石油天然气藏幔汁加氢和碱交代成因的再认识

油气成因问题争论已有多年。本文在过去的无机成因论的基础上,现在再增加一些自己工作和国内外新进展进一步论证石油天然气藏的热液作用成因。此热液是地幔流体(HACONS简称幔汁)在玄武岩事件中沿盆地底部深断裂上涌减压降温的相变产物,通过加氢和碱交代作用形成油气矿藏。     

盆地形成及成矿与地幔流体间的成因联系

文中共讨论以下5个问题:(1)盆地起源于幔壳溃变和膨隆,后者是地幔流体(超临界态(>375℃)HACONS流体,简称幔汁)上涌、渗入、交代、富化、致熔的产物。地幔流体造成油气盆地深部的高热流、异常超高压、伊利水云母化、硅化和地层有机碳的加氢成油作用。(2)盆地成矿可分两大阶段,先是沉积时的同生成矿;地层沉积后还有众多的后生成矿。两者组成“盆地矿套”(杜乐天,2002)。成矿无论同生还是后生,其分布均受断裂控制,都和地幔流体活动有关。(3)黑色页岩的实质是碳-硅-泥三元岩系,和热液成矿中的碳酸盐-硅质-泥质蚀变三元完全相当。此类岩系中总是有几十种亲壳亲幔亲气元素的特殊富集。奇异的是,石油、油页岩、沥青及砂岩型铀矿彼此有完全类似的继承性元素特殊富集。此等元素群不可能都是来自盆地之外蚀源区岩体的风化。研究证明,相当多的元素是地幔流体携带上来的。(4)盆地地层中广泛发育由地幔流体衍生的热液作用。(5)盆地实质上是气盆,全盆地排气。许多气田是地幔流体排气形成的。沙漠(原地型)和天然气田的共生很值得注意,两者皆源于地球强烈排气,导致地下和大气增温,过度蒸发,不易降雨,长期干旱而形成沙漠。     

滇西北与喜马拉雅期富碱斑岩有关的金矿成矿系统

滇西北地区广泛发育一套以喜马拉雅期为主，以富碱为特点的斑岩体(脉)，空间上具有以岩体(脉)集中区为单元，不同单元组成岩带，多岩带近平行产出的特征。富碱岩浆是地幔富碱质流体经由深大断裂上升至壳-幔混合带激发其岩石部分熔融的产物。金矿成矿与岩浆成岩一脉相承，形影相随，具有与富碱岩体完全一致的时空分布特点，体现了其成岩成矿受区域构造控制的一体化特征。成矿流体主要源于地幔，矿质则地幔与岩浆源区兼而有之。岩浆和岩浆活动是金矿成矿作用中深部矿质上升的载体和不断聚集的动力。由(近)EW向构造活动一地幔富碱质流体上升-壳-幔混合带内岩浆形成-富碱岩浆分异演化一流体成矿构成了统一的区域成矿系统，称之为该区与喜马拉雅期富碱岩浆活动有关的金矿(构造)-壳-幔(流体-岩浆)成矿系统。     

上地幔中的流体和熔体

玄武质和金伯利岩质火山岩浆从地幔深处挟带的橄榄岩捕虏体为研究上地幔中流体和熔体的性质提供了非常丰富的直接证据。本文通过考察中国东部新生代碱性玄武岩(碧玄岩、橄榄霞石岩、碱性橄榄玄武岩)所含地幔橄榄岩捕虏体中的流体包裹体、熔体包裹体和玻璃,直接研究上地幔中的流体和熔体     

