基于马尔科夫链的裂缝期次研究——以重庆天府地区上二叠统长兴组露头为例

为寻找一种经济又有效的裂缝期次定量划分方法,本文以重庆天府地区上二叠统长兴组地层为例,对构造裂缝形成期次的划分方法进行了研究。在大量野外观察与测量的基础上,以基于概率统计学的马尔科夫链为方法,进行了转移频数统计、马尔科夫性质检验、随机值计算、残差矩阵分析,得出研究区的裂缝发育期次主要为三期：第一期裂缝为近东西向,第二期裂缝为北西西-南东东向,第三期裂缝为北北东向-南南东向;结合基于地球化学的充填物碳氧同位素分析,取对应期次的裂缝充填物进行实验,对上述分析结果进行佐证,结果发现其同位素值主要散落在三个区域：第一期裂缝充填物δ18O平均值为-8.58‰,δ13C平均值为3.32‰,形成时平均埋深为3864m,形成温度为130℃;第二期裂缝充填物δ18O平均值为-7.16‰,δ13C平均值为3.79‰,形成时平均埋深为3084m,形成温度为107℃;第三期裂缝充填物δ18O平均值为-5.18‰,δ13C平均值为3.70‰,形成时平均埋深为2147m,形成温度为79℃。综合研究区构造演化史以及埋藏史分析认为：第一期裂缝形成于燕山早期,第二期裂缝形成于燕山晚期,第三期裂缝形成于喜山早期。实验结果成功验证了马尔科夫链的分析,因此马尔科夫链为一种可行的裂缝期次研究方法。     

四川盆地龙马溪组页岩中碳酸盐矿物形成机制

碳酸盐胶结物是四川盆地龙马溪组页岩中重要的自身矿物,但对其形成机制目前尚无深入研究。以四川盆地龙马溪组A井和B井为研究对象,综合应用全岩X射线衍射测试、扫描电镜分析了页岩中自身碳酸盐矿物的类型,并利用分成分碳氧同位素对其形成机制进行了研究。结果表明:四川盆地龙马溪组页岩中碳酸盐矿物沉积水介质主要为陆相淡水。A井的方解石δ~(13)C平均值为-1. 14‰,δ~(18)O平均值为-12. 63‰,B井的方解石δ~(13)C平均值为-2. 40‰,δ~(18)O平均值为-12. 84‰,氧同位素表明两口井方解石均主要形成于早成岩B期,碳主要来源于有机质脱羧反应; A井白云石δ~(13)C平均值为-1. 84‰,δ~(18)O平均值为-7. 56‰,其形成主要与早成岩阶段硫酸盐还原作用密切相关; B井白云石的δ~(13)C平均值为-4. 48‰,δ~(18)O平均值为-11. 12‰,主要与中成岩A期有机质脱羧反应密切相关,铁白云石主要形成于晚成岩阶段;黏土矿物转化提供了研究区碳酸盐矿物沉淀所需要的钙离子、镁离子及铁离子。该研究成果对进一步分析四川盆地龙马溪组页岩成岩演化具有重要指导意义。     

合川盐井溪嘉陵江组第二段盐溶角砾岩-次生灰岩的碳氧同位素组成

以四川盆地东部合川盐井溪剖面三叠系嘉陵江组第二段的盐溶角砾岩-次生灰岩为重点研究对象,在薄片观察、阴极发光和元素分析的基础上,探讨了盐溶角砾岩-次生灰岩和相邻地层中微晶灰岩、微晶白云岩的元素地球化学特征和碳、氧同位素组成。研究表明:盐溶角砾岩-次生灰岩锰、锶的质量分数和δ~(13) C、δ~(18) O平均值分别为268×10~(-6)、120×10~(-6)、-5.80‰和-8.97‰,微晶灰岩锰、锶的质量分数和δ~(13) C、δ~(18) O平均值分别为142×10~(-6)、767×10~(-6)、-1.60‰和~(-6).31‰。与相邻地层的微晶灰岩相比,盐溶角砾岩-次生灰岩具有较高的锰含量、较低的锶含量、较负的碳、氧同位素组成,显示盐溶角砾岩-次生灰岩的地球化学特征代表了表生成岩环境,其碳源主要与近地表大气水环境的CO_2有关,并可能掺和细菌硫酸盐还原作用产生的CO_2,氧除与近地表大气水有关外,并可能继承了硫酸盐中的氧;微晶灰岩则对海水地球化学信息具有更好的代表性。相邻地层微晶白云岩的锰、锶的质量分数和δ~(13) C、δ~(18) O平均值分别为291×10~(-6)、98×10~(-6)、-0.30‰和-4.23‰,具有和盐溶角砾岩-次生灰岩类似的锰、锶含量和较正的碳、氧同位素组成,碳同位素可能较好地代表了同期海水,氧同位素则代表了蒸发海水。     

