-黄铜矿的形成温度介于285~394℃,指示该矿床主要硫化物形成于中高温阶段。     

南天山—北山—索伦—长春缝合带的性质与演化

南天山—北山—索伦—长春缝合带作为古亚洲洋的最终闭合位置,其形成与演化特征一直以来都是中亚造山带相关研究的焦点与热点问题。对于该缝合带形成时代以及俯冲极性等方面的研究,有利于揭示中亚造山带的增生与演化历史,为古亚洲洋构造演化模型的建立提供理论支持。笔者等依据南天山—北山—索伦—长春缝合带内的大地构造背景、构造岩石组成、闭合方式和闭合时代的差异,自西向东将其分为4段：① 南天山缝合带位于缝合带西段,形成于塔里木板块向北俯冲与哈萨克斯坦—伊犁地块发生拼贴的过程中,根据高压变质年龄、钉合岩体以及不整合盖层等证据来综合分析,其闭合时代应为晚石炭世;② 北山缝合带位于缝合带中段,形成于敦煌地块和阿拉善地块向北俯冲与北部图瓦—蒙古板块发生拼贴的过程中,根据带内蛇绿岩的年代学证据限定其闭合时代应为早—中二叠世。阿拉善地块北缘的两条蛇绿岩带作为北山缝合带与索伦—长春缝合带之间的连接带,分别代表了古亚洲洋在该区域闭合时形成的缝合带和弧后盆地,其形成时代应当为中二叠世—晚二叠世早期;③ 索伦—长春缝合带位于缝合带中—东段,古亚洲洋在该地区同时发生了南北两侧的双向俯冲,两侧地块在中二叠世—早三叠世完成拼贴;④长春—延吉缝合带形成于中三叠世前后华北板块与佳木斯—兴凯地块的俯冲增生过程中,其较西侧索伦—长春缝合带的形成时间（270~250 Ma）晚20~30 Ma。因此长春—延吉缝合带与索伦—长春缝合带的形成时代与构造背景存在显著的差异,不属于其东延部分。在上述分析基础上,笔者等认为古亚洲洋沿南天山—北山—索伦—长春缝合带自西向东发生了4个阶段的演化过程,闭合时代自西向东逐渐变年轻,整个过程从晚石炭世一直持续到了三叠世,其中长春—延吉缝合带记录了古亚洲洋和古太平洋构造域叠加与转换的地质过程。