9、第二章 沉积盆地中的流体

null二、 沉积盆地中的流体 （一） 概述 （二） 水和水圈的特征 （三） 沉积盆地中流体的类型 （四） 流体的压力状态和 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 征二、 沉积盆地中的流体（一） 概 述 一、地质流体的重要性：水、气、石油、天然气 1. 生命源泉 2. 成矿流体 二、流体的概念: 流动、可溶、可混、无定型； 三、分 布: 地球——地壳中的流体——两个水循环圈。 （一） 概 述 四、流体的相态 在常温常压下，流体通常有液态和气态，在高温、高压环境下还可以是临界态（二） 水和水圈的特征（二） 水和水圈的特征 水的特征 1、水具有独特的物理性质 （1）水的生成热很高。热稳定性很高，在20000C的高温下其离解不及百分之一，约为0.588%。 （2）水具有很高的沸点和达到沸点以前的极长的液态阶段。大量的液态水使地球发育生命。 （3）水的热传导、热容、熔化热、汽化热以及热膨胀，几乎比所有其它液体都高。 2、水具有较大的表面张力 液体中除汞之外，水具有最大的表面张力。 3、水具有较小的粘滞度和较大的流动性 4、水具有高介电效应 5、水具有使盐类离子产生水化作用的能力 6、水具有良好的溶解性能 水对固体的溶解性能主要是由于水是极性分子，其介电效应好，能使盐类离子水化等特性有关。 水圈的概念和特征 水圈的概念和特征水圈由大气圈中的水、地球表面的水和地球内部的水三部分组成。1、概念2、水圈的特征 地球水圈有水25.3亿立方米1、水的第一 循环圈 大洋水蒸发——送到陆地上空—大气降水—进入江河湖海和地下—流入大洋或进入地下1、水的第一 循环圈 水的两个循环圈2、水的第二循环圈： （2）、水从俯冲带穿过地壳进入地幔，沿火山或断裂带返回地面。 （1）、水穿过地壳进入地幔，从大洋中脊涌出。 2、水的第二循环圈： 3、地壳中流体存在的深度 研究流体时，流体的下列性质十分重要： （1）粘度（绝对粘度或运动粘度）； （2）压力（包括流体的孔隙压力）； （3）热力学温度（T），摄氏温度（t），T=t+273.15； （4）密度和比容； （5）体积弹性模量； （6）表面张力； （7）成分c（浓度），x（摩尔分数）或w（质量分数）。 3、地壳中流体存在的深度 null（三） 沉积盆地中流体的类型 按来源分 1、大气降水 2、沉积水——大洋水——湖泊水 3、自生流体——矿物脱水、粘土、变质矿物、油气——干酪根热降解、细菌气 4、深源流体：（1）火成岩—岩浆岩流体 （2）地质热流体 按盐度分W% 1、淡水<1% 1、含氧化物流体（H2O） 2、海水≈3.5 2、含硫酸盐流体（H2O） 3、咸水3.5-5% 3、含CO2或含碳酸盐流体 4、卤水>5% 4、含硅酸盐流体 5、碳氢化合物流体按成份分null沉积盆地中流体的类型一、沉积流体 一、沉积流体 （1）大气降水 大气降水是海洋和陆地所蒸发的水蒸气凝结而成，它的成分取决于地区条件。 （3）海洋 海水平均成分（2）地下水 通过土壤进入岩石，水的成分取决于围岩性质与水交替的特点，“水流经的岩石怎样，水就具有怎样的特征”。 沉积成因水的特征主要决定于沉积盆地的沉积堆积物的特征，以及盆地的沉积历史。同生阶段（包括海解和陆解阶段）、成岩阶段（包括沉积层的浅埋阶段）及后生阶段（包括沉积的深埋阶段）。1、沉积流体的来源 （4）江河湖沼 湖泊是由河流及地下水补给而形成的。气候、地质、生物条件影响湖泊水质和化学成分，不像海，不那么稳定。（4）江河湖沼 湖泊是由河流及地下水补给而形成的。气候、地质、生物条件影响湖泊水质和化学成分，不像海，不那么稳定。1、沉积流体的来源一、沉积流体 null典型湖泊溶解物浓度的对数范围 陆相油田水类型及化学特征 null中国中新生代陆相含油气盆地油田水类型表（2）null陆相含油气盆地油田水化学指标表null 二、自源流体二、自源流体这种流体来源于沉积盆地中的沉积物。