地球系统10~(-1)年变化原因概述

我们曾论述了地球系统100～108年变化的原因[1], 唯对10-1年（月一年）的地球系统变化未指出其变化原因。经过近年的研究, 现在可以明确地指出, 地球内部有两类流体： 地外核和岩石圈裂隙中地下流体（地气）的活动是引发10-1年地球系统变化的原因。外核的上升运动会使其上部岩石圈产生上抬和压缩, 在地表层就出现3.2 m地温升高和降水减少的“干热异常”, 经过“孕震三步曲”最终引发构造地震。外核的下降运动会使其上部岩石圈产生下沉和拉张作用, 地表层表现为3.2 m地温降低, 同时降水增多的“湿冷异常”, 最终可导致发生陷落地震。外核的脉冲运动是引发岩石圈中形成地热（冷）涡的“源”。地气环流也是旋转地球上的一种流体运动, 其特征速度（地下风速）约为0.2 m/s, 据此可推得“自然气候周期”约为8个月。地气环流是使地气系统得以“流”的动力源。地热（冷）涡的“源”、 “流”相结合是使短期气候呈现纷繁复杂变化的原因。     

中国东部陆下岩石圈地幔中的再循环地壳流体组分

地幔捕虏体中的流体组分记录了地幔演化的信息,可用来认识地幔中再循环地壳组分的性质和来源。采用分步加热质谱法测定中国东部二辉橄榄岩捕虏体组成矿物中流体挥发份的碳、氢和氧同位素组成,结合化学组成(Zhang et al., 2004)综合分析表明,早期流体包裹体、矿物晶格缺陷和空隙中的流体挥发分主要在高温段(800-1200°C)释出,CO2和CO显示较轻的δ13C值,与世界其它地区地幔捕虏体明显不同;晚期流体包裹体中的流体挥发分主要在低温段(300-600°C)释出。根据中国东部地幔演化事件、地幔矿物性质认为陆下岩石圈地幔中三种类型的流体挥发份中均存在来源不同的再循环地壳组分：（1）地幔初始流体：主要为耐熔矿物橄榄石在800-1200°C释出的流体组分,华北克拉通地幔初始流体的化学组成（主要为CO）与华南克拉通（主要为CO2）明显不同,反映二者拼合前各自演化时期捕获的流体组分。地幔特征的δD、δ13CCH4和δ18OCO2反映初始流体组分可能为元古代克拉通大陆型岩石圈地幔成分,较轻的CO2 和 CO的δ13C值揭示初始流体中存在部分再循环地壳流体,可能在1.9Ga的大陆碰撞过程中混入。（2）地幔交代流体：指斜方辉石和单斜辉石800-1200°C释气峰的流体组分,以H2为主。华北克拉通交代流体主要组分H2含量(80.73 mm3.STP/g) 明显低于华南克拉通(138.91 mm3.STP/g),地幔特征的δDH2和δ13CCH4表明交代流体主体为地幔来源,较轻的δ13CCO2,CO和较重δ18OCO2揭示其中存在再循环陆壳流体,其可能的来源为华北与华南中生代拼合过程中的壳幔相互作用。（3）岩石圈减薄流体：指二辉橄榄岩捕虏体组成矿物在400-600°C释放出的流体,华北与华南克拉通在流体组成方面相似,壳源特征的CO2、CO和CH4的δ13C值,以及较轻的δ18OCO2和δDH2O值指示该流体可能为岩石圈地幔减薄过程中引起的再循环洋壳流体,可能与中国东部转换带中水平俯冲的太平洋岩石圈(或其前身)脱气有关。     

