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DDE-岩浆岩数据库初步构建与应用

岩石学报 2024年第3期40卷 873-888页

作者：王涛童英丁毅郭磊黄河范润龙王朝阳张颖慧曹光跃张建军自然资源部深地科学与探测技术实验室北京100037 北京离子探针中心中国地质科学院地质研究所北京100037 中国地质科学院地质研究所北京100037 中国地质科学院北京100037

21世纪是大数据的时代,数据、模型驱动下的科学研究新范式与知识发现成为当今科学领域的新态势。本文介绍了在“深时数字地球”(Deep-time Digital Earth,DDE)国际大科学计划框架下构建的DDE-岩浆岩数据库。该数据库以“数据+编图+研究... 详细信息

21世纪是大数据的时代,数据、模型驱动下的科学研究新范式与知识发现成为当今科学领域的新态势。本文介绍了在“深时数字地球”(Deep-time Digital Earth,DDE)国际大科学计划框架下构建的DDE-岩浆岩数据库。该数据库以“数据+编图+研究”三位一体的建库思路,基于岩浆岩知识体系,构建了岩浆岩数据库,包括后台服务(云端)、网站(Web端)和科研工作平台(桌面端)。数据主要来源于公开发表的文献、研究团队测试、实验室测试数据等,涉及全球重要造山带、克拉通及部分海洋(大洋钻探数据)等。此外,还设立了22个地域性、学科性专题数据库。数据类型为岩浆岩岩石类型、产状、空间位置等基本信息,以及年代学、地球化学、(Sr-Nd-Hf-Pb-O)同位素及非传统(或新兴)同位素数据。与国际最常用的有关数据库相比,本数据库具有以下优势:(1)“数-图-文”三位一体的设计思路,拥有编图和研究平台;(2)以研究为导向,组织构建了22个专题数据库,更多一线专家参与数据库建设,在某些地域和领域(如中亚、非传统同位素等)形成优势;(3)对数据都尽可能挖掘和补充了年龄、经纬度等时空信息;(4)创建了学科专家可以依据新的发展和需求及时调整数据库结构的技术与功能,而不需要重新编程;(5)有强大的DDE平台支持,为与国际有关数据库互联互通提供了有利条件。最后,利用DDE-岩浆岩数据库的核心数据(年代学、同位素等),对复杂大陆拼合过程、地壳生长、地球深部物质组成架构与演化等重大地球科学问题进行了探索并取得了一些进展,说明该数据库将对推动数据驱动的岩浆岩研究具有重要意义。

关键词：岩浆岩数据库研究平台 “数-图-文”三位一体 DDE

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塔里木盆地阿克库勒凸起东南斜坡走滑断裂构造特征及油气地质意义

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地质学报 2024年第2期98卷 481-493页

作者：张驰储呈林徐勤琪孙雅雄贾存善魏华动中石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所江苏无锡214126 中石化西北油田分公司新疆乌鲁木齐830001

塔里木盆地阿克库勒凸起东南斜坡发育大量走滑断裂。走滑断裂的几何学、运动学特征对油气的运移和富集起到了重要控制作用。本文以东南斜坡S118-AT22-YUKE2断裂、S113-AT13-YUKE3断裂、AT20断裂、AT18-YUKE5断裂为研究对象,依据中小尺... 详细信息

塔里木盆地阿克库勒凸起东南斜坡发育大量走滑断裂。走滑断裂的几何学、运动学特征对油气的运移和富集起到了重要控制作用。本文以东南斜坡S118-AT22-YUKE2断裂、S113-AT13-YUKE3断裂、AT20断裂、AT18-YUKE5断裂为研究对象,依据中小尺度走滑断裂精细解析技术,对走滑断裂在不同层系的变形特征、平面分段性、断裂体系活动强度、后期活动性、通源性、演化模式和成因机制开展精细解析,结合生产动态资料研究其油气地质意义。阿克库勒凸起东南斜坡走滑断裂在垂向上呈深层线性断裂与浅层雁列式断裂组合的变形结构。中—下奥陶统发育的走滑断裂在平面上具有明显分段特征。阿克库勒凸起东南斜坡走滑断裂相对活动强度西强东弱,由北向南呈强—弱—次强的特征;晚海西期—燕山期断裂活动性近SN—NE向断裂体系强于NNE—NNW向断裂体系;断裂通源性受控于早期裂谷,主干断裂通源性优于次级断裂,NNE—NNW向断裂体系的主干断裂通源性优于近SN—NE向断裂体系,但次级断裂通源性较差。NNE—NNW向和近SN—NE向断裂体系都形成于中加里东期,NEE向断裂形成于晚加里东期—早海西期,东南斜坡走滑断裂经历了中加里东期、晚加里东期—早海西期、中晚海西期、印支期—燕山期多期构造活动垂向叠加,NNE向和近SN向主干断裂滑移方向相反是由于破裂方式的不同。阿克库勒凸起东南斜坡烃源岩排烃期为晚海西期—喜马拉雅期,断裂活动期与排烃期的耦合有利于油气充注;断裂活动强度控制了通源性和储集体规模,进而控制了油气富集程度。后期活动明显、断裂活动强、通源性好的走滑断裂是下一步勘探的有利目标。

