东秦岭上宫金矿流体成矿作用矿床地质和包裹体研究-陈衍景
卷(V o lum e )24,期(N um ber )3,总(To tal )97矿
物岩
石
页(Pages )1-12,2004,9,(Sep t ,2004)
J M I N ERAL PETROL
东秦岭上宫金矿流体成矿作用:
矿床地质和包裹体研究
陈衍景1,2, 李 晶1, F ranco P irajno 3, 林治家2, 王海华4
1.北京大学造山带与地壳演化开放实验室,北京 100871;
2.中国科学院地球化学研究所,贵州贵阳 550002;
3.Geo logical Su rvey of W estern A u stralia,100P lain Street,East Perth,W A 6004,A u stralia;
4.全国地质图书馆,北京 100083
【摘 要】 上宫金矿产于东秦岭熊耳地体的熊耳群火山岩中,属于断控脉状造山型金矿床。上宫金矿赋矿构造由压剪向张剪演化,成矿过程经历了3个阶段:早阶段为黄铁矿2铁白云石2石英脉,脉体和矿物变形、破碎,形成于挤压或压剪环境;中阶段细粒多金属硫化物网脉贯入共轭节理或裂隙,没有遭受变形,形成于张剪环境;晚阶段具梳状构造的石英2碳酸盐细脉形成于伸展引张环境。流体包裹体组合从早阶段富CO 2型,经中阶段富CO 2型、贫CO 2型和纯CO 2型组合,向晚阶段贫CO 2型演化。3个阶段的流体包裹体均一温度分别为380℃～320℃,300℃～220℃和200℃～120℃;早、中阶段的压力分别为285M Pa ～200M Pa 和160M Pa
～100M Pa 。中阶段流体离子(如SO 42-,C l -,K +)质量分数高,(K +N a ) (M g +Ca )比值高,pH 值高,Eh 值低,属于碱性还原性质的过饱和流体,有利于多金属硫
化物、碲化物和A u ,A g ,T e 等自然元素的快速沉淀。中阶段包裹体可见异相均一现象,具有较低的CO 2 H 2O 比值,表明发生了以CO 2逸失为特征的沸腾现象。东秦岭(含熊耳地体)三叠纪2早侏罗世地壳缩短、增厚、隆升,中侏罗世2早白垩世造山带挤压向伸展转折和隆升,白垩纪造山带伸展、断陷。这种区域构造演化的3阶段特征与上宫金矿含矿构造、矿石组构、成矿过程和包裹体组合的3阶段演化特征完全对应,指示上宫金矿形成于中生代陆陆碰撞造山过程,其成因可由碰撞造山成岩成矿与流体作用(C M F )模式合理解释。在中生代陆陆碰撞事件中,马超营断裂表现为倾向北的陆内俯冲带,俯冲板片变质脱水产生上宫金矿成矿流体,流体沿控矿断裂向浅部运移,在脆韧性过渡带发生沸腾和混合,导致成矿物质快速沉淀富集。
【关键词】 上宫金矿;流体包裹体;熊耳地体;C M F 模式;东秦岭中图分类号:P 578.1+1 文献标识码:A 文章编号:1001-6872(2004)03-0001-12
收稿日期:2004-04-20; 改回日期:2004-06-11
基金项目:自然科学基金(49972035和40352003);九五攀登(952P re 239204);教育部跨世纪人才和科学院百人计划项目作者简介:陈衍景,男,42岁,教授,矿床、地球化学专业,研究方向:区域成矿规律1①河南地质调查一队1上宫金矿勘探报告,19881
0 引 言
上宫金矿位于河南省洛宁县境内,矿石品位2.6
×10-6～837.4×10-6,平均6.9×10-6;矿石中伴生
Pb ,Zn ,Cu ,M o 和A g ,其平均质量分数
10-6分别为5380,1245,254,7.3和47①。此外T e 可回收,但其储量和品位未见报道。上宫金矿由河南地质调查
图1 东秦岭构造地质图和熊耳地体的构造位置F ig .1 T ectonic m ap of the eastern Q inling show ing the locati on of the X i ong ′
er T errane 一队于1982年进行地球化学异常检查时发现,其发现带动了熊耳地体10多个大、中型金矿和银矿的发现。这些矿床主要产在局部变质的中元古代熊耳群陆相火山岩中,个别产于晚太古2古元古代高级变质岩中。最近的研究[1～9]表明,这些矿床与国外造山带型金矿[10,11]相似。
1 地质背景
熊耳地体是华北克拉通南缘的前寒武纪地体之一,也是秦岭造山带最北部的组成部分。秦岭造山带最终形[1,12,13],缝合带是商丹(商南2丹凤)断裂(图1)。
熊耳地体经历了3个巨型旋回[1,14]:(1)1850M a 以前的早前寒武纪结晶
基底形成,(2)中元古代到古生代的
大陆边缘增生,(3)华北与扬子板块的碰撞(中生代)及碰撞后(98M a 至
今)构造作用。熊耳地体东西两侧为嵩县2旧县和宜
阳2洛宁2卢氏断陷盆地(图2),盆地中发育白垩纪2
第四纪沉积物;北沿三宝(三门峡2宝丰)断裂推覆在
上中元古界2三叠系地层之上;南界是马超营断裂,
为一条A 型俯冲带[1～6,15～17]。
熊耳地体的主要岩石地层单元为太华超群(基
底)和熊耳群(盖层)。太华超群由高级变质岩组成,自下而上分别为背孜群、荡子河群和水滴沟群,年龄为3000M a ～2200M a [1,12,14,15,18,19]
。背孜群和荡子河群与印度Ko lar 带[20]、澳大利亚Y ilgarn 带[21]
和加拿大A b itib i 带[22]等绿岩带相对比,主要为镁铁质2超镁铁质和镁铁质2长英质火山岩系列。
水滴沟图2 上宫金矿及熊耳地体区域地质
断层简写:SBF .三宝断裂;ST F .三门2铁炉坪断裂;KQ F .康山2七里坪断裂;HQ F .红庄2青岗坪断裂;TM F .陶村2马园断裂;SD F .商
丹断裂;M F .马超断裂;L F .栾川断裂;花岗岩体:H P ,蒿坪岩体;W ZS ,五丈山岩体;JS M ,金山庙岩体;矿床:a .蒿坪沟(A g 2Pb );b .铁炉坪(A g 2Pb );c .小池沟(A u );d .康山(A u 2A g 2Pb );e .上宫(A u );f .虎沟(A u );g .红庄(A u );h .青岗坪(A u );i .潭头 北岭(A u );j .瑶沟;k .前河(A u );l .雷门沟(M o 2A u );m .祁雨沟(A u )
F ig .2 Geo logic m ap of the X i ong ′er T errane show ing the locati on of the Shanggong A u depo sit
2矿 物 岩 石2004
群是典型的孔达岩系(矽线石2石榴子石2石英片麻岩、石墨片麻岩、大理岩和条带状铁建造等),在鲁山、舞阳和小秦岭地区产有矽线石和石墨矿床[12,23]
。但是,水滴沟群在熊耳地体发育较差。熊耳群厚达7600m [12,24],除沿断裂带局部蚀变外,属于保存完好、没有经历变质改造的火山岩系。铷锶等时线年龄和锆石SHR I M P 年龄均落入1850M a ～1400M a [1,12,25,26],是华北克拉通的最下部盖层。熊耳群由玄武岩、玄武安山岩、安山岩、英安岩和流纹岩组成,其比例约4∶11∶48∶27∶10[24],以安山岩类为主,形成于中元古代早期的陆缘火山弧,是宽坪洋沿黑沟2栾川断裂向北俯冲的结果[1,12,24]。
上述岩层被燕山期花岗岩类侵入,如蒿坪岩基(约200km 2)、五丈山岩体(约60km 2)。熊耳地体发育较多燕山期小型斑岩体和爆破角砾岩筒,如祁雨沟含金角砾岩筒和雷门沟铜钼斑岩。这些花岗岩基和浅成侵入体形成于燕山期[9],成因与陆陆碰撞有关[1,27,28]。
熊耳地体断裂构造发育。其中,N E 向断裂最醒目,近等距排列(图2),并控制金矿定位。例如,瑶沟和祁雨沟金矿沿陶村2马园断裂分布,康山、上宫、虎沟矿床沿康山2七里坪断裂分布(图2)。构造解析表明,N E 向构造多经历了印支期压剪、燕山期张剪和喜山期压剪作用(表1)。熊耳地体的断裂构造总体属于东西向马超营断裂的次级构造,马超营断裂长200km ,活动历史可追溯到1400M a 以前[12]。在扬
表1熊耳地体及上宫金矿区控矿和赋矿构造的性质与演化Table 1 Te m poral evolution of structures i n the X iong ′er
Terrane and the Shanggong ore -f ield
构造方位印支期(三叠纪)
燕山期
(侏罗纪2白垩纪)
喜马拉雅造山期(新生代)北东向压剪张剪压剪南北向伸展扭剪伸展东西向挤压扭剪挤压北西向剪切压剪剪切应力场南北向挤压北东向挤压南北向挤压
注:引自河南地调一队(1988),上宫金矿勘探报告
子与华北板块碰撞期间,马超营断裂表现为倾向北的A 型俯冲带[1～6,27]。
2 矿床地质与成矿阶段划分
上宫金矿位于康山2七里坪断裂带中(图2),包含30个矿体,整体呈马尾状分布(图3A ),极似Cox 等[29]描述的马尾羽(Ho rsetail sp lay )。矿体产在蚀变构造带中,而非填充型连续厚大的石英脉,总体呈
N E 向展布,长约2200m ,宽600m (图3B ,C )。
矿体与围岩边界模糊,依据边界品位圈定。矿体形态有透镜状、薄层状、细脉状(图3B ,C ;表2),类似于脉状造山型金矿[30,31],我国学者常称其为“蚀变破碎带
型”[1～6,12,15]。
矿体位于硅化强烈的位置,偶见粗粒石英脉(粒径>1mm )。矿床围岩蚀变侧向分带明显,从矿体到围岩依次出现:含金带(1m ～3m ,w A u >3×10-6),图3 上宫金矿地质及其构造控制(据上宫金矿勘探报告修改)
A .上宫金矿位于康山2七里坪断裂的马尾状散开处;
B .1111m 中段平面图,伸展扩容带
控制矿体分布;C .27号勘探线剖面图,显示矿体定位和形态受控于断裂破碎带;①615.23m ;②504.81m ;③473.86m ;④520.50m
F ig .3 Structurally 2contro lled A u m ineralizati on and o rebodies (modified from Exp lo rati on R epo rt of the Shanggong A u D epo sit )伴硫化物、石英、铁白云石、绢云母等;黄铁矿2碳酸盐2绢云母2绿泥石2绿帘石带(1m ～20m ,w A u 0.5×
10-6～3×10-6);黄铁矿2碳酸盐2绢云母2绿泥石2绿帘石弱蚀变带(宽约50
m ,w A u <1×10-6
);最外是未蚀变的熊
耳群围岩(w A u 约0.7×10-6[1]
)。垂向
分带现象不明显。
综合本次研究及河南地质调查一队(1988)①,黎世美等[16],王海华[6]的研究,矿床矿石的矿物组合复杂(图4)。脉石矿物主要有石英、铁白云石和绢云母(>5%),其次为绿泥石、绿帘石、萤石(0.1%～5%),还有少量(<0.1%)方解石、高岭石、蒙脱石、钠长
石、磷灰石、电气石和重晶石。主要矿石矿物是黄铁矿(>5%)和方铅矿(0.1%～5%),其次是少量(<0.1%)
磁铁矿、赤铁矿、黄铜矿、闪锌矿、黑钨
矿、白钨矿、辉铜矿、黝铜矿、辉银矿、
斑铜矿、磁黄铁矿、辉钼矿、自然铜、自
3
第24卷 第3期陈衍景等:东秦岭上宫金矿流体成矿作用:矿床地质和包裹体研究
表2 主要含矿构造蚀变带及矿体的产状、规模和地质特
征
①Table 2 Geology ,geo m etry and size of the orebodies and
the ir assoc i ated structures
①
含矿构造带
长度 m
220090010002200750700海拔
m
535～
1340630～1325675～675715～1345645～1340838～1255深度 m 770690580506554360厚度 m ≤6≤6≤11≤18≤236走向49°46°52°43°～55°44°25°倾向NW
NW NW NW NW NW 倾角
58°
63°
62°58°62°
62°
矿体形态透镜状、脉状透镜状、薄板状不规则脉状长条状透镜状长条状、
薄脉状矿体数1783勘探中4勘探中矿石级别6.2111.053.655.67
