新疆阿吾拉勒山西段穷布拉克铜矿床流体包裹体和碳氧硫同位素研究
Fluid inclusion and stable isotope studies of the Qiongbulake copper deposit in Western Awulale Mountain,Xinjiang
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摘要: 提要： 穷布拉克铜矿床是新疆阿吾拉勒铁铜成矿带西段规模最大的一个铜矿床。本文对该矿床Ⅰ号矿体3种矿石中的方解石脉开展了流体包裹体和稳定同位素研究，结果表明：3种矿石的包裹体均为气液两相包裹体，流体体系为NaCl-H2O体系。包裹体的均一温度为85～343℃，盐度范围为（1.57～17.79） wt%NaCl eq.，密度为0.7～1.05 g/cm3。方解石的δ13C值为-3.2‰～-6.5‰，平均-4.08‰，显示出幔源的特征。成矿流体的δ18O值为0.45‰～4.44‰。硫化物δ34S值变化范围较大，为-10.5‰～5.5‰。Ⅰ号矿体与矿区内的火山热液型矿体具有相似的流体包裹体和稳定同位素特征，沉积特征不明显，并非沉积-改造型，与其他矿体具有相同的成因类型。成矿流体由火山热液和参与了水-岩反应的大气水两种流体混合而成，以火山热液占主导地位。矿物沉淀主要与流体混合后缓慢降温有关，但混合后的稀释作用以及水-岩反应导致pH值升高可能也起到了一定作用。Abstract: Abstract：The Qiongbulake copper deposit is the largest deposit in western Awulale Mountain copper belt of Xinjiang. Three ore types from No.1 ore body were selected for fluid inclusion and stable isotope studies. The results reveal that all the fluid inclusions are of L-V type and NaCl-H2O system. Fluid inclusions associated with calcite display moderate-low homogenization temperatures (85℃～343℃),moderate-low salinities (1.57～17.79 wt%NaCl eq.) and low densities (0.7g/cm3～1.05 g/cm3). The petrographic characteristics of the fluid inclusions in the three ore types are similar to each other,whereas some differences do exist for the homogenization temperatures and alkalinities. Carbon isotope determinations of calcite show δ13CPDB values of -3.2‰～-6.5‰, suggesting that the carbon was derived from the mantle. Oxygen isotope determinations of the fluids show δ18OSMOW values of 0.45‰～4.44‰. Sulfur isotope determinations of sulfides show δ34SVDT values of -10.5‰～5.5‰. The No. 1 ore body and other volcanic hydrothermal ore bodies have similar fluid inclusion and stable isotope characteristics. Therefore, the No. 1 ore body is not of sedimentation-transformation genesis but of volcanic hydrothermal genesis. The mixing of volcanic hydrothermal solution and circulated meteoric water was probably responsible for ore genesis. The slow cooling of ore-forming fluid played the most important role in the deposition of minerals. However, the effect of dilution and the increase of pH were not negligible.