随着沉积作用进行，埋深增加，盆地中的物理化学条件发生变化，使沉积物发生变化而产生新的流体。 1、水由含结构水、结晶水的矿物中脱出。 石膏在600-900m，由含水石膏变成无水石膏，释放出相当于其体积42.5％的水； 蒙脱石中含有约50％的水，当地温达到98-106℃时，蒙脱石开始转变为伊利石，到137℃，放出最后一层层间水。 这些新生流体，尽管数量有限，在成藏作用中意义重大。它温度高、纯度高、化学活动性强，它增加了流体的数量，改变了流体的成份，加强了流体－固体的相互作用进程。 2、油气，由有机质经生物、地质地球化学作用形成，它们的形成经历了三个连续而有区别的演化阶段。三、深源流体三、深源流体 主要是来源于地球内部中地壳以下及地幔的流体，包括岩浆水、地热流体、变质流体等。 1、岩浆水：又叫初生水，岩浆来自地球内部，或喷出而成为火山。其挥发份包括水、二氧化碳、惰性气体、氢、甲烷等，是岩浆分异过程中后期的产物。Burnham（1995）指出，长英质岩浆中大约有3-6％的水。，是一种新鲜的、无污染也未达到地表的水。它的成份取决于岩浆类型和结晶作用史、岩浆水从岩浆中分异出来的温度、压力条件、它与周围水混合的状况以及与围岩间相互作用等因素。岩浆和岩浆流体 2、地热流体： 它是地下热液直接形成的流体，它的成份主要是富含金属离子的水、二氧化碳、甲烷和惰性气体。它可以直接冒出地表形成热泉、喷泉式温泉，也可以沿裂隙、断层进入成藏动力学系统中。在深部它实际上就是一种成矿流体，现代大洋脊广泛分布这种流体。 按气体成分可以分成以下种类型： 1、碳酸-硫化氢水 2、氢-碳酸水，冰岛 3、碳酸水，分布广泛，如分布于现代火山及新近熄灭火山区 4、碳酸-氮水，广泛分布于现化火山区含CH4及H2S。 5、甲烷及甲烷氮水，出露于现代火山区 6、淡热泉null 在变质作用过程中，矿物中释放出来的水和二氧化碳称之为变质流体（卢焕章，1997）。 水是由含水硅酸盐矿物在变质期间脱水反应的产物，二氧化碳是碳酸盐矿物脱碳反应的产物。考虑到变质作用的温度达300-800℃，压力达100-1000MPa，这时的水和二氧化碳是一种近临界和超临界状态的流体。据估算，这种流体的数量可多达整个地壳的3-6％。根据脱水温度和深度推算其主要赋存于中地壳，在伸展盆地下的拆离带，其地质地球化学作用不可忽视。 3、变质流体：null变质流体是由矿物在变质过程中脱水而成，在变质过程中常见的脱水反应有： （1）Scrp(蛇纹石)+B（水镁石）=2FO（镁橄榄石）+3H2O （2）5 Scrp+2Di(透辉石)=6FO+Tr(透闪石)+9H2O （3）5 Scrp=6FO+Tc（滑石）+9H2O （4）B=P（方镁石）+H2O （5）4F煤炭+9T c=5Anth（直闪石）+4H2O （6）Anth+FO=9En(顽火辉石)+H2O （7）7T0=3Anth+4Q（石英）+2H2O （8）Anth=7En+Q+H2O （9 ）Tr+FO=6En+2Di+H2O （10）Tr-=2Di+3En+Q+H2O 变质矿物的脱流体反映nullnullnull（四） 流体的压力状态和表征 一、压力状态： 1、静水压力 2、异常压力——正、负 二、表 征： 1、体系：孤立、封闭、开放 2、相律：讨论平衡体系内的相数 独立组份数，与自由度（温度、压力）之间的相互关系 相：一个体系内具相同成分和物理化学性质的均匀部分，各相间有 清楚界面 3、状态方程： 理想气体：PV=nRT 展 PV=RT 实际气体：(P+a/V2)(V-P) = nRT 液体MRK： 4 、氢、氧同位素区分来源null应用氢、氧同位素可以解决下列问题： （1）探索和判定地下水的起源与成因 （2）判断地下水的现代补给来源 （3）判定地下水与地表水流及水体间的联系 （4）确定含水层补给区的海拔高度 （5）确定不同含水层间的水力联系 （6）确定各种来源水的混合比例 （7）用于解决其它水文地质问题nullnullnullnullnull