关键词：走滑断裂断裂特征阿克库勒凸起东南斜坡断裂演化

东喜马拉雅构造结高压基性麻粒岩成因与构造意义

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地质学报 2024年第1期98卷 96-115页

作者：吴双鹏张泽明田作林芦维瑞郭明明张成圆中国地质大学(北京) 北京100083 中国地质科学院地质研究所北京100037

东喜马拉雅构造结南迦巴瓦杂岩中存在典型的泥质、长英质和基性高压麻粒岩。但是,高压麻粒岩在南迦巴瓦杂岩中的分布范围、变质条件和变质时间是否存在空间上的变化并不明确。本文对南迦巴瓦杂岩西南部巴嘎地区的高压基性麻粒岩进行了... 详细信息

东喜马拉雅构造结南迦巴瓦杂岩中存在典型的泥质、长英质和基性高压麻粒岩。但是,高压麻粒岩在南迦巴瓦杂岩中的分布范围、变质条件和变质时间是否存在空间上的变化并不明确。本文对南迦巴瓦杂岩西南部巴嘎地区的高压基性麻粒岩进行了岩石学和年代学研究。研究表明,巴嘎高压基性麻粒岩由石榴子石、单斜辉石、角闪石、斜长石、黑云母和石英组成,石榴子石变斑晶发育生长成分环带。识别出三期矿物组合:进变质矿物组合M1为石榴子石变斑晶核部及其矿物包裹体,包括石榴子石、石英、榍石和磷灰石;峰期矿物组合M2为变斑晶石榴子石边部和基质矿物,即石榴子石+单斜辉石+斜长石+角闪石+石英+金红石+熔体;退变质矿物组合M3呈冠状体或基质产出,其组合为角闪石+斜长石+单斜辉石+黑云母+石英+榍石。高压基性麻粒岩的峰期变质条件约为1.5 GPa和915℃,具有顺时针P-T轨迹,退变质的早期和晚期分别为近等温降压和降温降压过程。高压基性麻粒岩在峰期条件下发生了明显的部分熔融,含~26%(体积)的熔体,其退变质和熔体结晶作用很可能发生在26~14 Ma。本文和研究区现有研究成果表明,东喜马拉雅构造结南迦巴瓦杂岩中的高压麻粒岩广泛分布,从东北部的加拉、直白和派乡延伸到西南部的巴嘎沟,形成了一条长度超过80 km的高压麻粒岩带。整个带中的高压麻粒岩具有类似的变质条件和持续时间,是印度大陆地壳平缓俯冲并经历了高温和高压变质与部分熔融的产物,构成了喜马拉雅造山带的加厚下地壳。大量高压麻粒岩强烈部分熔融产生的熔体可能为喜马拉雅淡色花岗岩提供了源区。

关键词：高压基性麻粒岩 P-T-t轨迹部分熔融南迦巴瓦杂岩东喜马拉雅构造结

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致密砂岩气藏与页岩气藏展布模式

石油勘探与开发 2024年第4期51卷 667-678页

作者：戴金星董大忠倪云燕龚德瑜黄士鹏洪峰张延玲刘全有吴小奇冯子齐中国石油勘探开发研究院北京100083 中国石油大学(北京) 北京102249 北京大学北京100871 中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所江苏无锡214126 中国石油大学(华东) 山东青岛266580

在阐述美国和中国致密砂岩气和页岩气资源潜力和年产量的基础上,系统梳理致密砂岩气藏与页岩气藏展布的研究沿革,分析页岩气藏、致密砂岩气藏展布特征及致密砂岩气成因类型。研究表明:(1)美国致密砂岩气在天然气总产量中占比由2008年的... 详细信息

