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现代海底热液过程及成矿

地球科学（中国地质大学学报） 2014年第3期39卷 312-324页

作者：李军孙治雷黄威崔汝勇国土资源部海洋油气资源和环境地质重点实验室山东青岛266071 青岛海洋地质研究所山东青岛266071

原始的海水成分、基岩的组分及结构、热源性质等因素决定着现代海底热液喷口系统的流体成分,同时,各种地质构造背景下的岩浆脱气作用也在不同程度上影响热液流体的组成.热液流体一旦喷出海底,就能形成不同类型的热液沉积体,包括高温流... 详细信息

原始的海水成分、基岩的组分及结构、热源性质等因素决定着现代海底热液喷口系统的流体成分,同时,各种地质构造背景下的岩浆脱气作用也在不同程度上影响热液流体的组成.热液流体一旦喷出海底,就能形成不同类型的热液沉积体,包括高温流体形成的金属硫化物或硫酸盐烟囱体、热液丘以及由低温弥散流及非浮力羽流形成的含金属沉积物堆积体.高温烟囱体的形成受控于海水和热液的混合比例,常常表现为典型的两阶段模式,即先形成环状硬石膏表层,然后在其内部发生富Cu硫化物的沉淀.这一模式在更大尺度上也可以观察到,如TAG热液丘.含金属沉积物遍布海底,除热液羽流外,金属硫化物烟囱体在氧化环境中氧化蚀变的产物也是其重要来源.生物的活动贯穿于现代热液过程的始终,并在烟囱体的形成、分解以及羽流的扩散沉淀过程中起到了重要作用.当前,热液生物矿化机理、Lost City型热液场以及超慢速扩张洋脊的有关研究是海底这一系统研究的热点,前两者研究能使人们更好地理解地球早期的演化和生命的起源,而后者的考察和研究能进一步丰富海底热液成矿理论,并有助于寻找更大规模的热液矿体.

关键词：海底热液过程烟囱体生物矿化海底热液喷口系统超慢速扩张洋脊微生物学

现代洋底低温富Si烟囱体的构建:以劳盆地CDE热液场为例

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中国科学：地球科学 2012年第10期42卷 1544-1558页

作者：孙治雷周怀阳杨群慧尹希杰王虎姚会强董从芳国土资源部海洋油气资源和环境地质重点实验室青岛海洋地质研究所青岛266071 中国科学院广州地球化学研究所广州510640 同济大学海洋与地球科学学院上海200092 国家海洋局第三海洋研究所厦门361005 广州海洋地质调查局广州510075 广西华锡集团股份有限公司柳州545006

CDE热液场是中国在劳盆地东部扩张中心区域发现的热液场.本文报道了该热液场小型低温富Si烟囱体的矿物学、地球化学分析结果.矿物学分析发现,烟囱体壁的矿物具有着明显的环带结构:沿烟囱主通道内壁向外,分别由蛋白石+重晶石层,长杆状蛋... 详细信息

CDE热液场是中国在劳盆地东部扩张中心区域发现的热液场.本文报道了该热液场小型低温富Si烟囱体的矿物学、地球化学分析结果.矿物学分析发现,烟囱体壁的矿物具有着明显的环带结构:沿烟囱主通道内壁向外,分别由蛋白石+重晶石层,长杆状蛋白石层,Fe-Si质丝缕体层以及最外面的Fe-Mn氧/羟化物(以下简称Fe-Mn氧化物)层组成.蛋白石的氧同位素测温表明最内层蛋白石和重晶石层的沉淀温度为68.5℃,而次内层长杆状蛋白石层为39.6℃,具有明显的温度梯度.同时,稀土元素的各个指标(Eu/Eu*,Ce/Ce*与(La/Yb)N)以及从不同层位烟囱体壁提取到的Fe-Mn氧化物的Sr同位素比值均在次外层有明显异常,暗示该烟囱体在发育的初始阶段,最先形成的外壁是当前的次外层.形态学观察表明嗜中性Fe氧化菌的微生物和某些可能利用Si的微生物在烟囱体的构建过程中起到了重要作用,其代谢活动形成的Fe-Si质丝缕体和少量蛋白石以及重晶石沉淀最先形成环状的原始外壁,并与后期出现的长杆状蛋白石一起交织成三维立体网络,通过逐步矿化增生影响了烟囱体壁的渗透能力,最终控制了海水和热液的混合比例,导致低温富Si烟囱体的环带状结构的形成.元素地球化学分析还表明,矿物的环带特征以及Fe-Mn氧化物的对周围水体中元素的"吸附作用"控制了烟囱体的地球化学特征.

