岩石变形、流体压力与热液成矿关系的研究现状

地壳中岩石的变形模式受构造应力、流体压力和上覆岩层重力共同作用的影响。岩石组成和构造应力的大小、方向决定着岩石的变形过程,同时岩石的破裂还受先存断裂构造的影响。流体压力增大,岩石可以发生水力破裂,而引起水力引张破裂的条件是σ1-σ3<4T和Pf=σ3+T。随着深度的增加,受地温梯度的影响,岩石由脆性变形向韧性变形转变。在无流体超压影响的情况下,脆韧性转换的温度在300~450℃之间,大约在地壳15km处。当流体压力和应变速率增大时,韧性条件下的岩石变形行为由韧性向脆性变化,脆韧性转变的深度随之增大。从构造角度探讨热液成矿作用,热液矿床形成的深度与流体压力、应变速率、裂隙的发育、介质的渗透率、温度变化等相关。岩石断裂的类型和方向影响岩石的渗透率,提供流体运移的通道和聚集场所,控制矿床形成的深度、位置和矿体产状。     

岩石变形、流体压力与热液成矿关系的研究现状

地壳中岩石的变形模式受构造应力、流体压力和上覆岩层重力共同作用的影响。岩石组成和构造应力的大小、方向决定着岩石的变形过程,同时岩石的破裂还受先存断裂构造的影响。流体压力增大,岩石可以发生水力破裂,而引起水力引张破裂的条件是σ1-σ3<4T和Pf=σ3+T。随着深度的增加,受地温梯度的影响,岩石由脆性变形向韧性变形转变。在无流体超压影响的情况下,脆韧性转换的温度在300~450℃之间,大约在地壳15km处。当流体压力和应变速率增大时,韧性条件下的岩石变形行为由韧性向脆性变化,脆韧性转变的深度随之增大。从构造角度探讨热液成矿作用,热液矿床形成的深度与流体压力、应变速率、裂隙的发育、介质的渗透率、温度变化等相关。岩石断裂的类型和方向影响岩石的渗透率,提供流体运移的通道和聚集场所,控制矿床形成的深度、位置和矿体产状。     

异常孔隙流体压力的成因及其贡献探讨

在深入研究泥质岩异常孔隙流体压力成因的基础上,将异常孔隙流体压力的形成划分为两个形成条件和两种形成机制。泥质岩厚度大和沉积速率快是异常孔隙流体压力形成的两个基本条件,水热增压和流体增加承压是异常孔隙流体压力形成的两种机制。由等效深度法和水热增压关系图,可计算出欠压实泥质岩的总异常孔隙流体压力和由水热增压产生的异常孔隙流体压力,再由二者之差便可得到因流体增加承压而产生的异常孔隙流体压力,根据两者大小的比较便可以定量地讨论水热增压和流体增加承压对异常孔隙流体压力的贡献大小。利用此方法对松辽盆地三肇地区两套泥岩的异常孔隙流体压力及形成机理进行了研究,得到青山口组泥岩的水热增压对异常孔隙流体压力的贡献大干流体增加承压的贡献,嫩江组泥岩的流体增加承压对异常孔隙流体压力的贡献大于水热增压的贡献,其结果可以预测其向外排烃量的相对大小。     

沉积盆地流体活动及其成岩响应

盆地流体活动通过改变成岩场的温压和孔隙水介质条件,进而影响到盆地内成岩作用序列、水—岩相互作用以及储层孔隙变化。对于碎屑岩而言,流体活动仅能导致母岩中少部分矿物的溶蚀以及孔隙内溶解与沉淀作用发生,富含二氧化碳和有机酸的流体活动为次生孔隙发育提供条件,超压环境下流体幕式释放既可导致超压体内次生孔隙的发育,又可以导致热流体活动影响区域内浅部储层的成岩异常;对于碳酸盐岩而言,由于碳酸盐岩具有很强的溶解性,盆地流体活动导致碳酸盐岩储层组构及空间发生巨大的变化,其中天水的下渗以及与深部热液或热流体沿断裂或裂缝释放均可导致碳酸盐岩成分、组构、储集空间发生根本性变化,故与盆地流体活动密切相关的风化壳型岩溶储层和构造热液白云岩储层构成碳酸盐岩中最为重要的储层类型。然而,盆地流体活动及其成岩响应研究仍存在许多亟待解决的难点问题,急待深入的研究探索。     