在阐述美国和中国致密砂岩气和页岩气资源潜力和年产量的基础上,系统梳理致密砂岩气藏与页岩气藏展布的研究沿革,分析页岩气藏、致密砂岩气藏展布特征及致密砂岩气成因类型。研究表明:(1)美国致密砂岩气在天然气总产量中占比由2008年的35%降至2023年的8%左右;美国页岩气2023年产量为8310×10^(8)m^(3),在天然气总产量中占比由2000—2008年的5%~17%升至2023年的70%以上。(2)中国致密砂岩气占天然气总产量比例由2010年的16%升至2023年的28%以上;2012年中国开始生产页岩气,2023年产量达250×10^(8)m^(3),约占天然气全国总产量的11%。(3)页岩气藏展布模式为连续型,根据页岩气藏是否有断层切割及断距与气层厚度的关系,连续型页岩气藏可分为连续式和断续式两种。(4)与以往大部分学者认为致密砂岩气藏展布模式为连续型的认识不同,致密砂岩气藏展布模式不是连续型;根据圈闭类型,致密砂岩气藏可分为岩性型、背斜型和向斜型3种。(5)中国3大克拉通盆地和埃及Obavied次盆的致密砂岩气为煤成气,美国阿巴拉契亚盆地和阿曼迦巴盐盆地的致密砂岩气为油型气。

关键词：页岩气致密砂岩气气藏特征连续型成藏岩性型成藏背斜型成藏向斜型成藏煤成气油型气

冀东高板河矿床硫同位素特征及其对高于庄组硫化物及锰矿石成矿机制的约束

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岩石学报 2024年第1期40卷 267-281页

作者：高兆富朱祥坤中国地质科学院地质研究所自然资源部同位素地质重点实验室北京100037

河北兴隆县高板河矿床是我国典型的中元古代喷流-沉积(SEDEX)型多金属硫化物矿床,其矿石及赋存围岩类型多样,目前不同类型矿石的主导成矿机制及其成因关系尚存争议。本文聚焦该矿床代表性矿石的硫同位素特征,发现与富锰黑色页岩密切相... 详细信息

河北兴隆县高板河矿床是我国典型的中元古代喷流-沉积(SEDEX)型多金属硫化物矿床,其矿石及赋存围岩类型多样,目前不同类型矿石的主导成矿机制及其成因关系尚存争议。本文聚焦该矿床代表性矿石的硫同位素特征,发现与富锰黑色页岩密切相关的条带状/纹层状黄铁矿矿石和含锰白云岩赋矿的块状、浸染状及脉状硫化物矿石的硫同位素组成呈明显的两端元分布特征:前者主要由自形程度较好的黄铁矿微晶组成,相对富集重的硫同位素(δ34 S值在+6.7‰~+27.1‰之间);而后者以粗粒他形黄铁矿为主,硫同位素组成明显偏轻(δ34 S值总体在-10.0‰~+5.0‰之间)。不同于传统SEDEX模型强调局限盆地硫化水体环境,本文结合前人对该时期海平面及沉积相变化的认识,提出高板河矿化是海侵向海退转化过程中局部热液喷流活动加强的产物。底板黑色页岩上覆于浅水台地相碳酸盐岩地层以及其下部赋存白云质结核等地质证据指示该套富锰黑色页岩属于海侵成因。海侵过程使得潮下带深水区域形成局部硫化水体环境,低浓度海水硫酸盐几乎完全被还原,使得具有明显沉积特征的条带状/纹层状黄铁矿矿石富集重的硫同位素,其δ34 S平均值与前人报道的同时期海水硫酸盐硫同位素组成基本一致。相比之下,含锰碳酸盐岩中大量叠层石出现、硫化物矿层的下伏围岩由黑色页岩横向上过渡为碳酸盐岩的“穿时”特征共同指示层状矿体形成于海侵向海退转换过程中的沉积相突变带。同时,广泛发育的热液交代等地质特征指示碳酸盐岩中硫化物成矿过程中热液活动加强,由于潮间带碳酸盐岩沉积-早期成岩环境中硫酸盐浓度较高,水岩界面附近发生硫酸盐热化学还原作用产生较大的硫同位素分馏,因此碳酸盐岩赋矿的块状、浸染状及脉状矿石的硫同位素相比海水硫酸盐明显偏轻。综上所述,高板河矿床是喷流沉积和热液交代两种方式成矿的产物,成矿过程伴随着海侵向海退转换中发生的沉积相变,不同类型矿石硫同位素组成差异是由于不同水深条件下海水硫酸盐浓度差异导致的硫酸盐还原过程产生不同程度分馏的结果。本次研究为研究高于庄组二段所赋存的硫化物及锰矿石成矿过程提供了有效约束。

