华北克拉通北缘Columbia超大陆裂解事件:来自燕辽裂陷槽中部长城系碱性火山岩的地球化学、锆石U-Pb年代学和Hf同位素证据

本文报导了华北克拉通北缘燕辽裂陷槽中部长城系大红峪组、团山子组碱性玄武质岩和侵入串岭沟组基性岩脉的岩石学、地球化学以及锆石SHRIMP U-Pb年龄和Hf同位素特征。结合区域地质资料与前人研究成果,对这些碱性玄武岩与基性岩脉的时代问题、岩浆岩起源和源区类型以及岩浆作用的动力学背景进行了讨论。研究表明大红峪组碱性玄武岩和串岭沟组基性岩脉分别形成于1624±9Ma和1620±9Ma,二者在误差范围内一致;这些基性岩浆岩普遍具有高的Zr含量(94×10-6~196×10-6)、富集轻稀土((La/Yb)N=10.63~21.97)及大离子亲石元素,大多数样品无明显的Eu异常,微量元素组成与OIB相似。锆石Hf同位素显示弱亏损特征,εHf(t)值为-0.6~3.8。燕辽裂陷槽中部长城系碱性岩的原始岩浆可能起源于同一软流圈地幔源区的低程度部分熔融(2%~3%),且有岩石圈地幔物质加入。岩浆受地壳混染的程度低,经历了强烈的结晶分异作用。研究进一步表明,燕辽裂陷槽中部长城系碱性岩从1635Ma(团山子组)开始喷发,1625Ma达到峰期,大红峪组地层沉积时间晚于1635Ma。联系该阶段全球各大陆情况,华北地区该期的碱性岩岩浆事件应与哥伦比亚超大陆裂解有关。     

桂东大瑶山南缘社山花岗闪长岩的锆石U-Pb年龄及Hf同位素特征: 对区内加里东期成岩成矿作用的制约

利用激光剥蚀(MC)-ICP-MS方法对桂东大瑶山南缘的社垌钨钼矿床中的花岗岩类进行研究, 精确限定社山黑云母花岗闪长岩(SD256)中锆石的206Pb/238U加权平均年龄为438.7±3.0 Ma(MSWD=0.22), 侵位于平头背石英砂岩的花岗闪长(斑)岩脉(SD190)形成于438.1±2.6 Ma(MSWD=0.28);花岗岩中新生岩浆锆石的Hf同位素特征较为一致, 176Hf/177Hf比值分布于0.282 406~0.282 518, 对应的ε_Hf(438 Ma)值变化于-3.7~0, 两阶段Hf模式年龄(T_DM2)集中在1 226~1 417 Ma之间.这表明大瑶山地区社山花岗闪长岩类的形成时间在438 Ma左右(加里东期), 成岩成矿作用可能与中元古代新生地壳物质(1.2~1.4 Ga)的部分熔融密切相关.结合区域内已有可靠年龄进行分析, 认为华南加里东期成岩成矿作用应该不是呈简单的北东向分布, 而是呈面状展布, 且该期构造-岩浆-成矿运动可能是引起华南地区在印支期、燕山早期发生大规模的岩浆作用和金属成矿作用的关键原因之一.      

西藏雅鲁藏布江缝合带萨嘎碱性玄武岩地球化学和年代学研究

萨嘎蛇绿岩位于雅鲁藏布江缝合带(YZSZ)的中段,主要由地幔橄榄岩、辉长岩、辉绿岩和玄武岩组成。在萨嘎蛇绿岩南侧分布一条熔岩带,与萨嘎蛇绿岩呈断层接触。该熔岩带呈北西西向展布,宽约1~3 km,长约150km。熔岩呈块状构造,气孔和杏仁状构造发育,斑状结构,基质为间粒间隐结构。斑晶主要为斜长石(钠长石化,含量15%~20%),及少量单斜辉石(约5%),单斜辉石(Wo=44~48,En=40~45,Fs=10~12)为含钛透辉石(Ti O2=1.46%)。根据硅碱图(TAS)分类,该套熔岩属于碱性玄武岩类,整体表现为高钛、高铝和高钾,富集Rb、Ba、Th等大离子亲石元素和Zr、Hf等高场强元素,轻重稀土强烈分馏,(Ce/Yb)N=7.30~14.18,平均值为11。萨嘎玄武岩的地球化学特征与大陆裂谷火山岩一致,可能形成于板内裂谷环境。本研究表明,萨嘎碱性玄武岩的地幔源区具有石榴子石残余,早期经历了橄榄石、单斜辉石等镁铁矿物的分离结晶。锆石U-Pb定年结果表明萨嘎碱性玄武岩中锆石年龄较分散,产出的最年轻的一组锆石平均年龄为(54.2±1.4)Ma,它们的εHf(t)介于-11-+1.7之间,具有中元古代的Hf同位素二阶段模式年龄,为壳源的捕获锆石,表明该套碱性玄武岩形成时代不早于始新世早期。     