硅桥问题——兼及当代热液成矿理论的概念更新

硅的地球化学是热液成矿理论网络中最重要的横向沟通桥梁之一。我们平日千百万次看到的一个最普通的矿物——石英却蕴藏了相当丰富的内涵,通过它可以把表面上几乎毫不相关的各个矿床和矿化类型联络成为一个巨系统。本文拟尝试提出一个热液成矿过程的新流程:HACONS→(A→R)E(HCONS)→E+SiO_2。H为氢,卤素(主要是氟、氯,也包括溴、碘),也代表热;A为碱金属(主要是钾、钠,还包括锂、铷、铯);C为碳;O为氧;X为氮;S为硫族(包括Se、Te)。HACONS可简称幔汁,它是对文献中地幔热流体的地球化学结构的确切陈述。R为岩石(主要指地壳岩石),E为成矿元素,SiO_2为氧化硅(其矿物形式为石英、蛋白石、玉髓、燧石、碧玉,也包括蚀变中的硅化和沉积岩中的硅质层)。发自地幔的热流体沿深大断裂系统上涌进入地壳,混入地壳物质,其中的钠、钾等通过碱交代作用破坏岩石,释放成矿元素,后者被酸性挥发分(或称矿化剂)络合迁移,到减压、降温、中和区(陆上或海底)成矿元素和硅质发生沉淀、富集或成矿。     

岩石钾质变化及钾交代与成矿关系

钾质高低及变化可反映岩石演化程度和钾交代作用。发生钾交代的岩石为成矿有利岩石和找矿标志。岩石钾交代与钾质升高归根于富碱的地幔流体活动。上升的地幔流体交代上地幔和地壳岩石形成富碱岩石和碱交代岩,并活化迁移不同围岩中成矿元素形成各种矿床。大地构造单元边缘与陆内张裂活动带是地幔流体交代活动场所和大型矿床形成地。许多矿床包括金矿床和钾交代关系密切。     

陕西省略阳县杨家坝多金属矿区成矿作用地球化学示踪

本文以陕西省略阳县杨家坝多金属矿区为例,通过对该矿区岩(矿)石和各类脉体的岩相学、稀土和微量元素及流体包裹体地球化学示踪发现,多金属中重晶石的形成及硅化、碳酸盐化、滑石化、纤闪石化、绢云母化和绿泥石化和透闪石岩的含氟浅闪石及隐晶硅质玻璃和微晶硅质,这表明与成矿蚀变有关的热液流体是一种不同于一般地壳流体的富硅、钛、铁、碱质和挥发份,并具备熔体性质的成矿流体。各类样品的稀土元素配分模式明显富集LREE,在Ce、Eu、Yb异常的组合上也各具特征。LREE富集是地幔流体作用的显著特征之一;矿石和脉体的负Ce、正Eu和负Yb异常以及流体包裹体中H2O-C6H6成分,是高温还原地幔流体的重要标志;正Ce和负Eu异常的出现,以及Ce、Eu、Yb异常的减弱和消失则是壳幔混染叠加改造的显示。综合研究表明:矿区成矿过程可能统一受制于秦岭地区碰撞造山背景下具高温还原性质的地幔流体作用,且由此引发壳幔强烈混染的叠加改造作用在成矿过程中发挥了重要作用。     

地幔流体作用——地幔捕虏体中流体包裹体的研究

被碱性玄武岩和金伯利岩带到地表的地幔捕虏体是认识地球深部信息的窗口 ,是人们能够直接观察到的一种上地幔样品 ,其矿物中流体包裹体的存在提供了上地幔流体活动的直接证据。流体 /地幔矿物之间元素的分配对约束地幔交代过程中流体相的作用和上地幔流体的组成 ,揭示俯冲带壳幔物质的再循环过程 ,解释岛弧玄武岩高场强元素亏损的原因有重要意义。文章对近年来有关地幔捕虏体中流体包裹体的研究进行了评述 ,并结合近年来流体 /地幔矿物之间元素分配的高温高压实验研究讨论了流体在地幔中的重要作用。     

