沉积盆地深部流体的地球化学特征及油气成藏效应初探

以济阳坳陷东营凹陷和塔里木盆地塔中地区为例，在前人深部流体研究的基础上，应用同位素地球化学、有机地球化学及热力学定量模型，对沉积盆地深部流体的活动特征及其油气成藏效应进行了初步的探讨。研究表明，在东营凹陷不仅存在着幔源富二氧化碳流体（H2O＋CO2）的活动，而且还存在着幔源富氢流体（H2O＋CH4＋H2）的活动。塔里木盆地塔中地区也发现了幔源富二氧化碳的活动。深部流体上升过程中热能传递的定量研究表明，幔源流体是良好的热能载体。东营凹陷和塔中地区的有机质异常热变现象证实了深部流体的热效应。有机质热演化生烃不仅需要热，而且是个缺氢的过程，富氢流体注入沉积盆地势必对油气的生成产生影响。加氢热模拟实验结果表明，加氢可大幅度提高烃源岩的产烃率；对腐泥型干酪根而言，加氢生烃效应最显著的阶段是在生烃高峰之后，产率可增加147％以上；腐植型干酪根的加氢生烃效应在各个阶段都较显著。在东营凹陷和塔中地区分别发现了深部流体促进烃源岩生烃的现象。因此，深部流体在能量上和物质上对油气的生成均可构成重要的影响。     

栖霞金矿矿物、流体和同位素特征及意义

栖霞金矿床伴生的黑钨矿是低温热液的产物。成矿流体的成分与典型的大气降水热液组分相类似,其δ１８Ｏ约为－３．６‰～４．５‰,δＤ约为－５６‰～－９５‰,变化范围较大,但这些氢、氧同位素值很好地反映了大气降水在不同温度和Ｗ／Ｒ比值条件下与胶东群变质岩交换后的分布特征,成矿作用以Ｗ／Ｒ比值较低为特点。金矿床的Ｒｂ－Ｓｒ等时线年龄为１２５．８×１０６ａ,与胶东群变质岩系和混合花岗岩的时差较大,矿化物质的Ｓｒ同位素初始比高达０．７１６８,大气降水深循环对流作用是形成栖霞金矿床的主要原因。     

胶东望儿山金矿床氢-氧同位素地球化学

胶东金成矿省位于华北克拉通东南缘,是我国最重要的黄金集区,约占全国黄金储量的25%。其中约90%的金资源量集中于胶东半岛的西北部,主要受3个一级断裂带(三山岛断裂带、焦家断裂带和招平断裂带)控制。望儿山金矿床赋存于晚侏罗世玲珑型黑云母花岗岩中,受焦家断裂带的次级断裂带(望儿山断裂带)控制,是胶东地区受二级断裂带控制的已探明规模最大的金矿床,同时发育蚀变岩型矿化和石英脉型矿化。金矿化与硅化和绢云母化蚀变密切相关,矿体多呈脉状,主要为矿区内主干断裂F1和F5控制的1号和5号矿体以及F1和F5的次级断裂控制的3号和23号矿体。矿石分为蚀变岩型和石英脉型,主要由石英、绢云母及黄铁矿、黄铜矿、方铅矿、闪锌矿等金属硫化物等组成。本研究通过详细的野外和岩相学、矿相学观察,依据蚀变特征、脉体穿插关系及矿石结构构造和矿物共生组合,将成矿过程分为四个阶段:黄铁矿-石英-绢云母阶段(Ⅰ)、石英-黄铁矿阶段(Ⅱ)、石英-多金属硫化物阶段(Ⅲ)和石英-碳酸盐阶段(Ⅳ)。针对不同高程、不同成矿阶段、不同矿石类型、不同矿体,系统采集了26件样品,分别挑选石英单矿物进行氢、氧同位素测试,总体δD值分布于-77.3‰~-54.2‰,δ18O值分布于-5.56‰~7.20‰,Ⅰ阶段δD=(-62.2±6.6)‰(n=8),δ18O=(4.60±1.52)‰(n=8);Ⅱ阶段δD=(-62.5±4.5)‰(n=7),δ18O=(0.47±2.86)‰(n=7);Ⅲ阶段δD=(-66.5±3.9)‰(n=8),δ18O=(-0.44±2.21)‰(n=8);Ⅳ阶段δD=(-65.6±4.5)‰(n=3),δ18O=(-4.43±1.09)‰(n=3)。根据氢-氧同位素组成及流体混合作用图解和水-岩交换氢氧同位素演化曲线,得出变质水与大气降水的混合流体与成矿相关。成矿流体来源主要为胶东群变质水,随着成矿作用的进行,更多大气降水混入成矿流体,成矿Ⅲ、Ⅳ阶段流体很可能以大气降水为主。成矿流体依据其流动方式主要分为渗透式流动和隧道式流动两种,蚀变岩型矿石的氧同位素组成较为集中,表明渗透式流动很可能是形成蚀变岩型矿石的成矿流体的主要流动方式;石英脉型矿石的δ18O值分布范围较大并小于或等于蚀变岩型矿石的δ18O值,表现出成矿流体的隧道式流动特征。在垂向上δD值表现出由深部到浅部总体降低的趋势,可能是在流体沸腾过程中发生了动力学分馏。横向上δ18O值的变化与已探明的矿体规模之间具有明显的负相关关系,很可能表明F1和F5断裂是具有低δ18O值大气降水下渗的主要通道,混合后的成矿流体沿F1和F5断裂运移的同时向其两侧的次级断裂流动。成矿流体与玲珑黑云母花岗岩不断发生水-岩交换作用,并发生减压沸腾作用,可能是导致望儿山金矿床同位素梯度变化及巨量金沉淀成矿的最主要原因。     