图4 上宫金矿的矿物组合和共生顺序
F ig .4 Paragenetic sequence of hydro ther m al m inerals
of the Shanggong depo sit
然锡、自然铅、自然金、自然锌、自然碲、银金矿、碲金矿、碲银矿、碲金银矿、碲铅矿、碲镍矿、碲汞矿、辉铋
锑矿和菱铁矿。此外,风化带可见褐铁矿、黄钾铁矾、白铅矿、孔雀石、蓝铜矿和铅矾等矿物。矿物共生组合(图4)和组构(照片1)显示了成矿过程的3阶段特征。
早阶段可细分为两个子阶段。较早的子阶段以发育面型渗透性细粒(<2mm )绢云母、石英、铁白云石、绿泥石、绿帘石和黄铁矿为特征。较晚的子阶段发育含立方体黄铁矿的粗粒乳白色铁白云石2石英脉(n ×10c m ～100c m ),局部含白钨矿、黑钨矿和辉钼矿。近矿围岩或矿体中的围岩包体中可见钾长石化。早阶段矿物组合和脉体构造变形明显,发育共轭剪切裂隙,多数石英颗粒波状或不均匀消光,边缘细粒化(照片1A ～D ),可见核幔结构,也常见白云石、绢云母的交代现象。角砾化的早阶段矿物或脉体的页理、节理和粒间被中阶段细粒(<2mm )多金属硫化物2碲化物2自然元素网脉(脉厚<5mm )充填、交代。这说明早阶段矿化发生在挤压(或压扭?)构造环境或之前。
中阶段以多金属硫化物网脉为标志,充填在破碎的或角砾化的早阶段组合中,在粗粒乳白色白云石2石英脉中尤其显著。中阶段矿物组合复杂(图4),特征组合是多金属硫化物2碲化物2自然元素2石英2碳酸盐,粒度细小,多为他形或半自形(照片1),以“烟灰状”黄铁矿(即细粒、灰绿色、他形2半自形五角十二面体或聚晶)和玉髓状或梳状石英为标志。中阶段矿物和脉体总体没有经历变形改造,通常出现在矿物或脉体的剪切裂隙内。晚阶段以石英2碳酸盐细脉(厚度一般为1mm ～30mm )为特征,局部包含有绿泥石、绢云母、萤石和重晶石。细脉在矿化蚀变带和围岩的裂隙中均可见到。当石英与方解石共生时,石英晶体通常从裂缝的两侧向中心生长(基底式生长),而方解石则充填在裂隙中心,呈现清楚的梳状构造(照片1),甚至可见晶洞。这表明脉体贯入于张性构造环境的张性裂隙中;而且,尽管石英和方解石结晶于同一流体系统,但方解石稍晚于石英形成。
常见矿石构造为碎裂、角砾、糜棱、条带、网脉、浸染和块状等。常见矿石结构有嵌晶结构、混晶结构、交代变晶结构、包含结构、填隙结构、交代残余结构和港湾结构等。自然金主要赋存于中阶段矿物组合(特别是烟灰状黄铁矿)中,粒径主要为0.005
mm ～0.1mm ,成色为848
～984。总之,破碎强烈的早阶段脉体和矿物组合形成在挤压或压剪构造环境;中阶段硫化物网脉主要浸染于共轭剪节理中,发育在挤压2伸展转变体制;晚阶段梳状细脉充填在各种张性裂隙,发育于伸展引
4矿 物 岩 石2004
照片1 上宫金矿的矿石结构和流体包裹体
A .早阶段石英2铁白云石脉破裂后被中阶段细粒石英2硫化物网脉切穿,然后被晚阶段碳酸盐细脉切割;
B .变形的早阶段铁白云石被中
阶段石英2硫化物组合沿裂隙和边缘交代充填,后者被晚阶段碳酸盐细脉切穿;C .波状 不均匀消光的早阶段石英颗粒破碎、角砾化,并为中阶段石英2硫化物网脉沿共轭节理贯入;D .中阶段石英2硫化物组合与具梳状构造的石英集合体共生;E .早阶段石英中的富CO 2包裹体和线型分布的次生包裹体; F.中阶段梳状石英集合体中的复杂包裹体组合,显示流体沸腾现象的存在
Pho to 1 O re textures and fluid inclusi ons of the Shanggong A u depo sit
张背景。3 流体包裹体岩相学和冷热台研
究
范宏瑞等[3]通过对上宫金矿流体包裹体研究得出如下结论:(1)3个阶段的均一温度分别为365℃
～300℃,280℃～215℃和190℃155℃;(2)上宫金矿是由两种流体形成的,一种富CO 2,另一种贫
CO 2;(3)贫CO 2流体为富CO 2流体在流体岩石相互反应中丢失CO 2而形成;(4)早、中阶段流体的温度和压力范围分别为365℃～300℃,285M Pa ～200
M Pa 和325℃
～240℃,160M Pa ～100M Pa (表3)。 一般而言,在压力不变时,温度降低导致CO 2
表3 富CO 2型包裹体的显微测温数据及压力估计[3]
Table 3 M icrother m o m etry dat a and pressure esti m ation fro m CO 2-r ich f luid i nclusion s [3]
样品号
成矿阶段
CO 2部分均
一温度 ℃
Υ(CO 2)
%CO 2密度 (g ?c m -3)笼合物均一温度 ℃
盐度 %
CO 2完全均一温度 ℃
压力 M Pa
X 9215
早阶段11.10.3
0.8546.07.5301
285
X 9215早阶段18.50.40.7906.37.0338275X 9215早阶段10.30.40.8605.68.1311270X 9207早阶段14.80.40.8247.35.2322268X 9210早阶段13.00.50.8396.46.8328263X 9210早阶段19.70.40.9425.97.6301205X 9214中阶段26.30.30.6908.03.9260124X 9221中阶段22.50.20.7467.54.9252170X 9214中阶段24.50.30.7197.64.7248119X 9221
中阶段23.50.
3
0.733
8.4
3.2
238
103
Chai m m eca 冷热台测试,温度误差优于0.1℃
密度增加。然而,在表3中,随着温度降低,CO 2的密
度不但没有增加,反而由早阶段的0.942g c m 3～
0.790g c m 3降低到中阶段的0.746g c m 3
～0.690g c m 3,表明CO 2膨胀。显然,这种现象是由于从早
阶段到中阶段的压力降低而引起,即在早、中阶段交界时发生了CO 2体积的快速减压膨胀。据此,可以推断以CO 2分离为特征的流体沸腾现象的存在。
包裹体测试研究先后在南京大学和北京大学运用L eitz 21350冷热台完成,测温误差优于1℃,研究结果归纳于表4。在石英、碳酸盐、萤石等矿物中发
现了A ,B ,C 等3种类型包裹体。其中,A 型(H 2O 2N aC l ,Υ(CO 2)<20%)和B 型(富CO 2型,Υ(CO 2)
介于20%～70%)常见,C 型(纯CO 2包裹体,
(CO 2)>90%)仅见于中阶段石英中。早阶段矿物
5
第24卷 第3期陈衍景等:东秦岭上宫金矿流体成矿作用:矿床地质和包裹体研究
的包裹体主要为B 型,有少量A 型,说明早阶段流体富含CO 2。这些流体包裹体在温度升到300℃以上时达到完全均一,表明早阶段矿化温度大于300℃。早阶段矿物中的假次生流体包裹体以A 型(H 2O 2N aC l )为主,有少量B 型和C 型,均一温度从
100℃变化到280℃,说明早阶段矿物经历了中、晚
阶段的流体作用叠加。中阶段石英矿物中几乎没有观察到假次生和次生包裹体,主要包裹体组合与早
阶段矿物的假次生包裹体组合相似,包含有A 型、B 型和C 型,包裹体均一温度介于200℃～300℃,集中
表4 不同阶段流体包裹体岩相学和均一温度
Table 4 Petrograph ical features and ho m ogen ization te m peratures of F I of differen t st ages
特征
早期
中期
晚期
赋存矿物粗粒石英,铁白云石
铁白云石,石英
碳酸盐,石英,萤石
出现频率
一般
大量
稀少
在矿物中的分布孤立出现
早阶段矿物中呈线性分布或沿边缘分布,中
阶段矿物中孤立出现
早、中阶段矿物中线性分布,晚期矿物中线性
分布或孤立出现形态圆形,椭圆形椭圆形,不规则形态不规则形态,负晶形大小<8Λm ,一般<3Λm 1Λm ～15Λm 1Λm ～15Λm ,多数5Λm ～10Λm
组分分类3和组合B 型为主,少量A 型A 型为主,次为B 型,少量C 型
A 型
Υ(CO 2) %A 型:<20;B 型:30～70A 型:<20;B 型:20～50;C 型:>70<10温度320℃～380℃220℃～280℃120℃～200℃
成因分类原生假次生,次生次生
注:3.A 型.H 2O 2N aC l ;B 型.富CO 2;C 型.贫CO 2包裹体
于250℃。C 型和少量B 型包裹体均一为气相,而A
型和大部分B 型包裹体均一为液相,并且此类现象可在同一晶体的很小区域内观察到,指示流体不混溶或沸腾现象的存在[32]。应当指出,该认识与根据
早、中阶段CO 2密度变化而得出的结论一致,表明中阶段矿化发生在以CO 2逃逸为特征的减压沸腾过程。晚阶段石英和碳酸盐矿物中只发育A 型包裹体,皆均一为液相,均一温度<220℃,一般低于200℃;而且,晚阶段石英包裹体均一温度常高于碳酸盐包裹体约20℃～30℃,与晚阶段细脉中石英稍早于方解石结晶的序列一致。其3阶段矿化的特征明显,早阶段温度主要为380℃～320℃,峰值为350℃;中阶段为300℃～220℃,峰值为250℃;晚阶段为200℃～120℃,峰值为190℃(图5)。
4 包裹体成分研究
4.1 样品和分析方法
考虑到3阶段成矿的特点,选择了不同阶段的代表性样品,用铁钳取下代表各阶段的石英、碳酸盐等矿物或集合体;然后,将取下的样品捣碎成0.1mm ～0.5mm 大小的颗粒。淘洗过滤后,在双目显微镜下挑选出干净的矿物颗粒样品。为消除其他矿物连晶(如硫化物),将挑选的石英样品在60℃～80℃的硝酸溶液中浸泡12h ,然后用去离子水清洗,再用超声波离心仪处理;重复6次处理过程后,用W FX 2110型原子吸收光谱检测最后1次的漂洗液,以确保漂洗液中不再含有离子。最后,将漂洗后的样品放在120℃的烤箱里烘干,待用。通过加热爆裂,在真空系统中提取矿物中的流体包裹体。用
图5 流体包裹体均一温度柱状图
F ig .5 H istogram of homogenizati on temperatures (T h )
of fluid inclusi ons
GDX 2101型气相色谱仪测定气相成分,峰值误
差<3%,相对误差<3%,对H 2O ,CO ,CO 2,CH 4的检测限为0.2Λl 。用50m l 去离子水淋洗爆裂后的样品,滤取爆裂释放出来的液相组分。阳离子用W FX 2110型原子吸收光谱仪测定,对K ,N a ,Ca 和
M g 的相对误差为3%,检测限<10×10-12
;阴离子用KYS I C 21型色谱仪测定,相对误差<4%,检测限是5×10-12。在室温下,用导电仪和pH 试纸测定滤液的电导率和pH 值(表5)。由于热爆过程中的氧化作用,表5中的SO 42-代表了流体包裹体中的所有含硫物相,如S 2-,H S -和SO 42-。4.2 成矿流体化学组成和物理化学参数
在3个阶段中,中阶段流体SO 42-和K +质量分数最高(图6A 和表5),有利于形成硫化物和绢云母。晚阶段流体Ca 2+和M g 2+质量分数高(图6A ),与晚阶段发育碳酸盐细脉系统一致。早、中阶段流体的C l -质量分数高于晚阶段流体(表5和图6A ),表
6矿 物 岩 石2004
明早、中阶段流体具有更强的携带成矿元素(如A u 和A g )能力,因为实验已经证实A u 2C l 配合物在中2高温条件较稳定[33～36]。中阶段流体的2M +(阳离子
总量)、2M -(阴离子总量)和2M ±
(离子总量)高于早、晚阶段(图6B ),表明中阶段流体的成矿元素含
量较高,成矿物质也应在中阶段大量沉淀堆积。中阶
段(K +N a ) (M g +Ca )(即KN M C )高于早、晚阶段,支持了这种解释,因为K +,N a +与Ca 2+,M g 2+相
比,更有利于含金配阴离子的稳定(H S -,S 2-,C l -作为配体)[33,37～38],可以增强溶液的含金能力。中阶段
表5 流体包裹体化学成分和物理化学参数
