滇东北火德红铅锌矿床地球化学特征与成矿机制分析

文章通过研究滇东北火德红铅锌矿床岩石地球化学和S、Pb同位素地球化学特征,分析其成矿金属和成矿流体来源,进而对其成矿机制进行探讨。围岩主量与微量元素分析结果表明,火德红铅锌矿床为后生热液矿床,铅锌等成矿金属物质随热液进入赋矿围岩,结合围岩蚀变特征判断,其应属中_低温热液成因;闪锌矿与黄铁矿的δ34S主要分布在-17‰~-11.4‰,其S源极可能来自生物成因硫酸盐还原,与川滇黔地区铅锌矿的S同位素来源(总体来自海水硫酸盐热化学还原)有着明显的不同;矿石硫化物的Pb同位素比值变化范围较窄,均为正常Pb;Pb同位素主要来自于上地壳,有少量岩浆物质混入。上述特征表明火德红铅锌矿床为构造和岩性共同控制的后生热液型矿床,其成矿机制与典型MVT型铅锌矿相似。     

川中地区茅口组两期流体叠合控制下的白云石化模式

岩相学特征、地化分析揭示:川中地区下二叠统茅口组白云岩存在三种白云石:①平直晶面细晶白云石(δ13C_PDB=3.06‰,δ18O_PDB=-6.81‰;Fe:1×10-6,Mn:未检出,Sr:150×10-6);②非平直晶面粗晶鞍状白云石(δ13C_PDB=3.22‰,δ18O_PDB=-7.82‰;Fe:149×10-6,Mn:185×10-6,Sr:85×10-6);③非平直晶面细晶白云石(δ13C_PDB=3.49‰,δ18O_PDB=-9.45‰;Th=123℃,S=133~139‰NaCl;Fe:58×10-6,Mn:59×10-6,Sr:76×10-6)。研究结果表明存在两期白云石化流体:①早期压实作用形成的埋藏白云石化流体(T=37.4℃;S=29.8‰NaCl);②晚期受构造控制的热液白云石化流体(Th=114.8℃;S=153~226‰NaCl)。明确了三种白云石的成因:平直晶面细晶白云石是由早期埋藏流体交代泥晶基质形成的;非平直晶面细晶白云石是平直晶面细晶白云石在受到热液流体改造后所形成的;而非平直晶面粗晶鞍状白云石则是由热液流体直接沉淀出的。基于研究结果建立了相应的白云化模式。     

深部盐矿勘探钻井液研究与应用

ZK001井钻遇地层为大段泥岩,部分地层为页岩、含盐泥岩、盐膏层。在泥页岩地层进行大口径全面钻进,钻速较快,固控设备能力有限,引起钻屑中粘土颗粒重复性膨胀、软化及裂解分散,最终可能造成粘土侵,对井内安全造成威胁。深部岩膏层易溶于水,从而导致盐层蠕变、井径扩大、井壁失稳等问题。以ZK001井为例,通过优化钻井液体系及现场施工工艺,解决了地层强造浆、盐层失稳等问题。通过岩石力学测试、阳离子交换容量测试、钻井液体系优选及性能测试,确定了上部地层采用聚合物钻井液体系,下部含盐层取芯钻进转换为饱和盐水钻井液体系。通过选用合适的钻井液密度、粘度、切力量、滤失量、含盐量等指标,可以有效控制上部泥岩井壁稳定、含盐层蠕变、井径扩大的问题。钻进过程中钻井液性能稳定且易于维护,从而保证了钻进工作安全、高效、顺利的进行。     