关键词：劳盆地 CDE热液场低温富Si烟囱体热液微生物

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孝（泉）—新（场）—合（兴场）地区须家河组砂岩储层中粘土矿物研究

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孝（泉）—新（场）—合（兴场）地区须家河组砂岩储层中粘土矿物...

作者：孙治雷成都理工大学

学位级别：硕士

运用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、偏光显微镜、电子探针分析等手段，对川西坳陷中段孝(泉)—新(场)—合(兴场)地区须家河段主要砂岩储层(须2、须4段)中的粘土矿物进行了综合分析。研究结果表明，富岩屑贫长石的总体岩石类型... 详细信息

运用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、偏光显微镜、电子探针分析等手段，对川西坳陷中段孝(泉)—新(场)—合(兴场)地区须家河段主要砂岩储层(须2、须4段)中的粘土矿物进行了综合分析。研究结果表明，富岩屑贫长石的总体岩石类型特征是决定该区自生粘土矿物成岩作用的物质基础;孝-新-合地区须家河组主要储层砂岩中可识别的粘土矿物主要有伊利石、绿泥石与高岭石三种，其中，伊利石、绿泥石是该区含量最多的矿物，二者含量上的此消彼长控制了须2、须4段粘土矿物纵向上分布规律的整个趋势;自生粘土矿物是孝—新—合地区主要砂岩储层中含量仅次于碳酸盐的胶结物，纵向上，自生绿泥石集中分布在须2段，高岭石仅出现在须4段顶部，而由于研究区面积过于狭小，次级构造带不是控制其平面分布的重要因素;晚三叠世海、陆相沉积环境的转换、古气候、古环境是控制该区陆源(异源)粘土矿物类型组合与分布规律的重要因素，但由于埋深已达到5000m以上，陆源粘土矿物均经过复杂成岩作用的改造，在利用其现今特征来对以上各方面进行解译时，需持谨慎态度。须2段以颗粒包膜形式普遍赋存的自生绿泥石在成岩早期沉淀，其物质来源主要为中基性火山岩岩屑、铁镁暗色矿物的水化分解以及先驱粘土矿物的交代转化作用，该段赋存的绿泥石后期有继续生长的现象，其再生长所需物质来源可能是下伏地层中具海相色彩的富镁流体，流体运移通道是须2段下部较为发达的裂缝系统。绿泥石的颗粒包膜在一定程度上从物理方面抵制了压实作用，从化学角度抑制了自生石英的成核生长，使某些层位原生粒间孔隙得到较好的保存;自生高岭石在渗透率相对较高、侧向连通性较好的须4段顶部集中出现，其形成受包括煤系地层酸性水、相邻泥岩压释水、有机酸在内的多种酸性流体联合作用有关，碎屑长石等铝硅酸盐的溶解是形成自生高岭石的物质基础。该区自生高岭石含量与次生孔隙之间表现出良好的相关性表明，它至少是长石溶解和次生孔隙发育带的指示矿物;具有最高含量粘土矿物伊利石堵塞了该区须家河主要砂岩储层的孔隙，其最常见的孔隙搭桥式产状将大量的孔隙和孔隙喉道切割成微细的束缚孔隙，大大降低了储层的渗透率。

关键词：川西坳陷中段须家河组砂岩储层粘土矿物成岩作用

低渗透砂岩储集层油藏评价一体化研究方法及应用

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石油勘探与开发 2006年第6期33卷 743-748页

作者：孙致学鲁洪江冯文光孙治雷成都理工大学能源学院成都理工大学沉积地质研究院

随着陆上油田开发难度的不断增大,传统单一的油藏勘探开发方法已经不能满足日益复杂的油藏情况。鄂尔多斯盆地某油田长63油层组属于典型的陆相成因的油气储集层,具有非均质性强、储集层物性差、储量丰度低的特点。介绍了现代油藏描述和... 详细信息