Table 5 Che m ical co m position and physicoche m ical param eters of ore -for m i ng f luids
序号1234XE 1
56
78XE 291011XM
121314XL 阶段E E E E E E +M E E E E M M M
M
L
L L L 矿物
石英石英石英石英石英石英石英石英石英石英石英石英石英石英carb carb carb carb K +
6.003.67
7.244.555.34.371.302.202.552.043.2139.1740.6341.04.852.652.303.3N a
+
32.7037.7811.4933.1728.833.076.558.005.056.53.046.466.565.41.403.1516.307.0Ca 2+
11.0010.8923.8612.5914.615.1015.0017.1512.9015.00.070.292.501.06.3518.9516.1013.8M g
2+
0.570.5615.111.104.314.230.600.750.650.70.570.250.750.57.550.800.853.1Fe 3+0.860.780.370.600.73.740.601.000.650.8nd nd nd 1.604.501.852.7Cu
2+
0.140.11 - - -nd nd nd nd nd nd nd nd nd Pb 2+ - - -0.50 -nd nd nd nd nd nd nd nd nd Zn 2+
0.370.440.210.300.15nd nd nd nd nd nd nd nd nd
HCO 3-nd nd nd nd nd 36.2523.609.7023.2nd nd nd
27.6536.7536.5033.6F -1.862.332.622.002.22.870.700.750.800.750.600.722.561.291.500.370.420.76C l -37.8446.1143.0945.9543.253.049.1014.1512.7512.09.4622.2017.5616.42.602.003.102.6SO 4
2-1.432.220.625.002.387.366.107.204.756.051.5721.5345.1339.46.103.709.106.3CO nd nd nd nd nd
10.3430.083.5113.60.220.110.170.226.2530.3630.4929.0CH 4nd nd nd nd nd 0.0570.2300.0590.120.3780.0780.2500.240.36
- -0.12
CO 2nd nd nd nd nd 4.31
2.881.542.94.91
3.352.183.51.982.212.222.1H 2O nd nd nd nd nd 19.5018.9410.6116.46
4.9470.7257.1264.310.20
14.0113.3312.52M +
51.6454.2358.2852.5154.270.724.0529.1021.8025.046.8946.1750.4447.821.7530.0537.4029.72M -41.4350.6546.3352.9547.8143.352.1545.7028.0042.061.6344.4562.2557.137.8542.8249.1243.32M ±93.07104.89104.61105.46102.0213.976.2074.8049.8066.9108.5290.62112.69104.059.6072.8786.6273.02M
34.2152.1315.7234.070.4574.2659.7268.138.7946.5846.0443.8pH 4.74.77.75.15.67.97.46.55.56.5nd nd nd
7.57.67.57.5Eh mV 174.6175.80.7155.7127-9.416.670.5131.473nd nd nd
11.96.612.510电导率nd nd nd nd nd 591305280nd nd nd
86556570F C l
0.050.050.160.040.050.050.080.050.060.060.060.030.160.080.580.180.140.3CO 2 H 2O nd nd nd nd nd 0.22
0.150.150.170.0750.0470.0380.0530.190.160.170.17K N a
0.180.100.630.140.30.130.200.280.510.314.26.16.247.73.460.840.141.5KN M C
3.173.620.482.762.51.30.500.570
.560.572.384.514.557.10.450.291.110.6
注:carb .碳酸盐;E ,M ,L .早、中、晚阶段;2M +,2M -,2M ±,2M 0.阳离子、阴离子、离子和分子的总质量分数;KN M C =(K +N a )
(M g +Ca );气相单位为×10-4,液相单位为×10-6,电导率位是ΛV c m 2;“-”
.低于检测限;“nd ”.没有检测到;XE 1,XE 2,XM ,XL .样品1～4,6～8,9～11,12～14的平均值
图6 不同阶段流体的成分变化
F ig .6 Compo siti onal variati ons of different stage fluids
(D ata fo r E 2,M 2,and L 2stags are listed in T able 5un 2der co lum ns of XE2,XM and XL ,respectively )
CO 2 H 2O 急剧降低(图6B ),表明CO 2大量逃逸流
体系统;已知CO 2比水更易气化,因此中阶段CO 2逃逸可能由流体沸腾造成,而该结论与前述包裹体
冷热台研究结果吻合。如此,中阶段流体、2M +
、2M -和2M ±质量分数最高,发育细粒多金属硫化物组合和自然元素等现象,也就很容易理解。CO 2逃逸导致流体的酸性降低(因为2H ++CO 32-=H 2CO 3=H 2O +CO 2),还原性增强,以及瞬时过饱和,进而导致多种硫化物、碲化物的形成,金属离子被还原为自然元素,并快速沉淀;结晶学理论、实验和地质研究均表明,快速沉淀使矿物更易捕获流体,结晶程度低,自形程度差,杂质成分含量高[8]。
由于流体作用的复杂性,很难排除样品对早期流体的残留和后期流体作用的叠加现象。在表5中,5样品总体属于中阶段,但残留有早阶段矿物,其包裹体成分反映了中阶段为主、早阶段为次的特征,该样品pH 值为7.9,高于单纯的早阶段流体(4.7～
7
第24卷 第3期陈衍景等:东秦岭上宫金矿流体成矿作用:矿床地质和包裹体研究
7.7)和晚阶段流体(7.5～7.6),表明中阶段流体的酸性程度弱于早、晚阶段,与前述CO2逃逸导致流体酸性程度降低的认识吻合。流体酸性程度减弱,促使H2S→H S-+H+→S2-+2H+,可增强S2-等高价阴离子的活度,促使硫化物等矿物沉淀。实验证实高pH值有利于保持金( )硫氢配阴离子的高活度,也有利于A u+还原为自然金而沉淀[39]。同时,5样品的Eh值为-9.4,明显低于Eh均为正值的早、晚阶段流体,表明中阶段流体的还原性更强,有利于A u+,A g+,Cu2+,Pb2+,Zn2+,Sn4+等离子还原为自然元素而沉淀,因此,中阶段有大量自然元素矿物及其互化物形成(图4)。
总之,群体包裹体成分研究结果不仅与包裹体冷热台研究结果吻合,而且与矿床地质特征、矿物组合特征、前人的理论和实验研究结果等相吻合,它们彼此印证,共同揭示成矿流体系在中阶段发生了以CO2逃逸为特征的沸腾作用,引起流体性质的多方面突变,导致快速沉淀大量细粒多金属硫化物、碲化物和自然元素等,对矿床形成至关重要。
5 上宫金矿流体成矿过程和模型
5.1 流体成矿过程的3阶段特征
综上所述,上宫金矿的流体成矿过程具有明显的3阶段特征,具体表现归纳如下:(1)早阶段包裹体组合简单,以富CO2为特征;中阶段包裹体组合复杂,包括纯CO2型、富CO2型和贫CO2型;晚阶段包裹体组合简单,为贫CO2型;(2)从早到晚,3阶段的均一温度分别为380℃～320℃,300℃～220℃和200℃～120℃,逐渐降低;其中,中阶段出现分别向气相和液相均一的异相均一现象,指示流体沸腾现象的存在;(3)早、中阶段的包裹体捕获压力分别约为285M Pa～200M Pa和160M Pa～100M Pa,分别相当于静岩深度(岩石密度设为2.85)10km～7 km和5.6km～3.5km,静水深度28.5km～20km 和16km～10km,指示成矿深度变浅;(4)中阶段流体离子(如SO42-,C l-,K+)浓度和KN M C比值急增,而CO2 H2O比值急降,与早、晚阶段明显不同,指示中阶段发生了以CO2气化逸失为特征的流体沸腾;(5)中阶段流体的pH值增高,Eh值降低,属于碱性还原性质,有利于硫化物、碲化物和A u,Sn, T e,Cu等自然元素沉淀;(6)早阶段矿物受到明显的应力变形,形成于挤压或压剪环境或之前;中阶段细粒矿物组合呈网脉贯入共轭节理或裂隙,没有遭受变形,形成于张剪环境;晚阶段石英-碳酸盐细脉具有梳状构造,发育于伸展引张环境;(7)赋矿构造由压剪向张剪、张性演化,与矿石结构构造、矿物学特征和流体包裹体组合的演化一致。
此外,同位素研究同样揭示出流体成矿的3阶段特征[9],并且:(1)流体?18O和?13C值从早到晚递减;(2)中阶段流体?D值急剧降低;(3)中阶段硫化物?34S值显著低于早、晚阶段。这些特征表明,成矿流体性质由变质流体,经变质2大气水混合流体,向大气降水循环热液演化。
考虑到早、中阶段流体静岩压力深度存在间断,而中阶段静水深度最小值(10km)与早阶段静岩压力深度最大值(10km)相同,同时中阶段流体的沸腾现象,认为中阶段应为成矿流体由静岩压力系统向静水压力系统转变的时间。
值得说明,上宫金矿的流体成矿过程的3阶段特征是脉状造山型矿床的常见现象[8],例如:熊耳山的康山金矿[5]、铁炉坪银矿[4,14],小秦岭金矿田[40],北秦岭的银洞沟银矿[41],燕山的东坪金矿[42],胶东的三山岛[43]和大庄子[44],天山的望峰[45]、萨瓦亚尔顿[46]、康古尔[47]等金矿,三江的巍山-永平铜金矿带[48],阿尔卑斯山脉的脉状金矿[49],新西兰南部[50]、加拿大N ova Sco tia地区[51]、澳大利亚L ach2 lan造山带[31]和W iluna[52]等地的金矿床。因此,流体成矿过程的3阶段特征似可作为脉状造山型矿床的基本属性之一。
5.2 流体成矿的构造背景和成矿类型
由于很多中温脉状金矿的地质地球化学特征与上宫金矿相似,因此很多学者开始重视研究这类矿床的成矿构造背景[4～11,30,31,40～52],目前得出了两种主要认识:(1)矿床形成于造山过程;(2)矿床形成于造山后。不少学者主张同位素定年是确定成矿背景属于造山期还是造山后的关键,此观点似有不妥,矿床本身的特征及其与构造环境演化的关系才是关键,甚至是检验区域大地构造演化史重建结果的依据,即矿床是大地构造重建的指纹技术之一。
就上宫金矿而言,其含矿构造性质的演化,矿床矿物组合的特征和演化,矿物包裹体的组合和捕获的温度、压力条件,均无可辩驳地指示流体成矿作用始于挤压构造背景,结束于伸展构造背景,成矿物质快速堆积于由挤压向伸展转变的构造体制;由早阶段到中阶段,包裹体捕获压力降低,指示熊耳地体在成矿过程中快速隆升,并遭受剥蚀;现今的上宫金矿之所以能够裸露地表,还指示造山2成矿后地壳隆升、剥蚀现象的存在。显然,在已知的各种地质术语中,只有“造山”才能涵概成矿过程的挤压?伸展构造
8矿 物 岩 石2004
演化和地壳快速隆升、剥蚀的现象。因此,无论获得什么样的同位素测年结果,都无法改变上宫金矿形成于造山过程的事实。
那么,上宫金矿形成于什么性质或类型的造山过程呢?