壳幔混染成矿机制的稀有气体同位素及硅同位素证据——以滇西富碱斑岩型多金属矿区为例

滇西富碱斑岩型多金属矿区黄铁矿和石英脉流体包裹体中R/Ra值主要为0.160 8~3.470 0,远高于地壳特征值,而整体略低于地幔特征值;20 Ne/22 Ne和21 Ne/22 Ne平均值分别为11.271 0和0.032 2,接近地幔同位素组成;40 Ar/36 Ar和38 Ar/36 Ar平均值分别为395.510 0和0.197 6,均高于大气比值,而低于MORB比值;与大气相比,128 Xe/130 Xe、129 Xe/130 Xe、131 Xe/130 Xe、132 Xe/130 Xe、134 Xe/130 Xe、136 Xe/130 Xe值均表现出过剩的特征;富硅成矿流体的δ30Si值为-2.4‰~-0.1‰,表现出几乎未经动力分馏的原始地幔流体性质,而富碱岩浆的δ30Si值为0.0‰~0.4‰,表现出历经强烈动力分馏的交代富集地幔流体性质。综合研究表明:滇西地区硅同位素组成与包裹体稀有气体同位素组成在显示含矿流体的幔源特征的同时,又表现出强烈的地壳特征;成矿物质主要来自地幔交代作用形成的富集地幔分异产物,即富碱岩浆和与之伴随的富硅成矿流体,二者携带成矿物质沿断裂进入地壳,伴随富硅成矿流体在富碱岩浆的成岩过程中对富碱斑岩与地层岩石的交代蚀变,从而引发壳幔物质叠加混染。正是这种流体作用构成了滇西新生代富碱斑岩多金属成矿的内在统一制约因素。     

双辽火山活动与松辽盆地南部无机CO_2气藏的成因联系——来自火山岩中流体-熔融包裹体的证据

针对松辽盆地南部的双辽火山群中碱性玄武岩及包含其中的地幔捕掳体的普通薄片鉴定、岩石地球化学分析、流体包裹体显微岩相学和激光拉曼光谱分析,研究表明:双辽火山岩以碱性橄榄玄武岩为主,玄武岩中的地幔捕掳体比较发育;对玄武岩斑晶以及地幔捕掳体中的流体-熔融包裹体测试显示玄武岩中的橄榄石斑晶和地幔捕掳体中的流体-熔融包裹体十分发育,其成分主要是CO2,此外还含有少量的CO,CH4,N2和H2O,与上地幔中的自由流体相组分一致。松辽盆地南部的CO2气藏主要是幔源-岩浆成因,成藏时间较晚,主要在新生代,与双辽火山活动的时间接近。尽管双辽火山活动规模较小,但是具有很强的释出CO2的能力,这些富含CO2和H2O的碱性玄武质岩浆很可能并未喷出地表,而是沿着深大断裂进入盆地内部,从而成为松南无机CO2气藏气源体之一。     

胶东地区壳-幔作用与金成矿效应

胶东矿集区的形成、演化受地幔剪切带和深部流体控制,壳-幔作用和地球动力体制转换是成矿物质活化→运移→聚集→成矿的基本动力学保障,构造应力场转换是其重要表现形式。郯庐断裂是深切地幔的成熟岩石圈断裂,是富含地幔流体的幔内剪切带,其内发生流体-热-化学-物理耦合,决定了胶东矿集区的形成与分布规律,其剪切深熔作用是成矿物质活化、运移的重要驱动力,是成岩成矿作用发生的根本原因之一。地幔流体通过壳-幔相互作用,形成碱交代热液,沿郯庐断裂带向上发散、运移,将含矿流体系统输运到更高的层位,为流体成矿作用提供了矿源。胶东金矿集中区为相对于周边的地幔隆起区,金矿床产于莫霍面的梯度变化处或变形部位,凹陷区局部隆起部位金的成矿强度明显小于其它地段。超大型矿床决定于超大型碱交代岩规模和深部流体活动强度及成矿元素的高效富集效应,在早期剪压体制下,流体组分、成岩组分和成矿组分大量交换运移;晚期剪张体制下,热液析出、交代作用和成矿作用易于发生。     

滇西北与新生代富碱斑岩体(脉)有关的金矿床区域成矿模式

滇西北地区与富碱岩体(脉)有关的金矿床受控于喜山期区域近EW向隐伏构造,体现出成岩成矿构造控制一体化的特征.研究表明,富碱岩浆源于深部的壳幔混合层,是地幔富碱质流体经由深大断裂上升并激发源区岩石部分熔融的产物,生成于经长期板块相互作用而形成的统一但不稳定的陆块内部.成矿流体亦主要源于地幔,矿质则地幔与岩浆源区兼而有之,流体致浆、岩浆形成之后的分异演化及至侵入就位的过程实际上就是含矿流体与岩浆从相伴、相融、上升到分离、流体中矿质不断聚集从而演变成含矿热液并最终成矿的过程.     

