奠基岩石封闭应力假说的气体包裹体和膨胀能力

陈宗基先生在1979年提出了封闭应力假说,认为它是岩石工程灾害的原因。近年来,钱七虎院士和王思敬院士分别对封闭应力假说作了肯定的定性讨论。30多年过去了,这个封闭应力假说仅得到极其少的定量研究和发展。在本文中,我提出和试图论证流体包裹体是一种具体、实在、可测量和计算的应力包裹体。它在地质岩石与矿物中普遍存在。它有压强和体积膨胀能。它是一种封闭应力和内应变能的具体存在和作用形式。我给出了这个压强、体积膨胀能和封闭应力包裹体对围岩作用的计算公式和算例。这个包裹流体压强值与深部岩石高地应力场值相当。我进一步分析和讨论了,岩石微小、密封、压紧的流体包裹体应该是深部工程岩石开挖洞室或巷道出现的岩爆、冲击地压、矿震、洞壁劈裂、围岩分区破裂和巷道大变形的一个共同张性体积力源。我认为,这个地质岩石与矿物内紧压膨胀的流体包裹体封闭应力能够完整逻辑一致地、符合自然规律地解释人们所见到的、报道的、与这些深部工程灾害相关的所有事实。并且,它能将这些事实和现象合理地、随时间演变地联系和重塑起来。这种实在、可测试、可定量的封闭应力源和能源的提出和研究能为岩石力学工作者,更好地沿着老一辈岩石力学专家们指引的途径和思路,来建立新的地质岩石力学理论、方法和技术,以更加符合自然规律地解决岩石力学领域世界性难题的深部工程灾害问题。     

深水油气浅层钻井的“三浅”地质灾害

深水浅层钻井过程中可能遇到浅水流、浅层气以及天然气水合物层分解等3种浅层地质灾害（简称＂三浅＂）。要规避这些风险,必须需要开展浅水流、浅层气和天然气水合物成因机理、识别特征及工程危害等方面的研究。国外利用地球物理识别技术和数值模拟方法,结合深水油气钻井测井开展了这方面的研究,在＂三浅＂地质灾害的形成机理和控制因素方面取得了较为重要的研究进展。目前国内学者利用地球物理方法在南海北部深水区LW3-1大气田的周围发现了超压系统、浅层气和天然气水合物。深水水道砂体的发现也推断南海北部深水区具有＂三浅＂地质灾害发育的地质条件。随着深水油气勘探开发的不断深入,评估和预测南海北部深水钻井的＂三浅＂地质灾害十分迫切。     

北京平原南口—孙河断裂带北西段活动性分析

南口—孙河断裂是北京平原区唯一一条北西向的活动断裂,也是张家口—渤海地震带中最醒目的隐伏、半隐伏的第四纪活动断裂。对南口—孙河断裂北西段开展了浅层地震勘探和钻探工程,验证了该目标断裂的精确定位。笔者通过钻孔岩心及探槽剖面的对比分析,并结合磁性地层研究及~(14)C年龄测定,对该断裂第四纪以来的活动性进行了探讨。研究表明,南口—孙河断裂具有粘滑兼蠕滑的活动特点,中更新世、晚更新世和全新世以来的垂直活动速率分别为0.12 mn/a、0.58 mm/a、0.31 mm/a。总体表现为弱-强-弱的规律。晚更新世以来至少可识别出两次古地震事件,分别为距今(9230±45)aBP~(9370±40)aBP和(13620±90)aBP~(13960±60)aBP,错断地层的最浅深度为1.2 m。同时探讨了城市隐伏活动断裂的研究思路和方法。     