西藏南部侏罗纪—古近纪砂岩重矿物分析：探讨岩浆弧与大陆地块物源差异性

物源分析是古地理重建与盆地分析的关键,典型的物源区包括岩浆弧、大陆地块、再旋回造山带等。重矿物种类多样,蕴含丰富的母岩信息,是物源分析的重要对象。现代砂的研究表明,不同大地构造背景下形成的沉积物具有不同的重矿物组合。遗憾的是,由于古代沉积的重矿物组合在成岩过程中会被改造,现代砂的重矿物组合与物源区的耦合规律并不能直接应用于古代砂岩。科学界尚不清楚岩浆弧与大陆地块来源的古代砂岩的重矿物特征。西藏日喀则弧前盆地与特提斯喜马拉雅侏罗纪—古近纪砂岩物源明确,要么来自亚洲大陆的冈底斯弧,要么来自印度大陆地块,是探讨岩浆弧与大陆地块来源的古代砂岩重矿物特征的绝佳场所。16件砂岩重矿物定量分析结果表明,两个物源区来源的砂岩重矿物组合均被成岩作用严重改造,辉石、角闪石等不稳定矿物消失,绿帘石等自生矿物出现;冈底斯弧来源的砂岩以出现大量绿帘石或磷灰石为特征,ZTR指数小于40;印度大陆地块来源的砂岩以出现大量锆石、电气石和金红石为特征,ZTR指数大于75。这一结果指示岩浆弧与大陆地块来源的砂岩的重矿物组合具有明显差异性,可以用来探讨物源的大地构造背景。     

济阳坳陷富林洼陷中生界复杂岩性风化壳储集层成岩作用*

风化壳储集层成因及其差异性特征分析是当今储层地质学研究热点。渤海湾盆地济阳坳陷沾化凹陷富林洼陷中生界油气勘探遇到瓶颈,目前探井仅钻揭白垩系顶部风化壳,且风化壳储集层岩性复杂、非均质性极强,明确风化壳储集层成岩改造、储集空间类型和组合关系,对本区乃至济阳坳陷中生界潜山油气勘探至关重要。通过岩心和薄片观察,结合录井、测井等资料,对富林洼陷白垩系西洼组复杂岩性风化壳储集层开展研究。结果表明: 风化壳岩性主要为安山岩和凝灰岩,其次为脉岩、隐爆角砾岩和砂砾岩。由于不同构造单元在复杂埋藏过程中经历了“洼—隆—隆”或“洼—隆—洼”的演化过程,不同岩性储集层的成岩序列和孔隙演化差异明显。火成岩和碎屑岩原生孔隙类型和成因明显不同,但现今储集空间均以次生孔隙特别是溶蚀孔为主,被溶蚀物质包括斑晶、基质以及火山岩屑等。溶蚀作用的主导流体多变,继抬升暴露过程中富含CO₂的大气淡水之后,有机质成熟时排出的有机酸对储集层改善有积极作用。有利风化壳储集层的形成受到岩性、埋藏演化过程和成岩流体的共同控制。整体上,富林洼陷白垩系西洼组储集层质量由好到次的顺序为: 凝灰质砂砾岩,火山角砾岩,含残余气孔安山岩,凝灰岩,次火山岩;不同岩性风化壳储集层在复杂埋藏过程中,经历了不同的成岩改造。     

