江西永平铜矿外围护架山钻孔ZK725岩矿相学特征及意义

内容提要：护架山地区位于江西省铅山县境内永平主矿东部,近年来地质找矿获得重大突破,新增333+334类Cu资源量近30万吨。本文以护架山地区钻孔ZK725为主要研究对象,进行样品采集、室内岩相学与矿相学和电镜能谱的研究,并结合野外地质调查,确定钻孔ZK725孔深766.0m以上的浅部和以下的深部矿化为两种不同成因,上部矿化体现为岩浆热液-构造叠加成矿,下部矿化段显示为永平主体矿区向东的延伸。在石英脉型矿石中发现锌锑黝铜矿,其代表着热液成矿作用的迹象,糜棱岩化岩浆岩的大量分布反映了区域内构造对矿的控制;大量胶状黄铁矿则表明曾经发生过大规模的热水沉积作用,与永平主体矿区同为一个成矿体系。新发现锌锑黝铜矿、含铼白钨矿、含铼钨铁矿、沥青铀矿、方钍石、叶碲铋矿、重硫铋铜矿、碲银矿、碲铋银矿等。 有用金属元素除铜、锌、铅、镉、钨外,本文确定铋与铟的含量也达到最低工业品位的要求。     

大洋钻探（ODP）与测井地质研究

ＯＤＰ是ＤＳＤＰ的继续，它验证了岩石层板块构造理论，揭示出晚中生代以来的全球气候变化过过程，还带动了一批新学科，如层序地层学，锶同位素地层学的出现，使地质学从零星的描述发展到地球系统研究阶段。同时，使测井技术层次由油气，煤炭测井上升到测井地质的成因研究。     

Linkage of deep sea rapid acidification process and extinction of benthic foraminifera in the deep sea at the Paleocene/Eocene transition

Ocean Drilling Program Leg 199 Site 1220 provides a continuous sedimentary section across the Paleocene/Eocene (P/E) transition in the carbonate‐bearing sediments on 56–57 Ma oceanic crust. The large negative δ¹³C shift in seawater is likely due to the disintegration of methane hydrate, which is expected to be rapidly changed to carbon dioxide in the atmosphere and well‐oxygenated seawater, leading to a reduction in deep‐sea pH. A pH decrease was very likely responsible for the emergence of agglutinated foraminiferal fauna as calcareous fauna was eliminated by acidification at the P/E transition at Site 1220. The absence of the more resistant calcareous benthic foraminifera and the presence of the planktonic foraminifera at Site 1220 is interesting and unique, which indicates that calcareous benthic foraminifera suffered greatly from living on the seafloor. Box model calculation demonstrates that, assuming the same mean alkalinity as today, pCO₂ must increase from 280 ppm to about 410 ppm for the calcite undersaturation in the deep ocean and for the oversaturation in the surface ocean during the P/E transition. The calculated increased pCO₂ coincides with paleo‐botanical evidence. The current global emission rate (～7.3 peta (10¹⁵) gC/y) of anthropogenic carbon input is approximately 30 times of the estimate at the P/E transition. The results at the P/E transition give an implication that the deep sea benthic fauna will be threatened in future in combination with ocean acidification, increased sea surface temperature and more stratified surface water.     

Insight into the marine controlled‐source electromagnetic signal propagation

In marine controlled‐source electromagnetic (CSEM) surveys the subsurface is explored by emitting low‐frequency signals from an electric dipole source close to the sea‐bed. The main goal is often to detect and describe possible thin resistive layers beneath the sea‐bed. To gain insight into how CSEM signals propagate, it is informative to study a stratified model. The electromagnetic field is then given in terms of integrals over TE‐ and TM‐polarized plane‐wave constituents. An asymptotic evaluation of the field integrals for large propagation distances results in explicit spatial expressions for the field components and the derived expressions can be used to analyse how the CSEM signals propagate. There are two major signal pathways in a standard CSEM model. One of these pathways is via the thin resistive layer and the resulting response is accounted for by a pole in the reflection response for the TM mode. The signal is propagating nearly vertically down to the resistor from the source, then guided while attenuated along the reservoir, before propagating nearly vertically up to the receiver. The response is slightly altered by the sea‐bed interface and further modified in shallow water due to multiple reflections between the sea‐surface and sea‐bed at both the source and receiver sides. The other major signal pathway is via the resistive air half‐space, the so‐called airwave. The airwave is generated by the TE mode and interacts with the subsurface via vertically propagating signals reflected between the sea‐surface and subsurface at both the source and receiver sides.     