湖南羊角脑铀矿床碳氧同位素地球化学研究

羊角脑铀矿床是鹿井矿田南部的一个中型矿床,该矿床矿体主要受断裂破碎带控制,碳酸盐化与铀矿化关系密切。对羊角脑铀矿床不同期次的方解石脉进行碳氧同位素分析。该矿床成矿早期、成矿期、成矿晚期都发育方解石脉,从成矿早期→成矿期→成矿晚期,方解石的δ~(13)C_(PDB)值有明显降低的趋势,而δ~(18)O_(SMOW)值成矿早期最低,成矿期与成矿晚期方解石的δ~(18)O_(SMOW)值变化范围与平均值相似。羊角脑矿床成矿早期方解石δ~(13)C_(PDB)介于-5.0‰~-6.4‰,平均值为-5.8‰,与幔源CO_2的碳同位素变化范围与平均值相似,而成矿期与成矿晚期由于CO_2发生脱气作用引起的同位素分馏而降低,表明该矿床成矿流体中的碳来自地幔去气作用,方解石的δ~(13)C-δ~(18)O组成呈负相关关系,进一步证实羊角脑铀矿床成矿流体中CO_2矿化剂是地幔去气作用形成。     

东江下游大气降水氢氧同位素特征及水汽来源

大气降水是水循环系统的主要输入源,其氢、氧稳定同位素组成(δD、δ~(18)O)受区域气象、地理等因素变化影响较大,可以对环境变化做出快速、及时的响应,是研究全球和局地水循环特征的重要技术手段。东江流域地处我国珠江三角洲,季风环流通过影响水汽输送场的分布控制降水的时空分配。为研究区域降水成因及机理,本文采集并测定东江流域下游地区2017年逐日降水样品中δD、δ~(18)O,以月为研究时间尺度,分析其与气温、降水量之间的关系;利用HYSPLIT后向轨迹模式追踪降水气团的传输路径,进一步探讨区域降水的水汽来源及输送状况。结果表明,研究期间降水样品中δD的变化范围为-105.10‰～+9.98‰,雨量加权平均值为-57.88‰;δ~(18)O的变化范围为-14.80‰～-0.55‰,雨量加权平均值为-8.61‰,局地大气降水线为δD=8.60δ~(18)O+16.15(R~2=0.99)。月尺度下δ~(18)O最高值出现在1月份,为-3.47‰,最低值出现在8月份,为-10.17‰。δ~(18)O与气温、降水量均呈显著负相关关系,表现"反温度效应"和"降水量效应"。太平洋水汽带来的降水δ~(18)O、δD偏高,印度洋水汽带来的降水δ~(18)O、δD偏低,而南海降水气团中δ~(18)O、δD则随季节的不同而改变,表现为夏、秋两季明显较春季贫化,存在明显"降水同位素环流效应"。     