关键词：高板河 SEDEX 中元古代硫化物硫同位素

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四叉树网格线源频率域电磁法二维正演研究

地球物理学报 2024年第5期67卷 1999-2014页

作者：王培杰陈小斌张赟昀中国地震局地质研究所北京100029 应急管理部国家自然灾害防治研究院北京100085

可控源电磁法正演面临的问题,主要表现在源的奇异性和边界条件的处理困难.本文首先利用面积分将源的模拟精度转化为网格的离散精度,然后利用四叉树网格局部任意加密的特性,有效解决了奇异源模拟精度不高的问题.由于大地中的电磁场迅速衰... 详细信息

可控源电磁法正演面临的问题,主要表现在源的奇异性和边界条件的处理困难.本文首先利用面积分将源的模拟精度转化为网格的离散精度,然后利用四叉树网格局部任意加密的特性,有效解决了奇异源模拟精度不高的问题.由于大地中的电磁场迅速衰减,在距源很远的侧边界,地下的电磁场主要是由空气中的电磁场感应产生的,而非从源经由大地传播而来,因此在地中使用一维平面波侧边界条件比一阶吸收侧边界条件更为合理,精度更高.通过算例分析,我们还发现空气侧边界的场强叠加了大地介质感应的二次场而显著改变,因此空气侧边界使用基于一次场的一阶吸收边界条件,是导致线源正演边界处计算精度不高的主因.本文中,我们使用四叉树网格将边界发散式向外扩展,以较少的网格覆盖更大的边界区域,来确保核心区的计算精度.研究还发现,线源全区视电阻率能较好地反映地下电性结构的变化,且趋势形态与大地电磁卡尼亚视电阻率相似,使用成熟的大地电磁反演技术对线源全区视电阻率进行反演,可以得到地下电性结构较好的近似模型.特别是倾子计算的全区视电阻率也能反映地下结构的变化,这为无电场观测的地下结构探测提供了可能.但二者之间仍存在差别,线源全区视电阻率还具有一定的几何测深能力,需开发基于线源全区视电阻率正演的二维/三维反演技术.

关键词：线源频率域电磁法正演四叉树网格有限差分法全区视电阻率

滇西南大红山群变火山-沉积岩地球化学属性、年代格架及其构造意义

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岩石矿物学杂志 2024年第2期43卷 393-426页

作者：姜杭云刘福来王舫王慧宁李同宇中国地质科学院地质研究所北京100037

云南新平地区大红山群出露于扬子地块西南缘,主要由低绿片岩相-角闪岩相变质的火山-沉积岩组成。大红山群的岩石成因、年代格架及其形成的构造背景缺乏系统研究,制约了地质学家们全面认识和理解扬子西南缘<~1.75 Ga的构造演化历史。本... 详细信息

云南新平地区大红山群出露于扬子地块西南缘,主要由低绿片岩相-角闪岩相变质的火山-沉积岩组成。大红山群的岩石成因、年代格架及其形成的构造背景缺乏系统研究,制约了地质学家们全面认识和理解扬子西南缘部老厂河组变沉积岩及其内部变火山岩夹层为重点研究对象,开展岩相学、全岩地球化学和锆石U-Pb定年等综合研究。岩石地球化学研究结果表明,变沉积岩的化学成分与大陆上地壳沉积物成分接近,原岩为成熟度较高的泥岩/页岩,未经历沉积再循环,形成于被动大陆边缘的构造背景;变火山岩原岩化学成分相当于钙碱性过铝质A型流纹岩,形成于造山后的大陆裂谷拉张环境。锆石U-Pb定年结果显示,老厂河组变沉积岩的碎屑锆石记录了2.3~2.2 Ga和1.9~1.75 Ga两个主年龄峰以及2.7~2.6 Ga次年龄峰。结合前人研究结果,表明大红山群物源主要来源于扬子地块西南缘的太古宙-古元古代基底岩石。变火山岩样品的岩浆锆石核部记录了1713~1711 Ma的年龄,应代表老厂河组原岩的形成时代,锆石的变质增生边限定峰期变质时代为约843 Ma。综合前人研究结果表明,大红山群普遍经历了849~837 Ma的新元古代变质事件。综上所述,扬子地块西南缘的大红山群完好记录了与Columbia超大陆裂解有关的非造山岩浆活动,新元古代变质事件可能与Rodinia超大陆裂解和聚合过程密切相关。

