地下资源开采与诱发地震：现状与进展

页岩气、地热等清洁能源正成为全球能源开发日益重要的组成部分,也是我国未来能源产量增长的主体,对保障能源资源安全、支撑双碳目标意义重大。然而随着页岩气、地热等地下工业开采活动规模的不断扩大,由此引发的地震灾害问题正日益受到人们的关注。强化工业活动与诱发地震关系研究、管控相关诱发地震灾害风险成为全球面临的重要课题和挑战。基于此,笔者等调研了工业活动诱发地震的全球典型案例,系统介绍了不同国家(美国、加拿大和韩国)工业活动诱发地震的现状及其差异,并对流体注入诱发地震的主要途径、物理机制、相关作业参数和诱发地震关系等做了全面的综述。发现诱发地震不仅与流体注入参数(体积、速率等)相关,还受控于特定的区域地质背景和断裂条件。合理管控地震灾害风险、促进相关能源的开采,应该统筹开采区地质地球物理的综合调查和开采过程的动态监测。     

河南塔山萤石矿地球化学特征及成矿年龄

为探究河南塔山萤石矿的成矿流体、成矿温度、成矿年龄及矿床成因,对研究区稀土元素、流体包裹体和Sm-Nd同位素特征进行了研究。研究区经历多期次的成矿作用,紫色萤石形成时间较早,紫色萤石成矿早期成矿流体中的稀土元素由吸附状态逐渐过渡到络合物状态,成矿晚期成矿流体中的稀土元素主要以络合物形式存在,为主成矿阶段,其球粒陨石标准化稀土元素配分模式和Y/Ho值与牛心山黑云母二长花岗岩、大理岩基本一致,指示三者之间有一定的成因联系。浅绿色萤石形成时间相对较晚,其与紫色萤石的稀土元素配分模式差异较大,表明二者具有不同成矿物质来源。塔山萤石矿发育气液两相包裹体,包裹体均一温度为143.6～168.5℃,盐度(NaCl_eqv)为7.02%～10.43%,密度为0.95～1.01 g/cm³;包裹体气-液相成分以H₂O为主,含有少量C₂H₆,成矿流体属于低温、中低盐度、低密度的NaCl-H₂O体系。测得的浅绿色萤石的成矿年龄为(141±13)Ma,为研究区萤石成矿年龄上限,推断...     

过渡型流体转换对洪水型重力流沉积研究的启示及地质意义

洪水型重力流是重力流沉积学的研究热点,以往研究认为洪水型重力流具有紊流支撑的流体性质,对于其流体性质转化及其沉积记录的识别不够深入。近年研究揭示重力流沉积过程中可形成多种过渡型流体,具有特殊流体转换机制和沉积特征。通过调研国内外最新文献,系统介绍了过渡型流体基本特征、沉积机制方面的研究进展,并讨论了其对洪水型重力流沉积研究的启示及地质意义。研究结果表明：在少量黏土矿物影响下,沉积物重力流流体的性质即可由紊流向层流转化,形成特殊的过渡型流体。转化过程主要取决于黏土矿物含量和类型控制的流体内聚力和流速控制的紊流应力二者之间的相互作用。过渡型流体可以产生大型流水沙纹（large current ripple）、砂质纹层—泥质纹层间互形成的低幅度沙波（low amplitude bed wave）等独特的底床类型。尽管实验研究揭示了过渡型流体可能形成的沉积底床特征,针对洪水型重力流沉积记录中过渡型流体的解释仍十分缺乏,尤其是过渡型流体转换机制及其沉积响应仍亟待深入探索。过渡型流体的沉积底形是研究洪水型重力流沉积动力机制的重要载体,可为深入理解洪水型重力流沉积过程提供新视角,同时可能具有更广泛的沉积学研究价值。     

