东天山黄土坡铜锌矿床成矿流体的氦-氩同位素示踪

黄土坡铜锌矿床是东天山卡拉塔格地区一中型海相火山岩型块状硫化物（VHMS）矿床,赋存于早志留世海相火山-沉积岩系中。矿体产于酸性火山角砾岩与凝灰岩之间,主矿体呈厚大的扁豆状,矿石主要呈块状、浸染状、条带状和网脉状构造。本文报道了黄土坡铜锌矿床成矿流体的氦和氩同位素组成,黄铁矿流体包裹体的³He 含量低,介于0.039×10^-12 cm³ STP/g～0.64×10^-12 cm³ STP/g,n（³He）/n（⁴He）值为 0.11～0.94 Ra,介于壳源He与幔源He之间。⁴⁰Ar 含量变化于 3.49×10^-8cm³ STP/g～34.25×10^-8 cm³ STP/g 之间,n（⁴⁰Ar）/n（³⁶Ar）介于301.40～425.98 之间。成矿流体中有幔源 He（1.71%～10.97%）和放射性成因 Ar（⁴⁰Ar*含量为1.96%～30.63%）。结合矿床包裹体及 H-O-S 同位素特征,认为幔源流体和富放射性成因He 和Ar 的海水参与了成矿。     

鄂尔多斯盆地东胜富氦气田成藏特征及其大地构造背景*

近年来,在鄂尔多斯盆地北缘东胜气田上古生界天然气中发现伴生的氦气,含量分布在0.045%~0.487%范围内,具有工业价值,其三级储量约为8.3亿立方米,为一特大型含氦—富氦天然气田。东胜气田氦气属于典型的壳源氦,来源于基底的太古界—元古界变质岩—花岗岩系,富集与燕山期以来的岩浆侵入、断裂活动有关。东胜气田具备有利的氦气成藏地质条件,伴生氦气与烃类气具有异源同储成藏特征,剖析其成藏主控因素为: 基底富U、Th岩石发育是基础,断裂活动是核心,储盖圈保条件是必备,时空配置是关键,其中早白垩世是最重要的一期构造—岩浆热事件,深源岩浆活动导致的深部物质和热能的大规模上涌是中生代流体成藏(矿)的有利地球动力学背景,控制了鄂尔多斯盆地石炭系—二叠系煤系烃源岩大规模生气。断裂活动和圈闭形成与上古生界天然气、氦气聚集成藏具有良好的时空配置关系,与华北克拉通破坏过程耦合。鄂尔多斯地块在早白垩世至中新世深部热流体对盆地发生的多期岩浆活动、基底断裂活化及浅部断裂活动具有明显的控制作用,同时也对石炭系—二叠系煤系烃源岩成烃成藏具有重要的控制作用。     

鄂尔多斯盆地东胜富氦气田成藏特征及其大地构造背景*

近年来,在鄂尔多斯盆地北缘东胜气田上古生界天然气中发现伴生的氦气,含量分布在0.045%~0.487%范围内,具有工业价值,其三级储量约为8.3亿立方米,为一特大型含氦—富氦天然气田。东胜气田氦气属于典型的壳源氦,来源于基底的太古界—元古界变质岩—花岗岩系,富集与燕山期以来的岩浆侵入、断裂活动有关。东胜气田具备有利的氦气成藏地质条件,伴生氦气与烃类气具有异源同储成藏特征,剖析其成藏主控因素为: 基底富U、Th岩石发育是基础,断裂活动是核心,储盖圈保条件是必备,时空配置是关键,其中早白垩世是最重要的一期构造—岩浆热事件,深源岩浆活动导致的深部物质和热能的大规模上涌是中生代流体成藏(矿)的有利地球动力学背景,控制了鄂尔多斯盆地石炭系—二叠系煤系烃源岩大规模生气。断裂活动和圈闭形成与上古生界天然气、氦气聚集成藏具有良好的时空配置关系,与华北克拉通破坏过程耦合。鄂尔多斯地块在早白垩世至中新世深部热流体对盆地发生的多期岩浆活动、基底断裂活化及浅部断裂活动具有明显的控制作用,同时也对石炭系—二叠系煤系烃源岩成烃成藏具有重要的控制作用。     