米仓山-汉南隆起牛蹄塘组页岩稳定碳同位素组成及其意义

利用牛蹄塘组暗色泥页岩样品进行有机碳同位素(δ~(13)C_(org))、无机碳同位素(δ~(13)C_(carb))、氧同位素(δ~(18)O)、总有机碳(TOC)、微量元素测定,分析米仓山-汉南隆起区早寒武世古海洋环境及其与页岩有机质生产的关系。基于原始海洋巨大溶解有机碳库(DOC)和海洋分层理论,结合不同古海洋微生物种属碳分馏特征,描述米仓山-汉南隆起区早寒武世古海洋环境和有机质生产模式。结果表明:研究区牛蹄塘组页岩中获取的碳氧同位素具有良好的原始性,对研究区古海洋环境具有良好的指示意义;δ~(13)C_(org)明显富集轻碳同位素(~(12)C)显示强烈的负异常,分布在-34.032‰～-29.537‰,属于L型无定形有机质,且更富集轻碳同位素;δ~(13)C_(carb)明显富集重碳同位素(~(13)C),分布在-1.21‰～3.64‰;氧同位素δ~(18)O分布在-8.94‰～-3.5‰;研究区南北部碳氧同位素空间分布具有差异性,与南部西河乡剖面相比,北部宁强铁锁关和两河村剖面的碳同位素具较高的δ~(13)C_(org),偏正的δ~(13)C_(carb)和高的δ~(13)C_(carb-org),且δ~(13)C_(carb)与δ~(13)C_(org)呈明显的解耦关系而与δ~(13)C_(carb-org)线性相关;牛蹄塘组页岩碳氧同位素组成取决于海侵过程中藻类、化能自养、甲烷细菌、甲烷氧化菌等特殊的古海洋微生物种属分布或活动强度与上升洋流、海洋分层的有机结合。     

陇东地区延长组构造裂缝方解石脉特征及其与烃类流体活动的关系

通过微量元素与稳定同位素分析对鄂尔多斯盆地陇东地区延长组广泛发育的构造裂缝方解石充填物的成因及其与烃类流体活动的关系进行研究。结果表明:该区砂泥岩裂缝中充填的方解石为相对富集Fe和Mn而贫Mg的(含)铁方解石,其δ13CPDB为-6.6‰～2.7‰,δ18OPDB为-23.0‰～-14.9‰;方解石脉中富集的Mn元素主要源于酸性烃类流体对长7段源岩内部凝灰岩的溶蚀,其成因主要与有机质演化过程中甲烷生成作用产生的相对富13C二氧化碳和脱羧作用产生的贫13C二氧化碳有关;方解石脉主要形成于早白垩世长7段烃源岩生排烃期间,稍早于或同步于烃类流体的大规模活动,侏罗纪末期形成的裂缝构成了延长组烃类流体活动的重要通道,有利于烃源岩排烃及低渗透砂岩储层的油气运移。     

长江口外冲淡水区悬浮颗粒物中总有机碳和叶绿素a的碳同位素分布

应用超声提取、固相萃取(SPE)、薄层色谱(TLC)技术,成功提取、分离了海水悬浮颗粒物中的色素类化合物,并对叶绿素a(Chl a)的碳同位素进行了测定,建立了海水悬浮颗粒物中叶绿素组分的TLC分离及稳定碳同位素测定方法.测定了长江口外冲淡水区颗粒有机碳(POC)和Chl a中的碳同位素.发现悬浮颗粒物中Chl a的δ13C介于-28.17‰～-32.29‰之间,平均值-29.75‰;POC的δ13C介于-17.92‰～-23.19‰之间,平均值-20.67‰,Chl a比POC的δ13C偏负9.08‰.表层Chl a的δ13C值由北向南逐渐偏负,由近岸向开阔海域逐渐偏正.     

辽宁八家子铅锌矿床围岩白云岩的氧碳同位素组成

该矿床位于华北地台区北缘内侧。矿床围岩以中元古界高于庄组白云岩为主。岩浆岩主要是矿区东部的黑云母石英二长岩。从南东往北西,矿体划分为北山、红旗、炉沟、东风、冰沟五个矿段。 白云岩碳、氧同位素组成的研究表明,矿区白云岩是海相沉积碳酸盐。在其形成之后,由于燕山期黑云母石英二长岩的侵入和相应的热变质作用,使部分白云岩的δ~(18)O和δ~(13)C值显著降低。在热液成矿作用过程中,由于大气降水的混入,同样会导致白云岩的δ~(18)O和δ~(13)C值降低。燕山期黑云母石英二长岩的侵入及岩浆热液作用对八家子铅锌矿的形成起了重要作用。     