上宫金矿中、晚阶段的矿物组合没有遭受变形,表明上宫金矿形成之后再没有经历显著的构造作用或造山作用,即上宫金矿形成于熊耳地体最晚一次的强烈的造山事件。大地构造、构造地质、岩浆岩和变质岩、古生物地层、古地磁、反射地震等多方面的研究表明[1,12～15,53,54],包括熊耳地体在内的东秦岭地区在中生代发生了最强烈的陆陆碰撞造山作用
,
而且造山过程也经历了3个阶段的地球动力学演化:(1)三叠纪早侏罗世的地壳挤压缩短增厚;(2)中侏罗世早白垩世的挤压向伸展体制的构造转换;(3)白垩纪的造山带垮塌和断陷伸展;而且,造山过程的3阶段特征与上宫金矿流体成矿过程的3阶段特征的完全对应。这不仅说明上宫金矿形成于中生代的陆陆碰撞造山过程,而且表明上宫金矿在成因类型上属于典型的造山型金矿床。5.3 上宫金矿流体成矿构造模式
前述研究结果和分析表明,碰撞造山成岩成矿与流体成矿作用模式(即C M F 模式,图7)应该适用于阐释上宫金矿的流体成矿过程。
图7 上宫金矿流体成矿模式
A .典型的碰撞造山带p 2T 2t 轨迹,显示完整的碰撞过程包括3个地球动力学阶段以及流体、
成岩、成矿的p 2T 条件;B .上宫金矿成矿构造模式,显示A 型俯冲、赋矿构造、花岗岩类和斑岩体之间的空间关系;C .D 带矿床流体成矿演化与BDL 和构造附加压力的关系:C 1,C 2,C 3.挤压、挤压向伸展转变和伸展阶段的流体活动情况;BDL .脆韧性转换面(带);p f .流体压力;p s .应力或构造附加压力;p l .静岩压力;p w .静水压力;?T ,?p s .温度和构造附加压力随时间的变化值
F ig .7 T ectonic model fo r the hydro ther m al m etallogeny of the Shanggong A u depo sit
陆陆碰撞过程中,马超营断裂表现为倾向北的
陆内俯冲带,俯冲板片由于变质脱水、熔融而依次派生成矿流体和花岗质岩浆,导致断裂以北的熊耳地体从南向北依次发育上宫2康山断控脉状热液矿床带、五丈山2蒿坪2金山庙花岗岩基带和祁雨沟2雷门沟斑岩2爆破角砾岩带及其相关金2钼矿床(图2)。显然,图2所示的地质事实与图7B 所示的理论推导结论吻合。在挤压阶段(图7A ),由于地温梯度低和构造因挤压而处于紧闭状态,浅部大气降水热液活
动较弱,总体表现为变质流体矿化蚀变,只是在赋矿断裂的脆韧性过渡带[29](即BDL 带发生沸腾和可能的微弱混合(图7C 1),此与上宫金矿早阶段矿化对应。值得说明,此阶段由流体沸腾而形成的矿物组合有可能由于地壳隆升而剥蚀。
在由挤压向伸展的转变期(从p m ax 到T m ax ,即减压升温阶段)(图7A ),深层物质因减压和增温而大规模派生成矿流体(至少超过早阶段);大规模变质流体涌入含矿构造带,并同样在BDL 带沸腾而沉淀
9
第24卷 第3期陈衍景等:东秦岭上宫金矿流体成矿作用:矿床地质和包裹体研究
成矿物质。此阶段浅部构造因减压扩容而成为流体循环的良好通道,较高的地温梯度为大气降水热液循环提供了最多的热能(与早、晚阶段相比),因此浅层大气降水热液也大量涌入含矿构造带,并与上升的变质流体强烈混合,构成双重循环系统(图7C2),导致大量成矿物质沉淀。显然,中阶段以流体沸腾和混合成矿为特征,导致矿物快速结晶程度低、杂质含量高、矿物组合复杂,形成以烟灰状黄铁矿为标志的多金属硫化物组合[8],与上宫金矿中阶段矿物组合和包裹体特征对应。值得说明,构造附加压力的降低可促进流体沸腾,并使BDL带变深(图7C2)。
在伸展阶段,构造附加压力消失,甚或转为拉张;地温梯度降低,或热异常消失;深部活动组分因早、中阶段变质脱水、脱气和熔融而枯竭或亏损,因而难以再有较多的变质流体产生,也自然缺乏流体的沸腾和混合现象,只有较弱的浅层低温大气降水热液循环活动(图7C3)。不难理解,晚阶段流体作用对成矿贡献不大,与上宫金矿晚阶段梳状石英2碳酸盐细脉相一致。
总之,C M F模式与前述上宫金矿的地质和包裹体地球化学研究结果完全吻合,只是包裹体研究无法确定流体混合现象发生与否,但该问题可通过稳定同位素研究[9]解决。
6 主要结论
611 上宫金矿赋矿构造由压剪向张剪、张性演化,成矿过程经历了3个阶段:早阶段以石英2黄铁矿为标志,矿物受到明显的应力变形,形成于挤压或压剪环境或之前;中阶段以形成细粒多金属硫化物为标志,呈网脉贯入共轭节理或裂隙,没有遭受变形,应形成于张剪环境;晚阶段以发育具梳状构造的石英2碳酸盐细脉为特征,发育于伸展引张环境。
612 早阶段包裹体为富CO2型,液相均一,均一温度380℃～320℃;中阶段为复杂的纯CO2型、富CO2型和贫CO2型组合,异相均一化,均一温度300℃～220℃,有沸腾现象;晚阶段为贫CO2型,液相均一,温度200℃～120℃。早、中阶段的压力分别为285M Pa～200M Pa和160M Pa～100M Pa,说明成矿发生在造山隆升过程。
613 与早、晚阶段相比,中阶段流体具有最高的离子含量(如SO42-,C l-,K+)、最高的KN M C比值和最低的CO2 H2O比值,指示中阶段发生了以CO2气化逸失为特征的流体沸腾现象,有利于成矿物质因溶液瞬时过饱和而快速沉淀。中阶段流体pH值高,Eh值低,为碱性还原性质,有利于硫化物、碲化物和A u,A g,Sn,T e,Cu等自然元素沉淀。
614 上宫金矿矿床地质和流体包裹体特征与熊耳地体和东秦岭造山带的中生代碰撞构造演化吻合,即三叠纪早侏罗世地壳挤压、缩短、增厚、隆升,中侏罗世早白垩世造山带地壳伸展隆升,白垩纪造山带伸展、垮塌、断陷。上宫金矿成矿过程伴随于整个陆陆碰撞造山过程,属于典型的断控脉状造山型金矿。
615 中生代陆陆碰撞事件中,沿马超营断裂的向北陆内俯冲到熊耳地体之下的俯冲板片发生变质脱水,产生上宫金矿的成矿流体,流体沿马超营断裂的次级构造带康山2七里坪断裂向浅部运移,在控矿断裂的脆韧性过渡带发生流体沸腾,继而与大气降水热液混合,导致成矿物质快速沉淀富集。陆陆碰撞过程由挤压向伸展转变体制不仅造成地壳快速隆升,而且其减压增温条件加强了中阶段的流体沸腾和混合,使中阶段流体成矿作用成为矿床形成的关键。
致谢 感谢Cox S F,E llis J,U lrich T,H age2 m ann S,Cassidy K,B aker T,Cook N,Zaw K,胡受奚,富士谷,郭抗衡,黎世美,范宏瑞等专家在成文过程中所给予的支持与帮助。P irajno F感谢西澳大利亚地质调查所允许发表此文。
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1
1 第24卷 第3期陈衍景等:东秦岭上宫金矿流体成矿作用:矿床地质和包裹体研究
21矿 物 岩 石2004 HYD ROTHER M AL M ETALLOGENY OF THE SHANGG ONG G OLD
D EPOSIT,EAST QINL ING:STUD IES ON OR
E GEOLOG Y
AND FL U I D INCL USI ON GEOCHE M ISTRY
CH EN Yan2jing1,2, L I J ing1, P irajno F3, L I N Zh i2jia2, W AN G H ai2hua4
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E ast P erth,W A6004,A ustra lia;
4.N a tiona l L ibra ry of Geology,B eij ing 100083,Ch ina
A bs tra c t: T he Shanggong A u depo sit,w ith reserves of abou t30t A u,in the X i ong′er Group
vo lcan ic rock s of the X i ong′er T errane,East Q in ling,is one of the fau lt2con tro lled o rogen ic2type lode go ld depo sits in Ch ina.O re2ho sting structu res are recogn ized to have evo lved from com p res2
si onal shear to ten si onal shear.T he hydro ther m al o re2fo r m ing p rocess is divided in to early,m iddle and late stages,characterised by pyrite2ankerite2quartz,po lym etallic su lfides and carbonate2 quartz respectively.T he early stage vein s and m inerals are structu rally defo r m ed and b roken, suggesting they have fo r m ed in a com p ressi on o r com p ressi onal shear setting.T he m iddle stage
po ly2m etallic su lfide stockw o rk s are in truded in to the early stage vein s and con jugate jo in ts o r crack s,and show no clear defo r m ati on,w h ich suggests a ten si onal shear setting.T he late stage quartz2carbonate vein lets,w ith com b structu re,are likely fo r m ed in an ex ten si onal tecton ic envi2 ronm en t.
T he com po siti on of flu id inclu si on s changed from CO22rich in the early stage,to CO22rich,
pu re CO2and CO22poo r in the m iddle stage,and to CO22poo r in the late stage.Hom ogen izati on
tem peratu res of flu id inclu si on s are betw een380℃～320℃fo r the early stage,300℃～220℃fo r
the m iddle stage and120℃～200℃fo r the late stage.T he trapp ing p ressu res fo r the early and
m iddle stage fu lid inclu si on s are esti m ated at285M Pa～200M Pa and160M Pa～100M Pa respec2 tively.T he m iddle stage flu id has the h ighest con ten ts of cati on s and an i on s(e.g.SO42-,C l-,
K+),the h ighest(K+N a) (M g+Ca)rati o s,the h ighest pH and low est Eh values,w h ich p roba2
b ly resu lted from flu id2bo iling charaterised by CO2phase sep arati on indicated by the low est CO2
H2O rati o s and divergen t hom ogen izati on to gas and liqu id resp ectively.T he alkaline,supersatu2 rated flu id in the m iddle stage is m o st conducive to the rap id depo siti on of po lym etallic su lfides, tellerides and native elem en ts such as A u,A g and T e.
In the east Q in ling area,the co llisi on betw een Yangtze and N o rth Ch ina con tinen ts p ro2 gressed from cru stal th icken ing,sho rten ing and up lift du ring T riassic2Early Ju rassic,to com p res2
si on2ex ten si on tran siti on and up lift du ring M iddle Ju rassic2Early C retaceou s,to o rogen ic ex ten2
si on and fau lt2con tro lled dep ressi on du ring C retaceou s.T hese th ree evo lu ti onary stages co rre2 spond to the th ree2stages of o re2ho sting structu res,o re tex tu res,o re2fo r m ing p rocesses and flu id inclu si on pop u lati on s of the Shanggong A u depo sit.T h is show s that the Shanggong go ld depo sit
fo r m ed du ring the M esozo ic con tinen tal co llisi on and can be w ell in terp reted by the tecton ic m odel
of co llisi onal o rogeny,m etallogeny and flu id flow(C M F).D u ring the co llisi on,o re2from ing flu2
ids w ere generated from m etam o rph ic dehydrati on of the underth ru st slab w h ich dow nw en t be2 neath the X i ong′er T errane along theM achaoying fau lt,a no rth2di pp ing A2typ e subducti on zone.
T he m etam o rp h ic flu ids m igrated upw ard along the o re2ho sting fau lts of the Shanggong go ld de2
po sit,bo iled at the b rittle2ductile tran siton level,and then m ixed w ith dow ngo ing m eteo ric w a2 ter,resu lting in rap id depo siti on of o re2m etalls.
Ke y w o rds: Shanggong A u depo sit;flu id inclu si on;X i ong′er T errane;east Q in ling;tecton ic
m odel fo r co llisi onal o rogeny;m etallogeny and flu id flow(C M F)
ISSN1001-6872(2004)03-0001-12; COD EN:KU YA E2
Synopsis of the f irst author: Chen Yanjing,m ale,42years o ld,a p rofesso r of m ineral depo sit and geochem istry.N ow he is en2 gaged in law of regi onal m etallo tectonics.
