测井地质学前世、今生与未来——写在《测井地质学·第二版》出版之时

测井地质学以地质学和测井学的方法理论为指导,综合运用各种测井信息,来解决基础地质和石油地质的地质问题。经过数十年发展,测井地质学在油气勘探开发各个环节得到广泛应用。非常规油气的兴起使得测井地质学正面临多重挑战和全新探索,亟需建立针对非常规油气的测井地质学综合方法理论体系。本文以《测井地质学·第二版》出版为契机,系统归纳了测井地质学的起源及发展历程、主要研究内容和研究方法流程。然后总结了测井资料与地震、地质信息的匹配性,并分析了不同探测特性测井方法纵向分辨率区间特征。在此基础上评述了测井地质学在井旁构造解析、沉积学特征研究、层序地层划分、地应力方向判别及大小计算、井壁裂缝识别与评价、烃源岩评价以及非常规油气“七性关系”综合评价当中的应用。但由于测井资料的负载能力有限性、测井与地质信息属性不对应性以及测井资料本身的多解性,使得测井地质学在测井—地质转换、非常规油气测井评价及其与人工智能融合方面还存在一定的问题。因此加强基础岩石物理研究,挖掘测井曲线中包含的地质信息,并与人工智能相结合,将拓展测井地质学研究的精度和广度,从而使其未来可更好地应用至非常规油气测井评价等实践工作中。     

青海茫崖石棉矿区变质超基性岩的蚀变演化序列：岩石化学及矿物学证据

青海茫崖石棉矿区超基性岩体是由原岩以纯橄岩、辉橄岩和橄辉岩为主体组成的富镁质超基性岩体,经历自变质和后期多期热液的叠加变质蚀变作用,经蛇纹石化后形成蚀变完全的蛇纹岩岩体,其中部分蛇纹岩又进一步发生滑石化及碳酸盐化蚀变为滑石菱镁片岩、菱镁滑石片岩、滑石片岩和菱镁岩等。本文在野外地质调查基础上,在室内通过镜下岩矿综合鉴定、全岩化学成分分析以及电子探针成分分析等手段进行了岩石化学特征、矿物学特征及其蚀变演化过程研究。结果表明,该变质超基性岩体蛇纹岩主要特征组合矿物为蛇纹石(利蛇纹石、叶蛇纹石、纤蛇纹石)、磁铁矿、菱镁矿、滑石、水镁石、铬铁矿,变余矿物有斜方辉石、单斜辉石和铬铁矿,滑石菱镁片岩类主要组成矿物为菱镁矿、滑石、蛇纹石及磁铁矿,局部可见石英脉。该地区变质超基性岩体较完整地记录了橄榄岩水化、滑石化及碳酸盐化作用过程的各个阶段,超基性岩蚀变演化过程主要有两个作用阶段:(Ⅰ)橄榄石、辉石类矿物的蛇纹石化作用及蛇纹石绿泥石化作用;(Ⅱ)富Ca、CO2流体交代蛇纹石、滑石及水镁石的碳酸盐化作用。蛇纹石化等变质蚀变作用促进了Si、Mg及Fe元素化学活动性,使元素发生富集与迁移,对于次生矿物的形成与演化起到了一定的催化作用。多期不同组成流体热液的交代作用过程,清晰地展示了利蛇纹石、纤蛇纹石和叶蛇纹石的演化序列,以及滑石、水镁石、铬铁矿和磁铁矿的形成过程及标形特征。     

