Several Au deposits in Guizhou Province, southwest China, described as being similar to the highly productive Carlintype gold deposits in northern Nevada, USA, were examined to identify similarities and differences between the two districts. Samples were collected along transects from lowto highgrade rock, where possible, and from stockpiles at the Shuiyindong, Zimudang, Taipingdong, Yata and Jinfeng (formerly Lannigou) deposits. Methods used to examine ore and alteration minerals included handsample description; reflectance spectroscopy using an ASD Terraspec spectrometer; analyses of hand samples by carbonate staining with Alizaren red and potassium ferricyanide; transmitted and reflected light petrography; chemical analyses, mineral identification, and imaging using a JEOL JSM5610 scanning electron microscope; and quantitative chemical analyses using a JEOL JXA8900 electron probe microanalyzer. Geochemical analyses of hand samples for 52 elements were done by ALS Chemex. Results indicate both similarities and differences between the two districts. Both districts have similar geologic histories, and deposits at both locations appear to have formed as a result of similar tectonic events, though the district in southwest China lacks evidence of coeval felsic igneous activity; however, the orestage minerals and the fluids that produced the minerals and deposits have some significant differences. The Nevada deposits were dominated by fluidrock reaction in which host rock Fe was sulfidized to form Aubearing pyrite. Although ore fluids sulfidized host rock Fe in the Guizhou deposits, the timing of Fe metasomatism is unknown, so whether the deposits formed in response to sulfidation or pyritization is unclear. Fluidrock reaction between an acidic, aqueous fluid and highly reactive calcareous rocks in Nevada caused extensive decarbonatization of host rocks, jasperoid replacement of carbonate minerals, and alteration of silty rock components to illite and kaolinite. In Guizhou, CO2bearing ore fluids with temperatures and pressures approaching 100 ℃ and 500 bars greater than temperatures and pressures determined for ore fluids in the Nevada deposits, deposited Aubearing pyrite. In examined Guizhou deposits these fluids carbonatized host rocks and formed both replacement and openspacefilling ore. The fluids, which may have been immiscible, were sufficiently overpressured to fracture wall rocks and to create significant open space filled by vein quartz. While deposit architecture, tectonic setting, and host rocks in Guizhou are quite similar to northern Nevada, ore and alteration minerals suggest that oreforming processes in examined Guizhou deposits have important similarities to processes associated with formation of orogenic Au systems. The Guizhou deposits display characteristics of both Carlin-type and orogenic systems, perhaps indicating formation at conditions somewhat intermediate to conditions for Carlintype deposits and orogenic systems.

 

黑色岩系型矿床是矿床学研究的一个重要对象，其成因由于成矿作用复杂而存在争议。为深入理解这种复杂性并为解决争议提供参考信息，通过深入剖析国内外这类矿床的典型实例，述评了矿床成因研究的现状与进展，并进一步提出了值得加强研究的方向。全球黑色岩系矿床分布广泛，矿床形成过程中受多种地质作用影响，并可主要归纳为3种：海水、热水与生物有机成矿作用。其中，海水和热水为成矿提供元素及有利的成矿条件(如还原的沉积环境)。相比而言，生物有机质的成矿作用则主要体现在对海水和/或热水提供的元素进行富集，并在合适条件下成矿。可见，这3种成矿作用的多元复合作用使得成矿过程极其复杂，这是导致很多矿床成因至今未完全确定的一个重要原因。今后可从两方面开展深化研究：一是揭示多期复杂成矿演化过程；二是剖析生物有机成矿作用。这些认识对沉积岩型矿床的研究同样具有普遍参考意义。

者桑金矿床赋存于上二叠统吴家坪组沉积碎屑岩中,矿体受构造破碎带控制,呈似层状、透镜状产出,是滇东南金成矿带上一个典型的卡林型金矿床。硫铅同位素地球化学研究显示，沉积黄铁矿和热液硫化物(黄铁矿和毒砂)的δ34S值均为正值,变化范围较窄(8.4‰~11.3‰),与二叠纪沉积时期海水硫酸盐δ34S值一致,具有地层硫的特征。矿石中的硫主要通过地层中有机质与海水硫酸盐的热还原作用（TSR)提供。铅同位素组成中,206Pb/204Pb变化范围较宽,207Pb/204Pb和208Pb/204Pb较为稳定,计算获得的模式年龄变化范围大(-62～389 Ma),甚至出现“负年龄”,表明除正常铅外,还有较多的放射性成因铅的混入。铅主要来自于上地壳,有少量岩浆物质的混入。矿石与围岩的硫铅同位素具有一定的继承性,成矿物质主要来自地层。
 

乌拉根矿床是喀什中新生界凹陷内新近勘查的具超大型远景的铅锌矿床。铅锌矿体呈板状，顺层分布于乌拉根向斜南、北两翼,容矿地层为下白垩统克孜勒苏群第五岩性段(K1kz5)褪色灰白色砂砾岩及古新统阿尔塔什组(E1a)泥质白云岩。矿石具块状、微细浸染状、细脉状、团斑状等构造及胶结结构、交代反映边结构等。乌拉根矿床硫化物δ34S值为-27.9‰~14.6‰,指示相邻层位中石膏、天青石等硫酸盐提供硫,同时有机物的热分解也可能作为硫的来源,硫的还原可能包括生物还原与有机质热化学还原两种模式。硫化物的206Pb/204Pb、207Pb/204Pb、208Pb/204Pb分别为18.528~18.663、15.611~15.669、38.616~38.839,极为均一,指示上地壳和造山带剥蚀区是成矿金属的来源。综合分析乌拉根铅锌矿床地质、地球化学特征,并与已有成因认识进行对比,判定乌拉根矿床是与盆地流体活动相关的砂岩型铅锌矿床。

根据显微镜下观察和包裹体均一温度测定,在丹寨汞矿田中发现了大量高密度甲烷包裹体,其均一温度为-92.7~-118.2 ℃,密度为0.278~0.350 g/cm3。与甲烷包裹体共生的盐水包裹体均一温度主要为170~230 ℃。以盐水包裹体的均一温度作为甲烷包裹体的捕获温度,用包裹体热力学方法计算出高密度甲烷包裹体在成矿过程中的捕获压力高达106.8~233.3 MPa。高密度甲烷包裹体的发现,为丹寨古油藏中原油在深埋过程中受高温裂解作用产生超压环境提供了重要证据。甲烷包裹体的观测结果为研究油热裂解气藏的压力条件和探讨汞成矿与油气成藏之间的关系提供了重要信息。