《储层地质学》期末复习题及答案
《储层地质学》期末复习题 第一章绪论 一、名词解释 1、储集岩 2、储层 3、储层地质学 第二章储层的基本特征 一、名词解释 1、孔隙度 2、有效孔隙度 3、流动孔隙度 4、绝对渗透率 5、相渗透率 6、相对渗透率 7、原始含油饱和度 8、残余油饱和度 9、达西定律 二、简答题 1、简述孔隙度的影响因素。 2、简述渗透率的影响因素。 3、简述孔隙度与渗透率的关系 第三章储层的分布特征
一、简答题 1、简述储层的岩性分类？ 2、简述碎屑岩储层岩石类型？ 3、简述碳酸盐岩储层岩石类型？ 4、简述火山碎屑岩储层岩石类型？ 5、风化壳储层的结构 6、泥质岩储层的形成条件 二、论述题 1、简述我国中、新生代含油气湖盆中的主要储集砂体成因类型及主要特征。 （要点：重点针对河流相、三角洲、扇三角洲、滩坝、浊积岩等砂体分析其平面及剖面展布特征） 第四章储层孔隙成岩演化及其模型 一、名词解释 1、成岩作用 2、同生成岩阶段 3、表生成岩阶段 二、简答题 1、次生孔隙形成的原因主要有哪些？ 2、碳酸盐岩储层成岩作用类型有哪些？ 3、如何识别次次生孔隙。 三、论述题 1、简述成岩阶段划分依据及各成岩阶段标志
2、论述碎屑岩储层的主要成岩作用类型及其对储层发育的影响。 3、论述影响储层发育的主要因素有哪些方面。 第五章储层微观孔隙结构 一、名词解释 1、孔隙结构 2、原生孔隙 3、次生孔隙 4、喉道 5、排驱压力 二、简答题 1、简述砂岩碎屑岩储层的孔隙与喉道类型。 2、简述碳酸盐岩储层的孔隙与喉道类型。 三、论述题 试述毛管压力曲线的作用？并分析下列毛管压力曲线所代表的含义 第六章储层非均质性 一、名词解释 1、储层非均质性 2、层内非均质性 3、层间非均质性 4、平面非均质性 二、简答题 1、请指出储层非均质性的影响因素。 2、如何表征层内非均质性？
流体包裹体研究进展
流体包裹体研究进展 1.流体包裹体的分类及区分 流体包裹体是成岩成矿流体（含气液的流体或硅酸盐熔融体）在矿物结晶生长过程中，至今尚在主矿物中封存并与主矿物有着明显的相边界的那一部分物质。 1.1流体包裹体的分类 流体包裹体成分复杂且成因多样，其分类研究多年来一直是随着测试手段的改进和研究内容的深化而变化。早期的分类研究主要是以定性描述为主，随着流体包裹体研究水平额度不断发展，出现了以成因、成分、相态和不同包裹体之间的相互关系为主要依据的各种分类。具有代表性的包括： （1）1953-1976年：最有代表性的是1969年Ermakov提出的分类方案，他根据包裹体的成分和成因，建立了21个类型，并且根据相的相对比例，建立了一种应用很广的分类。另外一些人也建立了不同的分类方案，例如，许多分类方案是根据仍宜选用的气液比而划分的，然而气液比由于其连续变化而不易精确测定，限定了其广泛应用。 （2）1985-2003年：最有代表的芮宗瑶的分类方案，他根据捕获时的流体特征将包裹 体分为由均一体系形成的和由非均一体系形成的。其中，均一体系形成的包裹体又分为原生包裹体、次生包裹体、假次生包裹体和出溶包裹体；非均一体系形成的包裹体包括液相+固相、液体+气体或液体+蒸气、两种不混溶流体3类。 （3）2003年至今：有些学者在著作及文献中阐述了一些流体包裹体类型的划分方案，多以流体包裹体的物理状态、成因、形成期次等指标为划分依据。其中，卢焕章等根据包裹体相数的不同，将流体包裹体分为纯液体包裹体、纯气体包裹体、液体包裹体、气体包裹体、含子矿物包裹体、含液体CO2包裹体、含有机质包裹体和油气包裹体等8类。 1.2流体包裹体的区分 在流体包裹体的诸多分类中，按捕获时间与主晶矿物形成时间的关系可分为原生和次生流体包裹体。原生包裹体是矿物形成时包裹周围的流体而形成的，而次生包裹体的形成晚于主晶矿物，一般与后期主晶矿物的改造事件有关。二者由于形成时间和方式不同而携带了不同的信息。原生包裹体指示了主晶矿物形成时的流体环境和物理化学条件，次生包裹体则指示了主晶矿物后期被改造事件中的流体环境、构造特征以及物化条件。 一般，原生和次生包裹体区分可应用以下两条准则：一是根据包裹体的形状和分布特征判别，即原生包裹体的形状往往是规则的，常呈孤立状或沿主晶矿物某一结晶方位或生长环带分布，次生包裹体的外形一般是不规则的，多沿愈合裂隙分布；二是同一成因的包裹体密度、均一温度、盐度和成分是近似的，可与已知包裹体类比归类。 2.流体包裹体研究的技术方法 2.1流体包裹体显微测温方法 以显微热台、冷热台以及爆裂以为代表的流体包裹体显微测温技术现已达到成熟，实际应用中多采用均一法和爆裂法相结合的方法。 （1）均一法是将流体包裹体放在冷热台上加热，随着温度的升高，气液两相逐步复原为一个均一相，此时的温度为包裹体均一温度。这是包裹体测温的基本方法，其特点是可直接观察到包裹体相态随温度的变化，也能测得各相的体积，所测数据直观可信。具有针对性且便于区分原生和次生包裹体，因此在流体包裹体研究中得到广泛应用。但这种方法测温速度慢，且只适用于透明和半透明矿物。 （2）爆裂法是将流体包裹体加热，使得包裹体内压升高，当内压大于主矿物强度及外压时，流体包裹体就会爆破而发出响声，用仪器收集、放大、记录其爆裂声响，从而来测定爆裂温度。这种方法适用性广，适用于透明和不透明矿物，且测温速度快。缺点是肉眼无法观察到所研究对象的特征，测定结果受主矿物的物理性质与位置、流体成分、流体包裹体形态
流体包裹体成因判别
流体包裹体成因判别 芮宗瑶译；张洪涛校 （据Roedder，1976，1979b年的资料修订，不包括出溶包裹体） 一、原生成因判据 1.根据在显示或不显示生长方向或生长环带的某一单晶中的产状。 ①在另一无包裹体的单晶中单独产出（或一个小型三维组合，Roedder，1965b，图10；1972，图版6）； ②相对围晶而言，其个体大。例如，其直径≧0.1围晶，特别是出现几个这样的包裹体时； ③远离其它包裹体孤立地产出，其距离约为该包裹体直径的5倍； ④呈遍布晶体的无规律的三维分布产出（Roedder和Coombs，1967，图版4，图A和B）； ⑤包裹体周围较规则的位错发生扰动，特别是如果这些位错由包裹体向外呈放射状时（Roedder和Weiblen，1970，图9）； ⑥如同主晶中产出的固体包裹体或产出同生相一样，产出的子晶（外来的固体包裹体）。 2.根据显示生长方向的子晶的产状。 ①产在远离（在生长方向上）干扰主晶生长的外来固相（同生相或其他相）处，有时直接产在这种外来固相的前方，而该处主晶尚未完全封闭（由于发育不完全，包裹体可能围着于固体上或离开一定距离，Roedder，1972，图版1）； ②产于某早期生长阶段的愈合裂隙之外，原因是该处新晶体生长不完善（Roedder，1965b，图18和19；Roedder等，1966，图15）； ③在某一复合晶体的近于平行的两个单元之间产出（Roedder，1972，卷首插图的右上角）； ④在几个生长螺旋体的交切面上或在一个在外表面可见到生长螺旋体的中心部位产出； ⑤尤其呈相对较大的扁平状包裹体产出，它们平行于某一外部晶面，并靠近于其中心（也即由于在晶面中心晶体生长发育不良），例如许多“漏斗状盐晶”； ⑥在板状晶体的核心产出（例如绿柱石）。这可能只不过是上述条款的一个极端情况； ⑦尤其沿两晶面的交切边缘成排产出。 3.根据显示生长环带的单晶中的产状（如根据颜色、透明度、成分、X衍射的暗度、捕获的固体包裹体、浸蚀环带和出溶相等标志确定）。 ①产于不规则的三维空间，在临近带中具有不同的富集程度（由于突变的羽毛状的或树枝状的生长）；
储层地质学
第六章储层非均质性 第一节储层非均质性的概念及分类 一、储层非均质性的概念 油气储集层由于在形成过程中受沉积环境、成岩作用及构造作用的影响，在空间分布及内部各种属性上都存在不均匀的变化，这种变化就称为储层非均质性。储层非均质性是影响地下油、气、水运动及油气采收率的主要因素。 储层的均质性是相对的，而非均质性是绝对的。在一个测量单元内(如岩心塞规模)，由于只能把握储层的平均特性(如测定岩心孔隙度)，可以认为储层在同一测量单元内是相对均质的，但从一个测量单元到另一个测量单元，储层性质就发生了变化，如两个岩心塞之间的孔隙度差异，这就是储层非均质的表现。测量单元具有规模和层次性，储层非均质性也具有规模和层次性。一个层次的非均质规模包含若干低一级层次的测量单元(如小层单元包括若干个岩心测量单元)。 另一方面，储层性质本身可以是各向同性的，也可以是各向异性的。有的储层参数是标量(如孔隙度、含油饱和度)，其数值测量不存在方向性问题，即在同一测量单元内，沿三维空间任一方向测量，其数值大小相等，换句话说，对于呈标量性质的储层参数，非均质性仅是由参数数值空间分布的差异程度表现出来的，而与测量方向无关。有的储层参数为矢量(如渗透率)，其数值测量涉及方向问题，即在同一测量单元内，沿三维空间任一方向测量，其数值大小不等，如垂直渗透率与水平渗透率的差别。因此，具有矢量性质的储层参数，其非均质性的表现不仅与参数值的空间分布有关，而且与测量方向有关。由此可见，矢量参数的非均质性表现得更为复杂。 二、储层非均质性的分类 1.Pettijohn (1973)的分类 Pettijohn (1973)对河流沉积储层按非均质性规模的大小提出了一个由大到小的非均质性分类谱图，划分了五种规模的储层非均质性(图6—1)，即层系规模(100m级)、砂体规模(10m级)、层理规模(1～10m级)、纹层规模(10～100mm级)、孔隙规模(10～100μm级)。 2.Weber (1986)的分类 Weber(1986)根据Pettijohn 的思路，也提出了一种储层非均质性的分类体系(图6－2)。但在他的分类中，不仅考虑储层非均质性的规模，同时考虑了非均质性对流体渗流的影响。他将储层非均质性分为七类： (1)封闭、半封闭、未封闭断层
(完整版)油气成藏地质学作业
