《深部流体成矿系统》评介

《深部流体成矿系统》是最近国家重点基础研究发展规划项目“大规模成矿作用与大型矿集区”重要课题之一完成后的问世专著。著者是该课题负责人毛景文以及李晓峰、赫英、张荣华、王义天、凌洪飞、胡华斌、张作衡等19位同行。他们是我国矿床学界主力部队的方面军之一。     

柴北缘腹部深层异常高孔—渗储层成因分析

根据钻井岩芯及铸体薄片鉴定结果,结合扫描电镜、物性统计及测、录井资料,探讨了柴北缘腹部埋深大于3 000 m的异常高孔—渗储层的形成原因及主控因素。结果表明深部异常高孔—渗储层主要分布在古近系下干柴沟组,是一套辫状河三角洲到滨—浅湖沉积,粒度较细,以粉砂岩和细砂岩为主,岩性为长石岩屑砂岩和岩屑长石砂岩。孔隙类型以原生粒间孔为主,其次为次生溶蚀孔隙和少量裂隙,孔—喉匹配性好。深部异常高孔—渗带主要受控于沉积环境,后期成岩作用和异常高压系统也促使了优质储层的形成。古近系下干柴沟组发育的辫状河三角洲分流河道砂体和滨—浅湖砂体具有良好的成分成熟度和结构成熟度,泥质杂基含量较低,是形成优良储层的基础条件;早期碳酸盐胶结物和高含量的刚性颗粒在深埋过程中有效抵御了压实作用对孔隙的破坏;储集层上、下部发育大套厚层泥岩,在沉积成岩过程中泥岩层内流体排出受阻而滞留在孔隙空间内,孔隙流体承担了部分负荷从而削弱了正常压实作用对中间砂岩层的影响,保存了大部分原生孔隙,在柴北缘腹部深层形成了优质碎屑岩储层。     

辽西四合屯早白垩世义县组高镁安山岩的地球化学: 对下地壳拆沉作用和Sr/Y变化的指示

对辽西四合屯地区义县组火山岩85件样品的分析表明, 它们主要由高镁安山岩组成(Mg#=38~69), 仅底部为玄武岩. 四合屯高镁安山岩具有埃达克岩的地球化学特征(SiO₂= 52.82%~59.31%, Al₂O₃=14.15%~16.35%, Sr=620~1323 μg/g, Yb=1.03~1.88 μg/g, Y=12~20 μg/g, LaN/YbN=10~25, Sr/Y=32~88), 初始Nd-Sr同位素组成为: ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd(130 Ma)=0.5118~0.5119, ε_Nd(130 Ma)= -11.6~ -13.8, ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr(130 Ma)=0.7058~0.7064, 与该区晚侏罗世兴隆沟组火山岩具有相似的地球化学特征, 但具有较低的Nd同位素比值. 它们代表了华北克拉通原岩为太古宙的岩石, 后经相变而成的榴辉岩下地壳与岩石圈地幔一同拆沉再循环进入软流圈, 随后榴辉岩部分熔融产生的熔体与地幔橄榄岩相互作用的结果. 但与兴隆沟组火山岩相比, 四合屯安山岩岩浆源区中含有更多Nd同位素组成演化的古老陆壳物质. 四合屯义县组的年龄为120~130 Ma, 表明拆沉作用一直延续至早白垩世. SiO₂＞56%的安山岩样品, Sr和Sr/Y比值与SiO₂呈负相关关系, 表明它们的Sr含量以及Sr/Y比值明显受岩浆结晶分异影响, 因此对于火山岩Sr/Y比值研究需要考虑结晶分异作用的影响.     