青藏高原北部新生代火山岩区深部结构特征及其成因探讨

青藏高原北部发育的大量新生代钾质、高钾质火山岩体的成因一直是个谜。利用布置在青藏高原内部及其周缘的305个临时宽频地震台站和固定地震台站记录到的9 649个远震事件,共139 021条P波初至到时资料对青藏高原深部结构特征进行了层析成像反演研究。结果显示,印度岩石圈地幔俯冲前缘已经到达了羌塘地体中部之下,在俯冲前缘存在一个从地幔深处延伸至地表的大规模低速体。该低速体可能是由于印度岩石圈地幔前缘俯冲进入软流圈深处而引起地幔热扰动,造成深部软流圈地幔的热物质向上扩散而形成的深部地幔物质上涌通道;该通道为青藏高原北部的新生代钾质、高钾质火山岩体的形成提供了条件。因此,青藏高原北部新生代火山岩可能是印度岩石圈地幔持续北向俯冲的结果。     

中国东部显生宙地幔演化的主要样式 :“蘑菇云”模型

从地幔类型、地球物理资料、岩石学研究成果 3方面讨论了中国东部显生宙地幔演化的主要样式 ,认为古老岩石圈地幔物质以亏损玄武质组分的橄榄岩为主 ,岩石密度低 ,具上浮性质 ,是克拉通稳定的主要原因 ,不可能发生因重力诱发的拆沉作用。白垩纪晚期—新生代地幔成分为饱满的二辉橄榄岩 ,地温高 ,明显有别于古老地幔。该热地幔物质呈“蘑菇云”状上涌 ,蘑菇云之间仍有古老地幔的残留体 ,二者多数呈陡边界接触 ,这是东部地幔演化的主要样式。与此同时岩石圈伸展导致岩石圈减薄。中生代中国东部绝大部分地区地温很高、地壳厚度大 ,但许多问题尚待研究。古老岩石圈地幔中的低速、低阻物质为流体和低熔程度的熔体 ,它们呈脉状、透镜状 ;新生代地幔中的该物质为含熔体的软流圈物质 ,它们呈多个蘑菇云状 ;中生代地幔中的低速物质可能为大量的玄武质熔体 ,呈蘑菇云平流层状。中生代壳幔相互作用明显 ,克拉通稳定时期及新生代时期层圈之间相互作用的活跃带位于岩石圈与软流圈之间。     

包裹体地球化学在幔源无机成因天然气研究中的应用

<正>深部下地壳及地幔中的流体是无机成因天然气的巨大气源库体。地下深部的物质运动人们又不可能直接接触,但出露在地表的地幔岩是研究地幔演化的窗口。玄武岩中的包体更是典型的地幔岩石,包体中携带有大量的地幔物质信息,而其中的流体包裹体则是地幔演化中原始流体的代表,其中的气体同位素能有效地指示气体的源区及其地球化学特征,反映上地幔组成和演化,对深部无机成因气的气源示踪、形成条件和环境以及地幔脱气研究有着重要的意义。本文通过地幔岩包体中的流体包裹体分析了幔源流体及其气     

吉林夹皮沟金成矿带南东段金矿找远景评价

吉林夹皮沟成矿带金成矿作用与太古宇变质岩系、幔源岩浆活动、韧性剪切带密切相关。成矿流体以地幔流体为主,成矿物质主要来源于地幔,地幔活动形成的韧性剪切带及其伴生的次一级断裂构造不仅是成矿流体的运移通道,而且是矿体就位的有利空间。论述了新立屯－马家店、大朝阳沟地区具有金矿成矿的基本地质条件－太古宇变质岩系广泛分布,幔源岩浆、韧性－脆性构造活动强烈;金矿化体（石英脉）受韧性剪切带两侧的次一级断裂控制,质     