第一章研究内容 1、油气成藏地质学的内涵及其在石油地质学中的位置 答：成藏研究涵盖的内容很多，包括基本的成藏条件或要素、成藏年代、成藏动力（运聚动力）、油气藏分布规律或富集规律等。 赵靖舟将从事油气藏形成与分布方面的研究称为“油气成藏地质学”（简称成藏地质学），认为它应是石油地质学中与石油构造地质学、有机地球化学、储层地质学、开发地质学等相并列的一门独立的分支学科。 2、成藏地质学的研究内容 答：成藏地质学的研究内容包括静态的成藏要素、动态的成藏作用和最终的成藏结果，涉及生、运、聚、保等影响油气藏形成和分布的各个方面，但重点是运、聚、保。其主要研究内容有以下5个方面： 1）成藏要素或成藏条件的研究。包括生、储、盖、圈等基本成藏要素的研究和评价，重点是诸成藏要素耦合关系或配置关系的研究，目的为区域评价提供依据。 2）成藏年代学研究。主要是采用定性与定量研究相结合的现代成藏年代学实验分析技术与地质综合分析方法，尽可能精确地确定油气藏形成的地质时间，恢复油气藏的形成演化历史。3）成藏地球化学研究。采用地球化学分析方法，利用各种油气地球化学信息，研究油气运移的时间（成藏年代学）和方向（运移地球化学），分析油气藏的非均质性及其成因。 4）成藏动力学研究。重点研究油气运移聚集的动力学特点，划分成藏动力学系统，恢复成藏过程，重建成藏历史，搞清成藏机理，建立成藏模式。 5）油气藏分布规律及评价预测。这是成藏地质学研究的最终目的，它是在前述几方面研究的基础上，分析油气藏的形成和分布规律，进行资源评价和油气田分布预测，从而为勘探部署提供依据。 在盆地早期评价和勘探阶段：成藏地质学研究的重点是基本成藏条件的评价研究与含油气系统划分。 在含油气系统评价和勘探阶段：成藏研究的重点是运聚动力学、输导体系的研究、成藏动力系统划分、已发现油气藏成藏机理和成藏模式研究，以及油气富集规律的研究。 在成藏动力系统的评价和勘探阶段：成藏地质学的研究重点油气藏成藏机理和成藏模式研究以及油气富集规律的研究等。 3、成藏地质学的研究方法 1）最大限度地获去资料，以得到尽可能丰富的地质信息。 2）信息分类与分析——变杂乱为有序，去伪存真，突出主要矛盾。 3）确定成藏时间，分析成藏机理，建立成藏模式，总结分布规律。 4）评价勘探潜力，进行区带评价，预测有利目标。 高素质的石油地质科学地质工作者须备的基本素质： ①1知识+4种能力+2种意识②扎实的背景知识 ③细致的观察能力④全面准确的信息识别能力丰富的想象力⑤周密的综合分析和判断能力⑥强烈的创造意识 ⑦强烈的找油意识 第二章油气成藏地球化学 成藏地球化学研究内容 1）油藏中流体和矿物的相互作用 2）油藏流体的非均质性及其形成机理 3）探索油气运移、充注、聚集历史与成藏机制
整理后地质学简答题
地质学：地质学的研究对象是地球，是研究地球的物质组成、结构构造、地球形成与演化历史以及地球表层各种作用、各种现象及其成因的学问。 地质作用：就是形成和改变地球的物质组成、外部形态特征与内部构造的各种自然作用。 （分为内力地质作用与内力地质作用） 内力地质作用：作用于整个地壳和岩石圈，能源主要来源于地球本身的称为内力地质作用。外力地质作用：作用于地球表面，能源来自于地球外部称为外力地质作用。 内力地质作用又分为：构造运动、地震地质作用、岩浆作用、变质作用。 外力地质作用又分为：风化作用、剥蚀作用、搬运作用、沉积作用和固结成岩作用。 沉积岩在固结成岩的过程中主要发生下列：压实作用、胶结作用、重结晶作用。 构造运动：地球内部动力引起地壳（或岩石圈）组成物质发生了变形变位的机械运动过程。构造运动的特点：普遍性和长期性。构造运动的形式：升降运动（造陆、沿半径）、水平运动（造山、沿球体平面沿切线方向） 变质作用：由内力地质作用致使岩石的矿物成分，结构，构造发生变化的作用称变质作用。影响变质作用的因素：温度、压力和化学活动性流体。其中压力可分为静压力、流体压力、定向压力。 构造运动：内力引起地壳乃至岩石圈变形、变位的作用称为构造运动。 新构造运动：地壳发展史上最近一个时期的构造运动称为新构造运动。 褶皱：岩层受构造应力作用形成的连续弯曲现象。 断层：岩块沿着破裂面有明显位移的断裂构造称为断层。 褶皱：岩层受构造应力作用形成的连续弯曲现象。 地质构造：指由各种内、外力地质作用形成的岩石的变形产物，具体表现为岩石的弯曲变形（塑性变形产物）和断裂变形（脆性变形产物）等。 断裂构造：指岩石所承受的应力达到或超过其破裂强度时发生破裂变形而形成的构造。 地震：是地壳快速颤动或摆动的现象，是地壳运动的一种表现。 地震四要素：发震时刻、震级、震中、破坏烈度。 震源：地壳内部发生地震的地方称为震源。 震中：震源在地面上的垂直投影称为震中。 地震的类型：构造地震、火山地震、陷落地震。 按震源深度地震可分为：浅源地震，范围（0㎞~70km）中源地震，范围（70㎞~300㎞）深源地震，范围（300㎞~700㎞）。 海啸是指在海底或滨海地区发生的强烈地震所引起的巨大波浪。
流体包裹体研究方法
流体包裹体研究方法 一、野外样品采集和室内样品加工 1、野外样品采集 这里只叙及构造岩的显微样品的采集与制备。微观构造研究的首要工作就是野外标本的采集。构造岩主要产于脆性断层及韧性剪切带内，因此，在野外充分观察的基础上，首先就是以垂直断裂带（面）或剪切带片（麻）理走向作剖面，对构造岩作初步分带，并沿带取样。第一块样应从未变形岩石开始。取构造岩最好是定向标本。定向的方法是：将标本从露头上敲下，再放回原来位置，在标本上选取一平面，用记号笔画上水平线（利用罗盘测量），并标出其方向（一般在右侧用箭头表示），再测出倾向及倾角。其次是做好记录。记录包括：标本号、倾向及倾角、采样处片（麻）理产状、线理或断层擦线产状等，并尽可能作详细素描。 2、室内样品加工 首先是用记号笔将野外编号和定向线一一标好，再标出要切制的薄片面，然后送磨片室切制薄片。若只需切一片，破碎岩薄片一般要平行擦线、垂直断面；糜棱岩薄片则是尽量平行矿物拉伸线理、垂直片（麻）理，这样做出来的切片可直接用来判断运动方向或剪切运动指向（注意：一定要通过手标本恢复到野外产状）。糜棱岩如果要做三维有限应变测量，除平行线理、垂直面理的切片外，一般是垂直线理及面理再切一片。并常用该片做岩组测量，因为该片所切矿物数量最多，信息也最多，而组构图可以旋转到平行矿物线理的方向上。如果岩石本身矿物线理及面理不十分发育，应变测量则需作三个互为垂直的切片（根据三个切片的实际产状和测量结果用计算机拟合）。 二、显微镜下观察和冷热台下测定 1、显微镜下观察 对每个包裹体应做的观察内容包括如下几个方面。 ⑴包裹体的大小：应该注明包裹体两个或三个方向上的尺寸（以μm表示）。这一点很重要，因为有些包裹体的性质，特别是密度、形状可能随包裹体的大小有规律地变化；通常与CO2包裹体比较，水溶液包裹体很少有规则的形状。 ⑵包裹体的形状：大多数包裹体具有不规则的形状，然而如果包裹体具有诸如带晶面的形状（负晶形）、球形、椭球形和扁平形等形状时，需要注意。 ⑶气泡大小：应该在一定温度下测量气泡的直径，或是在温度超过CO2临界点时测量CO2+H2O混合包裹体中富CO2相的大小，以便随后在加热或冷却时引起包裹体的任何泄露能够鉴别出来。 ⑷体积百分数：应该记录温度超过CO2临界点（31.3℃）时（一般是+40℃）CO2+H2O 混合包裹体中富CO2相（内部相）的估计体积（或面积），其目的是计算包裹体中CO2的摩尔分数。 ⑸包裹体丰度：每平方毫米还有包裹体的个数。 ⑹包裹体的产状：包裹体岩相学和产状的研究十分重要，包裹体产在岩石什么显微构造中，它们的成因类型和成分类型。一个包裹体可以产于很多条件或环境中，简言之，包裹体可以呈单个产出，或成群产出，沿愈合裂隙（包裹体轨迹）产出，沿次颗粒边界产出，或是沿晶体各生长面产出，以及伴随着变形薄层（叶理）产出。 2、冷热台下测定 抛光的样品必须切成小片，使之符合冷热台腔的大小。切片的大小也要由包裹体的分布来确定。冷热台下测定以下几项内容。
《储层地质学》期末复习题及答案.docx
中国石油大学（北京）现代远程教育 《储层地质学》期末复习题 、名词解释 1、储集岩：具有孔隙空间并能储渗流体的岩石。 2、储层：凡是能够储存油气并能在其中参与渗流的岩岩层即为储层。 3、储层地质学：是研究储层成因类型、特征、形成、演化、几何形态、分布规律，还涉及储层的研究方法和描述技术以及储层评价和预测的综合性地质学科。 4、孔隙度：岩样孔隙空间体积与岩样体积之比 5、有效孔隙度：指相互连通的，在一般压力条件下允许流体在其中流动的孔隙体积之和与岩石总体积的比值 6、流动孔隙度：指在一定压差下，流体可以在其中流动的孔隙体积与岩石总体积的比值 7、绝对渗透率：当岩石为某单一流体所饱和时，岩石与流体之间不发生任何物理—化学反应，所测得的岩石对流体的渗透能力称为该岩石的绝对渗透率 8、相渗透率：又称之为有效渗透率，指岩石孔隙中存在两种或两种以上互不相溶流体共同渗流时，岩石对每一种流体的渗透能力的量度，称之为该相流体的有效渗透率 9、相对渗透率：岩石孔隙为多相流体饱和时，岩石对各流体的相对渗透率指的是岩石对各种流体的有效渗透率与该岩石的绝对渗透率的比值 10、原始含油饱和度：油藏开发前，所测出的油层岩石孔隙空间中原有体积与岩石孔隙体积的比值称为原始含油饱和度 11、残余油饱和度：残余油是在油层内处于不可流动状态的那一部分油，其所占总孔隙体积百分数称为残余油饱和度。 12、达西定律：位时间内通过岩石截面积的液体流量与压力差和截面积的大小成正比，与液体通过岩石的长度以及液体的粘度成反比。 13、成岩作用—沉积物沉积之后转变为沉积岩直至变质作用之前，或因构造运动重新 抬升到地表遭受风化以前所发生的物理、化学、物理化学和生物的作用，以及这些作用所引 起的沉积物或沉积岩的结构、构造和成分的变化。 14、同生成岩阶段：沉积物沉积后至埋藏前所发生的变化与作用时期。 15、表牛成岩阶段― 处于某一成岩阶段的弱固结或固结的碳酸盐岩、碎屑岩，因构造作用抬升至地表或近地表，受大气淡水的溶滤等作用所发生的变化与作用时期。 16、孔隙结构：是指岩石中孔隙和喉道的几何形态、大小及其相互连通和配置的关系。 17、原牛孔隙：是岩石沉积过程中形成的孔隙，它们形成后没有遭受过溶蚀或胶结等 重大成岩作用的改造。
包裹体读书笔记
包裹体知识点 1、包裹体的相及组合，各个组合反应什么？ 答：固相、液相（SO 42-, CO 3 2-, HSO4-, HCO3-,HS-…）、气相（CO2、N2、CH4、H2S, C2H6, C3H8、SO2, CO, H2, O2, NH3等）。 H2O-CO2-NaCl±CH4包裹体、富H2O-NaCl溶液包裹体、富CO2的包裹体、H2O-CO2-NaCl(9%)包裹体。 CO2-CH4体系、CO2 体系、H2O-NaCl体系、简单水溶液体系、 2、名词解释 答：包裹体的分类：原生(P):与主矿物同时形成，包裹的流体可代表主矿物形成的流体和物理化学条件。常为孤立状或束状分布，有时呈平行生成带分布； 次生(S):主矿物形成之后沿矿物裂隙进入的热液在重结晶过程中被捕获，常沿愈合的裂隙分布。假次生(PS): 矿物生产过程中，由于某种原因，晶体发生破裂或形成蚀坑，成矿母液进入其中，经封存愈合形成的包裹体。由于晶体的继续生长，这种包裹体分布在晶体内部。沿愈合的裂隙分布但不切穿整个晶体。 初熔温度（Te）： NaCl -21.2 ℃ KCl -10.7 ℃ CaCl2 -49.8 ℃ MgCl2 -33.6 ℃ NaCl-KCl -22.9 ℃ NaCl-CaCl2 -52.0 ℃ NaCl-MgCl2 -35.0 ℃ 包裹体爆裂：当温度升高包裹体达到均一后，若再继续升温，包裹体的内压急剧上升，当内压大于包裹体腔壁所能承受的压力时，包裹体发生破裂，同时发生噼啪的响声。可将发出大量响声时的温度记录下来，这个温度称之为爆裂温度。均一温度(Th)： 盐度：水合物熔化温度(盐度)。相变与NaCl-H2O体系类似；回温后也有水合盐的生成；需用初熔温度确定体系性质；盐度用NaCl wt％表示。 冰点温度：最后一块冰晶熔化消失，即为测得的冰点。 子矿物：碳酸盐（方解石, 文石, 白云石）硫酸盐（硬石膏, 石膏, 重晶石…）磷酸盐、氯化物。 流体沸腾： 不混溶：流体不混溶–两个性质成分不同的流体分离－常温下油水分离- 过程: 减压和/或降温、沸腾–液态状的水转化成气相- 过程: 减压和/或加温、退变质沸腾–液态状的水转化成气相- 过程: 减压和/或降温 水合盐：
