海洋天然气水合物成藏系统研究进展

在系统总结海洋天然气水合物形成的物质来源及成因机理、物理化学响应、形成环境及成藏模式、分布规律和资源评价进展的基础上,提出了我国开展天然气水合物成藏机理研究的方向和科学问题。2007年4—6月通过钻探获得了测井、原位测量、沉积物岩心及其顶空气、孔隙水、微生物、水合物等样品和资料。南海北部陆坡神狐海域是研究天然气水合物成藏机理和分布规律的理想区域。采用重点分析天然气水合物成藏的物质基础、形成环境、成藏过程、响应机理和成藏系统等研究思路,针对天然气水合物成藏系统中气—水—沉积物—水合物体系的相互作用机理、天然气水合物成藏过程中的物理化学响应机理、天然气水合物成藏要素的耦合控矿机理等3个关键科学问题,开展天然气水合物成藏物源、地质与温压场等成藏条件、成藏演化热动力学机理、成藏响应机理和天然气水合物成藏系统等5个方面研究。     

天然气水合物区多相流体运移模型：以南海神狐海域为例

天然气水合物是重要的海洋油气资源,近年来利用孔隙水地球化学手段结合流体反应运移模型对水合物进行勘探已 成为研究热点。文章针对南海神狐海域钻探GMGS-1航次的数据资料,用孔隙水溴碘摩尔数比值拟合全新世流体运移速率, 构建了二期次非稳态水合物多相流体运移模型,并以SH7站位作为应用,发现自更新世以来研究区水合物成藏系统处于衰 退状态。通过模型参数敏感性分析,了解到影响模型输出的参数权重从高到低依次是沉积物孔隙度、有机质含量和沉积埋 藏速率。进一步数值分析表明,在水合物成藏系统中,有机质含量与水合物饱和度满足线性相关,其他主要参数与饱和度 的关系并非单调函数,且主导水合物稳定区内的甲烷物源是深部外源流体所携带的甲烷。多相流体运移模型对水合物资源 勘查具有一定的理论意义。     

河南东沟钼矿花岗斑岩成因: 岩石地球化学、锆石U-Pb年代学及Sr-Nd-Hf同位素制约

本研究对东沟超大型钼矿床的成矿母岩-东沟花岗斑岩开展了系统的年代学、岩石地球化学及Sr-Nd-Hf同位素分析工作.LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果表明,东沟花岗斑岩成岩年龄为114～117Ma,与已有的成矿年龄(116±2Ma,Re-Os法)一致,证实了东沟钼矿为一斑岩型矿床.详细的岩石地球化学分析显示东沟花岗斑岩岩体与区域上太山庙大型花岗岩基为同源演化关系,它们均为弱过铝质,具有富Si、富K、富Rb、Th、U等大离子亲石元素、富Nb、Ta、Zr、Hf等高场强元素,贫Fe、Mg、Ca,贫Sr、Ba,Ga/Al比值较高等地球化学特征,属铝质A型花岗岩,形成于伸展构造体制,东沟岩体是母岩浆经历了强烈结晶分异高度演化的产物;东沟岩体Nd同位素组成为0.51166～0.51182,ε_(Nd)(t))值在-17.3～-14.3之间,锆石的ε_(Hf)(t)值变化较大,由-3.4至-18.7,另有一颗年龄为1715Ma的捕获锆石的ε_(Hf)(t)值为-2.4,Nd、Hf模式年龄分别为1.5～1.8Ga与1.3～1.7Ga.我们认为东沟岩体的岩浆源区以古老地壳物质为主,但也有少量幔源组分参入,并且幔源物质的加入及很高的岩浆演化程度可能对东沟钼矿的成岩成矿过程具有重要作用.     

小秦岭金矿中黄铁矿微量元素原位LA-ICPMS分析及其对矿床成因的指示意义

位于河南和陕西交界的小秦岭金矿集区是我国仅次于胶东金矿的第二大黄金产地,大地构造位置上位于华北地台的南部边缘,属于秦岭造山带的边缘组成部分,近东西向展布.该地区金矿类型主要是石英脉型,少量蚀变岩型.     