异常压力环境下流体活动及其油气运移主通道分析

沉积盆地的油气生成、运移和成藏过程与盆地流体作用密切相关, 而异常压力环境下流体活动有其特殊性, 因而与之相关的油气运移和成藏也有其特殊性.对于异常压力体系(包括高压和低压)而言, 存在2类流体系统, 即半开放型和封闭型流体系统.前者由于封闭层的间歇开启导致流体幕式释放, 后者以封闭层内热对流作用为主.按照封闭层开启的成因机制可划分为3类, 即水力破裂或流体压裂型、断裂型、断-压双控型.封闭层的间歇开启构成异常压力环境下油气运移的主通道.这些流体活动和油气运移在海底以及盆地的浅层和深层显示不同地球物理特征, 如气苗、麻坑、气烟囱和流体底辟带等.同样, 还可以利用岩石中残留的一些标记或异常现象示踪盆地流体活动, 如流体包裹体、地层水化学、有机地球化学异常、成岩作用异常、流体场动态模拟等.这些特征和标志为流体和油气运移主通道的识别, 同时也为异常压力环境下油气勘探提供重要的依据.      

松辽盆地异常压力系统及其形成原因探讨

松辽盆地泥岩声波时差反映盆地纵向上存在四套欠压实泥岩,即嫩江组一、二段泥岩,青山口组一段泥岩,泉头组一、二段泥岩和登楼库组一、二段泥岩.泥岩欠压实顶界面位于1000m左右,向盆地东部有逐渐抬高的趋势,局部地区位于800m附近.钻杆测试数据(DST)、重复地层测试数据(RFT)反映盆地储层压力系统以龙虎泡阶地和大庆长垣为界,分为西部斜坡带常压-低压系统(压力系数<1.06)、齐家古龙凹陷-大庆长垣高压系统(压力系数>1.06)和三肇凹陷及其以东的低压-异常低压系统(压力系数<0.96).分析这种特殊压力结构的原因及其对油气运移聚集的影响,认为晚期构造活动是形成松辽盆地特殊流体动力场空间分布特征的触发器,嫩江组沉积末期以来东部斜坡带和西部斜坡带的抬升剥蚀作用与水热效应结合是形成松辽盆地异常低压的主要原因,而泥岩生烃作用是形成齐家古龙凹陷异常高压系统的主要原因.     

孔隙流体压力在诱发地震过程中的作用

孔隙流体压力在诱发地震过程中的作用袁金荣（国家地震局地震研究所，武汉，４３００７１）诱发地震是由于人类的某些工程活动影响而产生的地震现象。水库蓄水、采矿、向地下高压注水、抽水和大型地下爆破等都可诱发地震。由于诱发地震伴随大型工程，所以对它们的研究具有...     

考虑饱和度修正的应力腐蚀和压力溶解作用热-水-应力耦合过程有限元分析

针对笔者开发的双重孔隙-裂隙介质热-水-应力（T-H-M）耦合二维有限元分析程序中使用的应力腐蚀和压力溶解模型,引入水饱和度修正因子。以一个假设的位于含水地层中的高放废物地质处置模型,拟定3种初始裂隙水饱和度的计算工况（Sw20=1.0、0.8、0.2）进行热-水-应力耦合的数值模拟,考察岩体中的温度、裂隙开度的闭合速率、闭合量、孔(裂)隙水压力、地下水流速和应力的变化、分布等情况。结果显示,随着初始裂隙水饱和度的由高值到低值,应力腐蚀和压力溶解产生的闭合速率从大变小,裂隙开度由初始值趋于残余值,粗糙面接触率由初始值趋于其名义接触率的时间也增加,裂纹应力强度因子的下降亦变慢;近场的裂（孔）隙水压力的变化、分布及其流速矢量场的形态有明显的不同;3种工况的岩体中的应力量值及分布的差别不大。     