流体构造动力学及其研究现状与进展
流体构造动力学及其研究现状与进展 徐兴旺，蔡新平，王杰，张宝林，梁光河. （中国科学院地质与地球物理研究所，北京100029） 摘要：流体构造动力学是介于流体地质学和构造地质学之间的一个重要前沿领域，主要研究由流体的温度和压力等物理状态及其变化、流体的迁移与运动和流体与岩石矿物发生化学反应等物理与化学过程所引起的构造作用和动力学机制，研究内容涉及流体与构造的关系、流体的构造作用方式、流体构造类型与动力学成因机制。对流体构造动力学主要研究方向的研究成果进行了总结和回顾，介绍了流体构造动力学的一些研究进展，并指出流体是地壳运动、造山作用及岩石的褶皱和断裂等构造过程的重要参与者和组织者。 关键词：流体；构造；构造动力学；流体构造动力学。 随着流体与构造作用之间相互关系研究的深入开展，越来越多的地质学家意识到：流体的运动及其与围岩的相互作用也可导致岩石的破裂和变形、诱发新的构造作用，流体是一个重要的构造动力源和构造运动的发动机。为了更好地促进流体构造作用研究的深入开展，我们认为有必要确立一个与之相对应的研究方向和分支学科，并称之为流体构造动力学。本文简要介绍了其研究内容、研究现状与进展。 1流体构造动力学概述 流体构造动力学(Tectonic Dynamics of Fluids）是介于流体地质学和构造地质学之间的交叉学科，是当今地球科学研究的前沿课题之一,其研究方向和研究内容包括基础理论和应用研究两部分。 流体构造动力学基础理论部分主要研究由流体自身物理状态（温度、压力和运动等）和化学组分与特性（酸碱度、氧逸度和溶解度）所引起的构造作用及
其动力学过程，包括：①由流体的温度和压力等物理状态及其变化和流体的迁移与运动等物理过程所产生的构造作用和动力学过程；②由于流体化学组分的加入导致岩石矿物物理性质的变化和流体与岩石矿物发.生化学作用等所引起的构造作用和动力学过程。其研究内容主要涉及流体与构造的关系、流体的构造作用方式、流体构造类型与动力学成因机制。 流体构造动力学应用研究指应用流体构造动力学的理论和研究成果直接或间接解决生产和生活所面临的难题。目前应用较多的领域是石油井下开采、隐伏矿床(含油气)定位预测与地震滑坡等灾害预测。石油井下开采过程所采用的水压致裂榨油技术就是根据流体液压致裂理论开展的。 流体构造动力学的研究工作从流体与岩石矿物相互作用过程所形成和保存于岩石矿物中的形变相变形迹的研究着手，划分形变相变形迹的类型、序次，研究形变相变形迹的空间分布规律和组构特征，借助于先进的测试分析手段研究形变相变形迹中的物理化学信息，进而反演流体的运动及其与岩石矿物相互作用和构造作用的动力学过程。 2流体与构造的关系 构造与流体的相互作用是非常复杂和多方面的。岩石矿物的压溶作用和物质再沉淀过程及其对变形的影响就是构造与流体相互作用的典型例子。由压力作用造成矿物接触界面附近物质溶解的压溶作用(pressure solution)是岩石形变相变的重要过程［1］，被溶解的物质在岩石－流体系统中通过颗粒边界通道发生扩散迁移［2,3］，压溶作用及物质的再沉淀过程被认为是地壳变形的一种重要的流变机制［4,5］, 称为压溶流变(pressu re-solution creep)或溶解迁移流变(solution-transfer creep)。Shimizu［6］给出了石英矿物中压溶流变的动力学模型,他的计算结果显示，温度在150℃、250℃和350℃时石英质岩石处于变质状态下压溶流变的应变速率分别为每秒10-9～13、10-8～11和10-7～11。
流体包裹体的研究现状
流体包裹体在地质中应用 摘要: 在多数地质作用过程中, 流体都担任着元素迁移的载体、化学反应的活化剂的角色。大量研究表明, 岩石、矿物以及元素在有无流体的情况下会表现出迥异的物理和化学性质, 所以对于认识某一地质过程而言, 流体方面的研究往 往能够提供极其重要的信息。流体包裹体则以其直接反映古流体的成分, 在各种矿物中的普遍存在性, 以及对各种后期改造有一定的抵抗力等特点而成为研究 古地质流体的最佳样本, 并已经被成功地应用到各种地质过程的研究中。结合前人的研究，本文系统阐述了流体包裹体研究中常用的分析方法及变质岩中流体包裹体的研究, 并举例说明了流体包裹体在矿床学、石油地质学中的应用。 流体包裹体研究是目前地球科学研究中最活跃的领域之一, 已广泛应用于 矿床学、构造地质学、石油勘探、地球内部的流体迁移以及岩浆岩系统的演化过程等地学领域。通过阅读大量该领域的文献，本文就流体包裹体研究的基本原理、分析技术、地质应用的最新进展以及可能的发展方向作了系统的阐述。 1 流体包裹体的种类和区分 流体包裹体按其捕获时间与主晶矿物( hos-tminera l)形成时间的关系可以分为原生和次生流体包裹体。原生包裹体是矿物形成时包裹周围的流体而形成的, 而次生包裹体的形成晚于主晶矿物, 一般与后期主晶矿物的改造事件有关。二者由于形成时间和方式不同而携带了不同的信息。原生包裹体指示了主晶矿物形成时的流体环境和物理化学条件, 次生包裹体则指示了主晶矿物后期被改造事件 中的流体环境、构造特征以及物化条件。这就要求我们在流体包裹体研究中必须正确地区分它们。 一般来说, 原生包裹体和次生包裹体的区分可以应用如下两条准则: 一是 根据包裹体的形状和分布特征判别, 即原生包裹体的形状往往是规则的, 常呈 孤立状或沿主晶矿物某一结晶方位或生长环带分布, 次生包裹体的外形一般是 不规则的, 多沿愈合裂隙分布; 二是同一成因的包裹体密度、均一温度、盐度和成分是近似的, 可与已知的原生或次生包裹体进行对比和归类[1]。当然, 这两 个规则也不是绝对的, 只有较综合地观察包裹体形态以及主晶矿物与包裹体、包
储层地质学试题
《储层地质学》期中测验答案 班级：姓名： 一、选择题（每选对一个1分，选错一个倒扣1分）： 1、以下有关储层的说法，哪些是正确的： A、能够储存和渗滤流体（油、气、水）的岩层 B、油气勘探和开发的直接目的层 C、油气藏的核心 D、决定储能和产能，是勘探和开发方案的依据 2、储层研究的方向或趋势是： A、从宏观向微观方向发展 B、从定性向定量方向发展 C、从单学科向多学科一体化综合性研究发展 D、从大量的手工分析向依靠储层综合研究软件进行研究 3、广义的孔隙又称空隙，以下有关空隙的说法，哪些是正确的： A、空隙是岩石中未被固体物质所充填的空间 B、空隙包括狭义的孔隙、洞穴和裂缝 C、空隙是岩石中固体颗粒所围限的空间部分 D、原始空隙大小主要与颗粒的分选有关，而与颗粒大小无关 4、在储层原始状态，空隙充填物可以有以下几种充填方式： A、孔隙充填式， B、孔隙衬边式， C、孔隙桥塞式， D、自生加大式 5、原生孔隙发育带主要处于： A、早成岩A期， B、早成岩B期， C、中成岩A期， D、中成岩B期， E、晚成岩期 6、次生孔隙最发育时期为： A、早成岩A期， B、早成岩B期， C、中成岩A期， D、中成岩B期， E、晚成岩期 8、储层变得非常致密，基质孔隙很低，主要发育深层裂缝，储层为干气层，这是哪个时期： A、早成岩A期， B、早成岩B期， C、中成岩A期， D、中成岩B期， E、晚成岩期 9、近地表水流体作用带包括： A、淡水渗流带， B、淡水潜流带， C、海水潜流带， D、深层潜流带， E、混合水作用带 二、填空题（每空1分）： 1、空隙按大小可划分为：超毛细管孔隙、毛细管孔隙、微毛细管孔隙
矿产地质学基本知识
矿产地质学基本知识 一、矿产分类 矿产根据其性质和主要工业用途可分为金属矿产、非金属矿产、可燃有机矿主和地下水资源四类。 （一）、金属矿产从中可提取某种金属元素的矿物资源，按工业用途分为： 1、黑色金属：包括铁、锰、铬、钒、钛等。 2、有色金属：铜、铅、锌、镍、钴、钨、锡、钼、铋、锑、汞等。 3、轻金属：铝、镁等（可归入有色金属）。 4、贵金属：金、银、铂、钌、铑、钯、锇、铱等。 5、放射性金属：铀、钍、镭等。 6、稀有金属：钽、铌、锂、铍、锆、铯、铷、锶等。 7、分散金属：锗、镓、铟、铊、铪、铼、镉、钪、硒、碲等。 8、稀土金属：包括原子序数39和57～71的16个元素。根据地球化学性质和共生关系，可分为二类： 1）、轻稀土金属（铈族元素）：包括镧、铈、镨、钕、钷（人造元素）、钐、铕等。 2）、重稀土金属（钇族元素）：包括钇、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥等。 （二）、非金属矿产从中可提取某种非金属元素或可直接利用的矿物资源。按工业用途可分为： 1、冶金辅助原料：如萤石、菱镁矿、耐火粘土、白云岩、石灰岩等。 2、化工原料：如磷灰石、磷块岩、黄铁矿、钾盐、岩盐、明矾石等。 3、工业制造业原料：如石墨、金刚石、云母、石棉、重晶石、刚玉等。 4、压电及光学原料：如压电石英、光学石英、冰洲石和萤石等。 5、陶瓷及玻璃工业原料：如长石、石英砂、高岭土和粘土等。 6、建筑及水泥原料：如砂岩、砾岩、浮石、白垩、石灰岩、石膏、花岗岩、珍珠岩和松脂岩等。
7、宝石及工艺美术原料：如硬玉、软玉、玛瑙、水晶、蔷薇辉石、绿松石、琥珀、叶腊石、蛇纹石、孔雀石、电气石和绿柱石等。 （三）、可燃有机矿产是指能为工业和民用提供能源的地下资源。按其产状可分为三类： 1、固体的：如煤、油页岩、石煤、地蜡、地沥青等。 2、液体的：如石油。 3、气体的：如天然气。 （四）、地下水资源包括地下饮用水、技术用水、矿泉医疗水、地下热水、有用元素达到提取标准的各种盐卤水等。 二、矿床的基本知识 矿产是自然界产出的有用矿物资源。矿产在地壳中的集中产地即为矿床。 （一）、基本概念 1、矿体的形态和产状：矿体是矿床的主要组成部分，是开采和利用的对象。一个矿床往往由多个矿体组成的。 1）、矿体的形态：根据矿体在三度空间长度比例的不同矿体的形状分为三种基本类型。 等轴状矿体：按期规模直径达数十米以上的称为矿瘤；直径几米的称为矿巢。如果矿体在一个方向上较短，并且中厚边薄，即为透镜体或扁豆体。 板状矿体：矿体在走向和延深方向较大，厚度方向较小的矿体，称为层状矿体或似层状矿体。 柱状矿体：指沿倾斜方向有较大的延长，但沿走向和厚度延长较小，如柱矿、筒状或管状矿体。 2）、矿体的产状：矿体的产状是指矿体产出的空间状态和地质环境，包括以下内容： 矿体的空间状态包括矿体的走向、倾向、倾角、侧伏角、倾伏角。 矿体的埋藏情况：矿体出露地表称为露天矿，地表或近地表不能被揭露的称