随着陆上油田开发难度的不断增大,传统单一的油藏勘探开发方法已经不能满足日益复杂的油藏情况。鄂尔多斯盆地某油田长63油层组属于典型的陆相成因的油气储集层,具有非均质性强、储集层物性差、储量丰度低的特点。介绍了现代油藏描述和油藏数值模拟技术一体化研究思想,针对研究目的层组的地质特征,首先应用随机建模技术建立精细油藏地质模型,并应用网格粗化技术将精细地质模型粗化到油藏数值模拟器能接受的数值模型,最后通过数值模拟中的历史拟合、参数调整步骤,完善地质模型,优化油藏地质认识。生产实际表明,通过一体化技术进行复杂油藏研究能较好解决石油地质研究和油藏工程的衔接问题,能从动态和静态角度研究油藏,为油藏开发的动态预测和方案优化奠定了基础。

关键词：低渗透一体化研究随机建模数值模拟延长组

砂岩储集层中碳酸盐胶结物特征——以鄂尔多斯盆地中南部延长组为例

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石油勘探与开发 2010年第5期37卷 543-551页

作者：孙致学孙治雷鲁洪江尹希杰中国石油大学(华东)石油工程学院青岛海洋地质研究所中国科学院广州地球化学研究所成都理工大学能源学院国家海洋局第三海洋研究所

自生碳酸盐矿物是鄂尔多斯盆地中南部延长组砂岩储集层中最重要的胶结物,其主要类型有方解石、铁方解石、白云石和铁白云石,在不同层位上分布类型有较大差别,总体含量随地层深度增加而递减。偏光显微镜及SEM研究表明,该区碳酸盐胶结物... 详细信息

自生碳酸盐矿物是鄂尔多斯盆地中南部延长组砂岩储集层中最重要的胶结物,其主要类型有方解石、铁方解石、白云石和铁白云石,在不同层位上分布类型有较大差别,总体含量随地层深度增加而递减。偏光显微镜及SEM研究表明,该区碳酸盐胶结物主要呈充填粒间孔隙、交代矿物以及泥微晶环边赋存。碳、氧同位素分析揭示各种类型自生碳酸盐胶结物具有多期次、长时间的沉淀过程,其沉淀温度范围也存在较大差异。该区碳酸盐胶结物的物质来源主要有海洋碳酸盐岩岩屑的后期溶解、蒙脱石的伊利石化、相邻泥岩的压释流体以及长石和暗色亚稳定矿物的溶解等。由于碳酸盐胶结物较大规模地堵塞了孔隙,在个别部位形成了分割储集层的致密钙质层,且缺乏后期溶解作用,使其成为延长组储集层致密超低渗的一个重要因素。

关键词：鄂尔多斯盆地延长组砂岩储集层碳酸盐胶结物碳同位素氧同位素

九龙江河口表层水体及沉积物中甲烷的分布和环境控制因素研究

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环境科学 2012年第2期33卷 558-564页

作者：郭莹莹陈坚尹希杰孙治雷邵长伟国家海洋局第三海洋研究所海洋与海岸地质环境开放实验室厦门361005 青岛海洋地质研究所国土资源部海洋油气资源和环境地质重点实验室青岛266071 山东省物化探勘查院济南250013

利用静态顶空法在2009年7月测定了九龙江河口表层水体和沉积物孔隙水中甲烷浓度以及相关的环境参数,并对甲烷浓度分布特征和控制因素进行了相关的分析.结果显示56个河口表层水的甲烷浓度在10.7～456.7 nmol.L-1之间,饱和度远超过大气平... 详细信息