鄂尔多斯盆地东南部黄陵地区延长组裂缝特征及形成期次探讨

通过野外露头和岩心观察,黄陵地区裂缝发育,主要是垂直缝和高角度缝。裂缝在区域内分布稳定,属于区域构造裂缝。裂缝主要以未充填为主,有效性高。结合裂缝发育特征及区域应力背景,采用岩石声发射实验、裂缝充填物稳定碳氧同位素、流体包裹体分析等实验手段,综合分析认为黄陵地区延长组存在三期裂缝,分别对应为燕山期二幕,燕山期三幕和喜山期,现今裂缝分布是在燕山期构造作用的基础上经过喜山期改造而形成。     

江西永平铜矿含矿方解石C-O同位素研究

江西永平铜矿床是位于钦-杭金属成矿带东端的一个大型铜矿床,其成因类型长期存在较大争议。通过对永平铜矿床后成矿阶段含矿方解石进行C-O同位素及XRD测试。结果表明,方解石C-O同位素组成相对均一,其δ~(13)C_(PDB)值为-2.7‰～-3.8‰,平均值-3.3‰;δ~(18)O_(SMOW)值为16.4‰～17.9‰,平均值为17.2‰。该结果说明永平铜矿床后成矿阶段的碳来自于深部原生碳酸岩或幔源碳酸岩,海相碳酸盐岩几乎无贡献;氧同位素结果显示其可能经历了原生碳酸岩或幔源碳酸岩与硅酸盐岩高温交换作用。永平铜矿床为矽卡岩型矿床,成矿阶段石英+方解石±硫化物脉形成的温度为122℃左右。本研究成果为永平铜矿床的成因和后成矿阶段演化的流体特征提供了新的制约。     

广东省河源断裂带碳酸泉水化学特征及形成机制

为了解广东省河源断裂带碳酸泉的形成机理,全面认识碳酸泉形成过程,为碳酸泉的开发与管理提供科学依据,在河源断裂带地区采集了5组碳酸泉样品及18组非碳酸泉样品,开展了水化学特征分析及δD、δ~(18)O、~(14)C、δ~(13)C和~3He/~4He多种同位素分析。结果表明,碳酸泉主要水化学类型为Na-Ca-HCO_3型。δD、δ~(18)O同位素分别介于-43.32‰~-41.72‰和-7.06‰~-6.55‰,位于大气降水线附近,表明其补给来源于大气降水,补给高程在1 000~1 300 m。通过~(14)C法测年及修正后的δ~(13)C年龄校正模型计算得到碳酸泉的年龄在21~26 ka。碳酸泉点δ~(13)C的变化范围在-1‰~2‰之间,R/Ra(样品~3He/~4He与大气~3He/~4He之比)比值介于0~2.5,表明河源断裂带碳酸泉中的CO_2为幔源与变质混合成因,并以变质作用为主。     

贵州独山地区上二叠统合山组C、O同位素特征、沉积环境分析

合山组的沉积环境在不同地区存在较大差异,前人未有关于独山地区上二叠统合山组沉积环境及C、O同位素的报道。为了查明贵州独山地区合山组沉积环境及C、O同位素特征,在分析合山组沉积组合和沉积相的基础上,进一步分析了合山组26件碳酸盐岩样品的C、O稳定同位素特征,以及沉积环境演化过程。结果表明,贵州独山地区合山组主要发育了局限台地、开阔台地、台地边缘浅滩和台盆4种沉积环境;δ~(13)C(PDB)值变化在-1.1‰~5.0‰之间,平均值为3.1‰,δ~(18)O(PDB)值变化在-8.8‰~-2.1‰之间,平均值为-5.6‰;δ~(13)C值与海平面的变化呈正相关,δ~(18)O值主要受海平面变化影响,与之呈负相关;研究区古盐度Z值主要介于120.3~132.4之间;根据δ18O计算出的古温度在13.7℃~47℃,平均温度为30.2℃,代表了热带气候。在晚二叠世,独山地区合山组早期沉积环境是由局限台地、开阔台地、台地边缘浅滩迅速变为深水台盆沉积,之后海水变浅,中期经历了由局限台地迅速变为台盆沉积的演化过程,晚期为局限台地环境沉积。     