包裹体在石油地质学中的应用
油气测试分析报告 学号：1006091213 姓名：孟星浑 指导教师：陈永进 中国地质大学（北京） 2011年12月25日
流体包裹体在石油地质中的应用 摘要：流体包裹体研究是油气形成和成藏定量化研究的重要手段。本文总结了油气藏中流体包裹体的地质意义及其在石油、天然气研究中的应用,本文将从从岩相学、成岩作用和流体地质学的角度出发，阐述了沉积岩包裹体发育分布的时空规律和流体组成的特殊性。流体包裹体研究是油气形成和成藏定量化研究的重要手段。 关键词：关键词：流体包裹体油气成藏示踪油气地质学 1 包裹体的基本概念 包裹体是成岩矿物结晶时所捕获的部分成矿流体。流体包裹体的成分、相态、丰度、均一温度及盐度等地化指数, 能够反映不同成矿阶段的地球物理化学条件。作为一种新手段, 流体包裹体研究早已在金属和非金属矿产的普查勘探中得到广泛应用, 在矿产的成矿作用、成矿物理化学条件及矿床成因模式的研究中, 以及指导找矿勘探方面发挥了重要的作用。一个多世纪以来的油气勘探实践证明,石油和天然气资源主要赋存于沉积岩十分发育的含油气盆地中。油气的生成、演化、运移和聚集, 油气的圈闭和保存与地质历史中沉积物的成岩演化和地壳的构造变动史有着极为密切的关系。这些石油地质问题一直是油气勘探中的重要课题。一些具有远见流体是一个在应力作用下发生流动, 并且与周围介质处于相对平衡状态下的物体。矿物中流体包裹体是成岩成矿流体（含气液的流体或硅酸盐熔融体）在矿物结晶生长过程中, 被包裹在矿物晶格缺陷或穴窝中的至今尚在主矿物中封存并与主矿物有着相的界限
的那一部分物质。根据成因 , 包裹体可分为原生、假次生和次生等。矿物流体包裹体作为一种研究方法 , 起初主要被应用于矿床学的研究。目前 , 流体包裹体的分析已广泛应用于矿床学、构造地质学、壳幔演化、地壳尺度上的流体迁移石油勘探以及岩浆岩系统的演化过程等地学领域。流体包裹体研究的基本任务之一 , 即是尽可能地提供准确详细的有关古流体组成的物理化学信息 , 以便于建立古流体作用过程的地球化学模型。 2 形成机制 一般认为油气运移充注过程只要发生成岩作用就会形成油气包裹体。悬浮油滴分布在盐水溶液中，矿物结晶生长时，捕获盐水溶液形成盐水溶液包裹体，捕获油滴形成含全烃的油气包裹体；二者一起捕获就形成既含油气又含盐水溶液的包裹体已深入探讨过碎屑岩储层中油气包裹体的形成机制欧光习将其归纳为跨越障碍物式捕获酸溶式捕获和微裂隙式捕获机制。此外，石油的侵位与成岩作用关系尚有争议，后者与储层质量密切相关。有人依据石英胶结物中存在油气包裹体及其均一温度同现今储层温度相近，以及油、水饱和带之间孔隙度的相似，认为石油侵位不会终止成岩作用。有人根据一些含油砂岩或碳酸盐岩储层孔隙度的显著差异，认为石油充满储层会抑制成岩作用。最近的实验表明只要达到一定的温压条件，即使在石油饱和度很高的环境下也会发生石英的胶结和捕获包裹体。这些成果为利用油气包裹体及其共生的盐水溶液包裹体，探讨油气的形成运移聚集与后期变化奠定了基础。
流体地质学
沉积盆地流体包裹体研究的理论与实践 流体包裹体作为地质流体研究的重要手段，在沉积盆地油气成藏条件分析和有机/无机矿产共存、共生关系研究中起着不可替代的作用。本文以鄂尔多斯北部、塔里木东北部、辽西-冀北坳陷中-新元古界等地的油气藏、砂岩型铀矿为例，通过流体包裹体岩相学、偏光-荧光特征、显微测温、显微傅里叶红外和包裹体同位素定年技术，结合盆地构造、地层埋藏史、热演化史等资料，探讨了流体包裹体在定性、定量分析有机/无机矿产的成矿流体性质、来源、期次、流体运/聚时空及油气成藏演化等方面的应用。 一、理论意义 流体包裹体是成岩成矿流体在矿物结晶生长过程中被包裹在矿物晶格缺陷或穴窝中、至今尚在主矿物中封存并与主矿物有着相界限的那一部分物质。油气藏和层控矿床中的流体包裹体由显微级的液态和(或)气(液)态的有机/无机流体组成，可提供如下信息: 1、时间。即成藏成矿流体(水、石油、气)存在或运移与矿物生长或溶解的相对或绝对时间。从流体包裹体与成岩矿物世代及其共生系列的关系分析，可以确定流体活动与成藏(矿)的相对时间，或分析流体包裹体中的40 Ar-39 Ar或Rb-Sr同位素，确定流体活动或成藏(矿)的绝对年龄。2、古地温。即矿物生长或溶解时的温度和特定流体在岩石孔隙中的温度。沉积盆地中某套沉积物的古地温与时间是相关的，通过模拟埋藏史和热史，可以将二者联系起来。如砂岩型铀矿床或油气藏中流体包裹体的均一温度代表了成藏成矿温度，也有一定的时间意义。3、成分和化学组成。包括石油、天然气和矿物与水的总体组成和元素、同位素组成，包含着成矿流体成分、流—岩作用和流体演变史等信息。研究流体包裹体的成分和化学组成，可以确定成藏成矿流体的性质、来源，以及何时和在什么温度条件下成藏、成矿的有关信息。4、运移路径和成藏/ 成矿位置。某一世代矿物流体包裹体组合( FIA) 及其丰度(如GOI) ，是相应地质时期内流体类型、流体活动强度的指示剂，绘制适当类型流体包裹体分布图可以在一定范围内确定流体的运移路径和油气藏或层控矿床的成藏(矿)位置。石油包裹体犹如微型“油藏”，其丰度(GOI) 则可以指示地质历史中石油的运/聚程度和赋存状况。综上所述，通过流体包裹体研究，可以深入探讨矿物成因及其成矿流体性质、来源、运移路径和有机/无机矿产的成藏(矿)环境，甚至可以进行定性或定量研究，最终确定矿产的储藏位置。 二、包裹体的岩相学与成藏（矿）期次 包裹体显微岩相学是划分流体包裹体期次并将其应用于成矿流体性质、来源、活动期次和油气成藏运/ 聚期次的基础。包括成岩矿物世代划分或矿物先后关系研究，以及同一世代矿物中流体包裹体赋存状态(原生、次生成因)和包裹体组合。传统的层间氧化带砂岩型铀矿成矿模式认为，含氧、含铀水进入顶底板均有泥岩等隔水层的透水砂体，当沿砂体迁移时，遇到富含沉积有机质、黄铁矿等还原障，在氧化还原界面附近U + 6还原沉淀形成似卷状矿体。这种水成铀矿模式是常温表生氧化还原作用的产物。然而，笔者通过流体包裹体研究，在鄂尔多斯盆地北部地区中侏罗统直罗组砂岩型铀矿床中发现了有机流体与低温热液成矿的证据。 砂岩储层中矿物的胶结、次生加大、交代和缝、洞形成及其被填充愈合，意味着孔隙流体活动和流—岩作用过程。储层中成岩矿物形成于一定的介质环境(pH值、温度等)和富含同类矿液的环境，这种介质和矿液通常是水溶液。石油在储层中的聚集改变了孔隙水的化学组成，导致孔隙水中无机离子浓度降低，或烃类流体部分替换孔隙水而阻碍矿物—离子间的质量传递，抑制了自生矿物的形成及矿物的交代和转化，即抑制了胶结、交代、重结晶等成岩作用过程。由成岩矿物的叠置关系和晶体结构分析，可推断结晶作用的相对顺序。以下常见的成岩现象受流—岩作用和有机/无机流体交替作用的控制:1、储层内有持续的多期水流体活动，则矿物次生加大、胶结、交代现象发育，在缝/洞内发生矿物(方解石、石英或石膏等)
石油地质学基本概念
第一章： 1.石油：以液态形式存在于地下岩石孔隙中的可燃有机矿产。成分上以烃类为主，并含有非烃化合物及多种微量元素；相态上以液态为主，并溶有大量烃气和少量非烃气以及固态物质。 2.石油的元素组成主要是C、H，其次是S、N和O，并含有几十种微量元素。 3.石油可分成饱和烃、芳烃、胶质和沥青质4种组分。 4.生物标志化合物：沉积物和石油中来自生物体的原始生化组成，其碳骨架在各种地质作用过程中被保留下来的有机化合物。又称“分子化石”、“指纹化合物”或“地球化学化石”。 5.海相与陆相石油的基本区别: 1、海相石油以芳香—中间型、石蜡—环烷型为主；陆相石油以石蜡型为主，部分为石蜡—环烷型。 2、海相石油以低蜡为特征（均小于5%）；陆相石油以高蜡为特征（普遍大于5%）。 3、海相石油一般高硫（一般大于1%）；陆相石油以低硫为特征（一般小于1%）。 4、海相石油V、Ni含量高，且 V/ Ni 大于 1；陆相石油V、Ni含量较低，且 V/ Ni 小于 1。 5、海相石油一般比陆相石油的δ13C 高。例如，第三纪海相石油δ13C一般大于 -27‰；而第三纪陆相石油δ13C较小，一般小于–29‰。 （注：δ13C =（RS/Rr — 1）׉ （ RS （样品）=13C/12C， Rr （相对标准）=13C/12C） 6. 荧光性：在紫外光照射下发出荧光的特性。石油的荧光颜色随非饱和烃含量及其化合物分子量的增加而加深。芳烃呈天蓝色，胶质呈黄色，沥青质呈褐色。 7. 旋光性：旋转偏振光震动面的特性。分右旋和左旋。大多石油旋光性为右旋。旋转角小于几度。石油的旋光性与结构不对称的生物标志化合物有关，因此，石油的旋光性是石油有机成因的证据。
流体包裹体文献综述
流体包裹体文献综述 游智敏 （地球科学与资源学院011070班） 摘要：流体包裹体是研究矿物中和岩石中的古流体，通过利用现代热力学原理，可以恢复流体捕获时的物理化学条件，如温度、压力，密度，成分，组分逸度等。对它们的研究可以定性和定量分析流体参与下的各种地质作用，尤其是成矿作用。对流体包裹体的正式研究始于1858年国外学者Sorby对包裹体地质温度计原理和方法提出，它的发展经历了漫长的过程，可以分为五个阶段。国内流体包裹体起步晚，在流体包裹体理论研究方面与国际先进水平存在差距。此文还总结了水盐体系，CO2-H2O体系这两个主要类型的流体包裹体盐度测算的测温方法，与数据计算公式表格。 关键词：流体包裹体研究进展盐度计算NaCl-H2O体系CO2体系 0 引言 地质体中的流体包裹体多是微米级的观察和研究对象。流体包裹体与微量元素，同位素，微粒矿物等都是微体、微区、和微量物质，但对他们的分析研究、其成果进展等却极大地丰富了宏观地球科学，带来了重要信息，开拓了新的思路，延展了研究领域。对流体包裹体定性和定量分析可解释地壳乃至地幔中流体参与下的各种地质作用过程，它已广泛应用于矿床学、构造地质学、壳幔作用、油气勘探、研究演化、变质学等地学领域。 1、流体包裹体的定义和研究内容 流体包裹体是研究存在于矿物和岩石包裹体中的古流体，通过对其进行定性和定量分析可解释地壳乃至地幔中的流体参与下的各种地质过程。矿物在生长过程中所圈闭的流体保存了当时地质环境的各种地质地球化学信息（P、T、pH、X、W等），是相关地质过程的密码。流体包裹体分析已广泛应用于矿床学、构造地质学、壳幔演化、地壳尺度上流体迁移、石油勘探以及岩浆岩系统演化过程等地质领域。研究流体包裹体是研究包裹体各种性质及其相互关系、为成岩成矿过程提供物理化学和热力学条件数据、探讨地质作用地球化学和演化历史，并服务于找矿勘探。 流体包裹体的研究内容包括： （1）研究矿物中包裹体的成因、恢复地质环境。现今所见的矿物和岩石大多数都是从不同成分和性质的流体或熔体中结晶出来的，它们在结晶过程中以流体包裹体形势捕获了成岩成矿时的介质。矿物中捕获的包裹体是迄今保留下来的最完整最直接的原始流体或熔体的样本，研究其形成机理和捕获后所经的变化，可以区分包裹体的成因，获得包裹体所代表的当