据甲烷包裹体的产出特征和显微激光拉曼分析研究,近年来在川东北地区先后发现了多种类型的高密度甲烷包裹体,揭示了油气藏和石油包裹体的高温热演化作用的重要信息：普光气田三叠系碳酸盐和碎屑岩储层中含焦沥青的高密度甲烷包裹体分别反映了早期油藏阶段矿物捕获的石油包裹体经后期高温极端裂解的成因;普光5井碳酸盐储层中含H2S而不含焦沥青的高密度甲烷包裹体,反映了古油藏高温裂解阶段新生方解石捕获了储层中富含CH4也有“TSR”成因的H2S流体的信息;五科一井下志留统黑色硅质岩石英中发现的高密度甲烷包裹体和少量含轻烃包裹体,反映了本区富有机质的下志留统高演化程度的黑色页岩在地质历史中存在高压甲烷和轻烃产出的证据。以上各种高密度甲烷包裹体成因机理和形成的高温度高压力条件,为川东北地区古油藏裂解气和志留系“页岩气”的勘探评价提供了科学依据。

岩屋坪汞矿床是铜(仁)凤(凰)汞矿带内重要的汞矿床之一。对该矿床中的流体包裹体进行了研究,结果表明:矿床内存在多种类型包裹体,包括H2O包裹体、烃H2O包裹体、烃类包裹体和固体辰砂包裹体。气液H2O包裹体均一温度变化于82.4~176.5 ℃,流体盐度为13.40％~21.75％NaCl,密度主要集中在1.05~1.10 g/cm3,成矿流体属于一种高盐度、高密度的油田卤水。矿石中沥青和辰砂晶体常分布在同一微裂隙中,辰砂晶体中常捕获有沥青包裹体,沥青包裹辰砂颗粒,烃类包裹体和固体辰砂包裹体密切共生,说明有机质与汞矿化的关系极为紧密,为研究有机质在汞的成矿过程中的作用提供了重要依据。

云南羊拉铜矿床位于金沙江构造带中部,是中—晚三叠世金沙江洋盆向西俯冲闭合碰撞造山过程中形成的一个大型铜矿床。矿体多呈层状、似层状顺层产出,但明显受层间破碎带和滑脱带控制。从流体包裹体研究入手,讨论了该矿床成矿流体的特征、演化以及流体不混溶(沸腾)作用与成矿的关系。流体包裹体研究表明,干夕卡岩阶段(Ⅰ)、湿夕卡岩磁铁矿阶段(Ⅱ)、石英硫化物阶段(Ⅲ)以及方解石硫化物阶段(Ⅳ)中发育多种类型的包裹体,主要为气液水两相包裹体和含子矿物多相包裹体,纯液相水包裹体次之,少见纯气相有机质包裹体。其中,含子矿物多相包裹体发育于Ⅰ阶段石榴石、Ⅱ阶段绿帘石,尤其是Ⅲ阶段石英中。Ⅰ、Ⅱ阶段成矿流体具有高温、高盐度特征,均一温度分别为413~593 ℃和336~498 ℃,盐度分别为19.1%~49.7% NaCleq和15.7%~53.3% NaCleq;Ⅲ阶段成矿流体均一温度为148~398 ℃,并具有低盐度(2.1%~9.6% NaCleq)与高盐度(35.5%~65.3% NaCleq)共存的特征;Ⅳ阶段成矿流体具有低温(132~179 ℃)、低盐度(3.4%~10.4% NaCleq)特征。根据流体包裹体的微观特征并结合矿区的宏观地质特征,认为流体不混溶(沸腾)是导致本矿区金属沉淀成矿的主要机制。

黔西南卡林型金矿床中存在两种类型的有机质，一种为具较低反射率的原地藻类体,散布于金矿石和沉积围岩中,多呈层纹状或条带状平行于层理面产出；另一种为热解沥青/焦沥青,多呈微细粒状产于蚀变及矿化岩石中,尤其是高品位矿石中,与主阶段似碧玉状石英、含砷黄铁矿、毒砂紧密共生或伴生,或呈分散的粒状被主阶段和晚阶段的石英、方解石、雄黄等热液矿物包裹。沥青以含较高的与成矿密切相关的微量元素As(4.90%~7.88%)和S(大多为7.48%~15.24%)区别于原地有机质(不含As,S含量2.72%~7.18%)。金矿石热液矿物中常见气相CH4、气液两相CH4H2O等烃类流体包裹体。古油藏沥青多见于二叠系生物礁碳酸盐岩的溶洞、孔隙、裂缝等开放空间中,或单独产出,或与热液方解石伴生，沥青多呈镶嵌结构,显示出高热演化程度的特点。岩相学证据显示,金矿床成矿流体是一种富含金属和碳氢化合物的油水不混溶的盆地流体,金与烃类有机质一起活化、迁移,并通过不同的沉淀和捕获机制成矿、成藏。

MVT铅锌矿与(古)油气藏在空间上的密切共生/伴生关系，说明成矿与成藏具有密切的成因联系。四川盆地东南缘的河坝铅锌矿产于震旦系灯影组古油气藏中，虽然二者在空间上密切共生，但铅锌矿的规模远较古油气藏的规模小。形成铅锌矿的流体具有较高的盐度(w(NaCl)=21.33%~23.83%)并富含有机质，成矿流体的峰温为122~134 ℃。与闪锌矿共生萤石的RbSr和SmNd同位素年龄显示成矿发生于128~130 Ma。研究区的古油气藏先后经历了多期成藏与破坏。奥陶纪—中志留世时期第一次成藏，加里东期末被破坏；二叠纪—中三叠世时期二次生烃形成油藏，晚三叠世—侏罗纪时期随着埋藏深度增加，石油发生热裂解形成古气藏，燕山期古气藏被破坏。铅锌矿的成矿仅与石油的热裂解和古气藏的破坏密切相关。石油热裂解形成硫化氢，热裂解过程中的超压使硫化氢溶于水为铅锌矿成矿提供硫源，构造隆升造成古气藏破坏，含硫化氢的油田卤水与成矿流体混合成矿。

