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烃源岩作为铀源岩的可能性:研究现状与展望

地学前缘 2024年第2期31卷 284-298页

作者：刘超付晓飞李扬成王海学孙冰郝炎胡慧婷杨子成李依霖谷社峰周爱红马成龙东北石油大学非常规油气研究院黑龙江大庆163318 东北石油大学应用技术研究院黑龙江大庆163318 东北石油大学“陆相页岩油气成藏及高效开发”教育部重点实验室黑龙江大庆163318 大庆油田有限责任公司黑龙江大庆163712 中国石油辽河油田分公司勘探开发研究院辽宁盘锦124010

烃源岩与砂岩型铀矿通常同盆共生,除了提供矿化剂之外,烃源岩能否成为铀源岩对砂岩型铀矿的勘探范围向盆地纵深部位拓展具有重要意义。研究针对烃源岩能否成为铀源岩所涉及的三个关键问题,即“铀从烃源岩中迁出的比例、如何随地层流体... 详细信息

烃源岩与砂岩型铀矿通常同盆共生,除了提供矿化剂之外,烃源岩能否成为铀源岩对砂岩型铀矿的勘探范围向盆地纵深部位拓展具有重要意义。研究针对烃源岩能否成为铀源岩所涉及的三个关键问题,即“铀从烃源岩中迁出的比例、如何随地层流体运移、在何种条件下沉淀和聚集”,梳理了国内外相关研究进展,指出了有必要加强研究的薄弱环节。结果表明:热模拟实验证实烃源岩中的铀能够迁出,迁出的铀很可能以U(IV)/U(VI)混合的形式随含烃地层水和石油运移,温度、压力的降低以及pH、Eh变化会导致铀溶解度的下降和铀运移载体的分解而发生铀沉淀,沉淀物也可能重新被含氧的地层水溶解。问题与建议包括:(1)铀从烃源岩中迁出的比例存在不确定性,迁出的机制以及地质规律尚不清楚,需要开展进一步的生烃排铀模拟实验及排铀动力学表征研究;(2)铀在低温、含烃、还原性热液中的赋存状态是研究其迁移机制的基础,目前对与铀结合的优势配体的类型、产物热力学性质、铀在含烃地下水与石油中的分布比例所知甚少,有必要开展基于热模拟实验的原位测试研究;(3)携铀流体向浅部运移的过程中温度、压力、pH、Eh、有机无机组分的变化控制铀的迁移/沉淀,不同组合条件下铀赋存形式的转化规律、主控因素尚不清楚,有待开展多因素、多变量的烃铀运移模拟实验进行揭示。

关键词：烃源岩铀源油气砂岩型铀矿迁移成矿机制

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胶东型金矿

岩石学报 2024年第6期40卷 1691-1711页

作者：杨立强邓军张良杨伟谢东汪龙邱昆峰李大鹏中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室深时数字地球前沿科学中心北京100083 自然资源部金矿成矿过程与资源利用重点实验室山东省金属矿产成矿地质过程与资源利用重点实验室山东省地质科学研究院济南250013 山东黄金地质研究院济南250101

胶东是全球唯一已知赋存于前寒武纪变质地体中的晚中生代巨型金矿省,其成矿系统独具特色,具体表现为:(1)位于陆内复合构造域,经历了多期重大构造-热事件,大规模金成矿作用受控于120±2Ma古太平洋板块俯冲方向变化及其诱发的软流圈上涌... 详细信息