海洋Nd同位素演化及古洋流循环示踪研究

海洋Nd同位素演化已经成为示踪陆源风化输入和洋流循环改变的最重要的手段之一,得到了越来越多的应用,并取得了许多重要的成果。海水的Nd同位素组成主要受陆源输入物质控制,热液输入几乎可以忽略。由于Nd在海洋中的停留时间(约500～1000a)略小于海水的平均混合时间(约1500a),且各洋盆有不同的Nd同位素风化输入,因此现代各大洋海水具有不同的Nd同位素组成。在陆源输入稳定的情况下,可以利用海水的Nd同位素组成和演化来示踪水体的混合或洋流循环的改变。目前主要依靠对海洋中水成铁锰结壳、海洋钙质有孔虫壳体、磷酸质鱼骨头或鱼牙齿化石以及沉积物中铁锰氧化物组分等的研究来恢复和反演古海水的Nd同位素组成和演化。4种分析材料各有其优缺点。其中,通过对水成铁锰结壳的Nd同位素分析,基本建立了各大洋新生代以来的主要洋流的Nd同位素组成的长尺度演化。通过有孔虫壳体、鱼化石碎片和沉积物中Fe-Mn氧化物组分可以进行高时间分辨率的古海水Nd同位素演化示踪。利用海水Nd同位素演化可以示踪古洋流通道的开启或闭合,以及获得水体交换的直接信息,为研究构造运动与气候变化之间的关系提供指示。同时,将海水Nd同位素演化与气候变化的指标结合起来,可以用于示踪各种气候条件下洋流循环的改变,将洋流循环的改变与气候变化联系起来,研究两者之间的成因关系。对表层水体的Nd同位素组成的研究则可以示踪不同气候条件下大陆陆源风化输入的改变。     

江西九瑞矿集区硅质断裂磨砾岩带的厘定及其成岩成矿意义

在九瑞矿集区研究叠合断裂和叠加成矿作用的基础上,我们进一步详细研究了出露在洋鸡山-丁家山-望夫山一线的硅质角砾岩,指出它们不是原先认为的石炭系沉积硅质岩,而应属于一种断裂磨砾岩,并深入探究其形成过程及与成矿之关系.断裂磨砾岩是断裂分带结构成熟的标志之一,多在剪切作用和热液作用下,断裂岩石经硅化-破裂-碎裂-粉碎-研磨,形成具有一定圆度和球度,大小差异较大的磨砾或磨粒,且又会反复的集结-破碎,不断拓宽断裂构造形成磨砾-角砾岩带.本文研究的断裂磨砾岩,呈北东向展布,延长达十几千米.成分上以硅化角砾岩为主,SiO2含量一般大于90％,石英颗粒由隐晶到显晶.一些角砾岩中含Fe2O3较高,有可能是原先的硫化物经氧化形成的褐铁矿.本区洋鸡山-丁家山-望夫山一线产出的断裂磨砾-角砾岩带,很可能是燕山期构造-岩浆-成矿事件的产物.在城门山和武山铜矿,我们之前的工作己发现存在产于泥盆系五通组和石炭系黄龙组层滑构造体系中的黄铁矿角砾岩,则有可能属于海西期同生断裂活动的产物.因此,这些不同的角砾岩具有多阶段活动和叠加成矿的特征.本文还进一步指出,九瑞地区其他层位(如泥盆系与志留系之间、志留系与奥陶系之间)发育的层滑构造体系和断裂角砾岩及热液蚀变岩,也很可能是成矿有利部位,值得今后找矿工作的关注.     

小秦岭文峪金矿床流体包裹体研究及矿床成因

文峪金矿位于小秦岭矿田南部,其产出受脆-韧性剪切带控制,赋矿围岩为太华群变质杂岩.根据脉体穿切关系和矿物交代关系,可以将文峪金矿流体成矿过程分为早、中、晚三个阶段,其热液石英中发育CO2-H2O型、纯CO2型和H2O溶液型三种类型流体包裹体.平阶段石英中原生包裹体主要是CO2-H2O型和纯CO2型,其成分为CO2+H2O±N2±CH4,均一温度集中在290～330℃,盐度为1.02％～9.59％ NaCleqv;中阶段为主成矿阶段,该阶段石英中包含了所有3种类型的包裹体,其中以CO2-H2O型包裹体为主,获得CO2-H2O和水溶液包裹体均一温度集中在250～290℃,盐度为0.02％～12.81％NaCleqv;晚阶段石英仅发育水溶液型包裹体,具有较低的均一温度(114～239℃)和盐度(4.18％～8.95％ NaCleqv).根据CO2-H2O型包裹体计算早、中阶段压力分别为130 ～ 178MPa和85 ～ 150MPa,对应的成矿深度分别为4.7～6.5km和3.1～5.5km.总体而言,文峪金矿的初始流体具有中高温、富CO2、低盐度的变质流体特征,晚成矿阶段流体演化为低温、低盐度水溶液流体,流体的不混溶导致了主成矿期矿质的大量沉淀,文峪金矿为中浅成的造山型矿床.     