塔里木盆地下寒武统肖尔布拉克组储层成因

在深层—超深层碳酸盐储层仍有大量油气出现,但优质储层成因尚不明确。通过对塔里木盆地寒武系肖尔布拉克组典型井和露头样品进行岩石学观察,总结出主要发育四类岩石类型：微生物岩、颗粒云岩、晶粒云岩和泥晶灰岩。根据阴极发光、流体包裹体测试、碳酸盐矿物碳氧同位素测试,认为上述白云岩基质形成于弱氧化海水;近地表—浅埋藏环境下则主要形成细晶白云石胶结物;深埋藏条件发育中粗晶白云石胶结物和鞍形白云石。随着埋深增大,白云石δ18O呈现降低的趋势,反映形成温度升高,但都具有较正的δ13C。方解石由于烃类并入,具有负偏的δ13C(-4.07‰±0.92‰),为热化学硫酸盐还原（TSR）成因。原位微量稀土测试显示成岩流体从早期到晚期：从具有海水特征的配分曲线逐步演化为中稀土富集,最终变为轻稀土富集的模式,反映了从海水为主的孔隙水演化为热流体为主的孔隙水的过程。定量统计表明热液溶蚀可提高储层3%的面孔率,最大孔隙度达10%。根据沉积—成岩改造类型,划分出三类优质储层：热液/大气水改造的凝块石储层、热液/TSR改造的浅滩相颗粒云岩储层、TSR改造的膏盐相关白云岩储层。该研究为塔里木盆地寒武系碳酸盐岩油气勘探提供了有...     

造山带背景铜镍矿床蚀变过程与水的来源——东天山黄山南矿床氢氧同位素的指示

造山带背景铜镍矿床以富水为主要特征,但水(流体)在成矿中的作用以及其对岩石的改造过程仍不明确。本文以黄山南铜镍矿床为例,通过辉橄岩和橄辉岩等超镁铁岩的蚀变矿物组合和H-O同位素变化规律,限定蚀变过程与流体性质及来源。黄山南超镁铁岩原生矿物主要有尖晶石、橄榄石、斜方辉石、单斜辉石和少量填隙状角闪石、云母,蚀变矿物有角闪石(浅闪石、阳起石、透闪石、普通角闪石以及镁闪石)、滑石、绿泥石和蛇纹石等。根据岩石结构与蚀变矿物比例,将超镁铁岩分为弱蚀变、中等蚀变和强蚀变3类。蚀变矿物组合与角闪石成分指示超镁铁岩经历了高温蚀变阶段(>700℃),形成了镁质闪石+滑石+绿泥石;中温蚀变阶段(700～550℃)和低温蚀变阶段(<550℃),分别形成了钙质闪石+滑石+绿泥石+蛇纹石与滑石+碳酸盐+蛇纹石的矿物组合。蚀变岩石普遍以中低温蚀变为主,可能与中低温阶段的叠加-改造作用相关。岩石随蚀变程度增加,Si、Na、K、Mn等主量元素和Rb、Ba等微量元素呈现明显降低趋势,表明大多数元素在流体改造过程中从岩石中迁出,说明蚀变过程为开放体系。中-强蚀变岩石中,硫化物矿物边部的形态呈锯齿状,但主体仍为磁...     

内蒙古乌努格吐山斑岩铜钼矿床成矿流体演化——基于短波红外光谱、云母成分和石英流体包裹体研究SCIEI北大核心CSCD

内蒙古乌努格吐山斑岩铜钼矿床是中国东北地区最大的斑岩矿床之一,发育显著的石英-绢云母化蚀变,对早期的钾硅化蚀变有强烈的叠加改造,模糊了各蚀变的分带特征和不同矿化之间的关系,复杂的流体改造阻碍了精细热液演化过程的重建。本文以白云母为研究对象,在细致的显微镜、扫描电镜分析确定云母的形态特征以及矿物共生组合等基础上,利用电子探针(EPMA)、激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)以及短波红外光谱(SWIR)分析手段,详细揭示不同阶段、不同产状白云母的成分差异,探讨了其对矿床热液演化以及成矿机制的指示意义。结果显示,乌山斑岩矿床的白云母由白云母端员及少量钠云母、绿鳞石、伊利石端员组成。与辉钼矿有关的云母更富集Al、K、Sr、Ba,且Al-OH特征波长在2197~2203nm之间。与黄铜矿有关的云母具有更高的Si、Ti、Fe、Mn、Mg、Cu、Zn、Sn、W等元素含量,Al-OH特征波长在2200~2206nm之间。氧化环境下形成的云母更富集Sc、V、W。乌山斑岩矿床的白云母在2200nm处吸收峰位置的波长偏移与距离成矿中心的远近及矿化类型有关,特征波长<2203nm则指示钼矿化,并且靠近成矿中心,因此可以利用SWIR特征圈定热液活动区域,确定矿化类型,指导找矿勘查工作。石英流体包裹体测温证据、白云母成分等信息,暗示铜沉淀阶段存在其他流体补充注入。综上所述,白云母作为常见的蚀变、热液矿物,对研究成矿流体演化及矿床勘查评价具有重要的科学意义。     