云南剑川金河岩体中地幔流体交代特征及其成矿意义

云南剑川金河岩体中的硅化霓辉正长斑岩含有较多的镁铁-超镁铁质深源岩石包体.岩相学研究表明,伴随交代蚀变,其主岩和各类包体岩石中普遍发育沿矿物粒间和矿物晶体裂隙或解离纹贯入或穿插的呈网状和细脉浸染状分布的黑色不透明物质.对该物质进行了电子探针及扫描电镜和能谱分析,发现其组成以微晶硅酸盐矿物为主,含少量微晶石英,尤其是含有微晶地幔标型矿物--含钛磁铁矿(或镜铁矿)和含铬自然铁;后两者与硅酸盐矿物构成超显微熔离结构交生.研究认为,这种物质组成和特征,是具超临界和熔浆性质的地幔流体的微观表现,其活动所引发的交代蚀变表现为硅化、钠化及深源包体中的暗色矿物由辉石→角闪石→黑云母的退变序列.这一地幔流体作用微观踪迹的揭示,对于分析和论证滇西地区新生代多金属成矿的深部地质作用规律具有重要的理论和现实意义.     

东秦岭金堆城大型斑岩钼矿床同位素及元素地球化学研究

文章系统研究了金堆城钼矿床的含矿钾长斑岩、围岩、矿石、矿石中的黄铁矿及矿化围岩的地球化学特征,深入探讨了矿区成矿物质的来源.金堆城含矿斑岩的稀土元素分布和特征地球化学参数显示,金堆城含矿斑岩富集LREE(LaN/YbN=540～1684),轻、重稀土元素分馏较明显,Eu异常不明显或无Eu异常(δEu=070～096).矿石中黄铁矿富集LREE(LaN/YbN=315～2628),具有弱的Eu负异常,无Ce异常(δEu=064～081, δCe=088～103),并与金堆城含矿钾长斑岩和矿石具有一致的球粒陨石标准化配分曲线和特征的地球化学参数,显示金堆城钼矿床的成矿物质来源与钾长斑岩同源.矿床铅、硫、碳和氢-氧同位素地球化学综合研究表明,成矿物质来源于深部,与钾长斑岩同源.围岩在矿化和蚀变过程中元素的迁移计算结果表明,在热液成矿过程中Mo随成矿流体加入到围岩并使围岩发生蚀变和矿化.钼矿床的成矿物质主要来自钾长斑岩,围岩不提供成矿物质.金堆城含矿斑岩和钼矿化的发生处于秦岭造山带在中新生代的挤压-伸展转变期,受板片断离作用和壳幔边界附近发生的基性岩浆底侵作用影响,加厚的华北地块南缘下地壳物质发生熔融形成花岗质岩浆,并沿构造薄弱带上升到浅部侵位,形成金堆城等同熔型斑岩和斑岩型矿床.     

新疆喀拉通克铜镍硫化物矿床成矿岩浆作用过程

喀拉通克铜镍硫化物矿床3个主要含矿镁铁质岩体的主量元素、微量元素和铂族元素组成分析及母岩浆组成估算结果表明:3个岩体中不同类型岩石的主要氧化物含量的变化具玄武质岩浆结晶分异的特征;在MgO含量为10%～15%区间,SiO2含量迅速增高;微量元素和稀土元素原始地幔标准化配分模式相似,具Nb和Ta亏损,K、Sr富集的特征.与1号和2号岩体相比,3号岩体中大离子亲石元素及轻稀土元素相对富集,(La/Yb)N介于6.8～9.2之间,δEu显示轻微负异常,在460 m深度表现出Cu-Ni等成矿元素与SiO2含量同时剧变的特征,铂族元素配分模式与2号岩体相似.上述结果显示,3个岩体可能是同源岩浆不同期次的产物,原始岩浆为高镁玄武岩浆.成矿岩浆演化过程中经历的岩浆分离结晶作用和富硅地壳组分混染可能是成矿岩浆硫饱和及硫化物熔离的主要诱因.     