九瑞矿集区燕山期构造-岩浆作用及其与铜金多金属成矿关系研究

九瑞地区是长江中下游成矿带中最重要的铜金多金属矿集区,成矿作用可分为海西期喷流沉积期及燕山期岩浆热液期,其中燕山期的构造-岩浆热事件对成矿至关重要。本文在详细的野外矿田构造-地层-岩浆岩调查与分析及室内成岩成矿机理研究基础上,对九瑞矿集区构造系统、岩浆系统和成矿系统进行了综合研究。梳理厘定出该区主要控岩成矿断裂构造为NEE（近EW）向脆韧性走向叠掩逆冲断裂带和SN（近SN）向张扭性横向破碎断裂带。两组断裂形成“井”字形的构造格架,制约着该区的岩浆岩分布并与成矿密切相关。区内岩浆岩种类繁多,与成矿有关的主要是花岗闪长斑岩和石英闪长玢岩。两类岩体侵位的时期都集中在燕山早中期（138~148Ma）。其产状一般为岩株、岩锥、岩枝和岩墙等。岩枝、岩墙多沿NEE向逆冲断层带,尤其是沿其特有的“Y”字形断裂分布。而与成矿关系最为密切的岩株、岩锥则都侵位于NEE向和SN向断裂的交汇处。本文特别强调前人关注不够的SN（近SN）向张裂带及其控岩成矿作用。在本区确定的4组SN向张扭性带中,其中第2组宋家湾-严家村一线同NEE断裂带的几处交汇处是值得进一步详查的预测区。九瑞矿集区矿床成因类型主要包括矽卡岩型、斑岩型（包括隐爆角砾岩型）、沉积-热液叠加改造型和热液脉型等。在不同矿区,各种不同成因类型的矿床可以叠加复合为不同的矿床式,如①武山式（沉积-热液叠加改造型+矽卡岩型矿化）;②丰山洞式（矽卡岩型+隐爆角砾岩型矿化）;③城门山式（斑岩型+矽卡岩型+沉积-热液叠加改造型矿化）;④洋鸡山式（隐爆角砾岩型+斑岩型矿化）。     

江西相山铀矿田如意亭剖面火山岩的年代学格架及其地质意义

江西相山铀矿田如意亭剖面最底部的熔结凝灰岩代表了相山火山-侵入活动的开始时间,本文首次报导了该熔结凝灰岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb定年结果,得出其形成年龄为137.3±0.9Ma,表明相山火山-侵入活动开始于早白垩世。此外,对如意亭剖面的两个流纹英安岩样品的锆石U-Pb定年结果分别是136.8±2.5Ma和136.4±1.5Ma,对采自如意亭剖面的流纹英安斑岩的锆石U-Pb定年结果是135.0±2.0Ma,对采自如意亭剖面的碎斑熔岩的定年结果是134.1±1.6Ma,这些定年结果结合前人已有的研究,得出相山火山-侵入杂岩的形成时代集中在135Ma左右（137~132Ma）,再次证实了相山火山-侵入活动始于早白垩世,是一次集中且短暂的火山-侵入活动。本文对如意亭剖面的定年结果证实相山地区打鼓顶组和鹅湖岭组的火山岩地层应属于早白垩世。然而赣杭构造带上原先所划分的打鼓顶组与鹅湖岭组火山岩形成的时间与武夷山北坡冷水坑盆地中火山岩系并不相同,因此,打鼓顶组与鹅湖岭组地层在区域上应予重新厘定。     

与碳酸岩-碱性岩有关的铌-稀土矿床成矿作用及成因机制

铌和稀土资源主要来自与碳酸岩-碱性岩相关的矿床,加强碳酸岩-碱性岩系统铌和稀土成矿作用研究,对指导我国铌和稀土资源的找矿都具有重要意义。本文对与碳酸岩-碱性岩有关的铌-稀土矿床成矿作用及成因机制进行了梳理和总结。碳酸岩-碱性岩系统中铌和稀土的初始富集一般与富集地幔的部分熔融有关,地幔源区稀土和稀有金属、碱金属和挥发分的富集是成矿的关键。橄榄石、单斜辉石等早期岩浆矿物的高度分离结晶导致残余碱性岩浆中铌和稀土的进一步富集,结晶铌和稀土矿物;碳酸岩中铌矿物结晶有堆晶岩成因和交代成因两种机制。大多数与碳酸岩-碱性岩相关的铌-稀土矿床均经历了热液蚀变,岩浆铌矿物被原地蚀变成热液铌矿物;而碳酸岩-碱性岩中矿石矿物和脉石矿物中的轻重稀土在热液过程中均可被溶解迁移再沉淀为稀土矿物。包括物理富集、化学富集和/或生物富集过程在内的地表风化过程可进一步提升碳酸岩型铌-稀土矿床的品位;在碱性硅酸岩体系中,少数矿床通过物理富集提升铌和稀土品位,而大多数矿床的风化会导致稀土矿物的分解形成一些不易被经济利用的次生稀土矿物。