_沉積盆地中的流體

1、（一） 概述 （二） 水和水圈的特征 （三） 沉積盆地中流體的類(lèi)型 （四） 流體的壓力狀態(tài)和表征,二、 沉積盆地中的流體,,一、地質(zhì)流體的重要性：水、氣、石油、天然氣 1. 生命源泉 2. 成礦流體二、流體的概念: 流動(dòng)、可溶、可混、無(wú)定型；三、分 布:

2、 地球——地殼中的流體——兩個(gè)水循環(huán)圈。,（一） 概 述,四、流體的相態(tài) 在常溫常壓下，流體通常有液態(tài)和氣態(tài)，在高溫、高壓環(huán)境下還可以是臨界態(tài),（二） 水和水圈的特征,水的特征,1、水具有獨(dú)特的物理性質(zhì) （1）水的生成熱很高。熱穩(wěn)定性很高，在20000C的高溫下其離解不及百分之一，約為0.588%。 （2）水具有很高的沸點(diǎn)和達(dá)到沸點(diǎn)以前的極長(zhǎng)的液態(tài)階段。大量的液態(tài)水使地球發(fā)育生命。

3、（3）水的熱傳導(dǎo)、熱容、熔化熱、汽化熱以及熱膨脹，幾乎比所有其它液體都高。 2、水具有較大的表面張力液體中除汞之外，水具有最大的表面張力。,3、水具有較小的粘滯度和較大的流動(dòng)性 4、水具有高介電效應(yīng) 5、水具有使鹽類(lèi)離子產(chǎn)生水化作用的能力 6、水具有良好的溶解性能 水對(duì)固體的溶解性能主要是由于水是極性分子，其介電效應(yīng)好，能使鹽類(lèi)離子水化等

4、特性有關(guān)。,水圈的概念和特征,水圈由大氣圈中的水、地球表面的水和地球內(nèi)部的水三部分組成。,1、概念,2、水圈的特征 地球水圈有水25.3億立方米,大洋水蒸發(fā)——送到陸地上空—大氣降水—進(jìn)入江河湖海和地下—流入大洋或進(jìn)入地下,1、水的第一 循環(huán)圈,,水的兩個(gè)循環(huán)圈,（2）、水從俯沖帶穿過(guò)地殼進(jìn)入地幔，沿火山或斷裂帶返回地面。,（1）、水穿過(guò)地殼進(jìn)入地幔，從大洋中脊涌出。,2、水的第二循環(huán)圈：,研究流體時(shí)，流體的下列性質(zhì)十分重要：

5、（1）粘度（絕對(duì)粘度或運(yùn)動(dòng)粘度）；（2）壓力（包括流體的孔隙壓力）；（3）熱力學(xué)溫度（T），攝氏溫度（t），T=t+273.15；（4）密度和比容；（5）體積彈性模量；（6）表面張力；（7）成分c（濃度），x（摩爾分?jǐn)?shù)）或w（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）。,3、地殼中流體存在的深度,（三） 沉積盆地中流體的類(lèi)型,按來(lái)源分1、大氣降水2、沉積水——大洋水——湖泊水3、自生流體——礦物脫水、粘土、變質(zhì)礦物、油氣——干酪根熱降解、細(xì)菌氣

6、4、深源流體：（1）火成巖—巖漿巖流體 （2）地質(zhì)熱流體 按鹽度分W% 1、淡水5% 4、含硅酸鹽流體5、碳?xì)浠衔锪黧w,按成份分,沉積盆地中流體的類(lèi)型,,一、沉積流體,（1）大氣降水大氣降水是海洋和陸地所蒸發(fā)的水蒸氣凝結(jié)而成，它的成分取決于地區(qū)條件。（3）海洋,海水平均成分,（2）地下水通過(guò)土壤進(jìn)入巖石，水的成分取決于圍巖性質(zhì)與水交替的

7、特點(diǎn)，“水流經(jīng)的巖石怎樣，水就具有怎樣的特征”。,沉積成因水的特征主要決定于沉積盆地的沉積堆積物的特征，以及盆地的沉積歷史。同生階段（包括海解和陸解階段）、成巖階段（包括沉積層的淺埋階段）及后生階段（包括沉積的深埋階段）。,1、沉積流體的來(lái)源,（4）江河湖沼 湖泊是由河流及地下水補(bǔ)給而形成的。氣候、地質(zhì)、生物條件影響湖泊水質(zhì)和化學(xué)成分，不像海，不那么穩(wěn)定。,,1、沉積流體的來(lái)源,一、沉積流體,,典型湖泊溶解物濃度的對(duì)數(shù)范圍

8、,陸相油田水類(lèi)型及化學(xué)特征,,中國(guó)中新生代陸相含油氣盆地油田水類(lèi)型表（2）,陸相含油氣盆地油田水化學(xué)指標(biāo)表,,,二、自源流體,這種流體來(lái)源于沉積盆地中的沉積物。隨著沉積作用進(jìn)行，埋深增加，盆地中的物理化學(xué)條件發(fā)生變化，使沉積物發(fā)生變化而產(chǎn)生新的流體。1、水由含結(jié)構(gòu)水、結(jié)晶水的礦物中脫出。石膏在600-900m，由含水石膏變成無(wú)水石膏，釋放出相當(dāng)于其體積42.5％的水；蒙脫石中含有約50％的水，當(dāng)?shù)販剡_(dá)到98-106℃時(shí)，蒙脫石開(kāi)始

