稀有金属锂铍矿床研究中的几个关键科学问题——代序

20世纪30年代以来,国内外稀有金属矿床成因研究一直存在着争论,尤其在相关岩石的岩浆源区、岩浆的分异程度、岩浆-热液转换过程、流体作用及其对稀有金属富集成矿的贡献等方面的科学问题还存在不同认识;对于锂铍等超轻元素来说,测试技术的难点也制约了稀有金属锂铍矿床成因机制方面的研究。近年来,战略性新兴产业的蓬勃发展促进了新一轮稀有金属矿床找矿勘查和成因研究的高潮。在中国科学院地质与地球物理研究所吴福元院士的部署和组织下,经过两年多的努力,第二次青藏高原科学考察综合研究专题"稀有金属资源现状与远景评估"（2019QQKZ0802）和中国科学院地质与地球物理研究所重点部署项目"关键矿产资源锂铍的成矿理论创新与实践探索"（IGGCAS-20 1902）的课题组成员围绕锂铍的富集成矿机理开展了工作,在（1）青藏高原及其邻区稀有金属富集机理和成矿潜力、（2）中国东部火山岩型铍矿成矿潜力和找矿远景、（3）中国西部风化壳型元素Li-REE的富集机制、（4）元素铍的原位分析技术、（5）高分异花岗岩富集成矿判别标识的实践探索等5个方面取得了重要的进展。     

裂缝对和田河气田石炭系生屑灰岩段储层的控制作用

和田河气田是塔里木盆地已探明的大型碳酸盐岩气田。石炭系生屑灰岩段是和田河气田产气的主要产层,其储量占总储量的53% ,生屑灰岩段储层经历了同生期岩溶作用、埋藏期岩溶作用。埋藏溶蚀作用产生的溶蚀孔隙是该储层的主要储集空间,占储层总孔隙度的47%～ 61%。H2 S可能是生屑灰岩段埋藏溶蚀作用的一种重要营力,埋藏溶蚀作用沿裂缝进行。裂缝以构造缝为主,裂缝不但是储层渗透率的主要贡献者,而且控制孔隙在垂向及平面上的分布: 在纵向上,裂缝发育段也是基质孔隙发育段;而平面上,构造高部位等裂缝发育处孔隙度也相对较大,而在构造鞍部裂缝不发育区,孔隙度也低。     

广西某地花岗岩风化壳中稀土元素特征与iREE矿床成矿机制

为了解风化壳中离子交换相稀土元素的特征,对广西某地花岗岩风化壳剖面样品进行了X射线衍射及主量、稀土元素地球化学特征的研究.剖面自上而下可划分为腐殖土层(A₁)、亚粘土层(A₂)、网纹状风化层(B₁)和全风化层(B₂);自A₁至B₂,粘土矿物的含量和化学风化蚀变指数快速降低;与母岩相比A₁、A₂、B₁中全相Ce、Nd和HREE相对富集,B₂中全相稀土与母岩特征相似,所有样品的离子交换相HREE亏损,Y相对富集;离子交换相轻、重稀土一起富集在B₂中.据此推测,花岗岩中褐帘石、榍石等易风化的稀土矿物为离子交换相稀土提供了主要的物源,锆石、磷钇矿等难风化的稀土矿物的残留及表生稀土矿物的形成使全相HREE相对富集;离子交换相轻、重稀土元素的分馏程度随风化程度的增加而变化.      

塔里木盆地牙哈-英买力地区寒武系-奥陶系碳酸盐岩储层成因类型、特征及油气勘探潜力

牙哈—英买力地区是塔北隆起上的主要油气富集区,古潜山风化壳型储层的观点一直主导着该地区寒武系—奥陶系碳酸盐岩油气勘探的思路。但储层精细描述揭示了牙哈—英买力地区除古潜山风化壳型储层外,还发育有暴露浅滩型、层间古岩溶型、白云岩型储层。其中位于古潜山面之下经风化作用改造的白云岩型储层是最有勘探价值的,勘探成功率高。其次是暴露浅滩型储层,油藏类型有早成藏残留型和晚成藏型。暴露浅滩型、层间古岩溶型和白云岩型储层也是很有勘探价值的储层类型。早成藏型原生油气藏,位于寒武系—奥陶系与志留系呈假整合接触的地区,与古潜山无关。古潜山风化壳型储层可以形成晚成藏型油气藏,但目前试油结果均为水层,值得进一步探索。     

利用相控模型进行井间参数预测

储层物性参数在空间的展布，一直是储层非均质性研究的难点，利用分形和蒙特卡洛方法，在精细的沉积微相及小层对比研究基础之上，预测了井间的岩石相分布，并根据取心井资料，建立了各种岩石相的渗透率相控模型，从而预测出井间渗透率的分布。该方法以地质特征为基础，将地质资料与数学方法相结合，充分体现了渗透率在井间既具有连续性，同时变化又非常剧烈的特点，为储层物性空间预测提供了新的思路。     