贵州丹寨卡林型金矿床地球化学特征

岩石化学及微量元素研究表明,从未蚀变层纹状灰岩到强硅化灰岩,SiO₂、Au、As和Sb含量逐渐增高,CaO、CO₂和MgO含量逐步降低;在强碳酸岩化灰岩中,CaO和CO₂含量增高,SiO₂含量降低;各类蚀变与矿化岩石的稀土含量和配分模式与未蚀变层纹状灰岩总体基本一致.流体包裹体资料指示,成矿溶液为富Cl型,爆裂温度为200～338℃.同位素研究揭示,δ³⁴S_硫化物=(16.078～20.48)×10^-3,δ¹⁸O=(19.4～20.3)×10^-3,δD=(-110～-47)×10^-3,²⁰⁶Pb/²⁰⁴Pb=18.288～19.202,207Pb/²⁰⁴Pb=15.685～15.793,²⁰⁸Pb/²⁰⁴Pb=38.366～40.401.成矿流体以大气降水为主,成矿物质以壳源为主,仅有少量幔源组分的参与.     

琼东南盆地深水区浅表层水合物稀有气体地球化学特征及意义

琼东南盆地深水区具备形成天然气水合物藏的地质条件,是我国海洋天然气水合物两个勘探开发先导示范区之一。本文选取深水区浅表层水合物为研究对象,基于天然气地球化学、稀有气体地球化学分析,开展了其与深部常规天然气藏的对比研究。结果表明:本次研究的浅表层气体碳同位素与深部常规天然气碳同位素的特征类似,气源主要为深部热成因气,生物气的贡献不明显,气体的成因类型为煤型气,推测气源岩为崖城组煤系烃源岩。轻稀有气体Ar同位素组成显示,气源岩和第三系相关;样品中³He/⁴He值偏高,指示了部分幔源气的贡献。因此,在富生烃凹陷背景下,讨论深部热成因气对水合物成藏具有重要意义,深部热成因气藏与浅层水合物藏在垂向上可以形成立体的天然气藏,为未来的“多气可采”提供理论支持,也有助于提高深水区天然气水合物矿藏开发的经济性。     

赣南地热气体起源的同位素与地球化学证据

对取自赣南地区10个温泉的地热气体进行了气体化学成分及氦、碳、氖同位素组成的分析。该区地热气体可分为CO₂型和N₂型两种类型。CO₂型地热气体分布在赣南东南部地区,主要成分是CO₂,占总体积96.47%以上,二氧化碳气体的δ¹³C值为 -5.50‰～-3.49‰（PDB）,平均为 -4.66‰,为幔源无机成因,其氦同位素组成为1.36～2.27 R_a,具有明显的幔源成因特征,最高约有28.2%的氦源于地幔,其N₂-Ar-He关系研究表明,该型地热气体中的氮源于地幔-地壳-大气混合成因。研究揭示该区CO₂型地热气体属幔源无机成因气,是地幔脱气作用的产物。N₂型地热气体分布在赣南西部地区,N₂含量占91.04%以上,其中二氧化碳气体的δ¹³C值为 -23.7‰～-12.6‰,平均为 -17.82‰,为壳源有机成因,其氦同位素组成为0.06～0.13 R_a,具有明显的壳源放射性成因特征,³He/⁴He 与 ⁴He/²⁰Ne关系和He-Ar-N₂关系研究表明,N₂型温泉气主要来源于大气,并有壳源气体的贡献。     

松辽盆地徐深1井气藏气源的氢、碳同位素特征

选取松辽盆地内泥岩样品和煤样进行热模拟实验,建屯了两个样品成甲烷的氢、碳同位素分馏动力学模型并标定了动力学参数.分别以徐深1井区、沉降中心地质资料为例进行研究,表明两处源岩均有短期内大量生气的特点,气源岩生气期分别为距今95.5～73 Ma和距今0～73 Ma.计算得到两处源岩沙河子组暗色泥岩和煤、火石岭组暗色泥岩和煤所生天然气单独运聚成藏（自开始生烃到现今累积成藏）所对应的δ_DCH4 和δ¹³C₁,进而定量计算出徐深1井区源岩所生甲烷的δ_DCH4 为-237.3‰,δ¹³C₁为-28.8‰,沉降中心气源岩所生甲烷的δ_DCH4 为-2.5‰,δ¹³C₁为-24.8‰.以各区域天然气混合后的δ_DCH4 作为来源气体的端元同位素值,根据物质平衡原理计算得到：徐深1井区源岩对该区气藏的贡献比例约占72%,沉降中心源岩的贡献比例约为28%.同理以δ¹³C₁.方法得到徐深1井区源岩对该区气藏的贡献比例约占66%,沉降中心源岩的贡献比例约为34%.氢、碳同位素分馏的化学动力学地质应用结果存在的差异与同位素分馏模型标定所用热模拟实验为不加水实验有关.     