灰家堡金矿田是黔西南卡林型金矿床的集中产地之一,对其中的水银洞、紫木凼、太平洞和簸箕田4个代表性金矿床进行了有机岩相学和地球化学研究。灰家堡金矿田的矿床中固体沥青主要产于矿石内,与矿化关系密切,产出形态受孔隙、构造裂隙控制；沥青与热液期矿物的共生组合关系表明其形成时间与成矿时间大致一致。矿石中普遍发育有机质包裹体。有机地球化学特征表明,金矿石和围岩中的有机质成熟度均较高,经历了类似的地质作用过程；有机质形成于强还原、中低盐度的沉积环境；有机质来源以海相菌藻类等低等生物为主,有少量陆源高等植物的输入。

乌拉根铅锌矿床位于新疆喀什凹陷北部,矿区及外围发育大量有机物质,有机质与铅锌成矿的关系备受关注。文中采用有机质抽提、族组分分离、定量及饱和烃色谱质谱等实验分析方法对铅锌矿区有机物质及外围油砂中氯仿沥青“A”和生物标志物进行分析,研究铅锌矿区及外围有机质特征及其地质意义,并对有机质与铅锌矿化的关系进行了探讨。结果表明,近矿围岩和外围油砂中氯仿沥青“A”族组成及其饱和烃的主要生物标志物特征均较相似,CPI=1.11~1.17,Pr/Ph=0.68~1.08,C27、C28、C29规则甾烷具有C27>C28<C29的分布特征,规则甾烷/17α(H)藿烷为0.55~0.93,C29/C30藿烷=0.36~0.52,说明矿区及外围有机质来源一致,且主要为陆相页岩。生物标志物特征OEP=1.01~1.15,C31αβ22S/(22S+22R)=0.56~0.58,βα莫烷/αβ藿烷=0.13~0.21,表明矿区及外围有机质的成熟度均较高。所有样品的Pr/Ph比值均较低(小于0.85),且所有样品均检出一定量的伽马蜡烷,说明有机质经历了较高盐度的还原条件。本次研究的所有样品的饱和烃气相色谱基线“鼓包”现象不明显,说明有机质生物降解作用弱。结合矿区地质、岩相学、矿相学和岩石地球化学特征,认为成矿流体为盆地油田卤水,而下白垩统克孜勒苏群第五岩性段紫红色岩石的褪色就是这种含有有机质的还原性流体造成的。由于成矿流体中有机质烃类与赋矿地层中SO2-4发生反应生成H2S,而H2S的生成是铅锌大量沉淀成矿的主要原因。

金属成矿与有机成藏的关联性是成藏成矿动力学研究的重要课题,东胜砂岩铀矿体与煤层或煤层气是何种关联尚不清楚。文中以多年勘探事实为基础,研究表明,东胜铀矿区铀矿体与煤层平面位置重叠或相近,剖面中铀矿体上下均有煤层,铀矿体与煤层垂距2~15 m,两者厚度变化相互响应,铀矿体与煤层具有内在关联性。铀储层酸解烃类主要是CH4,与来自煤层的煤层气主成分一致,铀储层中从砂岩铀矿石,到铀矿化砂岩,再到无铀矿化砂岩,酸解烃类含量依次(CH4分别为569.43 μL/kg、174.93 μL/kg、156.12 μL/kg)降低,铀矿化与煤层气内在关联明显。煤层、尤其是由它产生的煤层气是铀储层中铀矿物沉淀和成矿的重要还原剂,煤层及其厚度的变化可以作为本地区砂岩铀矿体勘探的有机质标志。

依据多目标区域地球化学调查数据对比研究中国中东部地区土壤有机碳分布与变化特征。中东部平原及周边地区河北、河南、湖北、湖南、广东与海南等6省经黄河、长江纵贯南北，由较高纬度带到较低纬度带，跨越温带、亚热带和热带地区的截然不同的自然景观，调查面积约33.4万 km2，表层土壤(0~0.2 m)碳储量为906.84 Mt，平均碳密度为2 716.93 t/km2。连接更高纬度带的东北平原土壤碳密度，中东部地区由高纬度带至低纬度带碳密度呈现高低高低的规律性变化，即3 327.8 t/km2(东北平原)2 207.39、2 421.02 t/km2(河北、河南)3 442.15、3 942.92 t/km2(湖北、湖南)2 255.90、2 936.72 t/km2(广东、海南)。不同生态系统碳密度均值比研究发现，由高纬度带至低纬度带农田与城市系统均值比呈反向变化，农田趋高，城市趋低。与第二次土壤普查相比，中东部地区20年期间土壤有机碳总计增加115.18 Mt，占14.5%，年均增加5.76 Mt。但有机碳增加比例极不平衡，由高纬度带至低纬度带增加比例及变化速率呈显著降低趋势乃至负增长。其中农田、城市系统变化比例呈现增长，呈下降趋势的由大至小为潮间带、河流、湖泊、草原、森林及沼泽等。

捷克Jílové金矿集区在中世纪时期曾是波希米亚地块最大、最富集金的地区,黄金开采已具有2000多年的悠久历史。最重要的矿床有Peprˇ、Bohuliby、Radlík和Rotlev,主要赋存于新元古界těchovice组火山沉积岩和波希米亚花岗闪长岩深成岩体中。金矿化存在3种类型：脉状矿化、含金网脉状矿化、浸染状矿化。金矿床中的矿物组成已超过70种,包括Cu、Pb、Zn、Fe、As、Mo、Bi、Hg、Au和Ag的一些硫化物、硫盐、氧化物、氢氧化物、硫酸盐、碳酸盐、钨酸盐、硅酸盐,还有碲化物、卤化物和自然元素的矿物。笔者通过显微镜观察、电子探针和扫描分析等综合分析技术,确认金矿床中也存在一些硒矿物。金矿石中的矿物种类较多,组成复杂以及存在大量碲化物、自然金,构成Jílové金矿集区的一大特色。一般说来,亲硫环境越强,出现硒化物、碲化物这样的特殊矿物就越少。因此,金矿床中同时存在大量碲化物、硒化物矿物,表明金矿床的形成具有特殊的物理化学条件。在成矿早阶段,具有高f(S2)和低f(Se2)、f(Te2)、f(O2)的介质,且f(S2)/f(Se2)＞1、f(S2)/f(Te2)＞1,此时形成大量的黄铁矿、白铁矿、磁黄铁矿、黄铜矿、毒砂、方铅矿、闪锌矿等硫化物。而Se、Te有可能以类质同象的形式赋存于硫化物矿物中。在成矿晚阶段,随着硫化物的大量沉淀,具有f(Se2)/f(S2)、f(Te2)/f(S2)、f(O2)逐渐增高,有利于硒化物、碲化物的形成。根据金矿石中的硒矿物、碲矿物组合,获得在300 ℃成矿温度下形成硒化物、碲化物时的f(Se2)、f(Te2)分别为10-14.97~10-7.09和10-10.98~10-7.50。