利用静态顶空法在2009年7月测定了九龙江河口表层水体和沉积物孔隙水中甲烷浓度以及相关的环境参数,并对甲烷浓度分布特征和控制因素进行了相关的分析.结果显示56个河口表层水的甲烷浓度在10.7～456.7 nmol.L-1之间,饱和度远超过大气平衡甲烷浓度,由河口上端向中下端逐渐减小.4个站位(B1、B2、B3和B4站位)孔隙水中平均甲烷浓度(分别为2 212、447、28和5μmol.L-1)从河口上端向下端快速减小,与水体甲烷浓度水平变化趋势基本一致.B1～B4站位孔隙水中硫酸盐的浓度依次增大,其平均值分别为0.13、0.64、5.3和16.3 mmol.L-1.九龙江河口表层水和孔隙水中甲烷浓度变化趋势,表明河口上端沉积物中产甲烷菌降解有机质产生甲烷,并以扩散的形式通过沉积物-水界面进入上部水体,导致河口上端甲烷浓度增加;而在河口下端海相区随着孔隙水中硫酸盐浓度增加,沉积物中产甲烷过程逐渐受到硫酸盐还原过程的抑制,河口下端孔隙水和表层水甲烷浓度相应降低.B2和B3站位孔隙水中甲烷浓度随着深度增加分别由43和10μmol.L-1增加至1 051和57μmol.L-1,结合总有机碳(TOC)和硫酸盐在沉积柱剖面上的变化趋势,表明大量甲烷在沉积物硫酸盐-甲烷过渡带中被厌氧氧化,这进一步抑制了沉积物中甲烷的释放强度.九龙江河口沉积物中甲烷的产生过程除有机质以外还受到孔隙水中硫酸盐浓度的控制,而水体甲烷主要来源于河口上端盐度相对较低且富有机质的红树林潮间带湿地的释放.

关键词：甲烷硫酸盐甲烷厌氧氧化孔隙水硫酸盐-甲烷过渡带九龙江口

川东三叠系飞仙关组白云岩锶含量、锶同位素组成与白云石化流体

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岩石学报 2006年第8期22卷 2123-2132页

作者：黄思静 HairuoQING 裴昌蓉胡作维吴素娟孙治雷成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室沉积地质研究院成都610059 Department of Geology University of ReginaRegina SK Canada S4S 0A2

川东飞仙关组白云岩包括微晶白云岩、具原始结构的粒屑白云岩和结晶白云岩等3种主要的结构类型，其中结晶白云岩是重要的天然气储集岩。根据白云岩的锶含量和锶同位素组成，结合相关岩石学和地球化学资料，本文研究了白云石化过程中锶... 详细信息

川东飞仙关组白云岩包括微晶白云岩、具原始结构的粒屑白云岩和结晶白云岩等3种主要的结构类型，其中结晶白云岩是重要的天然气储集岩。根据白云岩的锶含量和锶同位素组成，结合相关岩石学和地球化学资料，本文研究了白云石化过程中锶的迁移和相应的同位素变化。三种类型白云岩具有类似的锶含量，但其^87Sr/^86Sr比值均不同程度地高于同期海水值，锶在白云石和方解石（或文石）中分配系数的差别是影响白云石化过程中白云石锶含量最为重要的因素。不同流体中锶的混合方程计算表明：如果白云石化流体是大气淡水和海水的混合流体，则结晶白云岩的白云石化流体相当于94％的大气淡水和6％的海水混合，具原始结构的粒屑白云岩的白云石化流体相当于81％的大气淡水和19％的海水混合，微晶白云岩的白云石化流体相当于92％的大气淡水和8％的海水混合。但极低的锰含量、相对较高的锶含量和包裹体均一化温度等资料均不支持有94％的大气淡水参与了结晶白云岩的白云石化作用，其白云石化流体应是埋藏成岩过程中囚禁的近同期、但是非同期的海源流体，其来源可能与埋藏成岩过程中该时间段蒸发盐的溶解有关。锰含量、锶含量、^87Sr/^86Sr比值都表明具原始结构的粒屑白云岩和微晶白云岩的白云石化过程都存在大气淡水的介入，微晶白云岩的白云石化可能与潮坪环境的蒸发泵机理有关；具原始结构的粒屑白云岩的白云石化可能与混合水白云石化作用有关，这类白云岩分布于向上浅滩化旋回滩体的顶部，这是埋藏前或浅埋藏阶段大气淡水与海水混合白云石化作用最容易发生地带。