造山型金矿成矿流体来源与演化的氢-氧同位素示踪：夹皮沟金矿带例析

在详细的矿床地质研究和成矿阶段划分基础上,系统采集了距夹皮沟断裂带100~3622m的6个金矿床不同成矿阶段的20件矿石样品,进行了氢、氧同位素测试。距夹皮沟断裂带由近及远,各金矿床的氢、氧同位素组成分别为:北沟(100~172m,δD=-97‰~-90‰,δ18O_w=-3.26‰~5.49‰)、二道沟(820~830m,δD=-95‰~-94‰,δ18O_w=-4.58‰~-0.50‰)、三道岔(1385~1412m,δD=-97‰~-91‰,δ18O_w=-3.58‰~-1.39‰)、四道岔(2776~2802m,δD=-99‰~-80‰,δ18O_w=0.75‰~4.69‰)、八家子(3400m,δD=-102‰,δ18O_w=0.22‰)、夹皮沟本区(3595~3622m,δD=-108‰~-92‰,δ18O_w=2.91‰~5.39‰)。成矿早、主、晚阶段δD、δ18O_w和W/R值分别为-97‰~-80‰、3.99‰~5.49‰和约0.1;-108‰~-90‰、-3.26‰~4.71‰和0.1~0.5;-97‰~-91‰、-4.58‰~-2.68‰和0.01~0.1。反映金矿早阶段成矿流体以变质水为主体,混入有少量岩浆水,W/R值较小;主阶段成矿流体为变质水和大气降水的混合,W/R值显著增大,氢、氧同位素和W/R值具有明显的空间不均一特征(成矿流体隧道式流动):前者与距夹皮沟断裂带的距离正相关、后两者负相关,而它们与各金矿床已探明资源量的相关性相反,可能表征了成矿系统有效流体压力对W/R值和金沉淀成矿的控制作用;晚阶段大气降水大量加入,成矿流体弥散式的流动机制引起大面积同位素均一化,W/R值最小。据此推断,氧同位素低值区与氢同位素和W/R高值区(尤其是它们的显著变化区)的套合部位是金大规模沉淀聚集的最有利地段暨找矿勘查的重要选区。     

青海东昆仑造山型金（锑）矿床成矿流体地球化学研究

青海东昆仑是我国重要的、极富潜力的金属成矿带,其中产出的金矿床不仅具有相似的地质特征,而且与本区晚华力西-印支期造山过程有密切的成因联系,并在产出构造背景、矿体特征、控矿构造、围岩蚀变、矿物组成和元素组合等方面与一般造山型金矿床极为相似,因此应属典型的造山型金矿床.矿床流体包裹体十分发育,包括富CO2、CO2-H2O和H2O-NaCl三种类型,显微测温结果显示,成矿流体为一套中低温(120～380℃)、低盐度(0.35～9.54wt%NaCl)的H2O-CO2-NaCl-CH4±N2流体体系.氢、氧、碳同位素及水-岩交换反应研究表明,成矿流体早期主要为变质水和地层建造水,成矿期以来以大气降水为主.流体不混溶、大气降水的不断加入以及水-岩交换作用是导致本区成矿流体中金、锑淀积成矿的主要因素.     

地球的排氢作用

地球的排氢作用杜乐天，陈安福，王驹，黄树桃（核工业北京地质研究院，北京１０００２９）关键词地球排氢作用，地幔流体氢在太阳系中是最重要的元素，占太阳质量的５５％。它在地球内部也是最重要的气体成分，主要集中于外地核液态铁之中。氢的化学已经研究得相当深入（...     