胶东是全球唯一已知赋存于前寒武纪变质地体中的晚中生代巨型金矿省,其成矿系统独具特色,具体表现为:(1)位于陆内复合构造域,经历了多期重大构造-热事件,大规模金成矿作用受控于120±2Ma古太平洋板块俯冲方向变化及其诱发的软流圈上涌、岩石圈改造和伸展-挤压变形交替及控矿断裂剪压-剪张转换;(2)多重控矿构造和多样赋矿建造联合控制了不同规模和类型金矿的发育,形成了三山岛、焦家、招平、栖霞、郭即和牟乳六条NE向金矿带和三山岛-栖霞EW向富金廊带,导致了金矿化类型(焦家式/破碎带蚀变岩型、玲珑式/石英脉型、蓬家夼式/蚀变砾岩±角砾岩型、辽上式/黄铁矿-碳酸盐脉型)及其地质-地球化学特征的多样性;(3)主要矿化元素Au、Ag、Cu、Pb和Zn均达到工业利用要求,并有多种共/伴生关键金属超常富集;(4)不同金矿带中硫化物Pb同位素组成与探明金资源储量及到郯庐断裂带的距离线性相关,反映距离幔源流体主通道越近、金属硫化物中放射性成因Pb含量和幔源组分占比越多、金成矿强度越大;(5)区域总体相对均一的Δ199 Hg(平均~0.012‰)及Δ199 Hg/Δ201 Hg与金品位呈线性负相关,表明成矿物质来源于富集岩石圈地幔、且地幔被俯冲洋壳及其上覆沉积物交代的程度控制了金品位的高低;(6)区域恒定的Δ33 S同位素组成(~0‰)排除了巨量金源自太古宙变质基底及其重熔花岗岩的可能,重的δ34 S(平均9.0±3.7‰)来源于俯冲的古太平洋板片及其上覆沉积物的脱挥发份;不同金矿带Δ33 S/δ34 S与探明金资源储量及其到郯庐断裂带距离线性相关,反映成矿期地壳伸展程度控制了金成矿强度;(7)区域He-Ar和H-O同位素组成显示壳幔混合特征,焦家式金矿的成矿流体组成更靠近地幔、玲珑式金矿位于地幔与地壳过渡带;三山岛、焦家和招平金矿带的成矿流体相对接近幔源流体,而郭即金矿带具有相对开放的构造环境;不同金矿带氢-氧同位素组成和探明金资源储量正相关,可能表征了从西到东成矿流体通量和流体-岩石反应强度逐渐降低。基于对上述特征的总结,提出了胶东型金矿的成因模式,明确了其成矿地球动力学背景和深部驱动、巨量金属和流体及络合物来源、输运通道和方式、源→汇过程和机制、成矿后变化和保存等成矿系统形成的关键因素,确立了“拆离断裂系与基底活化带及幔源流体通道复合控矿”的勘查思路和“四步式”的勘查模型。综上,胶东金矿不同尺度的鉴别特征及其形成的关键因素明显不同于全球已知的其他金矿类型,难以被已有成矿模式所涵盖,属于一种新的金矿类型——胶东型,其成因模式对华北、华南、西伯利亚、西澳伊尔岗、北美怀俄明和南美圭亚那等陆内金矿床具有普适性;系列找矿突破则验证了该成因模式与勘查模型的合理性和适用性。因此,本文认为胶东型金矿是全球研究热点和重要的金矿勘查方向,而该地区找矿的主攻目标是资源量大且品位和产状稳定的破碎带蚀变岩型金矿。

关键词：矿床地质-地球化学特征成矿系统时-空结构成矿动力学控矿因素成因及勘查模型胶东型金矿

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成矿流体运移与就位及其构造控制机理:以胶东焦家金矿带为例

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现代地质 2024年

作者：张龙啸杨立强杨伟谢东中国地质大学(北京)地质过程与矿产资源国家重点实验室中国地质大学(北京)深时数字地球前沿科学中心山东省地质科学研究院自然资源部金矿成矿过程与资源利用重点实验室山东省地质科学研究院山东省金属矿产成矿地质过程与资源利用重点实验室

热液成矿系统的形成受控于构造运动引发的成矿流体运移和就位,构造是一级控矿因素,成矿流体的运移与就位则为构造控矿理论的核心。以流体压力差为主导、综合水力梯度和热传导等多种或单一主导因素驱动流体在围岩中由断层、裂隙和孔隙组... 详细信息