库车坳陷克拉2气田异常流体压力演化史

根据克拉2气田现今实测地层压力分析了异常高压发育的特征,并通过流体包裹体测试求取包裹体形成时期的古压力。计算结果表明:下白垩统和古近系库姆格列木群砂岩储层在距今8～6Ma(康村组沉积期末)时,古压力系数大致为1.09～1.18,发育过剩压力为4.6～9.6MPa的异常高压。在此基础上,以古、今压力数据为约束条件,利用数值模拟技术定量恢复出下白垩统与侏罗系异常流体压力的演化历史。研究发现:下白垩统储层流体压力经历了沉积型异常流体压力形成发展(白垩纪-库车组沉积期末)和沉积型异常流体压力萎缩—构造挤压型异常流体压力孕育(库车组沉积期末至今)两个阶段。康村组沉积早期沉积型超压开始出现,库车组沉积期末达到顶峰,过剩压力达40～50MPa;此后,在沉积型超压萎缩—构造挤压型超压孕育过程的耦合下,过剩压力曾降至25～30MPa,更新世起超压略有升高。侏罗系流体压力演化较为简单,吉迪克组沉积期开始出现超压,至库车组沉积期末达到高峰,此后异常高压逐渐萎缩。在克拉2气田的主要成藏时期(距今3～1Ma),烃源岩较储层具有更高的异常压力,源—储压力差为10～30MPa。     

土压力-位移关系的应力路径试验研究

提出了一种通过应力路径试验研究土压力一位移关系的方法.通过室内应力路径试验得到了土压力-应变关系,结合由理论分析得到的位移-应变关系,最终得到土压力-位移关系.与某实例的有限元模拟结果对比,证明该方法是有效的.     

"地壳异常压力"学术研讨会

延用至今的地质作用深度测算方法,即重力／密度法,是基于“地下岩石处于静水压力状态”（Ｈｅｉｎ,１９７８）和“地下某一深处的垂直压力等于上覆岩石柱的总重量”（ДИＨＨИК,１９３７）两个理论假设。下面刊登的是“地壳异常压力学术研讨会”专家 必言（北京,２０００．２）。到会专家对上述假设和汕算方法提出了不同见解,指出,浅部地壳直到地幔深处的岩石都是固体状态,地下的压力是极不均匀的,所以对地壳中的地质作     

钻孔和巷铜周围流体压力变化对围岩变形及应力状态的影响

钻孔、巷硐周围流体压力的分布和变化对围岩变形和应力状态有着显著影响。但这是一个涉及多个变量、多种响应的动态耦合过程，尚无法用解析法解算。孔硐周围的流体压力的动态变化又难以实现物理模拟。以钻孔排放瓦斯为例，通过数值模拟，结合宏观观测结果和微观机制的分析，对其规律和一些工程现象与措施的机理作了初步分析。     

沉积盆地异常超压与岩石破裂耦合动力学模型综述

在回顾沉积盆地异常超压成因机制模型基础之上，讨论了构筑其模型的基本要素：封盖（层）的渗透率和化学增压的耦合，并通过动力学分析给出了异常超压与岩石破裂的耦合过程引起压力封礅箱内破裂一泄压－愈合－增压作用的动力学状态判据。     

库车坳陷东部异常流体压力特征及其对构造变形的控制

为探究库车坳陷东部异常流体压力特征及其对构造变形的影响,在研究区25口井的钻井、完井及测井资料基础上,利用“等效深度法”计算出泥岩段流体压力,并结合实测流体压力对其进行校正,从而刻画出该地区依奇克里克构造带、秋里塔格构造带以及阳霞凹陷超压发育特征,在此基础上拟合流体压力随深度的变化规律,估算出在依奇克里克构造带以及秋里塔格构造带基底滑脱层有效摩擦系数为0.138∽0.238;通过解释过井的地震剖面,运用构造楔相关理论计算出基底滑脱层强度F = 0.103 4∽0.172 9,将其与利用基底滑脱层流体压力比计算出来的有效摩擦系数进行比较,发现两者之间存在比较好的吻合性,以此证明估算基底滑脱层有效摩擦系数的可信度;计算出若研究区不发育流体超压,则基底滑脱层有效摩擦系数应为0.342∽0.485,说明研究区广泛发育的流体超压有效降低了原基底滑脱层有效摩擦系数的59.1%∽69.8%,意味着在研究区沿基底滑脱层发生剪切作用所需要的构造应力大幅度减小。     