滇西菲红超基性岩风化壳铂族元素地球化学行为

近年来在世界不同地区进行了风化过程中铂族元素的地球化学行为研究。作为中国西南部的第一个实例，本文研究了云南西部菲红超基性岩体上发育的红土风化剖面。矿物学和微量元素地球化学研究证明该风化壳是超基性岩风化的结果。文中详细讨论了风化壳的地质、矿物学、红土化和铂族元素地球化学特征。结果表明，风化壳的红土化程度不高，仍处于红色粘土阶段；风化壳上部的表层土壤带和铁质粘土带中铂族元素总量至少富集了3．57－7．87倍，其中Ru和Pd的富集程度较大,Ir的富集程度中等，Pt和Rh的富集程度较小，使得铂族元素的配分模式由基岩的Pt富集型转变为风化壳的Ru-Pt富集型，证明红土化过程中铂族元素发生了分异。     

塔里木盆地轮南地区奥陶系碳酸盐岩裂缝储集层预测

轮南地区迄今以奥陶系为目的层的钻井约52口,几乎均揭示出储集空间以缝洞为主,属碳酸盐岩风化壳裂缝型储集层,非均质性极强,其有效储集层分布异常复杂,横向预测困难很大。建立了碳酸盐岩缝洞型储集层以相干体计算技术、地震—测井联合反演技术及模式识别技术为主体的综合地球物理横向预测技术体系,具体为:①采用相干体计算技术确定断裂系统和其它构造信息,同时确定储集层的大致发育情况;②根据断裂与裂缝的关系,对地震资料进行精细的构造解释,确定圈闭和可能的裂缝发育带,同时为高精度的地震—测井联合反演提供准确的层位数据;③精细的地震—测井联合反演技术确定储集层的纵横向发育及其内部特征,为储集层描述提供必要条件;④模式识别油气检测技术进一步落实储集层的含油气性;⑤利用可视化技术对中间结果和成果进行检查和表达。预测结果表明,岩溶斜坡带特别是古“山梁”及轮南断垒带、桑塔木断垒带的岩溶、裂缝发育,是有利区带;有利储集层分布在奥陶系风化壳顶部及以上30～120m 的厚度范围内,包括风化壳顶部裂缝发育带和其上的岩溶带。     

川东石炭系碳酸盐岩气藏地球化学特征

川东石炭系仅残留上石炭统黄龙组,总厚度不足百米,但为四川盆地重要产气层。石炭系天然气干燥系数高,非烃气体含量低,碳同位素值较轻,且甲烷、乙垸同位素之间存在明显倒转。石炭系地层水以 CaCl_2型为主,矿化度一般小于250g/L,矿化度和钠离子及氯离子含量有很好的线性关系。地层水中一些离子的含量与地层岩性分布有一定关系。地层中的有机碳含量普遍不高,储集层有机质中判断成熟度的生物标志化合物指标已经失效,但各类指标的变化仍可进行气源追索、运移判断等地化解释。依据石炭系气、水、岩的地化特征及其相互关系分析了川东石炭系碳酸盐岩古油藏的天然气注入史、运聚成藏史。     

内蒙古西部额济纳旗及邻区石炭系—二叠系的储集条件——石炭系—二叠系油气地质条件研究之二

通过对研究区石炭系—二叠系碎屑岩沉积相纵向演化与平面展布特征、岩石学特征、成岩作用、孔隙类型的研究,认为研究区石炭系—二叠系碎屑岩砂砾岩的发育程度、成分成熟度、结构成熟度等均受阿拉善古陆和马鬃山-拐子湖中间隆起带2个沉积物源的控制。南部以阿拉善古陆为主要沉积物源,砂砾岩发育,成分成熟度和结构成熟度均较高。由南向北阿拉善古陆作为物源的影响逐渐降低,砂砾岩发育程度逐渐变差,成分成熟度和结构成熟度亦逐渐变差。以粘土矿物及其相对含量、自生矿物特征等为主要依据,对成岩作用阶段进行划分,多数剖面以中成岩A期为主,研究区北部、北山地区和受阿尔金走滑断裂影响的雅干一带,受构造动力变质作用或岩浆热接触变质作用的影响进入中成岩B期。碎屑岩储集层孔隙演化受成岩作用的控制,多数以溶蚀孔（缝）为主,少数具有残余粒间孔,总体来看孔隙发育较差。除碎屑岩储集层外,各类碳酸盐岩、火山岩,以及华力西期风化壳的各类岩石均可能成为重要的储集层类型。