地幔捕虏体中的流体-熔体包裹体

地幔流体的研究现已成为国内外前沿课题。地幔岩捕虏体中的流体-熔体包裹体是地幔流体的直接证据,通过对它们的研究可以直接获取地授流体的信息。包裹体按相态特征主要有三类：二氧化碳流体包裹体、二氧化碳-硅酸盐熔体包裹体、硫化物-熔体流体包裹体。本总结了地幔岩中流体-熔体包裹体的基本特征、微量元素地球化学、硫化物-熔体包裹体和二氧化碳流体包裹体稳定同位素特征的研究进展状况。讨论认为：地幔流体是由C、H、O、S等元素的挥发份和硅酸盐熔体组成;上地幔流体在化学成分上明显富含CO2、硫化物、LILE和BEE,它引起地幔交代作用和地授部分熔融;上地授流体的分布存在不均匀性,其组成也存在地区性差异。     

地幔矿物中CO2流体包裹体的微量元素特征

本文在镜下观测基础上，挑选富含CO2包裹体的地幔橄榄岩的橄榄石、斜方辉石和单斜辉石样品，运用热爆法提取和ICP—MS技术，直接测定了单矿物中CO2流体包裹体的稀土和微量元素含量。在同样条件下，采用四极质谱法测定了CO2等气相成分，并以CO2含量为参考值，得出流体中的微量元素相对含量。热爆样品的显微镜观测表明，靠近颗粒表面的较大的CO2包裹体在1000℃爆裂时均已破裂，所测定的REE和其他微量元素主要来自CO2包裹体。CO2流体／球粒陨石标准化的REE数据表明，地幔CO2流体相对于地幔岩或地幔矿物而言，富集稀土元素，特别是轻稀土元素，LREE／HREE为1．53～11．96，REE分馏程度较大，(La／Yb)N一般大于1。CO2流体／上地幔岩石标准化值研究表明，除Co、Ni外，铁族元素在地幔流体中趋于贫化；Cu、Mo、W、Bi、Ag等热液矿床的重金属成矿元素在地幔CO2流体中富集。     

滇西马厂箐钼铜金矿床深部地质过程的系列成矿效应

[摘 要] 马厂箐钼铜金矿床是金沙江-哀牢山断裂带上与喜马拉雅期富碱斑岩有关的典型矿床之一,其成矿作用具有特殊性。本文应用透岩浆流体成矿理论,重点探讨了马厂箐钼铜金矿床深部地质过程中成岩与由地幔流体作用引发壳幔混染并形成系列成矿的关系。通过对马厂箐矿床成岩成矿时代的厘定、岩矿石稀土和微量元素、稀有气体及Pb-Sr-Nd 同位素研究,论证了成矿流体和岩浆流体均来自于富集地幔,这种成矿流体是包含于富碱岩浆并与其互不混溶的地幔流体。在上升运移过程中,地幔流体可随富碱岩浆的结晶成岩过程对岩体进行同步自交代蚀变而在斑岩体内或其深部形成矿床;也可与岩浆分离而独立运移,在岩体与围岩的接触带及地层围岩中进行交代蚀变成矿。在这一成岩成矿过程中, 引发并促进壳幔物质混染和叠加成矿,由此导致了马厂箐矿区成矿分带表现为从岩体到围岩、从高温到低温的不同矿种和不同类型的系列成矿效应。     

滇西富碱斑岩及其中包体岩石的深部地质过程探讨

自新生代以来，伴随深部地质作用，滇西地区多处发育富含深源包体的富碱斑岩体。文章从寄主岩石和包体岩石的岩石化学研究入手，认为交代主岩和包体岩石的流体富含碱质（Na₂O+K₂O）和硅质（SiO₂），是与富碱岩浆同源的来自富集地幔源区的地幔流体，这种地幔流体交代作用的功能和能量明显优于一般意义上的地壳流体作用，对富碱斑岩的成岩和成矿发挥了重要的先导作用。