华南前寒武系基底变质杂岩和中-新生代地幔岩的稀有气体同位素组成及其大地构造意义

对华南前寒武系变质岩浆杂岩稀有气体He、Ne、Ar和Xe的系统研究表明:扬子克拉通基底为含高³He的下地壳"原始岩石层",(³He/⁴He)×10^-6比值为2.8～4.6;而华夏板块基底变质岩浆杂岩则是在缺乏³He、低(³He/⁴He)×10^-8比值(3.15～17.7)的构造环境下形成的大陆中-上地壳变质岩浆杂岩层,反映出两者基底性质迥然不同。华南中-新生代爆破岩筒He同位素组成相反,相对稳定的扬子克拉通(³He/⁴He)×10^-8比值仅0.18～4.22,而郯庐-四会-吴川断裂以东,中-新生代活动地块(太平洋构造域)(³He/⁴He)×10^-8比值高达3.7～20.5。He同位素表明郯庐-四会-吴川断裂带为切割深至地幔的边界深大断裂,是扬子克拉通与华夏板块间的边界且控制了燕山期火山-侵入岩浆向西扩展。Ar同位素组成表明华南大陆中-新生代地幔形成接近"均一"的地幔组份。¹³⁶Xe/¹³⁰Xe-¹²⁹Xe/¹³⁰Xe相关组份表明它们具有地幔柱岩石同位素组成特征。     

胶东邓格庄金矿床流体包裹体氦、氩同位素组成及其成矿物质来源示踪

矿床成因和成矿物质来源一直是成矿理论研究和实际找矿中争论的焦点。选择了邓格庄金矿床5件不同成矿阶段的矿石样品,对黄铁矿流体包裹体氦、氩同位素进行了测试。研究结果表明：R/R_a值为0.008 33～3.612 00,平均为1.400 00;⁴⁰Ar/³⁶Ar值为465.7～4 674.7;⁴He/⁴⁰Ar^* 值为0.36～1.36,成矿流体中地幔端元流体的比例为3.73%～45.87%,平均为17.67%。结合氢氧同位素、岩浆岩、围岩蚀变和流体包裹体等证据,反映了成矿流体具地壳流体和地幔流体混合特征,主要来源于地壳,并有明显地幔流体混入,上升过程中可能还有少量大气降水的参与。     

临汾–运城盆地氦气富集要素及成藏条件

为认识临汾–运城盆地氦气资源前景，促进氦气勘查工作，笔者根据地球物理资料、元素地球化学实验及构造资料，分析了临汾–运城盆地氦源岩分布和氦气运移通道条件；在收集和整理临汾–运城盆地前新生界地热、气测录井及物探资料的基础上，开展了以地热和煤系气为主的氦载体特征研究。研究发现：(1)临汾–运城盆地具备地幔物质上涌和本溪组铝土岩系2种氦源条件。(2)控制盆地和凹陷的深大断裂贯通了深部氦源与前新生代地层，盆地内发育的正断层在很大程度上可提高前新生界各地层间的连通性，有良好的运移通道。(3)临汾–洪洞地区石炭系—二叠系具有优越的煤系气成藏条件。综合氦源岩分布、氦气运移通道、氦载体和保存等氦气成藏条件，认为临汾–运城盆地中奥陶统马家沟组为主要富氦地热储层，且临汾–洪洞地区太原组和山西组具备富氦煤系气的找矿前景。     

渭河盆地地热水水溶氦气成因与来源研究

渭河盆地地热水中含有丰富的水溶氦气,通过采集分析渭河盆地地热水水溶氦气成分和He同位素研究了氦气的成因与来源。分析结果表明,渭河盆地地热水水溶氦气体积分数普遍超过0.1%,最高达到3.395%。地热水水溶氦气的3He/4He比值介于(3.61±0.29)×10-8～(7.80±0.23)×10-7之间,氦气的R/Ra值小于1.00。天然气的4He/20Ne比值研究一致表明,渭河盆地地热水水溶氦气主要为壳源成因,混有微量的幔源氦。区域地质资料分析表明,富铀花岗岩放射性成因的氦气是渭河盆地地热水水溶氦气的主要来源,大面积出露于秦岭造山带以及隐伏于渭河盆地南缘新生代沉积层下的富铀花岗岩体为渭河盆地地热水水溶氦气的主要气源岩。     