超压背景下粘土矿物转化的化学动力学模型及应用

在目前的粘土矿物转化化学动力学模型中,人们仅考虑了温度、时间和流体介质的影响。然而新近的一些研究表明,超压可以抑制粘土矿物的转化,增加反应活化能。通过超压调节反应活化能,建立超压背景下粘土矿物转化的化学动力学模型,并根据渤海湾盆地板桥凹陷、歧北凹陷超压发育井和歧南凹陷超压不发育井的粘土矿物实测资料,确定了相关参数。模拟结果表明,在超压井中,伊/蒙混层中蒙皂石层含量S%的计算值与实测数据吻合较好,但与Pytter和Reynolds(1989)模型的预测结果相差甚远,在压力系数为1.2~1.7的地层中,超压对S%的抑制最大可达15%~20%。由于在蒙皂石向伊利石转化的过程中,释放出大量S i4+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、Na+等阳离子,所以超压对粘土矿物转化的抑制,导致了泥岩中这些阳离子生成量的减少和相邻砂岩中许多胶结作用的延迟,这非常有利于深层(埋深>3 500 m)优质储层的发育和油气藏的形成。     

玻利维亚TUPIZA铜矿床碱性火山岩的岩相地球化学特征及找矿预测

在沉积型铜矿床中,蚀变火山岩具有特殊的成岩成矿意义。采用构造岩相学填图、火山岩岩相类型划分和电子探针分析等综合方法,对玻利维亚Tupiza铜矿进行研究,结果表明在玻利维亚Tupiza铜矿区内,发育中深成相、次火山侵入相(次火山颈相)、火山溢流相、火山碎屑流相、沉火山岩相等。岩石组合类型为辉绿岩-辉绿玢岩、辉长岩-辉长玢岩、碱性玄武岩、钾质粗面玄武岩、橄榄玄武粗面安山岩和安粗岩。在区域上,碱性玄武质岩浆侵位具多期多阶段性,在Tupiza铜矿区内,采用矿物温度-压力计估算,镁普通角闪石形成温度630.97～748.43℃,压力55～251 MPa,推测成岩深度为2.04～9.27 km,揭示经历多阶段减压增温(减压熔融)、减压降温的成岩演化过程,在岩浆减压侵位过程中具有高温高氧化成岩环境。绿泥石形成温度为112～305℃,lgf(O2)为-45.03～-56.68,lgf(S2)为-4.46～-18.07,属中—低温还原成岩成矿环境,代表铜(银)主成矿期。次火山热液蚀变成岩成矿作用形成了Tupiza铜(银)矿床,蚀变火山岩是铜矿床的成矿物质供给系统,铜(银)矿体富集于蚀变火山岩相体与构造叠加部位,在NNE与NW向构造交汇部位尤为富集。在上白垩统阿诺依菲雅组第三岩性段蚀变火山岩层之下的第二岩性段顶部黄铁矿化砂砾岩中,验证钻孔揭露了铜(钴)矿化体,是深部寻找隐伏沉积岩型铜(钴)矿体找矿标志。在蚀变火山岩和外围砂砾岩中具有明显的铜铅锌矿化和异常。本文认为,在Tupiza铜矿床内,次火山热液成矿系统中心分布在蚀变次火山颈相中,富集铜(银)矿体;周边脉状-网脉状断裂-裂隙-蚀变带为铜铅锌成矿系统的过渡相带;而以赋存在上白垩统Aroifilla组第二岩性段中砂砾岩型铜(钴)矿体和Cu-Pb-Zn异常,为铜(钴)铅锌成矿系统的外缘相带。在深部围绕蚀变次火山岩相体具有寻找铜(银)、铜(钴)和铜铅锌矿体的潜力。     