根据均衡原理制约的地热计算得到中国西部及邻区岩石圈的温度分布状态，以40、100 km和莫霍面深度等温线图的形式表示，同时计算了以1 350 ℃等温面深度表示的中国西部及邻区的热岩石圈厚度。结果显示：中国大陆西北部地区、哈萨克斯坦东部地区以及上扬子地块、蒙古中西部地区和青藏高原中部的深部地温较低，青藏高原北部、东部以及天山褶皱带中部的深部地温高。在中国西部及邻区范围内，岩石圈厚度在180 km以上的地区包括准噶尔盆地，塔里木盆地核心部位，西藏东部、中部以及祁连山地区。上扬子地块(四川盆地)岩石圈厚度为160 km或更多，蒙古中西部地区以及哈萨克斯坦东部地区的岩石圈厚度为140~180 km。青藏高原东部边缘和藏北地区以及天山中部吉尔吉斯伊塞克湖地区的岩石圈厚度较薄(<140 km)。地热计算得到的结果与地震层析成像研究结果之间相互吻合。采用湿的上地幔流变学模型的计算结果表明，青藏高原及其东部边缘、天山褶皱带中部和蒙古中西部地区的岩石圈流变学强度模型为“奶油蛋糕(crème brlée)”型，其强度剖面显示强地壳而弱地幔的特点；上扬子地块(四川盆地)、准噶尔盆地、塔里木盆地和哈萨克斯坦东部地区岩石圈流变学强度模型为“果冻三明治(jelly sandwich)”型。

文中主要对西天山喇嘛苏岩体进行SHRIMP锆石UPb年龄、主微量及SrNdPb同位素测定，阐明岩体成因及形成构造背景。喇嘛苏岩体主要由石英二长闪长岩、花岗闪长斑岩和英云闪长斑岩组成。其中，石英二长闪长岩形成于(394.8±4.9)Ma，花岗闪长斑岩和英云闪长斑岩形成于(380.9±3.9)Ma，略晚于石英二长闪长岩。岩体具有埃达克质岩的特征，且显示从钙碱性向高钾钙碱性演化的趋势，稀土元素配分曲线显示相对富集轻稀土((La/Yb)N: 3.55~15.52)及中等的负或正Eu异常(δEu: 0.53~1.12)。岩体具有较高的Sr含量((322~808)×10-6)和较低的Y含量((12.90~18.86)×10-6)。微量元素特征显示岩体富集LILE亏损HFSE，并具有Nb、Ta和Ti负异常。岩体初始SrNd同位素组成为εNd(t)=-4.29~+0.75 和 ISr=0.706 052~0.708 263，Nd模式年龄为1.03~1.46 Ga。花岗闪长斑岩和英云闪长斑岩的铅同位素特征为206Pb/204Pb=18.500~19.044，207Pb/204Pb=15.575~15.626，208Pb/204Pb=38.443~38.864；石英二长闪长岩为206Pb/204Pb=18.694~18.711，207Pb/204Pb=15.622~15.630，208Pb/204Pb=38.648~38.660。所有地球化学特征显示喇嘛苏岩体是俯冲洋壳部分熔融形成的熔体，上升过程中与受俯冲带沉积物交代的地幔楔相互作用，且有少量古老地壳的混染而形成。岩体形成于晚泥盆世准噶尔残余洋盆向伊犁—中天山地块俯冲的大陆弧背景，与该区Cu(Au)矿化有较密切的联系。

内蒙古文圪气镁铁超镁铁杂岩体主要由辉石岩和角闪石岩组成，普遍发育角闪石环带的角闪石岩位于岩体南部，呈伟晶结构，主要由角闪石(＞95%)和磷灰石(3%~5%)组成。选取环带较明显的两个角闪石样品，采用EMPA和LAICPMS分别做主量和微量成分剖面，环带角闪石边部为铁韭闪石，核部为韭闪石。从核部到边部，SiO2、MgO、Na2O含量逐渐降低，Al2O3、TiO2、FeOT、K2O和碱金属(Na2O+K2O)逐渐升高。中稀土、重稀土元素和Sc最大值位于核部，最小值位于边部；轻稀土元素、高场强元素、大离子亲石元素及过渡金属元素最大值位于幔边部，最小值位于核部，反映了核部氧逸度较高、温度和压力较低，边部氧逸度较低、温度和压力较高，是两期不同成分、温度、压力和氧逸度岩浆结晶的表现，并且角闪石岩受到后期高氧逸度低温热液的改造。环带角闪石的形成机理与文圪气岩体中铂族元素矿化过程相吻合。文圪气岩体与华北地台北缘中泥盆世镁铁质超镁铁质岩具有相同的岩石组成、成因和构造背景，环带角闪石具有幔源角闪石特点，核部平均温度大于732 ℃，边部大于770 ℃，核、边部温度均小于950 ℃，结晶压力≤272 MPa，结晶深度≤124 km。环带角闪石的结晶过程可能与文圪气岩体中铂族元素的成矿过程类似。

基于横穿南极半岛西侧不活动陆缘陆架区的多道地震剖面解释，对该地区的新生代构造变形及沉积演化进行了研究。研究表明，南极半岛西侧陆缘陆架区可以划分为四大平行于南极半岛走向的构造单元，从陆侧至海侧，分别是陆架内缘区、陆架盆地、陆架中部隆起和陆架外缘区。同时通过地震剖面不整合面识别以及结合区域演化历史，对陆架外缘区层位进行了划分，共划分出四大构造层序：俯冲碰撞前层序S4，俯冲碰撞后层序S3，上新世冰川沉积S2及全新世冰海沉积S1。基于构造单元及构造层序的划分，将南极半岛西侧不活动陆缘陆架区的构造沉积演化分为三期：（1）中生代—始新世，菲尼克斯板块向着南极半岛俯冲，南极半岛西侧陆缘为主动大陆边缘，陆架内缘区发生火山活动，形成海底火山岩，而在陆架盆地区和陆架外缘区沉积火山碎屑岩；（2）从始新世开始，南极洲菲尼克斯洋中脊逐步分段式地抵达南极半岛西侧大陆边缘，南极半岛西缘逐渐转变成不活动的大陆边缘，并在陆架中部发生隆起作用，使得陆架盆地内的沉积物发生变形形成向斜构造，同时在陆架外缘区沉积硅质碎屑岩；（3）上新世开始，南极半岛西缘发生大规模的冰川作用，大陆边缘的沉积主要受控于冰川作用。