氦气资源的盖层特征探究——以塔里木盆地为例

良好的盖层封盖条件是氦气资源得到保护的关键,在氦气资源潜力评估中有着重要的意义。目前对于氦气资源盖层特征的研究仍处于空白阶段,笔者等对盖层的封盖机理及宏观—微观特征与氦气封盖效果之间的关系进行了探究,认为氦气在地层中保存的封盖机理主要包括物性、压力、浓度三重封闭。盖层对于氦气的封盖效果受一系列微观特征（孔隙度、渗透率、突破压力、中值半径）与宏观特征（岩性、厚度、成岩作用、连续性、构造作用）影响,含氦气藏载体气类型的不同也会使盖层对于氦气的封闭能力产生差异。基于笔者等归纳出的盖层特征与氦气封盖效果的关系,对塔里木盆地内具有一定的生氦潜力的和田河区块、雅克拉区块、古城区块的氦气资源盖层条件进行评估,评估结果对应实际勘探中含氦气藏的分布情况。综合分析塔里木盆地含氦气藏盖层特征,发现常规评价油气藏封盖条件的方法并不完全适用于氦气资源盖层条件的评估,精准化分析含氦气藏盖层条件的方法仍需进一步探索。     

氦气资源的盖层特征探究——以塔里木盆地为例

良好的盖层封盖条件是氦气资源得到保护的关键,在氦气资源潜力评估中有着重要的意义。目前对于氦气资源盖层特征的研究仍处于空白阶段,笔者等对盖层的封盖机理及宏观—微观特征与氦气封盖效果之间的关系进行了探究,认为氦气在地层中保存的封盖机理主要包括物性、压力、浓度三重封闭。盖层对于氦气的封盖效果受一系列微观特征（孔隙度、渗透率、突破压力、中值半径）与宏观特征（岩性、厚度、成岩作用、连续性、构造作用）影响,含氦气藏载体气类型的不同也会使盖层对于氦气的封闭能力产生差异。基于笔者等归纳出的盖层特征与氦气封盖效果的关系,对塔里木盆地内具有一定的生氦潜力的和田河区块、雅克拉区块、古城区块的氦气资源盖层条件进行评估,评估结果对应实际勘探中含氦气藏的分布情况。综合分析塔里木盆地含氦气藏盖层特征,发现常规评价油气藏封盖条件的方法并不完全适用于氦气资源盖层条件的评估,精准化分析含氦气藏盖层条件的方法仍需进一步探索。     

Granite is an Effective Helium Source Rock: Insights from the Helium Generation and Release Characteristics in Granites from the North Qinling Orogen,China

Global helium(He) shortage is a challenging problem; however, the types of helium source rock and the mechanisms of He generation and release therein remain still poorly understood. In this study, in order to evaluate the potential of granite as an effective helium source rock, we collected granitic samples from the North Qinling Orogen, Central China, in the south of the helium-rich Weihe Basin. The helium generation and release behaviors in granite were studied through analysis of U and Th concentrations, EMPA images, and He and Ar concentrations and isotopic ratios extracted by crushing and stepwise heating. The results indicate that Ar has a better retention and a lower mobility than He. 3 He/4 He ratios released by crushing and stepwise heating are 0.016–0.056 RA and 0.003–0.572 RA, respectively, where RA is the atmospheric 3 He/4 He of 1.4×10-6, reflecting a crustal and radiogenic source. Helium concentrations extracted by the two ways are 0.13–0.95 ucm3 STP/g and 7.82–115.62 ucm3 STP/g, respectively, suggesting that matrix-sited He accounts for more than 98% of total helium preserved in granite. In addition, the total generated He amounts in granites are calculated based on the measured U and Th concentrations in granitic samples. Dividing the preserved He quantities by the generated He amounts, it turned out that less than 10% of He produced since the formation of the granite is preserved in the rock over geological time, suggesting that more than 90% generated He can be transferred to the Weihe Basin. Temperature and fracture are the two critical factors controlling He release. Based on the relationship between He diffusivity of granites and temperature and the He closure temperatures of a variety of U-and Th-rich minerals(27–250°C), we estimate that He can be partially released out of granite at the depths 400 m and totally released at the depths 7800 m. Fractures provide effective transfer of free He from deep source rocks to shallow reservoirs. Finally, a model on granite as an effective helium source rock is established. We suggest exploring He resources in hydrocarbon basins with granitic basement(or adjacent to granite bodies), high geothermal field, and young active fractures.     