含缓蚀剂钻井液对铝合金钻杆材料的腐蚀影响

铝合金钻杆在钻井液中发生腐蚀会引发严重的孔内事故。为了延缓钻井液对铝合金钻杆的腐蚀作用,在pH值为10、温度为70 ℃的聚磺体系钻井液中,分别加入一定比例的有机缓蚀剂（十二烷基苯磺酸钠,C18H29NaO3S或SDBS）及稀土缓蚀剂〔硫酸镧,La2(SO4)3〕,通过力学性能测试,研究缓蚀剂对7075系铝合金钻杆材料腐蚀的影响。结果表明：上述2种缓蚀剂均可降低铝合金在碱性钻井液中的腐蚀,提高铝合金钻杆抗拉强度最高达6.73%;合金中Cu、Mg、Si等元素的第二相粒子是腐蚀的敏感区域,第二相粒子脱落后即形成腐蚀坑;在产生腐蚀裂纹时,腐蚀产物主要由Al、C、O等元素组成。     

新疆萨热克辉长辉绿岩类成岩温度-压力-氧逸度特征与成岩作用演化趋势

本文采用构造岩相学、地质温度-压力计估算等方法,来研究萨热克辉长辉绿岩类地球化学特征和恢复成岩氧逸度、硫逸度、温度、压力条件,探讨岩浆成岩作用热演化趋势。研究结果表明,(1)岩浆来源于交代富集型地幔,岩石系列为碱性变基性-碱性变超基性岩,岩石组合类型为辉长岩、似长石辉长岩和二长辉长岩,具有从辉长岩向似长石辉长岩和二长辉长岩两个方向演化的趋势;(2)岩浆经过三期六个阶段的热演化过程,地幔源区岩浆温度为1081～1211℃→地幔流体交代作用温度为545～796℃、压力为7. 94～4. 70kbar→壳幔混源岩浆作用温度为651～775℃、压力为2. 01～0. 58kbar→钾钠硅酸盐化温度为336～421℃→碳酸盐化温度为235℃→绿泥石化蚀变温度为143～80℃;(3)岩浆侵位不同于传统的主动侵位或被动侵位,而是经历了从29. 4km→17. 4km缓慢上升、17. 4km→7. 4km快速上升和从7. 42km→2. 15km缓慢上升的三阶段"气球膨胀"模式联合上升侵位,减压增温熔融为岩浆上侵的地球化学动力学机制,走滑拉分伸展的幔型深大断裂带为幔源岩浆提供了上升侵位通道和大陆动力学条件。     

Mineralogy and geochemistry of atypical reduction spheroids from the Tumblagooda Sandstone,Western Australia

Reduction spheroids are small-scale, biogenic, redox-controlled, metal enrichments that occur within red beds globally. This study provides the first analysis of the compositionally unique reduction spheroids of the Tumblagooda Sandstone. The work aims to account for their composition and consequently improve existing models for reduction spheroids generally, which presently fail to account for the mineralogy of the Tumblagooda Sandstone reduction spheroids. Interstitial areas between detrital grains contained in the cores of these reduction spheroids are dominated by microplaty haematite, in addition to minor amounts of svanbergite, gorceixite, anatase, uraninite, monazite and illite. The haematite-rich composition, along with an absence of base metal phases and the vanadiferous mica roscoelite, makes these reduction spheroids notable in comparison to other global reduction spheroid occurrences. Analyses of illite crystallinity provide values for samples of the Tumblagooda Sandstone host rock corresponding to heating temperatures of ca 200°C. Consequently, while Tumblagooda Sandstone reduction spheroids formed via the typical metabolic processes of dissimilatory metal-reducing bacteria, the combination of a unique mineralogy and illite crystallinity analysis provides evidence of more complex late-stage heating and reoxidation. This has not previously been recognised in other reduction spheroids and therefore expands the existing model for reduction spheroid genesis by also considering the potential for late-stage alteration. As such, future reduction spheroid studies should consider the potential impact of post-formation modification, particularly where they are to be used as evidence of ancient microbial processes; such as in the search for early evidence of life in the geological record on Earth or other planets. Additionally, because of their potential for modification, reduction spheroids serve as a record of the redox history of red beds and their study could provide insights into the evolution of redox conditions within a given red bed during its diagenesis. Finally, this paper also provides insights into the relatively understudied diagenetic history of the Tumblagooda Sandstone; supplying the first reliable and narrow constraints on its thermal history. This has important implications for the thermal history of the Carnarvon Basin and its petroleum prospectivity more broadly.