热液成矿系统的形成受控于构造运动引发的成矿流体运移和就位,构造是一级控矿因素,成矿流体的运移与就位则为构造控矿理论的核心。以流体压力差为主导、综合水力梯度和热传导等多种或单一主导因素驱动流体在围岩中由断层、裂隙和孔隙组成的输运通道中运移。流体在构造裂隙或孔隙中发生化学反应、流体混合和不混溶作用、流体沸腾都会导致流体物理化学性质发生变化,导致成矿物质沉淀;流体运移形式影响着矿化形式的表达,以管道流形式在宏观断层和裂隙中运移的流体以形成规模较大且矿化程度高的脉状矿体为主,而在围岩微米级裂隙和孔隙中广泛发育的渗透流多形成矿化品位稳定、规模中等的细脉-浸染状矿体。构造变形与流体压力、应力状态之间的动态耦合导致矿体的时空定位,断层阀-泵吸机制是解释造山型金成矿作用最具代表性的构造-流体耦合成矿动力学模型。山东焦家金矿带中矿床的形成与分布受到焦家断裂带上一、二、三级断裂构造的联合控制:压剪性的焦家断裂为一级控矿构造,控制了广泛的以绢英岩化为主的热液蚀变作用和破碎带蚀变岩型金矿体的形成与就位;在其下盘张剪性的望儿山断裂为二级控矿构造,热液蚀变相对较弱,发育过渡型金矿体;三级控矿构造为以鲍李断裂为主的数十条张剪性断裂和节理系,蚀变-矿化程度最弱,主要控制石英脉型金矿体的产出。寺庄金矿床矿体三维几何学结构研究表明从Ⅰ号到Ⅲ号矿体群的形态扁平程度增加,说明成矿流体输运方式由渗透流向管道流的空间演变,矿体产状差异则反映成矿流体运移方向也发生了变化。进一步研究需融合多学科方法和成果,特别是深入剖析显微-超显微变形组构与成矿流体行为耦合关系,构建逼近实际的多尺度构造-流体耦合成矿模型,揭示热液成矿系统形成的精细过程和机理。

关键词：热液成矿系统成矿流体运移与就位构造控矿构造-流体成矿动力学焦家金矿带

鄂尔多斯盆地西部古峰庄地区三叠系延长组裂缝特征及其对低渗透油藏的控制作用

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中国地质 2024年第1期51卷 73-88页

作者：郭惠赵红格陈江萌邵晓州刘池洋王建强雷琳琳李俊汪建黄雷西北大学地质学系/大陆动力学国家重点实验室陕西西安710069 陕煤集团神木红柳林矿业有限公司陕西神木719300 中国石油长庆油田分公司第二采气厂地质研究所陕西西安710200 成都理工大学能源学院四川成都610059 中国石油长庆油田公司勘探开发研究院陕西西安710021 中国石油集团测井有限公司地质研究院陕西西安710077

[研究目的]鄂尔多斯盆地西部古峰庄地区三叠系延长组属于低渗透储层,天然裂缝较为发育,以往对裂缝特征研究较少,开展天然裂缝特征和形成时期研究对低渗透油藏勘探开发具有重要作用。[研究方法]文章通过野外露头、钻井岩心、成像测井、... 详细信息

[研究目的]鄂尔多斯盆地西部古峰庄地区三叠系延长组属于低渗透储层,天然裂缝较为发育,以往对裂缝特征研究较少,开展天然裂缝特征和形成时期研究对低渗透油藏勘探开发具有重要作用。[研究方法]文章通过野外露头、钻井岩心、成像测井、扫描电镜裂缝识别和流体包裹体、断裂活动、构造应力分析等方法展开了古峰庄地区延长组天然裂缝特征和控藏作用研究。[研究结果]延长组各段天然裂缝均发育,以长7段最为发育,其次为长8、长6段;裂缝以高角度裂缝和垂直裂缝为主,走向以NEE向为主,NE向次之,少量NW和NWW向;裂缝面可见方解石充填和明显过油痕迹。天然裂缝发育程度与岩层厚度、断裂活动密切相关。裂缝形成时期具有多期性,主要为燕山期和喜马拉雅期。[结论]延长组天然裂缝的发育改善了研究区低渗透储层的孔渗能力和储集空间,为低渗透油藏运移、储集和富集提供了良好条件,其发育程度与形成时期影响着低渗透油藏的成藏和产能。