论含油气盆地流体系统

我国含油气盆地地下水系统可分为油田水系统和溶滤水系统,二者之间按电性、富水性和矿化度大致以上、下第三系为界.含油气系统按成藏过程及其地质特征分为生成系统、运移系统和聚集系统.地下水系统是流体系统的主体部分,它包含了含油气系统.油田水系统与含油气系统关系十分密切,油气的生成、运移和聚集过程都是在油田水参与下进行的.溶滤水系统影响并改造着含油气系统,油气藏会在溶滤水作用下遭到破坏.异常高压由排水固结的不均衡所形成,它的存在阻止了油田水向上运移.含油气盆地流体系统研究是现代水文地质学的一个新的研究领域,是油气成藏研究的一种有效途径.     

准噶尔盆地东部地区异常压力分布特征及成因分析

在探井实测地层压力数据的基础上,分析了准噶尔盆地东部地区地层压力在纵向上和平面上的分布特征,探讨了本区异常压力的成因.准噶尔盆地东部不同区带异常压力的特征、类型和成因都有明显的差异南部断褶带异常地层压力属超压型异常压力,主要由附加水平地应力和欠压实两种作用产生,其中附加地应力是最主要的成因;中部斜坡带异常地层压力表现为弱高压特征,主要由欠压实作用产生;北部凹陷区为负压型异常地层压力,主要由构造抬升及剥蚀作用造成.     

伊犁盆地南缘有机-无机流体耦合铀成矿作用

伊犁盆地是中国西北部重要的产铀盆地,虽然前人对其成矿流体进行过较为系统的研究,但成矿流体的组分、来源等依然存在较大分歧,尤其是该区成矿流体与蚀变特征、铀成矿的内在联系研究较少。利用偏光显微镜、扫描电镜、电子探针等手段对含矿层砂岩蚀变特征进行系统分析,并通过分析流体包裹体特征、流体-围岩相互作用形成的蚀变矿物中稳定同位素的组成特征及该区构造演化特征,对有机-无机流体耦合铀成矿作用进行示踪。研究表明：该区流体包裹体主要含有气烃包裹体、液烃包裹体和盐水包裹体;与砂岩型铀矿有关的蚀变类型主要有黏土化、碳酸盐化、硅化及金属矿化,其中黏土化以高岭石化为主;高岭石δ¹⁸O_V-SMOW 为11.8‰～13.7‰,δD_V-SMOW 为-93‰～-48.3‰,与高岭石平衡流体的δ¹⁸O_{（水）V-SMOW}为-10.3‰ ～-5.1‰ ; 方解石胶结物δ¹³C^V-PDB 为-18.2‰ ～-7.2‰ , δ¹⁸O_V-PDB 为-14.5‰ ～-5.8‰ ,δ¹⁸O_V-SMOW 为15.9‰～24.9‰;黄铁矿δ³⁴S_V-CDT为-32.21‰～1.2‰。上述特征揭示,伊犁盆地南缘砂岩型铀矿成矿流体是由大气降水性质的地表水（无机）和煤系地层有机质热演化脱羧基作用产生的有机酸及伴生的CH₄ 等还原性气体（有机）两部分组成,铀矿体与蚀变矿物皆是有机-无机流体混合及其与周围砂岩相互作用的结果,且此过程伴有微生物的参与。     

右江盆地成矿-成藏流体特征

右江盆地是在杨子板块南缘早古生代基底之上发育起来的晚元古代-中生代沉积盆地,晚古生代以来盆地成矿-成藏流体的广泛活动,一方面形成了以微细浸染型金矿床为代表的一系列低温热液矿床,另一方面保留了众多的油气、油气苗和沥青显示[1-2].本文通过对若干具代表性的古油藏和金矿床流体包裹体的对比研究,探讨了右江盆地成矿-成藏流体的地球化学特征.