对祁连山冻土区天然气水合物勘探区DK2至DK6钻孔地层、岩心粒度、断层破碎带以及冻土层属性进行了综合分析。结果表明，研究区水合物储存首要控制因素是可为深部气源提供流体通道的区域主断层，其他小断层和破碎带可为水合物提供部分流体来源及储存空间，气体来源以深部热解气为主；不同沉积环境地层中水合物赋存层段的粒级组分含量不同，局部粗碎屑沉积亦可为天然气水合物提供有利储存空间；而水合物的储存不仅受冻土层厚度控制，还可能与冻土层岩性有很大关系，有利的“盖层”(低孔隙度、低渗透率)可能更利于水合物的赋存。此外，江仓组地层也可能对天然气水合物有一定的岩相控制作用。

塔里木盆地东南缘的阿克塔什塔格地区，保存有较为完好的早前寒武纪基底变质岩——阿克塔什塔格杂岩，主要由米兰岩群、新太古代TTG花岗片麻岩和侵入其中的各类古元古代花岗片麻岩构成。其中米兰岩群和TTG片麻岩发育塑性流变褶皱和高角闪岩相麻粒岩相变质，具有强烈的混合岩化，并遭受后期的角闪岩相变质改造。米兰岩群中的长英质片麻岩和TTG岩系的锆石SHRIMP UPb年龄分别为(2 567±32) Ma和(2 592±15) Ma，二者普遍低Si高Al、富Na贫K、富Sr贫Mg、富集LILE和LREE，亏损HSFE和HREE、轻重稀土分馏强烈、Eu异常不明显，具有类似于埃达克岩的岩石地球化学特征，表明它们形成于俯冲带的岛弧环境，为岛弧玄武岩俯冲至下地壳部分熔融的产物，指示了塔里木盆地东南缘新太古代晚期古老克拉通的大陆地壳水平增生。在此基础上，文章还探讨了塔里木盆地周缘早前寒武纪基底岩系的年代格架问题，认为塔里木盆地具有统一的早前寒武纪变质基底。

不同级序层序界面与构造不整合面对碳酸盐岩储层发育与分布起主要控制作用。通过对塔中西部加里东中、晚期不整合面、晚奥陶世台缘结构、奥陶系碳酸盐岩ⅢⅣ级以上层序与岩性段划分、32口区探井储层发育特征及11口探井碳酸盐岩及其少量缝洞充填物的碳氧、锶同位素的综合研究，提出了奥陶系碳酸盐岩多类型储集体发育的地质模式。其中，加里东中、晚期第一幕(T47)构造导致了台缘向台内发育顶部削截，发育高位体系和强烈的表生岩溶作用，后期为上超的海侵体系，构成了一个构造岩性复合转换面。第二幕（T27）总体为海侵上超（角度）淹没不整合，局部高处有小规模剥蚀。中、上奥陶统台缘带向台内由垂向加积向进积作用增强，台缘带大的坡角有利于残厚较大的一间房组与良里塔格组发育与分布。塔中西北部奥陶系碳酸盐岩Ⅲ级以上高频层序和沉积旋回特征较为相似。奥陶系碳酸盐岩缝洞中方解石与其围岩的碳氧、锶同位素有较强的继承性，鹰山组灰岩或云（灰）岩及缝洞方解石中的δ13CPDB和δ18OPDB负偏变化较明显，与不同构造部位中的地层剥蚀强度或岩溶强度成正比。与良里塔格组灰岩与缝洞方解石中低锶特征不同，鹰山组中锶同位素87Sr/86Sr相对较高，受壳源锶影响相对较大，反映了其与良里塔格组沉积环境不同且其岩溶作用更广泛。鹰山组储集体发育主要受控于构造挤压断层相关褶皱控制下的地层（剥蚀）不整合面分布，构成了继承性构造带、断层上盘等地貌高的“抬升剥蚀潜流带残留型强烈的多期岩溶叠加改造型”岩溶模式和构造带间或断裂下盘带等其他部位“抬升剥蚀淋滤与潜流带分带不明显（局部充填）平缓弱改造型”的岩溶模式。

编者按：《地学前缘》编辑部将不定期推出“向读者推荐”栏目。根据一些论文评价指标和专家评审意见，重点推出一些文章的评价意见、主要内容和创新点提示，以期获得读者更多的关注，提升学术论文的影响力，更好地发挥学术导向作用，促进论文成果为科技创新服务。

宇地系统场沉积响应范例：蓟县系雾迷山巨旋回层序及节律
作者：孟祥化葛铭任国选刘自亮李现根刘贺娟
刊登于《地学前缘》2011,18(4):107122

评价意见：基于宇宙天体运动（包括运动的各种轨道、速度、周期、相对地球的位置等）及其对与之相对应的地球所形成的动力场（包括引力场、电磁场、光能辐射场等）的影响或控制，作者孟祥化教授等提出了宇地系统的概念。天体的运动规律是以时间和位置来表达的，宇宙运动中地球和其所在的太阳系的相对位置是不断变化的，银河系及太阳系通过动力场对地球所施加的作用存在周期性变化，变化的结果记录在地层和构造形变之中。地层中的记录是以沉积旋回层序保存的，其中充满了间断和突变。以宇地系统观来研究地球沉积学的问题称之为宇地系统沉积地质学（Sedimentary Geology in the CosmicEarth System）。孟祥化教授等还提出了宇地系统场的沉积旋回谱系划分方案（文中表1），并同时在克拉通盆地、拗拉谷盆地、断陷裂谷盆地及前陆盆地等进行了揭示沉积节律与宇地系统控制规律的研究。其主要研究思想包括两点：(1)强调灾变事件对沉积学的重要意义；(2)将地球纳入宇宙体系中讨论。建立宇地系统观的沉积地质学理论和方法体系是孟祥化教授长期以来一直倡导的沉积地质学研究的方法论。

