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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

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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

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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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断层-盖层封闭性定量评价——以塔里木盆地库车坳陷大北—克拉苏构造带为例

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石油勘探与开发 2015年第3期42卷 300-309页

作者：付晓飞贾茹王海学吴桐孟令东孙永河东北石油大学CNPC断裂控藏研究室黑龙江省"断层变形封闭性及与流体运移"高校科技创新团队 "非常规油气成藏与开发"省部共建国家重点实验室

基于岩石力学特征测试和野外露头解剖,分析塔里木盆地库车坳陷大北—克拉苏构造带断裂在膏盐岩盖层和砂砾岩储集层中的变形机制,研究断层封闭机理并建立天然气保存综合定量评价图版。随埋深增加,膏盐岩从脆性阶段向脆-塑性、塑性阶段转... 详细信息

基于岩石力学特征测试和野外露头解剖,分析塔里木盆地库车坳陷大北—克拉苏构造带断裂在膏盐岩盖层和砂砾岩储集层中的变形机制,研究断层封闭机理并建立天然气保存综合定量评价图版。随埋深增加,膏盐岩从脆性阶段向脆-塑性、塑性阶段转变,库车坳陷膏盐岩从脆性向脆-塑性转化的深度约为1 740 m,从脆-塑性向塑性转化的深度约为3 400 m。断裂在脆性膏盐岩中变形形成贯通性断裂,可用断接厚度表征断层垂向封闭性;断裂在脆-塑性膏盐岩盖层中变形形成涂抹,涂抹因子(SSF)值3.5为膏盐岩涂抹连续与否的临界值,为判断脆-塑性膏盐岩中断裂垂向封闭性的标准;断裂一般不断穿塑性膏盐岩。断裂在砂砾岩中变形形成断层角砾岩型断裂带,不具封闭能力,天然气在断层圈闭中聚集数量取决于控圈断裂两盘岩性对接幅度,圈闭范围内最小对接幅度决定断层圈闭气水界面和气柱高度。综合考虑膏盐岩脆塑性转化深度、临界断接厚度、SSF值、圈闭范围内最小对接幅度4因素,建立了大北—克拉苏构造带天然气保存综合定量评价图版,为断层圈闭风险评价提供了依据。

关键词：库车坳陷膏盐岩盖层脆塑性转化断接厚度泥岩涂抹因子盖层封闭性断层封闭性

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长岭断陷断层活动特征及控藏作用

石油地球物理勘探 2022年第5期57卷 1182-1191,I0009页

作者：王琦张万福孙永河王有功付晓飞孙立志东北石油大学地球科学学院黑龙江大庆163318 “油气藏及地下储库完整性评价”黑龙江省重点实验室黑龙江大庆163318 东方地球物理公司研究院地质研究中心河北涿州072751 重庆科技学院石油与天然气工程学院重庆401331 东北石油大学三亚海洋油气研究院海南三亚572025

松辽盆地长岭断陷气藏类型多样,其分布特点与断层活动息息相关。为此,基于盆地构造演化背景,利用伸展正断层生长指数(EI)、断层垂直断距—埋深(T-Z)曲线、反转断层反转率(RI)和滑移距离曲线分析断裂活动时期和活动强度,划分断层类型,分... 详细信息

松辽盆地长岭断陷气藏类型多样,其分布特点与断层活动息息相关。为此,基于盆地构造演化背景,利用伸展正断层生长指数(EI)、断层垂直断距—埋深(T-Z)曲线、反转断层反转率(RI)和滑移距离曲线分析断裂活动时期和活动强度,划分断层类型,分析不同类型断层对成藏的控制作用。研究表明:(1)长岭断陷发育断陷期活动、断陷期—拗陷期活动和长期活动(断陷期—坳陷期—反转期持续活动)的弱反转、强反转四种类型断层;(2)断陷期断层控制沙河子组烃源岩和营城组火山岩储层分布;(3)断陷期—拗陷期断层不仅控制烃源岩及火山岩储层的分布,还可在源内作为中、下部气藏组合的油气输导断层;(4)长期活动弱反转断层断陷期控制烃源岩分布,在拗陷期可作为油气输导断层,反转期控制浅层圈闭的形成并对气藏进行调整;(5)长期活动强反转断层对拗陷期形成的天然气藏具有破坏作用,该类断层附近难以形成规模天然气聚集。该成果对于松辽盆地南部深层天然气勘探具有指导作用。

关键词：松辽盆地长岭断陷断层活动特征断层分类控藏作用

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VSP逆时偏移及其存储策略研究

石油地球物理勘探 2015年第1期50卷 77-83,16页

作者：王维红郭雪豹石颖刘诗竹东北石油大学地球科学学院黑龙江大庆163318 黑龙江省普通高校科技创新团队“断层变形、封闭性及与流体运移” 黑龙江大庆163318

在逆时偏移算法中,应用常规的随机边界方法虽可节约存储空间,但浅层常伴有随机噪声。应用PML边界方法虽可改善上述状况,却又面临地震波场存储的压力。为此,本文采用优化系数的高阶有限差分方法实现VSP数据逆时深度偏移,采用拉普拉斯去... 详细信息

在逆时偏移算法中,应用常规的随机边界方法虽可节约存储空间,但浅层常伴有随机噪声。应用PML边界方法虽可改善上述状况,却又面临地震波场存储的压力。为此,本文采用优化系数的高阶有限差分方法实现VSP数据逆时深度偏移,采用拉普拉斯去噪方法压制低频噪声,并兼顾考虑精度和存储,在PML边界震源波场正传过程中保存部分波场,进而利用保存的信息与检波点波场同步反传,不仅可有效地节约存储空间,也确保了替代波场信息的可靠性。断层模型测试表明,本文方法能够以低存储实现高精度的VSP逆时偏移,相比于地面地震偏移,断层成像更清晰、准确。