华北克拉通东缘金岭杂岩体岩浆源区及构造背景:来自岩相学、岩石地球化学及年代学的证据

金岭杂岩体由细粒黑云角闪闪长岩、中细粒黑云角闪闪长岩、中细粒黑云角闪二长闪长岩和细粒角闪二长闪长岩组成,是鲁西地区典型矽卡岩型富铁矿(金岭铁矿)控矿岩体。本次研究对细粒黑云角闪闪长岩和细粒角闪二长闪长岩进行了锆石LA‐ICP‐MS U‐Pb定年,其结果分别为129.2±3.2 Ma和132.8±1.2 Ma,表明该杂岩体的侵位时代为早白垩世。样品SiO2、K2O和Na2O含量分别介于54.17%~63.73%、1.92%~4.76%和3.10%~5.41%之间,K2O/Na2O为0.58~0.94,A/CNK为0.60~0.93,具有轻稀土富集,重稀土亏损的右倾型稀土配分模式,轻、重稀土分馏程度中等((La/Yb)N=9.94~23.49),Eu异常不明显(δEu=0.84~1.10),具中—弱负Ce异常(δCe=0.56~0.92)。样品以富集大离子亲石元素(Ba、K、U、Pb等)、亏损高场强元素(Nb、Ta、Ti)以及高Sr/Y为特征。金岭杂岩体为燕山晚期岩浆活动产物,属准铝质高钾钙碱性系列,岩浆主要来源于富集岩石圈地幔的部分熔融,并在岩浆上升侵位的过程中有地壳物质的同化混染。燕山晚期华北克拉通在古太平洋板块俯冲后后撤引起的板内伸展环境下,增厚陆壳减薄阶段,岩浆上侵就位形成金岭杂岩体。     

西藏当雄九子拉地区石炭系诺错组中震积岩的发现及意义

西藏当雄九子拉地区石炭系诺错组地层序列中,首次发现了一套非正常沉积的粉砂岩和灰岩的组合.岩系中可识别出非正常的沉积构造,即微同沉积断裂、火焰状构造、同生变形构造及振动液化泄水构造等,这一软沉积变形构造具震积岩的识别标志特征,代表灾变事件震积的地质记录.在剖面结构上大致显示为7个单元的震积序列,自下而上由下伏弱震层(A)—液化脉(B)—震褶岩(C)—震裂岩(D)—阶梯状微断层(E)—火焰状构造(F)—上覆未震层(G)的渐变过程及震积作用逐渐减弱的趋势呈不同形式的组合出现,有ABG、ACDG、AEG、ABCG和ABFG等组合.本研究分析认为晚古生代诺错组早期存在一个强烈的构造活动时期,结合震积岩的分布及区域地质背景研究表明,九子拉北侧一带可能为近东西向同生断裂带,该断裂带的强烈构造活动是本区诺错组震积作用的直接诱发因素.从而佐证了九子拉地区正处于构造转换阶段.本研究对分析晚古生代的构造演化、沉积盆地类型奠定了基础,同时保存完好的震积事件地层记录对推断古断裂、古环境也具有较大意义.     

新疆萨热克砂砾岩型铜矿床成矿流体碳、氢-氧同位素组成及其意义

新疆萨热克铜矿为砂砾岩型铜矿床,赋矿地层为上侏罗统库孜贡苏组砂砾岩.矿体以层状为主,并有裂隙、碎裂构造岩相伴生,常见辉铜矿等金属硫化物与石英、方解石和白云石等胶结物沿砾石间隙或岩石裂隙充填分布.为了揭示成矿流体的性质、来源,文章对矿体中呈脉状产出的石英和碳酸盐矿物(方解石和白云石)中的流体包裹体和碳、氢-氧同位素进行了测定.研究表明:石英和方解石中流体包裹体的气相分数通常为5％～15％,均一温度变化范围88～249℃,平均为172℃;盐度变化范围为6.30％～12.51％,平均为9.46％,为中低温、中低盐度成矿流体.脉状方解石中的δD变化范围为-72‰～-62‰,平均-67.3‰;δ18O变化范围为3.9‰～8.0‰,平均5.3‰,脉状石英中 δD变化范围为-101.7‰～-87.1‰,平均-93.3‰;δ18O变化范围5.1‰～7.5‰,平均6.6‰,氢-氧同位素组成主要落在岩浆水和变质水重叠区及其附近.方解石(白云石)中的δ18O变化范围为-15.1‰～-9.5‰,平均为-12.9‰;δ13C变化范围为-2.5‰～-2.0‰,平均为-0.8‰.同位素组成显示其位于海相碳酸盐岩区左侧附近,与研究区石炭系等碳酸盐岩的碳、氧同位素相似,表明铜矿石中的脉状方解石脉(无机碳)主要与海相碳酸盐岩的溶解作用有关.综合考虑上述结果,文章推测在萨热克铜矿的北矿段深部可能存在隐伏岩体,成矿流体为变质流体与岩浆热液叠加形成的具中、低温,中、低盐度特征的混合流体,该研究区深部存在具有进一步找矿的潜力.     