俯冲带碳酸盐化对深部碳循环的启示:以中国西南天山碳酸盐化云母片岩为例

俯冲带可将地球表层碳输送至深部地幔,同时也记录着俯冲板片来源碳质流体的迁移沉淀机制,对地球深部碳循环具有重大影响。近年来,俯冲带脱碳机制的研究表明流体溶解脱碳作用是冷的大洋俯冲板片释放COH流体的重要方式,而上覆板块(尤其地幔楔)则被认为是缓冲这些COH流体的重要场所,甚至是俯冲带CO_2的唯一"归宿"。事实上,俯冲带岩石本身的固碳能力却受到了忽视,而对俯冲带岩石捕获和固存CO_2(carbon capture and storage,CCS)能力的评估对全球碳通量的估算尤为重要。本文以中国西南天山高压-超高压变质带中碳酸盐化云母片岩为例,探讨俯冲带岩石的碳酸盐化对深部碳循环的影响。西南天山长阿吾子一带的碳酸盐化云母片岩记录了俯冲板片起源的碳质流体对俯冲带云母片岩的交代作用,地球化学特征表明蛇纹岩释放的富水流体溶解俯冲洋壳中的碳酸盐可能是产生COH流体的重要机制。基于碳质流体对多硅白云母(Si(a.p.f.u.)=3.58～3.73)的交代及相对高压的碳酸盐矿物(主要为白云石和菱镁矿)与金红石的共生,结合区域上碳酸盐化云母片岩与高压碳酸盐化蛇纹岩(HP-ophidolomite)的伴生,我们认为云母片岩的碳酸盐化作用可能发生在俯冲板片峰期稍后的高压折返阶段。俯冲带云母片岩的固碳作用表明除了上覆板块,俯冲带岩石本身对于碳质流体也具有很好的吸收能力。初步估算表明俯冲带云母片岩的碳酸盐化每年可固存至少2.46～6.68Mt/yr,约占俯冲板片每年进碳量的4%～17%。     

阿尔金山两侧盐湖物质来源、成钾作用及其控制因素研究

塔里木盆地东部的罗布泊盐湖和柴达木盆地西部的盐湖分别位于阿尔金山两侧,均产出有大量富钾卤水,在油气藏开采中还伴随产出富钾油田水.为探讨阿尔金山两侧盐类资源富集机制及其控制因素,综合分析了罗布泊盐湖、柴达木盆地西部盐湖以及油田水的水化学和氢氧同位素地球化学特征,发现:富钾卤水的形成除依靠地表汇入水体的蒸发浓缩作用外,罗布泊晶间水、柴达木晶间水和油田水氢氧同位素均可演化至δD=-30‰,δ18 O=7.5‰左右,可能是深部流体上涌补给的结果.同时,根据87 Sr/86 Sr值并结合δ11 B、3 He/4 He同位素特征确认了盐湖成矿与深部流体有关,且指示罗布泊盐湖更具深源特征.深部流体对于两侧盆地成盐富钾有关键性作用,罗布泊盐湖可能接受深部流体补给,柴达木盆地西部富钾盐湖卤水多数可接受油田水的补给,而少部分可能接受深部流体补给.     

水基钻井液防塌封堵材料封堵特性实验研究

提高钻井液封堵能力是有效解决硬脆性页岩、煤层等复杂地层井壁失稳的主要技术手段。本文以在一定温度、压力条件下30 min的滤失量为评价标准,对几种封堵材料的封堵特性进行了实验研究。结果表明：除超细碳酸钙外,其他材料随着加量的增加,封堵效果越来越好;乳化沥青、乳化石蜡和油溶性酚醛树脂随着温度的升高,封堵效果变差,而聚乙二醇和聚酯先变差然后又有一定程度的恢复;聚酯和超细碳酸钙能够快速封堵微裂缝;几种封堵剂均对钻井液的流变性能有较明显的影响。对各封堵材料的封堵机理分析表明：不同的封堵材料具有不同的封堵特性,分别适应不同的温度、压力条件。只有根据井下实际情况,有针对性地选择与之相适应的封堵材料,才能有效提高水基钻井液的封堵能力。     

胶东辽上金矿床C、O、S、Pb同位素组成及矿床成因

辽上金矿床是胶莱盆地东北缘地区近年来新发现的一处特大型金矿床,以黄铁矿、白云石为载金矿物而区别于"焦家式"、"玲珑式"金矿床。为探讨新类型金矿床成矿流体特征和成矿物质来源,对该矿床载金白云石C、O和黄铁矿S、Pb进行了同位素分析。结果显示,载金矿物白云石中δ~(13)C_V-_(PDB)值为-4.60‰_(～-)3.60‰,δ~(18)O_(V-SMOW)值集中在9.6‰～10.6‰;黄铁矿δ~(34)S值为+7.2‰～+9.4‰,均值为+8.2‰;黄铁矿~(206) Pb/~(204) Pb、~(207)Pb/~(204) Pb与~(208) Pb/~(204) Pb值分别为17.027～17.576、15.435～15.503、37.706～38.205。结合胶莱盆地构造-岩浆演化背景,认为辽上金矿床C-H-O含矿流体主要源于地幔,上升过程中有大气降水参与及壳源成矿物质混入,具有壳幔混合特征,成因类型为含金黄铁矿碳酸盐脉充填型低温热液金矿床。     