关键词：延长组裂缝特征形成期次低渗透油藏古峰庄地区油气地质油气勘查工程鄂尔多斯盆地

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松软煤层护孔抗压多通道集输花管研究与应用

煤炭学报 2024年

作者：王振锋曹良超卢志杰王峰谢文强魏书民王永龙河南理工大学能源科学与工程学院煤炭安全生产河南省协同创新中心河南神火煤电股份有限公司新庄煤矿神火集团许昌新龙矿业有限公司河南神火煤电股份有限公司

针对松软煤层预抽钻孔封孔后出现失稳坍塌引起预留花管堵塞或破损阻断瓦斯运移通道、严重影响瓦斯治理效果的问题，研究一种用于松软煤层钻孔瓦斯抽采的集输花管，其结构由瓦斯抽采管、小花管、抽采管-花管连接器、端头连接器和护孔防... 详细信息

针对松软煤层预抽钻孔封孔后出现失稳坍塌引起预留花管堵塞或破损阻断瓦斯运移通道、严重影响瓦斯治理效果的问题，研究一种用于松软煤层钻孔瓦斯抽采的集输花管，其结构由瓦斯抽采管、小花管、抽采管-花管连接器、端头连接器和护孔防堵器构成。通过理论分析、数值模拟结合现场试验的研究方法，对钻孔失稳坍塌造成花管失效原因进行分析，基于COMSOL与Fluent仿真软件对原始花管和集输花管的抗挤压强度及流体流动状态进行模拟分析，研究显示：1)采用1 m长度的集输花管单孔瓦斯流量比原花管提高42.5%，过流面积提升152%，增加花管与钻孔负压接触面积的同时提高了单孔瓦斯流量。2)在花管外部施加不同围压时，集输花管的变形量始终小于原花管，且大部分压力被外部花管承担，对内部花管起到了很好的保护作用。3)原花管中流体流动较为紊乱，而集输花管中流体流动稳定，集输花管有效避免了抽采管中涡流现象的产生，减少了流体在管道流动中的能量损失，提升了花管内部的瓦斯流量。4)现场工业性对比试验结果表明：抽采初期，采用两种类型花管的钻孔瓦斯抽采浓度和流量相近；抽采60天后，采用集输花管的试验组钻孔平均瓦斯浓度比采用原始花管的对比组提高50.7%，平均瓦斯流量提升57.1%，随着抽采时间的延长，试验组钻孔瓦斯浓度和流量衰减更慢，采用集输花管的钻孔抽采效果优于采用原花管的钻孔。集输花管提高了钻孔瓦斯抽采流量和浓度，缩短了煤层瓦斯的治理周期。

关键词：瓦斯抽采集输花管抗挤压强度流动状态瓦斯浓度

天然气储层裂隙中气-液两相流的流态转变条件数学模型

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煤炭科学技术 2024年第6期52卷 155-164页

作者：闫晋倪小明郭盛强何庆宏赵彦伟宋金星河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454000 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454000 山西蓝焰煤层气集团有限责任公司山西晋城048200

气-液两相在储层裂隙中流动时可能存在气泡流、段塞流、环雾流等流态,查明流动时流态转变条件能为气-液两相流流态形成机理研究提供依据,有助于天然气井的生产管控。根据气-液两相流不同流态的流动特点,结合连续介质控制理论和动量守恒... 详细信息