柴北缘苦水泉金矿英云闪长岩和细粒闪长岩年代学、地球化学和Hf同位素及地质意义

苦水泉金矿床位于柴北缘构造带中段,是近年来新发现的金矿床。该矿床具有造山型金矿的特征,矿体沿断裂构造分布在英云闪长岩中,空间上与细粒闪长岩脉密切相关。本文对苦水泉金矿中的英云闪长岩和细粒闪长岩进行了地球化学、锆石U-Pb定年和Hf同位素研究。全岩地球化学分析显示,英云闪长岩具有富钠贫钾(Na_2O/K_2O=6.24～13.09)、高Sr低Y(Sr/Y=205～335)的埃达克岩的特征,与锡铁山榴辉岩中的埃达克质浅色脉体十分相似;细粒闪长岩富铝、钙、铁,贫镁,富集轻稀土(LREEs)和大离子亲石元素(LILEs),贫高场强元素(HFSEs),Ni、Co含量低,为典型的大陆下地壳来源的岩石。锆石U-Pb定年显示,英云闪长岩和细粒闪长岩分别形成于429.9±2.5Ma和428.0 ± 1.9Ma,Hf同位素分析显示英云闪长岩锆石ε_(Hf)(t)值为+9.8～+11.9,二阶段模式年龄(t_(DM2))为613～747Ma,细粒闪长岩锆石ε_(Hf)(t)值为-31.4～-9.9,二阶段模式年龄(t_(DM2))为1722～2803Ma。综合分析表明柴北缘在早志留世正处于大陆地壳俯冲、折返阶段,苦水泉英云闪长岩为俯冲洋壳变质的榴辉岩在陆壳折返阶段发生部分熔融的产物,细粒闪长岩起源于古老的玄武质下地壳的部分熔融。分布在细粒闪长岩上下盘的矿体品位通常远高于平均品位,说明细粒闪长岩为金矿化提供了热动力和热液,也可能提供了部分成矿物质,使得矿体的品位局部变富,由此近似的将细粒闪长岩的年龄作为苦水泉金矿的成矿时代(～428Ma)。苦水泉金矿成矿时代和构造背景的确定,指示柴北缘在早志留世陆壳折返阶段存在一期金矿化。     

藏南冈底斯岩基东段朗县杂岩早白垩世岩浆作用:新特提斯洋二次俯冲

新特提斯洋长期俯冲消减作用在早白垩世可能经历二次俯冲启动或板片俯冲几何形态的重大转换。确定西藏南部冈底斯岩基早白垩世岩浆作用的岩石地球化学特征和作用方式是甄别上述过程的关键,对理解新特提斯洋的俯冲演化过程至关重要。本文就冈底斯岩基东段朗县杂岩中保存的各类早白垩世岩浆岩,开展了锆石U-Pb地质年代学和Hf同位素、全岩元素和同位素（Sr-Nd）组成分析。数据结果表明：1）基性岩侵位时代为早白垩世晚期（103.6~100.8Ma）,为高钾钙碱性偏铝质岩石,锆石ε_Hf（t）=+0.3~+5.7,全岩ε_Nd（t）=-0.8和-0.3,暗示其岩浆源区具有大量俯冲沉积物或流体的混入,为沉积物熔体和流体交代的地幔楔物质部分熔融的产物,经历了一定程度的角闪石分离结晶作用;2）中性岩形成于99.8~97.6Ma,略晚于基性岩,其主量元素与基性岩具有较好的线性关系,全岩ε_Nd（t）=+1.1,具有较多的地幔物质参与,为基性岩浆进一步演化形成;3）酸性岩（脉体）记录了多阶段岩浆作用（124.1~95.3Ma）,根据同位素组成不同进一步划分为两类,第一类具有较低的全岩ε_Nd（t）值（-8.3~-6.0）,其岩浆源区显示富集特征,t_DM2=1385~1586Ma,由古老地壳物质的再熔融形成;第二类的锆石ε_Hf（t）值（-2.8~+3.2）变化较大,岩脉的锆石ε_Hf（t）=+0.4~+8.1,t_DM=428~906Ma,全岩ε_Nd（t）=+0.1和+0.8,表明岩浆源区具有不均一性,为古老地壳物质被富流体地幔岩浆改造形成;和4）镁铁质包体的主量元素与寄主花岗岩具有较好的线性关系,锆石的Hf同位素组成变化较大（ε_Hf（t）=-9.3~+4.1）,变化范围可达13个ε单位,为岩浆混合成因。寄主花岗岩和角闪辉长岩分别作为酸性和基性端元,是基性岩浆与其诱发古老地壳熔融形成的花岗质岩浆经混合形成。结合冈底斯岩基早白垩世岩浆岩的研究结果,朗县杂岩在早白垩世（124~97Ma）的岩浆作用具有明显的岩浆混合现象,锆石Hf和全岩Sr-Nd同位素组成变化较大,可达13个ε单位,其岩浆源区复杂且富含流体,代表了新特提斯洋在早期（240~144Ma）经历漫长的俯冲之后,在早白垩世时期（~120Ma）俯冲带发生跃迁或俯冲角度达到临界点,导致大量俯冲沉积物和流体沿俯冲带俯冲下去,与发生部分熔融的地幔楔物质混合,底侵导致上覆古老地壳物质的再熔融,形成早白垩世复杂的岩浆岩组合,很可能是新特提斯洋二次俯冲开始的标志。     