9、轉(zhuǎn)變?yōu)橐晾?，?37℃，放出最后一層層間水。這些新生流體，盡管數(shù)量有限，在成藏作用中意義重大。它溫度高、純度高、化學(xué)活動(dòng)性強(qiáng)，它增加了流體的數(shù)量，改變了流體的成份，加強(qiáng)了流體－固體的相互作用進(jìn)程。2、油氣，由有機(jī)質(zhì)經(jīng)生物、地質(zhì)地球化學(xué)作用形成，它們的形成經(jīng)歷了三個(gè)連續(xù)而有區(qū)別的演化階段。,三、深源流體,主要是來(lái)源于地球內(nèi)部中地殼以下及地幔的流體，包括巖漿水、地?zé)崃黧w、變質(zhì)流體等。1、巖漿水：又叫初生水，巖漿來(lái)自地球內(nèi)部，或噴出而

10、成為火山。其揮發(fā)份包括水、二氧化碳、惰性氣體、氫、甲烷等，是巖漿分異過(guò)程中后期的產(chǎn)物。Burnham（1995）指出，長(zhǎng)英質(zhì)巖漿中大約有3-6％的水。，是一種新鮮的、無(wú)污染也未達(dá)到地表的水。它的成份取決于巖漿類(lèi)型和結(jié)晶作用史、巖漿水從巖漿中分異出來(lái)的溫度、壓力條件、它與周?chē)旌系臓顩r以及與圍巖間相互作用等因素。,巖漿和巖漿流體,,2、地?zé)崃黧w：,它是地下熱液直接形成的流體，它的成份主要是富含金屬離子的水、二氧化碳、甲烷和惰性氣體。它可

11、以直接冒出地表形成熱泉、噴泉式溫泉，也可以沿裂隙、斷層進(jìn)入成藏動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)中。在深部它實(shí)際上就是一種成礦流體，現(xiàn)代大洋脊廣泛分布這種流體。,按氣體成分可以分成以下種類(lèi)型：1、碳酸-硫化氫水2、氫-碳酸水，冰島3、碳酸水，分布廣泛，如分布于現(xiàn)代火山及新近熄滅火山區(qū)4、碳酸-氮水，廣泛分布于現(xiàn)化火山區(qū)含CH4及H2S。5、甲烷及甲烷氮水，出露于現(xiàn)代火山區(qū)6、淡熱泉,在變質(zhì)作用過(guò)程中，礦物中釋放出來(lái)的水和二氧化碳稱(chēng)之為變質(zhì)流體（盧煥

12、章，1997）。 水是由含水硅酸鹽礦物在變質(zhì)期間脫水反應(yīng)的產(chǎn)物，二氧化碳是碳酸鹽礦物脫碳反應(yīng)的產(chǎn)物。考慮到變質(zhì)作用的溫度達(dá)300-800℃，壓力達(dá)100-1000MPa，這時(shí)的水和二氧化碳是一種近臨界和超臨界狀態(tài)的流體。據(jù)估算，這種流體的數(shù)量可多達(dá)整個(gè)地殼的3-6％。根據(jù)脫水溫度和深度推算其主要賦存于中地殼，在伸展盆地下的拆離帶，其地質(zhì)地球化學(xué)作用不可忽視。,3、變質(zhì)流體：,變質(zhì)流體是由礦物在變質(zhì)過(guò)程中脫水而成，在變質(zhì)過(guò)程

13、中常見(jiàn)的脫水反應(yīng)有：（1）Scrp(蛇紋石)+B（水鎂石）=2FO（鎂橄欖石）+3H2O（2）5 Scrp+2Di(透輝石)=6FO+Tr(透閃石)+9H2O（3）5 Scrp=6FO+Tc（滑石）+9H2O（4）B=P（方鎂石）+H2O（5）4F煤炭+9T c=5Anth（直閃石）+4H2O（6）Anth+FO=9En(頑火輝石)+H2O（7）7T0=3Anth+4Q（石英）+2H2O（8）Anth=7En+Q+H2O

14、（9 ）Tr+FO=6En+2Di+H2O（10）Tr-=2Di+3En+Q+H2O,變質(zhì)礦物的脫流體反映,（四） 流體的壓力狀態(tài)和表征,一、壓力狀態(tài)： 1、靜水壓力 2、異常壓力——正、負(fù)二、表 征： 1、體系：孤立、封閉、開(kāi)放 2、相律：討論平衡體系內(nèi)的相數(shù)

15、 獨(dú)立組份數(shù)，與自由度（溫度、壓力）之間的相互關(guān)系 相：一個(gè)體系內(nèi)具相同成分和物理化學(xué)性質(zhì)的均勻部分，各相間有 清楚界面 3、狀態(tài)方程： 理想氣體：PV=nRT 展 PV=RT 實(shí)際氣體：(P+a/V2)(V-P) = nRT 液體MRK：