气-液两相在储层裂隙中流动时可能存在气泡流、段塞流、环雾流等流态,查明流动时流态转变条件能为气-液两相流流态形成机理研究提供依据,有助于天然气井的生产管控。根据气-液两相流不同流态的流动特点,结合连续介质控制理论和动量守恒原理,构建了气泡流-段塞流-环雾状流等流态之间转变的数学模型,确定了各流态间变化的临界条件和主控因素,通过气-液运移产出微观流动物理模拟试验验证了所建数学模型的准确性。结果表明:气-液两相在裂隙中的流态转变是气/液相的物理性质、注气通道孔径、裂隙流动通道孔径、气相流体流速、液相流体流速等因素耦合作用的结果。气泡流与段塞流能否转变主要取决于初生气泡大小、流动通道空间、液相界面波高度;段塞流与环雾流间能否转变取决于气相流体能否击碎液相流体并使之悬浮。不同流态间转变的主要控制因素不同:气泡流与段塞流相互转变的主控因素为裂隙系统的孔径,注气通道孔径越大、流动通道孔径越小,越容易发生段塞流;段塞流与环雾流相互转化的主控制因素为流体流速、气/液相流体的物理性质,气/液相对速度越大、气/液密度差越小、液相表面张力越小,越容易发生环雾流。研究成果能够为天然气储层裂隙中气-液两相流态形成机理和天然气运移产出研究提供理论依据。

关键词：储层裂隙气-液两相流流态转化流体流速气泡流段塞流环雾流

南海扩张期岩浆流体对洋壳厚度的影响: 数值模拟

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地球物理学报 2024年第2期67卷 615-629页

作者：张慧慧许鹤华邵佳姚永坚何丽娟中国科学院边缘海与大洋地质重点实验室南海海洋研究所南海生态环境工程创新研究院广州511458 南方海洋科学与工程广东省实验室(广州) 广州511458 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 南方科技大学海洋科学与工程系深圳518055 广州海洋地质调查局自然资源部海底矿产资源重点实验室广州510760 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029

扩张期洋中脊热液循环系统的热排出与岩浆系统的热注入共同控制着洋壳厚度的生成,而岩浆流体是热液循环系统的流体成分之一,往往与下渗海水混合参与各圈层能量和物质传递,但其能量传递对洋壳厚度的影响机制目前还不清楚.利用有限元的数... 详细信息

扩张期洋中脊热液循环系统的热排出与岩浆系统的热注入共同控制着洋壳厚度的生成,而岩浆流体是热液循环系统的流体成分之一,往往与下渗海水混合参与各圈层能量和物质传递,但其能量传递对洋壳厚度的影响机制目前还不清楚.利用有限元的数值模拟手段,对扩张期热液循环系统中岩浆流体与洋壳厚度的关系进行研究.结果表明:(1)相较于只有海水参与的对流循环,含有岩浆流体的热液循环造成的洋壳厚度的减薄量更大、热液喷口温度更高.(2)岩浆流体对洋壳厚度的二次减薄作用随其含量的增大而减弱,热液喷口温度随其含量的增大而升高.(3)南海岩浆水、地幔水含量和洋壳厚度的分布具有非均质性,东部次海盆的地幔水、岩浆水含量高于西南次海盆,前者的平均洋壳厚度也大于后者,并且在海盆残余扩张脊附近存在异常薄洋壳.结合模型结果分析认为,残余扩张脊附近的薄洋壳可能受到扩张期热液循环或后期岩浆流体的影响,而东部、西南次海盆的洋壳厚度差异可能是由于前者的岩浆流体含量高于后者而造成的.