巴音戈壁盆地塔木素铀矿床含矿砂岩成岩作用类型、演化序列及其对铀成矿的约束

勘查和研究发现部分砂岩型铀矿床中不仅有表生氧化流体作用还存在深部流体的参与,这类砂岩型铀矿床蚀变类型多样且成因复杂.塔木素砂岩型铀矿表生流体和深部流体活动都很明显,砂岩普遍固结且后生蚀变类型独特,因此,恢复成岩成矿事件及其演化过程,对揭示铀沉淀富集机理至关重要.本文通过镜下鉴定、电子探针、扫描电镜分析等,系统研究了塔木素矿床含矿砂岩成岩作用特征与后生蚀变矿物生成序列,重塑了成岩成矿事件的演化过程.研究结果显示,塔木素矿床砂岩中压实作用较弱而胶结作用很强,重结晶作用普遍,是造成目的层致密的主要原因,赤铁矿、褐铁矿化、碳酸盐化、石膏化是该地区主要的胶结类型.将该地区的成岩演化划分为沉积-早成岩阶段、早期氧化流体作用阶段、热流体改造阶段和晚期氧化流体弱改造阶段.成岩环境由弱碱性向酸性环境转变的过程中的氧化还原过渡部位是造成铀沉淀的关键,大规模的氧化作用是矿床形成的基础,后期热流体活动对早期形成的低品位铀矿石进行叠加改造,是成矿的关键环节.     

Sensitivity assessment of strontium isotope as indicator of polluted groundwater for hydraulic fracturing flowback fluids produced in the Dameigou Shale of Qaidam Basin

Hydrogeochemical processes that would occur in polluted groundwater and aquifer system, may reduce the sensitivity of Sr isotope being the indicator of hydraulic fracturing flowback fluids(HFFF) in groundwater. In this paper, the Dameigou shale gas field in the northern Qaidam Basin was taken as the study area, where the hydrogeochemical processes affecting Sr isotope was analysed. Then, the model for Sr isotope in HFFF-polluted groundwater was constructed to assess the sensitivity of Sr isotope as HFFF indicator. The results show that the dissolution can release little Sr to polluted groundwater and cannot affect the εSr(the deviation of the 87 Sr/86 Sr ratio) of polluted groundwater. In the meantime, cation exchange can considerably affect Sr composition in the polluted groundwater. The Sr with low εSr is constantly released to groundwater from the solid phase of aquifer media by cation exchange with pollution of Quaternary groundwater by the HFFF and it accounts for 4.6% and 11.0% of Sr in polluted groundwater when the HFFF flux reaches 10% and 30% of the polluted groundwater, respectively. However, the Sr from cation exchange has limited impact on Sr isotope in polluted groundwater. Addition of Sr from cation exchange would only cause a 0.2% and 1.2% decrease in εSr of the polluted groundwater when the HFFF flux reaches 10% and 30% of the polluted groundwater, respectively. These results demonstrate that hydrogeochemical processes have little effect on the sensitivity of Sr isotope being the HFFF indicator in groundwater of the study area. For the scenario of groundwater pollution by HFFF, when the HFFF accounts for 5%(in volume percentage) of the polluted groundwater, the HFFF can result in detectable shifts of εSr(ΔεSr=0.86) in natural groundwater. Therefore, after consideration of hydrogeochemical processes occurred in aquifer with input of the HFFF, Sr isotope is still a sensitive indicator of the Quaternary groundwater pollution by the HFFF produced in the Dameigou shale of Qaidam Basin.     

极性分子型电流变液导电机理研究

极性分子型电流变液是一种新型的电流变材料.其介电颗粒上吸附极性分子,极性分子在颗粒间强局域电场作用下发生取向是产生巨电流变效应的关键.通过对Ca—Ti—O(CTO)体系极性分子型电流变液电流密度的测量发现,其导电行为遵从Poole-Frenkel效应的规律,这是极性分子型电流变液的重要特征之一.而500 ℃处理过的CTO粉体不含极性分子,所配制的电流变液无巨电流变效应,其电流密度随外电场强度近似地呈线性关系,显示出传统电流变液特性.