新疆西天山艾日垦其垦铜钼矿床成矿过程及其找矿潜力

艾日垦其垦矿床是近年发现的铜钼矿床,位于中国西天山东部,处在中亚成矿带腹地。主要赋矿岩石为二长花岗岩,可划分为钾化带、硅化带、青磐岩化带和绢英岩化带等4个明显的蚀变带,且成带状分布,主要受那拉提南缘断裂控制。本文对矿脉中钾长石和岩体中绢云母进行了年龄测试,结果显示热液作用时限为268.35±4.05 Ma,岩浆作用时限为321.43±4.24 Ma。主微量元素分析测试显示出赋矿岩体富Si(SiO2=71.01%～73.94%),富碱(Na2O+K2O=5.53%～7.80%),贫钙(CaO=1.95%～2.93%),高Sr(417×10-6)低Y(12.3×10-6),总体上富集大离子亲石元素LILE(Ba、Th、Rb、K),亏损高场强元素HFSE(Nb、Ta、Ti),微量元素比值暗示曾发生下地壳加厚作用。流体包裹体测试结果显示出本矿床含矿脉体主要为变质流体包裹体,且近定向排列,具有低温低盐度特征,这与典型斑岩型矿床区别很大。研究认为本区在石炭纪岩浆侵入阶段并未形成矿床,但形成了铜钼等金属的预富集,二叠纪的热液作用是形成矿床的关键过程,与当时发生的韧性剪切作用关系密切,断裂为成矿热液上移提供动力和通道。     

脉状铅锌（铜、银）多金属热液矿床研究进展

目前在矿床学分类研究中对沉积岩容贱金属矿床的命名和分类尚未统一,其中一类赋矿围岩为沉积岩、矿体受构造(断层、褶皱等)控制呈脉状产出的、成矿金属为铅锌铜银多金属的矿床成为缺失环节,缺少系统的归纳总结。但该类矿床是造山作用的产物,对其进行归纳综合分析,有助于了解造山作用中的矿质迁移和沉淀过程。本文将该类矿床资料收集,对其成矿特征、控矿构造、成矿流体、矿质来源等进行分析总结。研究表明,此类矿床与造山作用或造山带有着紧密的联系。成矿物质表现为多源性,包括基底围岩、岩浆来源以及幔源贡献。成矿流体具有岩浆流体、变质流体、盆地卤水等多种来源,部分矿床的成矿流体受大气水影响。该类型矿床与MVT铅锌矿床有相似之处,但在成矿环境、控矿因素、金属来源以及成矿流体来源等方面有较大差异。     

铜陵矿集区冬瓜山矿床斑岩-矽卡岩型矿床成矿作用过程中的Cu同位素地球化学行为初步研究

本文报道了长江中下游铜陵矿集区内冬瓜山斑岩-矽卡岩型Cu-Au矿床中硫化物、石英闪长岩体和赋矿围岩的Cu同位素组成特征.其中,硫化物的δ65 Cu变化范围为-0.54‰～0.95‰,变化范围较大,达1.5‰,表明高温成矿体系下铜同位素发生分馏,铜同位素具有示踪高温成矿作用过程的潜力.不同空间位置的黄铜矿的铜同位素组成呈现出空间分带特征,表现为从岩体和斑岩型矿体→近岩体矽卡岩→矽卡岩型矿体,随着远离岩体,黄铜矿的铜同位素组成逐渐变重.导致斑岩-矽卡岩型矿床铜同位素出现空间分带的主要原因是矿化过程中铜同位素发生分馏.并且,对于冬瓜山矿床来讲,导致铜同位素组成空间分带的分馏不是发生在Cu在气-液两相之间分配的过程中,而是发生在硫化物从流体中沉淀出来的过程中.在硫化物的沉淀过程中,铜的重同位素优先在流体中富集,轻同位素在沉淀中富集,随着流体向外迁移,硫化物沉淀的进行,残余热液流体会逐渐富集铜的重同位素.硫化物的铜同位素组成可以用来反演和指示成矿流体的迁移方向.     