轮古西地区奥陶系碳酸盐岩古岩溶储层碳、氧同位素地球化学特征

中—下奥陶统鹰山组碳酸盐岩古岩溶储层是塔里木盆地轮古西地区的主要油气产层 .为了弄清储层的成因类型、储层古岩溶过程中的流体性质和古水文条件 ,为预测和评价此类储层提供有关的地球化学信息 ,讨论了储层形成过程中记录的碳、氧稳定同位素特征 .结果表明 :轮古西地区奥陶系鹰山组碳酸盐岩古岩溶储层中的δ13C和δ18O值的变化范围较大 ,δ13C值为 -0 .70‰～ -6.5 0‰ ,平均值 -1 .76‰ ;δ18O值为 -3 .75‰～ -1 7.1 0‰ ,平均值 -9.42‰ .碳酸盐岩基质、冲积岩和方解石胶结物的δ13C和δ18O分布具有一定的差异 .三类样品的δ18O值均具有明显偏负特征 ,表明在碳酸盐岩成岩过程中受到大气成因的淡水影响 ,反映了当时的风化壳岩溶成岩环境 .冲积岩样品的δ13C值的偏负程度较高 ,其物源可能来自石炭—二叠系地层     

镇泾地区延长组多期次裂缝发育特征及分布

根据野外、非定向岩心、成像测井、裂缝充填物的稳定同位素测定、岩心的声发射实验等资料对鄂尔多斯盆地镇泾地区延长组天然裂缝特征、形成期次及成因类型进行分析,结果表明该区裂缝以垂直和高角度裂缝为主,主要组系为南北向、北东向,发育张破裂和剪破裂2种裂缝类型;延长组裂缝有3个破裂期,主要破裂期为燕山期第Ⅱ幕,对应埋深约为1 190m;研究区存在多期的区域性裂缝及断裂共(派)生裂缝。运用断层共生裂缝参数评价软件和FLAC3D岩石破裂数值模拟软件,预测和评价断层共(派)生裂缝和多期次区域构造裂缝的平面分布。结果表明,南部的区域构造裂缝比北部发育,砂体越多的地方裂缝发育程度也越高,断裂带范围内裂缝发育程度普遍高于非断裂带范围。     

诸广岩体南部辉绿岩脉特征及其与铀成矿关系

诸广岩基南部侵入于印支-燕山早期花岗岩中的辉绿岩脉广泛分布,早期(±140 Ma)辉绿岩脉多以近EW向分布,第二期(110~103 Ma)、第三期(±90 Ma)主要为NNW向或NEE向展布,属板内拉斑玄武岩系列。蚀变辉绿岩较相对新鲜辉绿岩明显富集K2O和MgO,轻微富集Al2O3,而明显贫Na2O与CaO;对比分析辉绿岩、花岗岩和富矿石三者地球化学特征,认为成矿组分Cr,Co,Ni和U等主要来源于花岗岩而不是辉绿岩。无矿化的新鲜辉绿岩、含矿破碎辉绿岩、花岗质碎裂岩富矿石三种不同岩性的样品的δ34SV-CDT值具有明显的分段特征,分别为-0.2‰~-0.5‰、-6.5‰~-10.9‰、-17.4‰~17.9‰,认为成矿热液的硫主要来自地层中的生物成因硫或沉积硫,可能部分来自花岗岩。辉绿岩脉中的矿化与辉绿岩脉经过了后期构造的切割和破碎有很大的关系,辉绿岩脉在铀成矿过程中的主要起物理化学界面的作用,它的侵入为成矿作用提供导矿和储矿构造。     

于奇西地区奥陶系储层裂缝充填物碳氧同位素地球化学特征

本文通过对于奇西地区8口井内的岩心裂缝充填物取样,并对样品进行裂缝充填方解石晶体和泥质的δ13C、δ18O稳定同位素测试分析,综合讨论裂缝充填物的碳、氧同位素地球化学特征。研究结果表明,部分溶蚀孔洞和裂缝方解石晶体的碳氧同位素分布接近于早期岩石的形成环境,形成较早,充填环境较封闭;大多数的构造裂隙、洞穴充填方解石晶体充填较晚,充填成岩体系环境开放;大气淡水岩溶发育可以作为于奇西地区寻找有利储层的一种指示。     