水氦测量在漳州地热田中的应用效果

本文对水氦测量若干理论问题和几个关键性的技术问题及其在地热田中的应用效果,作了较深入的论述。认为漳州地热田地热远景可观。     

Helium Isotope Geochemistry of Ultrahigh-Pressure Metamorphic Eclogites From the Dabie-Sulu Terrane in East China

The 3He/4He ratios of most eclogites from the Dabie-Sulu terrane range from 0.056 to 0.67 Ra; the data points fall into the mixing part of the crust and the mantle in the 3He-4He diagram. The 3He/4He ratios of eclogites are obviously correlated with the types of their surrounding rocks. The helium isotope composition of the eclogites from the Bixiling complex possesses characters of mantle-derived rocks with the 3He/4He ratio being 5.6 Ra. The 4He concentration of the eclogites exhibits visible inverse correlation with the δ18O value of the quartz in the eclogites from the Sulu area. The δ18O values of the eclogites change synchronously with those of the country rocks. Those results suggest that protoliths of the eclogites were basic-ultrabasic rock bodies or veins intruding into the continental crust in the early stage; strong exchange and hybridization between the basic-ultrabasic rocks and continental rocks and the atmospheric water during the intrusion led to abrupt increase of the 3He/4He ratios,     

河北汉诺坝新生代玄武岩中幔源包体和高压巨晶的氦同位素地球化学研究

对该地区新生代玄武岩中幔源包体和高压巨晶的氦同位素进行了初步研究。幔源包体中橄榄石的3 He 4 He值为 (0 .15～ 7.4)× 10 - 6,较MORB值明显偏低 ,甚至低于大气的值 ,说明该地区曾发生过强烈的地幔交代作用。高压巨晶辉石和石榴子石的氦同位素组成与此明显不同 ,其3 He 4 He值为 (5 .7～ 2 4.3)× 10 - 6。提出幔源包体和高压巨晶不是同源的 ,二者可能与寄主玄武岩均无必然成因联系。在汉诺坝地区一件石榴子石巨晶中还发现了异常高的3 He 4 He值。     

河北平原地下水氦氩同位素特征

通过对河北平原地下水氦同位素进行分析比较，根据过剩He(4He exc)、3He/4He比值、δ3He和36Ar/38Ar及40Ar/36Ar值分析认为，河北平源地下水氦氩同位素有7个特征；①地下水中过剩He浓度沿地下水的流向而增高；②地下水中过剩He浓度随着地下水埋深加大而增高；③满城-沧州剖面上过剩He浓度大于石家庄-衡水剖面上的过剩He浓度；④河北平原地下水主要是由大气隆重水补给的；⑤衡水热水过剩He浓度很高（>674.83×10-8cm3STPg-1水）；⑥地下水的36Ar/38Ar比值平均值为5.37，非常接近地球大气的比值（5.35）；⑦地下水的40Ar/36Ar比值从296-412，均比大气氩的40Ar/36Ar比值（295.6）大，这表明40Ar都是放射成因的，且具有“年代积累效应”。     

Escape of atmospheric gases from the Moon

The escape rate of atmospheric molecules on the Moon is calculated. Based on the assumption that the rates of emission and escape of gases attain equilibrium, the ratio of molecular number densities during day and night, n_0d/n_0n, can be explained. The plausible emission rate of helium and radioactive elements present in the Moon has also been calculated.     

渭河盆地富氦天然气井分布特征与氦气成因

渭河盆地的石油钻井、地热井及秦岭北缘水文井中普遍发现含高体积分数氦气显示,其氦体积分数之高为国内外少见。渭河盆地天然气氦同位素3He/4He为(2.1～76.0)×10-8,属壳源氦,个别样品有少量幔源氦加入,形成了独特的壳源高氦-富氦天然气。氦气体积分数较高井临近富铀、钍的花岗岩体,说明壳源氦来源于花岗岩的放射性衰变;个别样品有一定的幔源氦加入,表明区内也有一定的幔源氦运聚过程。渭河盆地新近—古近系具有良好圈闭与运移条件,为氦气赋存提供了良好条件。