关键词：热液循环岩浆流体洋壳厚度数值模拟洋壳增生南海异常薄洋壳

湘东北万古金矿田江东金矿床成因——流体包裹体和H-O同位素制约

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黄金科学技术 2024年第4期32卷 559-578页

作者：袁梓焜邵拥军刘清泉张毓策王智琳有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室(中南大学) 湖南长沙410083 有色资源与地质灾害探测湖南省重点实验室湖南长沙410083 中南大学地球科学与信息物理学院湖南长沙410083

万古地区金矿床成矿流体的性质、来源和演化以及矿床成因类型尚存在争议。本次选择万古地区的江东金矿床,系统开展了不同阶段石英的SEM-CL分析、流体包裹体显微测温、激光拉曼光谱分析以及H-O同位素测试。流体包裹体测试结果表明,成矿... 详细信息

万古地区金矿床成矿流体的性质、来源和演化以及矿床成因类型尚存在争议。本次选择万古地区的江东金矿床,系统开展了不同阶段石英的SEM-CL分析、流体包裹体显微测温、激光拉曼光谱分析以及H-O同位素测试。流体包裹体测试结果表明,成矿流体由中温、中—低盐度的H_(2)O-NaCl-CO_(2)体系逐渐演化为中—低温、中—低盐度的H_(2)O-NaCl体系。H-O同位素测试结果表明:岩浆流体是主要的成矿流体来源,可能来源于燕山期的岩浆活动。金在成矿流体中主要以Au(HS)^(-)_(2)形式运移,流体不混溶作用和水—岩反应可能是金沉淀的主要机制。综合江东金矿床地质特征、流体包裹体特征和H-O同位素研究结果,认为其属于与岩浆活动有关的岩浆热液型金矿床。

关键词：流体包裹体 H⁃O同位素成矿流体江东金矿床万古金矿田湘东北

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广东河台金矿硫化物地球化学特征及地质意义

地球学报 2024年第4期45卷 609-622页

作者：焦骞骞张露张胜印朱平平戴家润龚朝阳昆明理工大学国土资源工程学院云南昆明650093 云南省地质矿产勘查院云南昆明650051 广东金鼎黄金有限公司广东肇庆526600

河台金矿是广东省最大的金矿,被认为是典型的剪切带型金矿。尽管矿床产于云开群变质岩中,但是在产出时间和空间展布上又与云楼岗和伍村岩体有密切关系,再加上成矿的多阶段性,导致对成矿流体及物质来源一直存在争议。河台金矿的金主要以... 详细信息

河台金矿是广东省最大的金矿,被认为是典型的剪切带型金矿。尽管矿床产于云开群变质岩中,但是在产出时间和空间展布上又与云楼岗和伍村岩体有密切关系,再加上成矿的多阶段性,导致对成矿流体及物质来源一直存在争议。河台金矿的金主要以自然金形式产出,与黄铁矿、黄铜矿、磁黄铁矿等矿石矿物紧密共生。本文对河台金矿田热液成矿期金-硫化物阶段的黄铁矿、磁黄铁矿进行了微量元素和Sr-Nd同位素分析,以进一步示踪成矿流体及物质来源。两种硫化物Co/Ni比值为0.36~3.33,显示主要为热液成因。Hf/Sm、Nb/La、Th/La值流体为主;Y/Ho比值为12.0~33.0,与糜棱岩有明显区别;(^(87)Sr/^(86)Sr)i值为0.707078~0.713545,εNd(t)为–19.36~–15.12,位于华夏板块元古代基底和EM1富集地幔之间。这些特征暗示成矿流体的多源性。黄铁矿ΣLREE/ΣHREE值介于5.53~15.4,在球粒陨石标准化图中呈明显右倾,δEu值为0.48~0.75,具有明显的Eu负异常,与糜棱岩特征相似,暗示成矿物质主要来自围岩。结合前人年代学研究结果,推测印支期在混合岩化和韧性剪切作用下,变质流体将云开群中的成矿物质运移到剪切带中,使Au初步富集;燕山期地壳深部华夏板块中—古元古代基底重熔产生的岩浆流体混入少量地幔流体,为剪切带中成矿物质发生活化迁移提供载体和动力,并在局部再次富集形成工业矿体。

关键词：黄铁矿微量元素 Sr-Nd同位素成矿物质及流体来源广东河台金矿

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