苏南地区下三叠统青龙组灰岩有效裂缝的厘定

在裂缝宏观、微观特征观察与描述的基础上,运用裂缝充填物碳氧同位素分析、阴极发光等手段,研究了苏南地区下三叠统青龙组灰岩裂缝的发育期次,厘定了有效裂缝的形成时间。认为,苏南地区青龙组发育6 期裂缝,其中第I 期为水平缝合线,形成于青龙组沉积初期;第II 期为构造裂缝,被方解石全充填,原油显示微弱,形成于印支—燕山早期;第III 期为构造张裂缝,被方解石充填未盈,原油显示丰富,形成于仪征运动早期;第IV 期为倾斜缝合线,形成于仪征运动中期;第V 期为构造裂缝,被方解石全充填,原油显示微弱或无显示,形成于三垛运动早期;第VI 期为构造裂缝,未被任何物质充填,形成于盐城运动期。仪征运动早期形成的张裂缝晶洞及溶洞发育,原油显示最为丰富,为有效裂缝;青龙组灰岩裂缝型储层预测应以仪征运动早期的构造应力场强度为重要参数。     

福建平和大望山等铅、锌、银(金)矿床稳定同位素地球化学

对福建平和大望山等铅、锌、银(金)矿床的氧、氢、硫、铅稳定同位素分析测定结果,脉石矿物氧同位素δ~(18)O(‰)=+2.54～+10.05,其中包裹体氢同位素δD_(H_2O)(‰)=-46.6～-111.8矿石硫同位素δ~(34)Si(‰)=-3.60～+4.90,铅同位素~(206)Pb/~(204)Pb=18.3817～18.8747,~(207)Pb/~(204)Pb=15.5932～15.8328,~(206)Pb/~(204)Pb=38.5152～39.9802.据硫、铅同位素研究认为,矿质来自花岗闪长岩浆:氢、氧同位素研究认为,成矿溶液主要为演化的混合型初始岩浆水(MCIMW),局部有大气降水或演化的大气降水的混入,并讨论了水/岩作用以及矿床所在地区地质地球化学的某些特点。     

河南省新县姚冲钼矿床成因机制研究

在详细的野外地质工作基础上,通过含矿石英中的流体包裹体,矿石硫、铅同位素,含矿石英氢、氧同位素等研究,探讨姚冲钼矿床成矿物质来源和形成机制.显微观察表明流体包裹体可分为LH2O+VH2O两相水溶液包裹体(Ⅰ型)、LH2O+LCO2+VCO2三相水溶液包裹体(Ⅱ型)和含子矿物的LH2O+LCO2+VCO2+S四相水溶液包裹体(Ⅲ型)三种类型;流体包裹体均一温度介于190℃~384℃(含子晶介于322℃~513℃)之间,盐度介于1.62wt%~13.18wt%NaCl eq之间;流体包裹体激光拉曼组分分析显示:Ⅰ型包裹体主要为H2O并含有少量CO2,Ⅱ型和Ⅲ型包裹体主要为H2O和CO2;计算密度介于0.641~0.965g·cm-3之间,估算最大成矿深度约2km.矿石硫同位素δ34SV-CDT值介于-2.89‰~-0.30‰之间,均值为-1.78‰.矿石铅同位素206 Pb/204 Pb比值介于16.363~17.344之间,均值为16.757;207Pb/204Pb比值介于15.298~15.473之间,均值为15.368;208Pb/204Pb比值介于37.324~37.854之间,均值为37.539.含矿石英的δDSMOW值介于-79.80‰~-64.30‰之间,均值-70.20‰;δ18 OH2O值介于1.24‰~3.08‰之间,均值2.07‰.以上研究表明姚冲钼矿床形成于中高温浅成环境,成矿物质主要来源于下地壳溶融形成的岩浆,可能混有少量的地幔物质;成矿流体以岩浆水为主,混有大气降水,混合作用是矿床形成的主要机制.