关键词：扬子地块西南缘大红山群变火山-沉积岩锆石U-Pb定年地球化学

中国深层—超深层天然气轻烃地球化学特征及应用——以塔里木盆地和四川盆地为例

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天然气地球科学 2024年第5期35卷 917-924页

作者：于聪胡国艺黄士鹏吴小奇廖凤蓉中国石油勘探开发研究院北京100086 中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所江苏无锡214126

轻烃地球化学研究是深层—超深层天然气生气机理研究的重要组成部分。以塔里木盆地和四川盆地为例,在对塔中Ⅰ、克深、龙岗、安岳等气田56个天然气样品轻烃分析的基础上,将中国深层—超深层天然气轻烃组成分为3种类型,其一以链烷烃为主... 详细信息

轻烃地球化学研究是深层—超深层天然气生气机理研究的重要组成部分。以塔里木盆地和四川盆地为例,在对塔中Ⅰ、克深、龙岗、安岳等气田56个天然气样品轻烃分析的基础上,将中国深层—超深层天然气轻烃组成分为3种类型,其一以链烷烃为主,如塔里木盆地塔中奥陶系天然气,主要是原油进入初期裂解阶段产生;其二以环烷烃为主,如四川盆地安岳龙王庙组天然气,为原油大量裂解阶段产物,反映原油裂解气的成熟度很高;其三以芳烃为主,如塔里木盆地大北气田白垩系天然气,为煤系烃源岩过成熟阶段生成。与海相烃源岩有关的深层—超深层天然气大部分富含链烷烃,来源于煤系烃源岩的大部分富含芳烃,另外,热化学硫酸盐还原作用(TSR)对天然气轻烃组成也可能有影响,在开展海相深层—超深层天然气来源及形成阶段研究时应加以考虑。

关键词：深层超深层天然气轻烃地球化学

大横路钴铜矿电气石及方解石稀土元素、同位素组成及其对成矿过程的指示

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岩石学报 2024年第10期40卷 3010-3027页

作者：朱志勇佘宇伟马健雄潘辰旭姜杭云冀磊自然资源部同位素地质重点实验室中国地质科学院地质研究所北京100037 自然资源部深地科学与探测技术实验室中国地质科学院地质研究所北京100037 中国地质科学院北京100037

大横路钴铜矿钴的储量为2.7万t,它是我国大型的钴矿床,其经历了复杂的沉积-变质作用,长期以来被认为是典型的沉积-变质型矿床。其热液期成矿作用可能被低估,本研究通过详细的岩相-矿相学观察,证实了除变质流体外,确实有岩浆热液作用参... 详细信息

大横路钴铜矿钴的储量为2.7万t,它是我国大型的钴矿床,其经历了复杂的沉积-变质作用,长期以来被认为是典型的沉积-变质型矿床。其热液期成矿作用可能被低估,本研究通过详细的岩相-矿相学观察,证实了除变质流体外,确实有岩浆热液作用参与了成矿过程。本研究对方解石锶同位素,电气石硼同位素进行了激光微区分析。电气石硼同位素在空间上有显著变化,自热液脉至基质由-4‰降低至-14‰左右;电气石与方解石锶同位素(^(87)Sr/^(86)Sr)并无显著差异,其平均值分别为1.0896和1.0948,略低于全岩的平均值1.1063。尽管目前还无法定量估算岩浆热液对成矿物质的贡献,但是本研究表明岩浆热源所驱动的热液促进了成矿元素的氧化、活化和迁移;然后热液在赋矿层位的碳质千枚岩中还原沉淀,这是岩浆热液期最主要的成矿方式。但是岩浆热液在成矿物质上并无显著贡献,且本次研究暂未发现海相蒸发岩参与成矿的证据。因而,方解石与电气石单矿物微量元素和同位素组成是重建热液成矿作用过程的重要指示矿物。

关键词：成矿过程硼同位素锶同位素电气石方解石稀土元素

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