关键词： VSP 逆时偏移随机边界 PML边界

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喀斯特山区重复采动下地表沉陷预测研究

矿业研究与开发 2024年第3期44卷 65-72页

作者：章海兵刘勤志孔德中张鹏飞李利贵州大学矿业学院贵州贵阳550025

为保护矿区地表生态环境,提高喀斯特山区重复采动下地表沉陷变形的预测精度,首先理论分析了煤层采出后上覆岩层运移碎胀特征以及地表滑移机理,确定煤层采动引起山区地表移动变形的影响因素;在原有平地重复采动地表最大下沉值预测模型的... 详细信息

为保护矿区地表生态环境,提高喀斯特山区重复采动下地表沉陷变形的预测精度,首先理论分析了煤层采出后上覆岩层运移碎胀特征以及地表滑移机理,确定煤层采动引起山区地表移动变形的影响因素;在原有平地重复采动地表最大下沉值预测模型的基础上,考虑地表滑移对地表最大下沉值的叠加影响,构建了山区重复采动下地表最大下沉值预测模型,并结合数值模拟的方法,研究不同地面坡度下煤层采动对地表沉陷变形的影响;最后分别利用平地、山区重复采动下地表最大下沉值预测模型对采空区地表沉陷变形进行概率积分法预测,将预测结果与实测值进行对比分析。研究结果表明:基于山区重复采动下地表最大下沉值预测模型对采空区地表下沉值的预测精度较原有预测模型提高了1.4个百分点,水平移动值的预测精度提高了4.3个百点分,表明山区重复采动下地表最大下沉值预测模型具有实用性,可为类似矿区的地表沉陷研究提供参考。

关键词：重复采动地表沉陷喀斯特山区地面坡度沉陷预测模型

尼日尔三角洲E背斜顶部断裂演化机制及封闭性

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石油与天然气地质 2017年第5期38卷 973-982页

作者：谢昭涵孙永河闫玉民胡光义范廷恩刘宗堡东北石油大学CNPC断裂控藏研究室黑龙江大庆163318 黑龙江省科技创新团队"断裂变形封闭性及流体运移" 黑龙江大庆163318 东北石油大学非常规油气成藏与开发省部共建国家重点实验室培育基地黑龙江大庆163318 中国石油华北油田公司勘探开发研究院河北任丘062552 中海油研究总院北京100028

尼日尔三角洲深水区E油田背斜顶部发育大量密集断层,多数断层倾向一致呈多米诺式排布,活动机制和期次不清楚,对油水的分隔作用不明确。基于构造解析思想,通过构造平衡剖面和古构造图回剥技术研究E背斜的轴面迁移过程,结合断裂成核理论... 详细信息

尼日尔三角洲深水区E油田背斜顶部发育大量密集断层,多数断层倾向一致呈多米诺式排布,活动机制和期次不清楚,对油水的分隔作用不明确。基于构造解析思想,通过构造平衡剖面和古构造图回剥技术研究E背斜的轴面迁移过程,结合断裂成核理论明确断裂活动期次和机制,进而划分断裂系统,指导断裂的封闭性评价。提出深水背斜顶部正断层重力滑动的演化机制,确定多米诺式正断层与背斜轴面迁移的多期次对应关系。E构造共分为4个演化阶段,发育7类断裂系统,其中三个期次的重力滑动断阶(阶梯式)断层为本区独有的特殊构造,在古背斜背景下受控于重力作用变形。逆冲断层和多期活动断层的封闭趋势强,重力滑动断阶断层具有潜在封闭性,而晚期伸展断层不具有封闭能力,筛选出16条潜在封闭断层。确定本区断层弱封闭SGR临界值为8%,完全封闭临界值为20%,评价结果显示:其中8条断层完全封闭,能够将断层两盘分隔为不同油水单元,4条断层具有弱封闭能力,不分隔油水,仅影响注水受效,从而指导油田的钻井和注采方案设计。

关键词：断裂演化断层封闭性油水分布深水背斜尼日尔三角洲

水力压裂岩体损伤破裂折迭突变模型研究与应用

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岩石力学与工程学报 2014年第A2期33卷 3406-3411页

作者：赵万春王婷婷付晓飞官兵东北石油大学石油工程学院黑龙江大庆163318 东北石油大学黑龙江省普通高校断层变形、封闭性及与流体运移科技创新团队黑龙江大庆163318

为准确描述油气田工程中压裂岩体损伤突变裂缝的起裂问题,基于岩体孔隙度的变化,定义岩体损伤变形的损伤变量,并建立岩体形变过程的损伤本构模型。考虑油气藏压裂岩体损伤破坏过程为岩体形变能的积聚增加与突然释放,基于能量守恒原理,... 详细信息

为准确描述油气田工程中压裂岩体损伤突变裂缝的起裂问题,基于岩体孔隙度的变化,定义岩体损伤变形的损伤变量,并建立岩体形变过程的损伤本构模型。考虑油气藏压裂岩体损伤破坏过程为岩体形变能的积聚增加与突然释放,基于能量守恒原理,建立压裂岩体损伤的张量型折迭突变模型。给出压裂岩体损伤突变平衡方程与岩体损伤突变破坏能量释放量计算模型。计算、分析长庆油田苏里格区块石英砂岩与岩屑砂岩水力压裂岩体损伤突变破坏能量释放量变化规律,为油气田压裂岩体损伤破坏裂缝形成的研究提供新方法。

关键词：岩石力学水力压裂损伤突变折迭突变模型能量释放量