“岩浆热场”说及其成矿意义(下)

上篇(张旗等[1])初步讨论了岩浆热场说的概念,本文为下篇,主要谈应用,探讨它与成矿作用的关系。研究表明,岩浆热场说对热液成矿作用有重要的意义,可能解决了岩浆热液成矿作用中许多很难解释和争议很大的问题:如钨锡与金铜为什么相伴的问题,矿床为什么大多是多金属成矿的问题,远离侵入体的夕卡岩成因问题,成矿为什么滞后于花岗岩的问题,为什么有些岩体成矿,有些岩体不成矿的问题,为什么大规模岩浆活动与大规模成矿作用息息相关的问题等。岩浆热场与煤和油气成藏有关是一个重要的发现。岩浆热场对煤和油气生成、运移、聚集的影响主要表现在加速烃源岩的热演化,使生油门限变浅,使烃源岩进入高成熟或过成熟,使烃源岩中残余有机质丰度降低。令人感兴趣的是,岩浆热场说还导出了一个"成矿组合"的概念,所谓成矿组合是指在一个或大或小的区域内,在岩浆活动集中的时间段范围内,在热场的统一作用下所形成和影响的所有矿床,不论成因和矿种,均属于一个成矿组合。它包括下述4种类型的矿床:岩浆热液矿床、热泉型矿床、层状热液矿床及生物有机质矿床等。岩浆热场说对于找矿也有启示:首先,我们可以从3个不同的级别上(大规模岩浆活动级别;成矿带、成矿区、矿集区级别;单个矿床级别)规划找矿布局;其次,在岩浆热场的统一影响下将金属矿床和非金属矿床、热液矿床和沉积矿床、无机质矿床和有机质矿床联系起来;第三,推进不同类型矿床研究的互补和交流。看来,岩浆热场对于成矿的作用是最值得学术界关注的,它也许可以改变我们目前对成矿作用的某些根深蒂固的认识,开拓出一个新的领域,推进矿床学研究进入新的时代。     

黔西地区构造变形特征及其煤层气地质意义

黔西地区处于特提斯与滨太平洋两个构造域的交接地带,多期性质不同的构造作用形成了现今错综复杂的构造变形特征。根据构造变形的差异,可划分为织金-纳雍NE向构造变形区、水城-紫云NW向构造变形区和黔西南复杂构造变形区。在野外地质的基础上,结合微观变形特征和矿物流体包裹体测试分析,认为黔西地区构造变形属于上地壳低温-中低温环境下的脆性-脆韧性变形;由于黔西地区基底构造相对稳定,成煤期后断块内部变形较弱,煤储层形成了一定程度的构造裂隙,有助于渗透率的提高,煤层气勘探开发前景良好。     

滇东北铅锌矿集区昭通铅锌矿床成因的成矿流体证据

云南昭通铅锌矿床是铅锌多金属矿集区的典型代表之一。该矿床严格受NE向毛坪冲断褶皱构造控制,矿体分布于毛坪逆断层上盘的猫猫山倒转背斜西翼层间断裂带中,呈大脉状陡倾斜产出,其延深远远大于走向延长。主要矿石矿物由闪锌矿、方铅矿、黄铁矿组成,脉石矿物主要为铁白云石、方解石、石英和重晶石。本文针对成矿流体研究的薄弱环节,进行了闪锌矿、脉石矿物(方解石、石英)流体包裹体成分研究,研究认为流体包裹体类型主要呈纯液相和液相,成矿热液属Na+-K+-Ca2+-Cl--F-型,与典型MVT矿床存在明显差异,为深化"会泽型"铅锌矿床"构造–流体‘贯入’成矿"模型提供了重要证据,而且该研究无疑对矿床深部及外围找矿具有指导意义。     

湘东地区某些典型铀矿床的成矿流体特征

根据流体包裹体的光学显微镜观察结果、液相和气相成分测试及稳定同位素组成的分析,对湘东地区某些典型铀矿床的成矿流体组成、性质和来源等问题进行也研究。认为该区铀矿床成矿流体为一种中低温、低盐度热液体系,流体中的水主要来自循环加热的大气降水,而ＣＯ２等气体则来自深部地或上地幔。不同类型和不同地区的铀矿床,其成矿流体具有十分相似的特征,说明湘东中新生代区域热液铀成矿作用具有统一的动力学背景,邓铀矿床的形成