碱型地幔流体与富碱热液成矿

碱交代作用是整个热液作用成矿的一个基本机理,包括:①所有的热液作用是碱型地幔流体从对岩石(或岩体或地层)进行碱交代(K、Na的带入)开始的;②提供矿源(靠富K、Na热液的强烈交代作用在热液上升路途中萃取岩石矿质);③形成碱交代岩,使热液由强碱性向酸性([H+]离子浓度增长)演化,以破坏稳定的矿质迁移形式,导致沉淀、卸载、成矿;④碱交代岩是高压高温爆裂岩,角砾和次生孔隙度由此大增,有利于热液和构造再活动,成为金属成矿和油气成藏的有利储矿围岩.文章用新的证据证明此富碱热液来自深部碱型地幔流体(A-HA00NS).通过碱金属地球化学这条纲把热液作用和地幔流体作用串联为深浅一个整体.     

锡铁山片岩型铅锌矿床稀土元素成因标志

锡铁山(碳质)片岩型矿床具典型的"双层结构",笔者对层状矿体中硫化物、硅质岩及其围岩火山岩稀土元素分析表明,硫化物∑REE较低,在4.78×10-6～7.24×10-6之间,具明显负Eu异常,Ce异常总体不明显;硅质岩∑REE较高,在102.64×10-6～168.82×10-6之间,负Eu异常明显,Ce异常不明显;矿下中酸性火山岩的稀土元素总量普遍较高,负Eu异常明显,Ce异常不明显,矿上火山岩稀土元素组成变化较大,δEu值0.70～1.03(平均0.90),无明显Eu异常.分析认为,锡铁山(碳质)片岩型矿床是热水喷流-沉积作用的结果,成矿物质主要来自下伏火山岩及地壳深部.     

质量负荷引起地表形变的格林函数和球谐函数方法对比研究

固体地球对地表质量负荷响应,一般采用格林函数或球谐函数方法来计算。两者在数学上是等价的,在实际计算中存在差异。应用地表流体质量负荷变化数据,定量分析了二者在计算地表位移时的精度。结果表明,同一负荷作用下对单点地表位移的计算,两者的精度在误差水平上是一致的,其计算效率也是一致的;但在计算全球1°规则网格站点时,球谐函数方法要比格林函数方法在计算效率上快近100倍。对地表流体质量变化而言,2°空间网格的分辨率一般可满足改正GPS位移数据的精度,且地表流体引起的站点垂直位移变化可解释超过50%的GPS观测方差。     

基于精确Zoeppritz方程的储层含油气性预测方法

流体指示因子和泊松比作为重要的指标参数在储层含油气性预测中发挥着至关重要的作用,大量学者开展了这两个参数的直接反演研究.然而,现有反演方法主要是以精确Zoeppritz方程的近似公式为正演方程,近似公式诸多的假设条件及较低的计算精度极大地限制了这类方法在复杂储层的应用效果.因此,为了提升储层含油气性预测精度,文中提出了一种新的基于精确Zoeppritz方程的流体因子和泊松比反演方法.首先,借助敏感流体因子定量分析法对现有流体指示因子进行优选,并将传统形式的精确Zoeppritz方程改写为包含该优选流体指示因子和泊松比的新形式.然后,基于新方程构建贝叶斯理论框架下的非线性反演目标函数.同时,为了进一步提升流体因子和泊松比对储层的刻画精度,在假设背景先验模型服从高斯分布的同时引入服从微分拉普拉斯分布的块约束项.最后,借助泰勒级数展开对上述非线性目标函数进行求解.合成数据和油田数据验证结果表明新方法能够稳定合理地估计流体指示因子和泊松比,且精度远高于基于近似公式的传统方法.此外,实际数据测试表明新方法能够有效提升储层含油气性预测精度,降低不确定性.     

昆明基准地震台流体观测井水文地球化学特征浅析

1 研究背景 利用地下流体进行地震研究,地下水的地球化学特征及成因是重要的研究内容之一,如:盛艳蕊等(2020)利用化学组分来判定水质类型、水岩作用强度,并探讨水体之间的水力关系;Skelton等(2014)根据地震前后氢、氧同位素的差异特征,较好地识别地下水成分改变与区域构造活动的关系.可见,利用水化学组分、同位素开展地下流体的示踪和分析,对于判定水位异常、震前跟踪分析以及预测区域构造活动具有重要价值.