新疆阿尔泰巴特巴克布拉克铁矿床成矿作用研究

巴特巴克布拉克铁矿床赋存于上志留-下泥盆统康布铁堡组变质火山-沉积岩系中, 近矿围岩为石榴子石矽卡岩、角闪斜长变粒岩和浅粒岩。矿体总体顺层分布, 呈似层状、透镜状及不规则状, 空间上与矽卡岩密切相关。流体包裹体研究表明, 矽卡岩阶段形成的石榴子石中发育纯气体包裹体、气体包裹体、液体包裹体、含子矿物包裹体及熔融包裹体; 退化蚀变阶段发育液体包裹体和少量气体包裹体; 石英-硫化物阶段主要发育液体包裹体、含液体CO₂的三相包裹体及少量纯气体包裹体、气体包裹体和含子矿物包裹体。矽卡岩阶段均一温度变化为217 ℃~499 ℃, 在255 ℃出现峰值, 盐度(NaCl_eq)变化为8.68%~22.65%; 退化蚀变阶段均一温度变化为181 ℃~432 ℃, 在225 ℃出现峰值, 盐度变化为12.85%~22.65%; 石英-硫化物阶段均一温度变化为140 ℃~482 ℃, 在155 ℃出现峰值, 盐度变化为0.18%~42.40%。石榴子石、石英和方解石的 δ¹⁸ O_SMOW 变化为1.8‰~7.1‰, δ¹⁸Ο_Η2Ο为 -4.79‰~4.57‰, δD_SMOW 为 -128‰~-84‰, 表明矽卡岩阶段成矿流体主要为岩浆水, 混合少量大气降水; 石英-硫化物阶段大气降水所占比例明显增加。方解石δ¹³ C_V-PDB 变化为 -3.2‰~-2.0‰, 表明流体中的碳来自深部或地幔。     

辽宁朝阳小塔子沟-东五家子金矿田地球化学特征

在朝阳小塔子沟-东五家子金矿田范围内,北地金矿、小塔子沟金矿和东五家子金矿,因距离岩体的远近不同,形成了不同的特征.石英流体包裹体研究表明,位于岩体内接触带的北地金矿为中温、中-深成热液矿床,位于岩体外接触带的小塔子沟金矿为中温、中成热液矿床,远离岩体的东五家子金矿为中-低温、浅成热液矿床.氢、氧同位素研究表明,北地金矿和小塔子沟金矿的成矿流体主要为岩浆水,东五家子金矿的成矿流体为岩浆水和大气降水混合成因.微量元素研究表明,北地金矿矿石以Mo、Bi等元素相对富集为特征,小塔子沟金矿矿石以Cu、Zn等元素相对富集为特征,东五家子金矿矿石以Pb、Ag等元素相对富集为特征.矿床离岩体越远,金矿物中Au/Ag比值越小.     

鳞毛蕨天山云杉林林冠空隙特征

林冠干扰作为鳞毛蕨(Dryopteris filix-mas (L.) Schott)天山云杉(Picea schrenkiana Fisch. etMey.)林动态自维持的重要因素,在整个林分的动态发展过程中发挥着重要作用。通过对西天山国家级自然保护区内1 hm2典型的鳞毛蕨天山云杉纯林中林冠空隙特征及其形成木和边界木结构的研究,结果表明:在西天山国家级自然保护区实验区46林班内的1 hm2临时标准地中,共调查到17个林冠空隙,林冠空隙干扰返回间隔期为763年。扩展空隙面积在20~280 m2之间变化,冠空隙面积在0~180 m2之间变动。大多数林冠空隙形状变异较大,不同程度地偏离圆形,且均在20~100年之间形成,拥有多株形成木,边界木多由近熟木和成熟木组成。     

封闭体系有机质与有机碳氢氮恢复动力学研究

在封闭体系的条件下,对典型的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型干酪根在热演化过程中的损失进行生烃动力学研究,获得了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型干酪根的总量、有机碳、氢以及氮质量损失动力学参数。用Kinetics软件计算了封闭体系干酪根有机碳丰度、氢碳原子比和氮碳原子比的恢复系数。认为在对高成熟—过成熟干酪根进行生烃评价时,Ⅰ、Ⅲ型干酪根残余有机碳丰度需要进行恢复,而Ⅱ型干酪根残余有机碳丰度不需要恢复。三种类型干酪根的氢碳原子比均需要进行恢复。