关键词：四川盆地东部三叠系飞仙关组白云石化作用锶含量与锶同位素成岩流体

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金在现代海底热液系统中的分布及演化

地质论评 2017年第3期63卷 758-769页

作者：黄威陶春辉孙治雷李军崔汝勇国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室青岛海洋地质研究所山东青岛266071 海洋国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266071 中国地质大学地球物理与空间信息学院武汉430074 国家海洋局海底科学重点实验室国家海洋局第二海洋研究所杭州310012

现代海底热液系统内冷海水的下渗和热液流体的上涌及由此引发的水岩反应驱动着金的循环演化,并可在海底形成极具经济前景的富金矿床。海底下覆基岩深部层位中的金会因为水岩反应而大量溶解迁移到热液流体中,金含量可比海水高千倍的热液... 详细信息

现代海底热液系统内冷海水的下渗和热液流体的上涌及由此引发的水岩反应驱动着金的循环演化,并可在海底形成极具经济前景的富金矿床。海底下覆基岩深部层位中的金会因为水岩反应而大量溶解迁移到热液流体中,金含量可比海水高千倍的热液流体在向海底表面运移过程中发生的相分离作用会进一步富集金,当遭遇冷海水发生混合作用后引发H_2S浓度和温度的降低,由此导致金因溶解度降低而从热液流体中迁移出来并赋存在一同形成的硫化物矿物中。海底硫化物中金含量的分布受到围岩性质和构造环境的控制,形成在岛弧和弧后环境中的硫化物一般比洋中脊环境中的硫化物的金含量高,而在相似构造环境下形成在长英质围岩系统和超镁铁质围岩系统中的硫化物其金含量比镁铁质围岩系统中的高。相对于高温阶段形成的黄铜矿,低温成因的黄铁矿和闪锌矿普遍更富集金。在分布最广的黄铁矿的晶格内,固溶体态金的溶解度受到砷含量的控制,当超过矿物的溶解度时则会出现纳米到微米级金颗粒聚合体。虽然热液硫化物中的金含量比热液沉积物高的多,但由于受其捕获效率的制约,随热液流体运移到海底表面的金还是有相当一部分最终随着羽状流扩散到了远端沉积物中或被海洋水体所接纳。若要更清晰甚至定量化地厘清金在现代海底热液系统中的迁移演化过程及控制因素,则微区、原位和高精度的实验方法、分析技术和模拟研究将是下一步工作的重点。

关键词：海底热液系统金

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洋中脊热液系统中的锇及其同位素

地球科学（中国地质大学学报） 2016年第3期41卷 441-451页

作者：黄威陶春辉李军孙治雷邓希光崔汝勇青岛海洋地质研究所国土资源部海洋油气资源与环境地质重点实验室山东青岛266071 广州海洋地质调查局国土资源部海底矿产资源重点实验室广东广州510075 中国地质大学地球物理与空间信息学院湖北武汉430074 国家海洋局第二海洋研究所国家海洋局海底科学重点实验室浙江杭州310012

洋中脊热液系统是将相对富集在深部的Os运移到海底表面的重要媒介,同时该过程也是全球Os循环的重要组成部分.在归纳总结洋中脊热液系统各物源组分和产物中Os的化学形态、含量及其同位素组成特征的基础上,探讨了Os在洋中脊热液活动各阶... 详细信息

洋中脊热液系统是将相对富集在深部的Os运移到海底表面的重要媒介,同时该过程也是全球Os循环的重要组成部分.在归纳总结洋中脊热液系统各物源组分和产物中Os的化学形态、含量及其同位素组成特征的基础上,探讨了Os在洋中脊热液活动各阶段中的分布演化规律及物源贡献特征.在缺乏沉积物覆盖的洋中脊区域,热液系统中的Os及其同位素组成特征主要受控于海水和不同构造环境下洋壳组分特征的差异以及这两种物源组分混合比例的不同.经历了海底之下的水岩反应后,围岩会将下渗海水中的部分放射性成因Os固定,而将自身富集的非放射性成因Os释放进入热液流体中.堆积在海底之上的各种热液产物中的Os大多来自海水,而海底之下的热液产物则因为海水下渗深度以及海水与热液流体混合程度的差异而体现出宽泛的Os含量和^(187)Os/^(188)Os比值变化范围.

关键词：洋中脊热液系统 Os 同位素