中国大陆科学钻探（CCSD）主孔100-2000m区间磁化率的变异特征及其地质意义

对中国大陆科学钻探主孔100—2000m区间岩心样品磁化率与钻孔原位测井磁化率进行系统时比研究。结果表明,控制岩石磁化率的主要因素是岩性和退变质作用,其中蛇纹石化石榴石橄榄岩的磁化率最大,样品平均磁化率为86．277×10-3SI,正片麻岩,退变质榴辉岩,榴辉岩,副片麻岩次之,角闪岩的磁化率最小,样品平均磁化率为1．698×10-3SI。不同退变质程度榴辉岩的磁化率特征具有明显的差异:中-强程度退变质榴辉岩由于退变质过程所产生的磁铁矿和钛铁矿-钛磁铁矿,其磁化率最大;随着退变质作用的进一步加剧,这些磁铁矿和钛铁矿-钛磁铁矿被完全分解,导致完全退变质榴辉岩的磁化率最小;新鲜榴辉岩的磁化率介于两者之间。在该深度区间,约70％岩心样品磁化率与测井磁化率的比值小于4．0,其中以<2．0为主,相同岩性岩石(如榴辉岩,退变质榴辉岩和副片麻岩)磁化率的比值随深度变化较小。岩心样品磁化率和测井磁化率之间的欧氏距离位于3．0-6．4范围,且随深度变化不明显,如在100～600m和1500～2000m两个深度范围的欧氏距离分别为3．0-5．2和3．2～5．3,表现出相似的变化特征,显示了在此区间深度范围内,地层压力对磁化率的基本没有影响。     

CCSD(0～5158m)HP-UHP变质岩中石英脉流体包裹体研究

本文对中国大陆科学钻探(CCSD)0～5158m HP-UHP变质岩石英脉中流体包裹体进行了研究,通过冷热台与拉曼光谱测定发现其中含有4种流体包裹体(Ⅰ型)盐水溶液包裹体,并进一步分为高盐度盐水溶液包裹体(Ⅰa型)、中高盐度盐水溶液包襄体(Ⅰb型)、中等盐度盐水溶液包裹体(Ⅰc型)和低盐度盐水溶液包裹体;(Ⅱ型)N2-CH4纯气相包襄体;(Ⅲ型)含方解石子矿物的流体包裹体;(Ⅳ型)CO2-NaCl-H2O包裹体及纯CO2包裹体.其中Ⅲ和Ⅳ型流体包裹体是CCSD石英脉中首次发现.Ⅰa、Ⅰb型流体包裹体主要以原生的形式赋存在榴辉岩及片麻岩的石英脉或石英颗粒当中,它们主要是被捕获于折返早期高压变质重结晶阶段;Ⅰc和Ⅰd两类包裹体则主要以次生的形式赋存于榴辉岩及片麻岩的石英脉或石英颗粒当中.说明它们是在超高压变质岩折返过程的较晚阶段捕获的.以原生形式出现的含方解石子晶及CO2包裹体,指示部分石英脉及其围岩可能经历过超高压变质作用甚至麻粒岩相阶段.CCSD中的石英脉可能主要形成于折返早期高压变质重结晶阶段,其中的HP-UHP岩石在板决折返及其以后退变质过程中释放出的变质流体活动范围有限,没有经历大规模的流动或迁移.     

根据常规测井曲线重建CCSD主孔榴辉岩井段氧化物剖面

以榴辉岩为例,探讨了根据常规测井曲线重建中国大陆科学钻探工程(CCSD)主孔氧化物剖面的方法,着重讨论和对比了消除或减小测井曲线中高频噪声的滤波方法,并采用经Lowess和五点平滑滤波后的测井曲线与岩芯实验室分析数据进行了多元逐步回归分析,建立了氧化物测井响应方程,进而重建了CCSD主孔100～1 100 m井段榴辉岩的氧化物剖面,为高精度岩性剖面的重建打下了基础,并为地质与地球物理综合研究提供了新的基础资料.     

非开挖铺管中钻头泥包问题的分析与对策

非开挖导向铺管过程中,当钻遏较软岩层或泥页岩层时,经常会遇到钻头被泥包的现象,尤其在扩孔过程中,更为明显。针对这种现象,从三个方面认真了分析钻头泥包的原因,并提出从泥浆方面入手的对策。进行室内推力实验,在武汉江夏区的非开挖施工现场提出配方并加以应用,对提高钻进效率有重要的意义。     