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Keywords:
- fluid inclusion /
- stable isotope /
- ore-forming fluid /
- volcanic hydrothermal solution /
- Qiongbulake
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1. 研究目的（Objective）
勘探实践证明，志留系是我国目前最为有利、最有前景的页岩气勘探开发层系，已在四川盆地的涪陵、长宁—威远等地区取得了页岩气重大突破，进入商业开发阶段。基础地质调查表明，四川盆地周缘地区志留系黑色页岩发育，尤其是鄂西—渝东北地区，志留系底部龙马溪组富含笔石黑色页岩发育，厚度大，页岩有机质丰度高，生烃潜力大。20世纪80年代以来，中石化、中石油实施的常规油气钻井，在志留系龙马溪组均见到了不同程度的页岩气显示，展示了其良好的页岩气勘探前景，但目前尚未取得突破性的进展。
2. 研究方法（Methods）
通过野外地质调查、老井复查、分析测试及综合研究，结合区域构造特征、岩相古地理、目的层埋深等条件，对鄂西—渝东北地区志留系龙马溪组页岩气成藏地质条件进行了系统的研究，以保存条件为核心，优选鄂西建始—巴东志留系页岩气勘查有利区，在建始龙坪背斜南翼部署实施了1口地质调查井——建地1井，全井段进行了取心、气测录井，和测井工作。通过对建地1井志留系龙马溪组、新滩组、罗惹坪组岩心样品进行系统采样，测试了有机地化、岩石矿物学、储层物性和含气性等评价参数，建立了志留系页岩气综合地质剖面。
3. 研究结果（Results）
建地1井钻探资料揭示志留系自上而下发育纱帽组、罗惹坪组、新滩组和龙马溪组。其中龙马溪组和下伏上奥陶统五峰组为一套富含笔石的黑色页岩，厚度为43.7 m。实验测试分析表明，五峰—龙马溪组页岩有机质丰度高，介于0.2% ~11.24%，平均为4.39%，其中TOC>2%的页岩厚度至少25 m，主要位于龙马溪组底部和五峰组（图 1）。页岩有机质类型为Ⅰ-Ⅱ1型，热成熟度（Ro）介于2.5%~2.9%，处于过成熟早期阶段。新滩组为一套薄—中层状灰色—深灰色粉砂岩或泥质粉砂岩。岩心储层物性研究数据表明，粉砂岩孔隙度介于5.6%~11.24%，储层空气渗透率介于0.0455~1.6712 mD，平均为0.777 mD，为典型的致密砂岩储层。其上覆罗惹坪组为一套厚层状深灰绿色泥岩，渗透率普遍低于10-6mD。综合以上，建始地区志留系发育一套五峰—龙马溪组（生）-新滩组（储）-罗惹坪组（盖）致密砂岩气的生储盖组合，具有龙马溪组页岩气、新滩组致密砂岩气同生共存的成藏组合。
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图 1 建地1井志留系综合柱状图Figure 1. Comprehensive columnar section of the Silurian strata in Jiandi 1 well建地1井随钻气测录井资料显示，该井钻至1345 m下志留统新滩组深灰色泥页岩地层时，气测全烃0.09%↑21.5%，甲烷0.087%↑19.89%，现场泥浆脱离气点火成功。其中1190~1738 m全烃异常值大于大于2%的地层累计厚93 m（图 1），综合解释为含气层。这是鄂西—渝东北复杂构造区志留系首次获得致密砂岩气发现，有望打开该地区油气勘探开发新局面。另外，该井钻至井深1738.55~1782.25 m五峰龙马溪组黑色页岩时，全烃异常值0.93%~ 11.07%，甲烷0.55%~9.70%。黑色页岩富含笔石化石，岩心浸水气泡明显，21个岩心样品现场解析含气量平均达0.92 m3（不含损失气、残余气）。建地1井钻探证实了建始地区志留系具有致密砂岩气和页岩气兼探合采的勘查开发前景。
4. 结论（Conclusions）
（1）建地1井钻探揭示湖北建始地区发育一套五峰—龙马溪组（生）-新滩组（储）-罗惹坪组（盖）的致密砂岩气生储盖组合。五峰—龙马溪组富有机质页岩厚度大、有机质丰度高，热成熟度适中，生烃能力好；新滩组为典型的致密砂岩储层。志留系具有龙马溪组页岩气、新滩组致密砂岩气共存的特点。
（2）随钻气测录井资料显示，建地1井新滩组致密砂岩储层、五峰—龙马溪组页岩储层均见到良好的油气显示，揭示建始地区志留系具有致密砂岩气和页岩气兼探合采的勘查开发前景。
5. 致谢（Acknowledgement）
本文为中国地质调查项目鄂西页岩气示范基地拓展区战略调查（DD20189812）资助的成果。感谢翟刚毅、石砥石教授级高工的指导和帮助。
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