南海北部油气缓释环境沉积物脂类化合物组成特征

认识沉积环境有机碳留存状况是阐述油气形成过程中有机碳早期成岩的关键内容。以南海珠江口盆地及其邻近海域为背景,通过研究表层沉积物中脂类化合物的形态组成,认识脂类有机碳的来源和留存状态,阐述特征脂类分子的早期成岩特征。结果表明,研究区域表层沉积物有机碳含量为0.22%~0.66%,有机碳稳定同位素分布在-20.88‰~-22.93‰之间,表现为显著的海源特征。沉积物中共检测出21种脂肪酸、6种脂肪醇、8种甾醇和植醇;总脂肪酸、脂肪醇、甾醇和植醇含量分别为12.57~40.27 μg/g、5.35~8.98 μg/g、0.15~3.75 μg/g和0.01~3.99 μg/g干重,总体表现为靠近珠江口和台湾海峡略高。脂类化合物的存在形态以游离态（FR）和碱性水解态（BH）为主,酸性水解态（AH）贡献较低;其中植醇和甾醇呈现显著的BH优势,植醇中未检出AH组分的贡献。脂类化合物主要来自于海洋现场生产,海洋微藻和细菌的相对贡献率分别为21.18%~33.78%和11.02%~15.64%,陆源高等植物贡献低于5%。来源于硫酸盐还原菌的支链脂肪酸在靠近珠江口海域高达1.79~2.62 μg/g,占总脂肪酸的5.14%~6.50%,并与硫酸盐还原过程相关的古菌分布相一致。     

障壁坝砂体储层特征与成岩孔隙定量演化模式——以鄂尔多斯盆地延长探区本溪组为例

为明确海陆变迁背景下障壁坝砂体成岩孔隙演化规律,运用岩石薄片、扫描电镜及配套能谱、阴极发光等资料,对延长探区石炭系本溪组障壁成因砂体储集特征与成岩作用进行综合分析,并结合砂岩初始孔隙度恢复模型与薄片孔隙定量分析技术,开展基于埋藏热演化历程的储层孔隙演化参数定量评价,建立该区本溪组障壁坝砂岩孔隙定量演化模式。结果表明：储层砂岩以石英砂岩、岩屑质石英砂岩及岩屑砂岩为主;孔隙度、渗透率平均值分别为4.72%和1.22×10-3 μm2;储集空间以溶蚀扩大孔、粒内孔、晶间孔为主;现今储层主体已达到晚成岩阶段;砂岩初始孔隙度平均值为38.1%,埋藏至今共经历了四个典型的成岩增/减孔阶段,即P1~T2（285~208 Ma）\"低地温、快埋藏\"的大幅减孔阶段（-30.7%）、T2~J3（208~153 Ma）\"高地温、缓沉降\"的溶蚀增孔阶段（+3.9%）、J3~K1（153~96 Ma）\"高地温、稳埋深\"的减孔定型阶段（-6.6%）、K1至今（96 Ma~）\"低地温、晚隆升\"的弱改造阶段。     

岩浆底侵作用与汉诺坝现今壳-幔边界组成

从汉诺坝新生代玄武岩中岩浆底侵成因的麻粒岩相和榴辉岩相堆晶岩、橄榄岩和辉石岩捕虏体的岩石矿物组合、岩石结构、矿物学、主微量元素和同位素地球化学特征, 讨论和限定了壳-幔边界岩石组成, 并得到岩石高温高压波速实验和深部地球物理探测结果的支持. 现今下部下地壳主要由麻粒岩相镁铁质堆晶岩(以斜长二辉岩为主)组成; 壳-幔过渡带主要由榴辉岩相石榴辉石岩、辉石岩和尖晶石二辉橄榄岩等组成; 太古代地体麻粒岩只是名义上的早期下地壳. 发生在壳-幔边界的岩浆底侵作用导致地壳的垂向增生和壳-幔过渡带的形成, 是显生宙以来壳-幔边界组成和化学调整的重要机制.     