深层碳酸盐储层再平衡流体包裹体特征及其原始捕获条件确定

深层碳酸盐储层中流体包裹体往往因经历复杂地质演化而发生再平衡,正确判识流体包裹体再平衡对于准确解释古流体演化具有重要意义.以四川盆地安岳气田震旦系灯影组白云岩储层为例,通过岩相学、拉曼光谱测试及显微测温方法结合构造演化史判别了再平衡流体包裹体及其类型,并利用再平衡流体包裹体极值均一温度等数据进行PVT模拟确定了各期包裹体的原始捕获条件.结果表明安岳气田震旦系灯影组储层中第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期白云石中流体包裹体发生了爆裂变形,第Ⅴ期方解石中流体包裹体发生了拉伸变形,而第Ⅳ期石英中包裹体再平衡特征不显著,其中第Ⅱ、Ⅲ期白云石中流体包裹体在埋藏升温过程中再平衡,而第IV期白云石和第V期方解石中流体包裹体在抬升降温过程中再平衡.第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期成岩矿物中流体包裹体的捕获压力和捕获温度依次递增,至第Ⅳ期矿物形成时达到峰值,而后第Ⅴ期方解石中流体包裹体的捕获压力和捕获温度较第Ⅳ期则出现降低.结合流体包裹体捕获温压条件和埋藏史准确限定了各成岩期矿物的形成期次和时间,其结果可与同位素定年对比.     

陆相页岩油效益开发的若干问题

我国陆相页岩油已经取得一系列重大勘探开发突破,但大规模开发的抗风险能力和可持续发展能力存在较大挑战.实现陆相页岩油规模效益开发,理念变革是关键,为此提出“全生命周期可接受经济指标条件下最大化采收率、最小化环境影响为根本目标”的效益开发理念.为了支撑上述开发理念,提出需系统性评价陆相页岩油的流动能力、改造能力和提高采收率能力并梳理出关键评价内容,对前人较少关注的页岩油原油性质空间非均质性、微观润湿性、大分子滞留、细观-宏观多尺度力学性质、主动应力干扰机理等关键评价问题进行剖析阐述.指出：页岩油流动能力是甜点评价和提高采收率的基础,地质时间尺度页岩油流-固耦合演化过程形成的累积效应具有控制性作用;页岩复杂组构多尺度力学性质及诱导应力场动态演化行为是改造能力的关键,可通过主动应力干扰提高“人工渗流体”的有效性;陆相页岩油在工作介质介入条件下的可流动能力是微观驱油效率的核心,在立体开发条件下构建和强化特殊的提高采收率机制;流体非均质性、微观润湿性、细观力学性质及人工渗流体基质有效渗透率是需要高度关注的基础性评价参数并强化其定量表征和理论建模.建议加强针对性实验装备研制和实验方法创新,强化陆相页...     

粤桂琼流体台网对区域中强地震的映震能力分析

对广西2016年苍梧5.4级地震、2019年靖西5.2级地震、2019年北流5.2级地震震中300 km范围内粤桂琼流体台网观测资料进行梳理,认为该台网最显著的映震特征是趋势性和群体性,具体表现为同一条断裂带或同一组平行的断裂带上多井水位出现同步(或准同步)长期的背景性趋势异常、中期的年动态畸变异常和震前半年的高水位异常,且水位年动态畸变与累积重力异常呈现出时间上的同步性、空间上的叠加性。含水层水文地质参数计算及水位应力反演显示,3次地震前压力增强、孔隙度减小、渗透系数增大、水位上升,均符合水文动力学机制,表明粤桂琼流体台网能够真实反映区域应力场的变化,震前水位年动态畸变及加速上升是区域应力增强的表征。综合分析认为粤桂琼流体台网对区域中强地震反映灵敏,具备较好的映震能力。     

2022年青海门源MS6.9地震前地下流体异常特征分析

对2022年1月8日青海门源M_S6.9地震前,震中附近地下流体观测资料及异常特征进行分析,结合震前预测过程进行了回顾性总结。结果表明：门源地震震中500 km范围内存在9项异常,其中8项为中短期异常,均出现在震前6个月;异常在空间上分布不均匀,主要集中于震中南部200 km范围内;本次门源地震与2016年门源M_S6.4地震和2021年玛多M_S7.4地震前的地下流体异常存在一定的相同性及差异性变化。