安徽滁州和管店早白垩世高镁埃达克质侵入岩的成因:锆石U-Pb年代学和Sr-Nd-Hf同位素的制约

本文以华北陆块东部早白垩世滁州闪长玢岩和管店石英闪长岩为研究对象,报道了新的全岩地球化学（主量元素、微量元素以及Sr-Nd同位素）以及锆石U-Pb年代学和Hf同位素的综合研究结果,进而约束其岩石成因和构造意义。滁州闪长玢岩中锆石发育振荡环带,管店石英闪长岩中锆石具条痕状吸收的特点,它们均为岩浆成因。锆石LA-ICP-MS U-Pb定年结果显示,滁州和管店闪长质锆石年龄分别为128±1Ma和130±2Ma,表明二者均形成于早白垩世。地球化学特征显示,滁州和管店闪长质岩石具有类似的主量元素和微量元素组成,整体具中等的SiO₂含量（58.55%~60.12%）和富MgO（4.43%~5.10%,Mg^#=57~61）的特征,Na₂O/K₂O比值为1.20~1.47,属于高钾钙碱性系列岩石;富集轻稀土元素和大离子亲石元素（如Rb、Ba）,亏损重稀土元素和高场强元素（如Nb、Ta、Zr、Hf）,并具不同程度的Eu负异常（δEu=0.85~0.93）。它们具高的Sr（575×10^-6~1035×10^-6）和低的Y含量（10.2×10^-6~15.3×10^-6）以及高的Sr/Y比值（57~69）,属于埃达克质岩石。此外,滁州和管店闪长质岩石具有类似的Sr-Nd以及锆石Hf同位素的特征,滁州闪长玢岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr初始比值介于0.7061~0.7066之间,ε_Nd（t）值为-17.7~-16.9,锆石ε_Hf（t）值变化于-23.1~-19.1之间,而管店石英闪长岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr初始比值为0.7046~0.7059,ε_Nd（t）值为-18.7~-15.8,锆石ε_Hf（t）值为-25.6~-20.0。综合上述,滁州和管店闪长质岩石均属于高镁埃达克质岩石,起源于拆沉的加厚下地壳部分熔融的熔体与地幔橄榄岩反应的产物,形成于早白垩世华北东部陆块拆沉作用下的伸展背景。     

辽北法库变质杂岩的组成、变形与变质特点及构造属性

辽北法库变质杂岩的形成时代、大地构造属性及其与长春-延吉缝合带的形成过程一直以来都是众多地质学者关注的重要科学问题。本文试图通过U-Pb年代学以及物质组成分析、变形变质作用特点分析和区域对比的方法来建立法库变质杂岩的时空格架,大地构造归属及区域构造演化。通过详细的野外工作和镜下分析得到法库变质杂岩存在至少两期变形作用特点及角闪岩相-高绿片岩相至低绿片岩相的变质作用特点。通过对杂岩体中不同类型变质岩的锆石SHRIMP U-Pb年代学研究得到中志留世糜棱岩化黑云母花岗闪长岩原岩年龄为433±3Ma;晚志留世绢云长英质糜棱岩原岩年龄为423±5Ma;早二叠世绢云绿泥方解斜长糜棱岩原岩年龄为292±2Ma;早三叠世长英质糜棱岩原岩年龄为250±3Ma。通过区域对比,笔者认为法库变质杂岩为索伦-西拉木伦缝合带东延的一部分是长春-延吉缝合带的重要组成,其形成演化具有复合型造山的特点,具有复杂的构造演化史。