中国大陆科学钻探工程主孔2000～3000米正、副片麻岩的地球化学性质及其成因机制

中国大陆科学钻探工程主孔(CCSD-MH)2000.0-3000.0米深度范围内出露的岩心以正、副片麻岩为主,夹有薄层榴辉岩和斜长角闪岩等。地球化学研究结果表明,主孔20000.0-3000.0米之间的正片麻岩SiO2含量普遍偏高,为73.26%～78.17%之间,平均值76.40%;Al2O3含量为11.30%-13.66%。TiO2、Fe2O3、FeO、MnO和MgO含量则明显偏低,其中Fe2O3总量为0.39%-1.71%,FeO=0.20%-1.49%,MgO=0.01%-0.06%。CaO含量为0.19-1.41%,Na2O和K2O含量分别为3.38%-5.35%和1.31%-4.87%。正片麻岩的稀土元素和微量元素配分模式可分为三种类型。第一类表现出较强的轻、重稀土元素分馏,具有中等的负Eu异常,Eu/Eu*=0.39-0.64;洋脊玄武岩(MORB)标准化蛛网图表现出强烈富集大离子亲石元素(K、Rb、Ba、Th)的特点,显示明显的正Ba异常,Ba/Ba*=1.09-2.34,高场强元素Ti、Nb和Ta呈明显的负异常。第二类正片麻岩具有明显的负Eu异常,Eu/Eu*=0.39-0.41,稀土元素配分曲线具有明显右倾斜的特点,轻稀土元素明显富集,而重稀土元素明显亏损;洋脊玄武岩(MORB)标准化蛛网图与第一类正片麻岩比较相似,但却具有中等的负Ba异常,Ba/Ba*=0.57-0.67。第三类正片麻岩主要为含磁铁矿二长花岗质片麻岩,稀土元素球粒陨石标准化曲线呈“V”字型特点,具有异常强烈的负Eu异常,Eu/Eu*普遍低于0.11;洋脊玄武岩(MORB)标准化蛛网图显示出强烈富集大离子亲石元素(K、Rb、Th)的特点,具有异常强烈的负Ba异常,Ba/Ba*=0.03-0.21。2000.0-3000.O米深度范围内的正片麻岩具有多成因的特点,部分正片麻岩具有A型花岗岩的地球化学特征,反映它们有可能形成于板内的构造环境;而另一部分的原岩则可能形成于陆缘火山弧的构造环境。主孔2000.0-31000.0米深度范围内副片麻岩SiO2含量明显低于正片麻岩,Al2O3、Fe2O3 FeO、MgO和CaO含量则明显偏高,而Na2O和K2O含量则与正片麻岩大体相当。其中SiO2含量为64.21%-74.12%;Al2O3含量为13.06%-15.38%,Fe2O3 FeO含量为1.61%-4.92%;CaO含量为1.10%～3.27%,Na2O和K2O含量分别为3.68%-5.39%和2.46%-5.85%。副片麻岩稀土元素配分模式和洋脊玄武岩(MORB)标准化蛛网图与正片麻岩也存在明显差异。其中稀土元素配分模式表现出一定程度的轻、重稀土元素分馏,大多数样品具负Eu异常,Eu/Eu*=0.56-0.93之间,但远不及正片麻岩的明显;洋脊玄武岩(MORB)标准化蛛网图则显示出富集大离子亲石元素(K、Rb、Ba、Th)的特点,具有异常明显的正Ba异常,且变化范围较大,Ba/Ba*=1.02-4.83之间,高场强元素如Ti、Nb和Ta呈现负异常的特点。副片麻岩的原岩可能是形成于被动大陆边缘的一套典型的沉积岩或变沉积岩。SHRIMPU-Pb定年结果表明,主孔副片麻岩锆石微区记录了十分复杂的年代学信息。继承性碎屑锆石核部的年龄(206Pb/238U的年龄)为313-659Ma,表明原岩继承性碎屑锆石来源的复杂性,以及部分碎屑锆石在超高压变质过程中发生不完全重结晶,导致年龄变新;在含柯石英锆石微区记录的超高压变质年龄(206Pb/238U的年龄)为220-236Ma,加权平均值为227±5Ma;而锆石晶体边部所记录的退变质年龄(206Pb/238U的年龄)为209-219Ma,加权平均值为214±6Ma,上述含柯石英锆石微区和锆石边部的SHRIMPU-Pb定年结果分别与主孔CCSD-MH中的正片麻岩锆石微区获得的超高压变质年龄(227±2Ma)和角闪岩相退变质年龄(209±3Ma)十分接近,这进一步证明了中国大陆科学钻探工程主孔中的正、副片麻岩的原岩曾一起发生深俯冲,并经历了新三叠纪的超高压变质作用。     

地应力钻孔施工关键技术探讨

汶川地震后,地应力研究受到重视,应力孔施工也日渐增多。本文依据多个项目实践经验,总结了地应力钻孔施工中的一些主要技术问题,介绍了钻孔结构设计按照终孔直径选择、监测仪器安装以及地层条件来综合考虑的方法。特别是从保证技术套管的使用和起拔安全,保障仪器安装精度的扩孔技术,冲洗液的选择与控制,应力测量与应力监测仪器安装的技术保障措施等应力孔施工关键技术方法方面探讨和总结了该类型钻孔施工技术特点和技术经验,系统总结了孔内应力测量和监测仪器安装技术方法,对同类项目的开展具有一定的借鉴和现实指导意义。