造山带中增生楔识别与地质意义

增生楔主要由海沟复理石、远洋—半远洋沉积和洋岛/海山等大洋板块地层岩石及蛇绿岩共同构成,是汇聚板块边缘古俯冲带构造—沉积作用的综合产物,以发育叠瓦状逆冲断层、双冲断层和紧闭—倒转褶皱,以及片理、碎裂构造、小型褶皱、膝折等不同尺度的构造为特征。增生楔组成包括连续单元和混杂岩两部分,严格受滑脱面位置控制。增生楔是增生型造山带最基本大地构造相,它与弧前盆地、岛弧/大陆边缘弧的时空配置关系可直接指示大洋板块俯冲极性、揭示洋盆演化与造山作用方式。准确识别增生楔,详细解剖其结构特征与组成特征,综合判别并恢复大洋板块地层,可为古板块边界与古大洋盆地消亡位置确定、造山带结构精细划分及造山作用过程重建提供基本依据。大比例尺地质填图是研究增生楔结构和组成、以及大洋板块地层重建的有效手段。以南祁连拉脊山石灰窑增生楔为例,地质填图结果表明它是由中寒武世—早奥陶世洋壳物质构成,自北而南依次可分为海沟—大洋盆地—海山OPS和六道沟SSZ型蛇绿岩,被南倾逆冲断层分割成多个岩片。海沟—大洋盆地OPS岩片基本保留完整地层序列,海山OPS岩片包括连续单元和混杂岩两部分。顶帽山增生楔主要由海山OPS构成,内部结构层序相对完好,是南祁连构造带中保留最为完整、规模最大的海山OPS岩石组合序列。上述不同类型OPS片段和六道沟SSZ型蛇绿岩组成的增生楔与其南侧岛弧带同时代。增生楔—岩浆弧的时空配置暗示寒武纪—早奥陶世时期原特提斯洋自北向南俯冲极性。这些认识为南祁连早古生代火山—岩浆—沉积构造演化以及是否存在古洋盆与古洋盆演化重建提供基本佐证。     

北京地铁国贸站隧道周围土体的蠕变试验研究

北京地铁10号线国贸站需穿过现有的国贸立交桥梁群桩基础,为研究该区域土体的流变性质对隧道-土层-桥梁基础及上部结构长期变形的影响,在室内进行了隧道周围土体的三轴排水蠕变试验,并给出了适合描述该土体蠕变性质的Mesri模型的参数。研究表明,隧道周围土体存在一定的蠕变特征,但稳定蠕变速率不大,偏应力较小时,Mesri模型的计算结果与试验结果吻合较好,而偏应力较大时与试验结果稍有差别,但该模型总体上能够较好地描述这一地区土体的蠕变变形特征。     

高速铁路弹塑性路基及轨道的地震反应特性研究

高铁列车运行时突发地震会对路基及轨道产生振动危害,严重影响列车的安全运行。为此,文中建立轨道系统-弹塑性路基-地基三维精细化有限元模型,分析高速铁路弹塑性路基和轨道在不同列车速度v（50、70、100、130 m·s^-1）下的地震反应特性,结果表明：地震与列车共同作用下,路基和轨道的位移振幅主要受地震作用影响,而车速变化对路基位移幅值的作用较弱,对轨道的作用较强;地震发生时,列车以不同车速运行会对路基和轨道的频谱曲线产生不同程度的波动影响,其中在车速50 m·s^-1时波动最为剧烈,且总体向高频移动,并出现多个振动主频,此时路基和轨道的加速度峰值分别为单独移动荷载的2.3和1.3倍,路基及轨道加速度显著提高;地震作用下,列车的脱轨系数与横向位移在车速50 m·s^-1时显著增大,超过列车安全运行的标准;推测车速50 m·s^-1（180 km·h^-1）为列车脱轨的临界速度。     

近场地震作用下多层RC框架的地震易损性分析

随着对近场地震动研究上的深入,将地震近场效应影响纳入到结构的抗震设计的考虑范畴,已成为工程中的必须。为此,文中对近场脉冲地震作用下的多层RC框架结构的抗震问题进行了研究。首先参考我国抗震规范设计出设防烈度为8度、水平地震影响系数最大值α_max增大系数分别取1、1.25、1.5、1.75的四榀多层RC框架结构办公楼,并在OpenSees软件中,对4榀框架在近场水平脉冲地震下的抗震性能,进行了基于增量动力分析（IDA）的地震易损性分析与评价。分析结果表明：按照我国现规范、不考虑地震动近场效应设计出来的多层RC框架结构,在近场地震下的抗倒塌性能存在明显的不足;随着地震影响系数最大值增大系数的加大,框架结构的抗震性能有明显的提高,在设防烈度8度区,规范中规定的地震动影响系数最大值的增大系数偏小,将增大系数调整至1.75时所设计框架,能更好地抵御地震动近场脉冲效应;另外,在震中距分别为5~10 km和0~5 km的近场地震作用下,多层RC框架结构的抗震性能无明显的区别,因而,地震影响系数最大值的取值,不必按震中距5~10 km和0~5 km进行区分。