本文所揭示的雾迷山组在层序上构成的显著沉积韵律正是在沉积旋回谱系中的米兰科维奇周期、小行星云周期及银道面周期共同控制下形成的不同级次的沉积韵律旋回。本文是应用宇地系统观来研究沉积地质学问题的一次生动诠释，揭示了拗拉谷盆地沉积节律与宇地系统控制规律的关系，为沉积学的研究提供了新的思路和方法，也为有志于在此方面进行研究的沉积地质学者开拓了新的研究领域。同时，本文也为中国华北地台中元古代长期以来有关地层层序划分和对比问题提供了新的思路和方法。

成矿流体动力学的原理、研究方法及应用
作者：池国祥薛春纪
刊登于《地学前缘》2011,18(5):118

 

评价意见：金属成矿离不开成矿流体。流体地质过程，事实上是相关岩石、矿石和矿床系列形成的过程。地壳和地幔中流体，尤其成矿流体地质过程的研究既是深刻揭示成矿机理的关键，也是实现相关矿产有效勘查的根本。

流体成矿既是化学过程，也是物理过程。但目前矿床学研究多集中在成矿流体起源、性质和其中金属沉淀机理等化学过程，而很少关注成矿流体流动的物理过程及其与矿床形成和定位关系问题。加强成矿流体动力学研究，实现流体成矿化学过程和物理过程研究的统一是当前成矿学研究的重大课题。

    论文结合多年世界各地成矿流体研究积累，第一次较全面系统地阐述了成矿流体动力学基

以鄂尔多斯盆地西南缘延长组为例，运用高分辨率层序地层学原理，对延河等露头沉积特征进行深入研究。研究认为不整合面、冲刷侵蚀面、岩性岩相转换面和湖泛面为重要的层序界面，并划分出1个超长期基准面旋回，5个长期基准面旋回及17个中期基准面旋回。延长期东、西两岸发育河流三角洲沉积体系，东北部主要为曲流河、曲流河三角洲体系；西南主要发育辫状河及辫状河三角洲沉积体系。有利储集砂体主要为水下分流河道成因、水下分流河道河口坝复合成因、河口坝成因和滑塌浊积扇成因等4种类型。研究认为，随湖平面变化，在基准面升降过程中，可容纳空间(A)与沉积物补给量(S)的比值(A/S)影响不同物源方向沉积体系的分布，并建立了沉积演化分布模式。

以鄂尔多斯盆地西南缘延长组为例,通过对野外露头沉积特征、骨架颗粒、重矿物组合等分析,讨论了研究区物源与沉积体系特征。研究表明:早期沉积物源主要来自盆地西南方向,南部也有贡献。中、晚期沉积物源除来自西南方向和南部物源外,还受到来自盆地北东方向次要物源的影响。延长组长8之上与之下物源性质发生明显变化。延长组长8砂岩的岩屑以变质岩为主,少量沉积岩和火成岩;而延长组长6砂岩岩屑则以沉积岩为主, 少量变质岩和火成岩,这表明长6沉积期盆地周缘、特别是盆地西缘抬升加剧,地层的剥蚀更强烈,致使大量较年轻的地层被剥蚀并加入源区母岩中。鄂尔多斯盆地延长期湖盆为北西南东向展布,西南区主要发育辫状河和辫状河三角洲沉积体系，东北区主要发育曲流河三角洲沉积体系，在深湖区发育浊积扇沉积体系。

浅水三角洲是当今沉积学研究热点和油气勘探重点对象。鄂尔多斯盆地陇东地区三叠系延长组发育了大型浅水辫状河三角洲,并在其中发现了丰富的油气资源。在大量野外露头、岩心和地球物理资料分析的基础上,明确鄂尔多斯盆地延长组具有利于浅水辫状河三角洲发育的大型坳陷湖盆地质背景,形成的辫状河三角洲具有粒度较粗、塑性岩屑较多、成分和结构成熟度较低、发育交错层理和间断正韵律、水下分支河道多叉、砂厚、延伸远等沉积特征。鄂尔多斯盆地浅水辫状河三角洲沉积时期,沉积区距物源区相对较近，河道宽深比较大，发育浅水沉积构造和沉积韵律,构造活动和湖平面变化共同控制了三角洲的发育,形成了“小平原、大前缘”的浅水辫状河三角洲沉积体系。

利用岩心、测井资料和重力流沉积理论,系统研究了鄂尔多斯盆地陇东地区延长组重力流沉积特征及其沉积模式。该区重力流沉积物可分为浊积岩、砂质碎屑流沉积物、泥质碎屑流沉积物和滑塌岩。其中,浊积岩发育正粒序;砂质碎屑流沉积物以冻结块状沉积为特征;泥质碎屑流沉积物以泥质为主,内部含少量砂质颗粒和砂质团块;滑塌岩发育包卷层理等液化构造。不同重力流沉积物发育程度差异明显,浊积岩和砂质碎屑流沉积物的钻遇井数最多,泥质碎屑流沉积物最少。在重力流单期沉积厚度方面,砂质碎屑流沉积物单期沉积厚度平均为0.986 m,明显高于其他类型;浊流沉积厚度最低,平均厚度为0.414 m。本区重力流是由三角洲前缘沉积物失稳滑塌所致,砂质碎屑流沉积物和浊积岩是主要的重力流沉积类型,其次为滑塌岩和泥质碎屑流沉积物。砂质碎屑流沉积物主要发育于北东向曲流河三角洲前缘前方的深水区;浊积岩主要发育于西部、西南部和南部物源形成的辫状河三角洲前缘前方的深水区域;泥质碎屑流沉积物和富含泥砾砂质碎屑流沉积物在平面分布极少,且规律不明显。

以鄂尔多斯盆地苏里格大气田二叠系下石盒子组盒8段河道砂体为研究对象，开展盒8段河道砂体成因类型及分布模式的研究。详细的岩心观察和相标志研究表明，盒8下段为辫状河砂体，盒8上段为曲流河砂体，局部发育网状河砂体。岩性、岩相与砂体的含气性的关系密切，含气砂体与砂岩中的粗岩相单元有良好的对应关系，粗岩相主要发育在高能辫状水道、心滩及曲流河下部边滩内。河道砂体分布模式研究表明，盒8下段发育高能辫状河砂体与低能辫状河砂体模式，盒8上段具有北部网状河、南部曲流河的分布模式。

鄂尔多斯盆地陇东地区延长组是该地区的主要产油层，素以“低孔低渗”而闻名。根据岩心观察、薄片鉴定、粒度分析和扫描电镜、阴极发光和X衍射等分析化验对该地区延长组储层的岩石学特征及其变化规律进行了深入研究。研究表明，陇东地区延长组砂岩储层岩石类型主要为细中粒岩屑质长石砂岩和长石质岩屑砂岩；成分成熟度较低；总体上从西部耿湾—环县向东至合水—塔儿湾，砂岩成分成熟度逐渐增高；下部的长8—长10及上部长1—长4+5较粗，为中细粒砂岩，中部长6、长7较细，多为粉—细砂岩。砂岩岩屑含量高、类型丰富，发育泥岩、白云岩等沉积岩岩屑，喷发岩、花岗岩等岩浆岩岩屑及板岩、千枚岩、片岩等变质岩岩屑，其中长8—长10以喷发岩岩屑为主，含量东西差异小，长1—长7以白云岩岩屑为主，含量西高东低；变质岩岩屑各层段都存在；云母在东部含量较高。按岩屑对成岩作用的影响分为刚性和塑性两大类，其中刚性可再细分为易溶与难溶两类，塑性可细分为易压实变形及易蚀变两类。此项研究成果对于分析延长期的盆地演化、物源类型及储层后期成岩作用及孔隙演化具有重要意义。

大量岩石薄片、孔隙铸体薄片、扫描电镜与X衍射以及常规物性等分析资料研究表明，鄂尔多斯盆地陇东地区三叠系延长组砂岩主要为成分成熟度及结构成熟度较低的长石质岩屑砂岩、岩屑砂岩和长石砂岩。优质储层主要发育于粗粒富含刚性颗粒的砂岩中，这类砂岩在埋藏过程中由于早期快速埋藏加之泥岩、板岩及千枚岩岩屑含量高，经历了强烈的压实作用，使其由原始孔隙度大约为39%降低至18.5%；此后发生石英颗粒次生加大及绿泥石胶结，使孔隙有一定程度的损失(大约3.5%)；紧随其后的是方解石及白云石碳酸盐胶结，损失孔隙度5%；后来出现碳酸盐胶结物与长石及岩屑的溶蚀作用，新增加孔隙度4％～8%，最晚期的是含铁方解石和含铁白云石胶结充注溶蚀孔隙和部分原生孔隙。

陇东地区延长组砂岩储层属于典型的低孔低渗储层，分析孔隙成因类型及其控制因素，对于寻找相对高孔渗储层具有重要指导意义。通过大量孔隙铸体薄片鉴定认为，陇东地区延长组砂岩发育原生与次生两大类孔隙类型，其中原生孔隙包括压实剩余原生粒间孔和胶结剩余原生粒间孔；次生孔隙包括粒间杂基及胶结物溶孔、长石和岩屑粒内溶孔及铸模孔、粒间高岭石绿泥石胶结物晶间孔；另外还存在少量构造成因的微裂缝。现今孔隙多为部分原生与部分次生组成的混合孔隙。孔隙成因类型受沉积条件和成岩作用双重因素控制，沉积条件决定了砂岩沉积时的水动力条件，从而决定了砂岩的岩石学特征和原生粒间孔的发育程度，压实作用决定了压实剩余粒间孔的大小与多少，胶结作用决定了胶结剩余粒间孔的多少，溶蚀作用控制了各种溶蚀孔隙的类型及发育程度，如粒间杂基和碳酸盐胶结物溶孔、长石及岩屑粒缘与粒内溶蚀孔隙的发育程度。原生孔隙在长8、长9、长4+5粒度较粗的层段中较明显，次生孔隙在长6、长7粒度细层段和顶部不整合面附近的长1-3中占的比例较多。系统运用大量薄片和物性资料首次明确指出陇东地区延长组砂岩储层孔隙为混合成因，且次生孔隙特征明显，原生孔隙由于压实和胶结作用大量损失。

运用铸体薄片、扫描电镜与常规压汞等资料,对陇东地区延长组低渗透储层孔隙结构分类标准进行了研究。不同孔隙结构特征参数与宏观物性参数的相关分析表明,最大连通喉道半径与渗透率的相关关系最好,为喉道分级的最优参数;运用数据构形的方法确定出了喉道分级界限,建立了储层孔隙、喉道分级标准。综合孔隙与喉道大小的组合及储层孔喉的其他特征,将延长组储层砂岩的孔隙结构划分为六种类型:大中孔粗喉型、中小孔中喉型、中小孔细喉型、小孔微细喉型、细微孔微细喉型和细微孔微喉型。不同孔隙结构类型的储层具有不同的物性特征及不同的产液能力。

应用铸体薄片、阴极发光、扫描电镜等资料,对陇东地区延长组储层成岩作用类型及定量强度进行了综合研究,用定量指标划分成岩相类型,建立了不同类型成岩相测井响应特征模板,并对成岩相纵向及平面分布进行了研究。压实、胶结、溶解3种主控成岩作用的强度计算与分级研究表明,研究区压实作用较强,主要为强压实、中压实,在粒度较细、杂基含量较高的砂岩中可达到极强压实;胶结作用强度差异较大,以弱胶结为主,局部地区发育强胶结;溶解作用强度较大,以中溶解、强溶解为主。成岩相类型可划分为中压实强溶解相、中压实中溶解相、中压实中胶结中溶解相、中压实强胶结相、强压实强溶解相、强压实中溶解相、强压实强胶结相、极强压实相8种成岩相类型。相对优质储集相(中压实中强溶解相和强压实强溶解相)在纵向上主要分布在长3油层组和长8油层组,平面上不同油层组相对优质储集相分布区存在差异,主要呈条带状和透镜状分布。

综合应用多种岩心分析资料对陇东地区上三叠统延长组主力勘探目的层长8和长6油层组的岩石组构、岩石组分与储层质量差异进行了对比分析,探讨了岩石组构与岩石组分对储层质量差异的控制作用。长8末期一次显著的构造事件导致长8与长6油层组储层岩石组分和组构特征发生了明显的变化。相较于长8油层组,长6油层组粒度较细、杂基含量较高,使得原始渗透率较低,并导致更强的压实作用,使得其最终储层质量较差;塑性组分含量高,经历了较强的压实作用,原生粒间孔保存较少,并不利于后期溶蚀作用对储层进行改造;喷发岩岩屑含量低使储层早期绿泥石膜胶结相对不发育;富含白云岩岩屑为晚期含铁碳酸盐胶结物的形成提供了物质基础,使得长6油层组储层进一步致密化;长石含量高使得自生伊利石含量高,其形成的大量微孔隙导致了渗透率的大幅度降低。

利用原油与岩样抽提物的族组成分离与定量分析、饱和烃色谱色质、芳烃色谱色质等分析测试资料,系统分析了陇东地区延长组原油的地球化学特征,并研究了原油的成因类型。研究表明,陇东地区延长组原油均为正常油,组分以饱和烃馏分为主;原油的母质来源为低等水生生物与陆源高等植物的双重贡献;形成环境为淡水微咸水的水体环境、弱氧化还原的沉积环境;原油为成熟油,属于烃源岩生烃高峰时期的产物。根据C30重排藿烷的相对含量,可将原油划分为3类,第Ⅰ类原油C30重排藿烷含量最低,第Ⅱ类原油C30重排藿烷含量中等,第Ⅲ类原油C30重排藿烷含量最高。其中第Ⅰ类原油最多,来自于长7油页岩,该类原油分布广泛,白豹、西峰、合水、华庆以及姬塬地区均以该类原油为主;第Ⅱ、Ⅲ类原油样品较少,与暗色泥岩关系密切,零星分布于镇北以北,西峰以东地区。

通过油源对比确定了鄂尔多斯盆地陇东地区延长组长4+5、长6、长9暗色泥岩和长7油页岩与暗色泥岩的有效性，进一步采用热解烃指数(HCI)、可溶有机质与有机碳含量关系确定了有效烃源岩的有机碳含量下限为1.1%。以此下限值作为标准，与单井测井资料预测的有机碳含量值结合，确定了单井不同层段有效烃源岩的厚度。通过大量钻井有效烃源岩的厚度统计，确定了不同层段有效烃源岩的厚度分布特征。长4+5有效烃源岩主要分布在研究区中部，最大厚度超过60 m。长6有效烃源岩的分布中心集中在庆城—马岭一带，最大厚度超过70 m，沉积中心的厚度在20~70 m，分布范围与长7油页岩的分布较为一致。长9有效烃源岩在东北部的志丹地区，主体厚度在30～60 m。

主要对陇东地区延长组流体包裹体特征进行了研究,结合烃源岩生烃史、原油成熟度，综合分析研究区的成藏期次。流体包裹体镜下观察与荧光特征显示陇东地区延长组存在两期油气包裹体：第一期油气包裹体在单偏光下呈灰褐色或深褐色的液烃包裹体,丰度较低,盐水包裹体均一温度主峰为75~95 ℃；第二期油气包裹体以气液烃包裹体为主,液烃表现为无色或淡黄色的单偏光特征与浅黄色至蓝绿色的荧光特征,丰度较高,盐水包裹体均一温度主峰为75~95 ℃与100~120 ℃。结合烃源岩生烃史与原油成熟度认为,陇东地区延长组存在三期成藏：距今约为140~130 Ma的早期低熟油小规模充注时期；发生于120~100 Ma,与烃源岩生烃高峰期相对应的中期成熟度大规模成藏期；距今约为100~40 Ma的晚白垩世构造抬升调整成藏时期。

低渗透油藏在国内外分布十分广泛，逐渐成为未来石油勘探开发的重要接替领域。与常规油藏不同，低渗透砂岩油藏具有以下特征：(1)含油饱和度低，与储层物性关系复杂；(2)油水关系复杂，无明显的油水界面；(3)大面积广泛分布，受构造高低控制不明显；(4)距离源岩越远，石油富集程度越差。陇东地区延长组低渗透砂岩油藏的成藏机理研究表明：低渗透砂岩储层排替压力较大，浮力很难驱动石油发生明显的运移，石油在优质烃源岩生烃作用产生的剩余压力驱动下，向上、向下连续充注进入邻近砂体，近源聚集，形成原生油藏；裂缝发育条件下，已聚集石油可在浮力驱动下沿裂缝进行垂向、侧向运移调整，远源成藏，形成次生油藏。综合石油成藏期次、裂缝特征及形成时间、储层孔隙演化史以及成藏动力演化等特征，建立了陇东地区延长组油藏的成藏模式：早期低熟油小规模充注模式、中期成熟油大规模充注成藏模式、晚期构造抬升调整成藏模式。其主要控制因素为源储大面积广泛接触奠定了低渗透砂岩储层石油富集的基础，优质烃源岩生排烃范围控制了原生油藏分布范围，裂缝发育特征控制了次生油藏分布部位。

重点从鄂尔多斯盆地陇东地区长7段油页岩的地质、地化与含油性等方面分析了其页岩油的地质特征，粗略估算了长7段页岩油的资源潜力。油页岩主要分布在长7段中下部,横向连续性好。有机质丰度高，有机质类型以Ⅰ、Ⅱ型为主，并处于成熟演化阶段，以生油为主，具有较好的含油性。采用体积法对鄂尔多斯盆地陇东地区长7段页岩油的潜在资源量进行了估算，约为283.2亿t，勘探潜力较大，资源丰度为56.64×104 t/km2，是研究区潜在的重要非常规石油资源。

以鄂尔多斯盆地陇东地区三叠系延长组低渗透砂岩油藏为例，基于大量基础地质、地球物理和地球化学分析资料，指出鄂尔多斯盆地陇东地区延长组石油富集主要受稳定构造背景、低孔渗储层与高效优质烃源岩良好配置等多种因素控制。以长7油页岩为主、多层段有效烃源岩的高效生烃是石油富集的基础，低渗储层与高效烃源岩的直接大面积接触及烃源岩的异常高压驱动下的高效排油是低渗储层石油富集的关键；稳定的构造背景和低渗透储层的强烈非均质性是石油保存的根本。在延长组储层普遍致密的背景下，有效烃源岩的排烃范围和有效储层的分布共同控制了石油富集地区。勘探实践已表明，大型内陆坳陷湖盆低渗储层富油理论可有效指导油气勘探，已发现了亿吨级大油气田。