科钻一井工程中钻遇地层及预测地质剖面的特征

 1．钻遇地层岩性剖面预测。
 
  在大量的地表地质调查、探槽开挖和浅孑L钻探研究以及深部地球物理测量基础上，初步建立了钻探孔区的三维地质与地球物理模型，预测5000m深孔将要穿过的岩性单元和岩石一构造柱。从上到下，整个钻孔可分为5大单元（层）。
 
  A单元：0～650m，主要由超高压榴辉岩组成，夹少量薄层状的黑云斜长片麻岩和片岩，在中、下部可能会出现多层石榴石橄榄岩。
 
  B单元：650～1930m，以各种类型的片麻岩为主，包括黑云角闪斜长片麻岩，夹薄层状片岩、斜长角闪岩和榴辉岩透镜体。
 
  C单元：1930～32lOm，主要由含霓石的黑云斜长片麻岩组成，含较多的榴辉岩和斜长角闪岩层或透镜体。
 
  D单元：3210～4550m，主要由榴辉岩十石榴石橄榄岩组成，是高波速和高密度的钻探目的层。这些岩石是在地幔超高压变质条件下形成的，现已折返到地壳浅部的基性一超基性岩层（或大型透镜体）。
 
  E单元：4550～5000m，主要由黑云角闪斜长片麻岩组成，可能含少量榴辉岩透镜体，相对于上一层波速和密度都有所降低。
 
  上述5个岩石一构造单元之间均以韧性剪切带相分离。韧性剪切带厚度不等，很可能在几十米到lOOm，韧性剪切带内变形强烈，面理发育，岩石的硬度也较上、下相邻岩层更大。由于脆性变形的叠加，韧性剪切带可以转成脆性断裂带。
 
  2．钻遇地层岩性特征。
 
  (1)片麻岩。主要由长石和石英组成，含量一般大于80%，可含少量黑云母、角闪石、绿帘石和白云母等，鳞片花岗变晶结构，片麻状构造。可分成正片麻岩和副片麻岩两种，前者原岩为花岗岩，后者原岩为沉积岩。片麻岩将是主孔和先导孔lOOOm以下孔段的主要岩性。
 
  (2)榴辉岩。主要由石榴子石和绿辉石组成，含量一般大于80%，可含少量次要矿物石英、多硅白云母、蓝晶石、绿帘石、斜黝帘石、角闪石和金红石等。一般面理不发育，呈块状构造，但少量榴辉岩曾经历强烈塑性变形，绿辉石、多硅白云母等片、柱状矿物定向分布，形成构造面理与线理。根据次要矿物的含量可进一步划分成：多硅白云母榴辉岩、蓝晶石榴辉岩、石英榴辉岩、普通榴辉岩（次要矿物极少）和金红石榴辉岩。在毛北地区，金红石榴辉岩中的金红石含量多在5%以上，是金红石矿的母岩。此种岩石基本不含浅色矿物，颜色很深，硬度较大，将是先导孔上lOOOm的主要岩石类型。
 
  (3)橄榄岩（蛇纹石化橄榄岩）。主要由橄榄石组成，可含不同量的石榴石、斜方辉石、单斜辉石和金云母等。多呈粒状结构和块状构造。此类岩石属于超基性岩，岩石密度大、硬度大。由于后期的蚀变质作用，橄榄石、斜方辉石和单斜辉石将转变成蛇纹石或镁绿泥石，石榴石转变成镁绿泥石和金属矿物。由此，岩石的硬度、比重都将明显降低，有时可发育明显的面理。据推测，在先导孔和主孔中都将钻到一定厚度的橄榄岩，但这些橄榄岩将是不同程度蚀变的蛇纹石化橄榄岩。
 
  (4)片岩。目前孔区揭露出的片岩主要是白云母石英片岩，即主要由石英和白云母组成，可含少量的石榴石、蓝晶石和斜长石等。岩石呈花岗磷片变晶结构和明显的片状构造，将是强烈的造斜地层，但预计在两个钻孔中这种岩石都将是很少的。
 
  (5)斜长角闪岩。主要由角闪石和斜长石组成，两种矿物含量近相等，约占岩石的70%。岩石中可含不同量的石榴石、石英、白云母、黑云母和绿帘石等次要矿物。一般呈柱粒状变晶结构，可发育不同程度的面理。这种岩石有两种产出形式，一种是以单层或与片麻岩呈互层状产出，另一种由榴辉岩退变质形成，在空间上与榴辉岩紧密共生。
 
  (6)糜棱岩。糜棱岩和碎裂岩是两种不同成因的构造岩。糜棱岩是较高温、高压下岩石经历塑性变形的产物，是一种强面理化岩石，同时发育有明显的矿物线理，是韧性剪切带的主要组成。糜棱岩的矿物组成与其变形前的原岩矿组成基本相同。片岩、片麻岩和斜长角闪岩等都可以是糜棱岩的原岩。但与原岩相比，除面理更发育以外，矿物粒度将变细、硬度将变大。预计在先导孔和主孔中都将钻过多条糜棱岩带（韧性剪切带）。
 
  (7)碎裂岩。碎裂岩（或断层岩）是断层的主要组成部分，是在地壳较浅部位的低温低压下，岩石经历脆性变形的产物。根据岩石破碎后所形成的碎块大小，断层岩可进一步分成角砾岩、碎裂岩、碎粒岩、碎粉岩和断层泥（按碎块由大到小顺序排列）。因胶结方式和胶结物的不同，断层岩的孑L隙度、硬度、密度会有很大差异。某些胶结不好、孔隙度大的断层角砾岩可成为漏失层。
 
  钻孔孔位在毛北榴辉岩体的东部边界，孔区的构造十分复杂。毛北金红石矿位于倒转背斜轴部，产状中等。外围地层走向总体呈北北东向，倾角在金红石矿南部变缓。区内断裂构造发育，从地震反射资料显示地下有多条北北东走向的逆断层，倾向南东，被一组与它正交的正断层断开。此外，区内还发育多组北东东向韧性剪切带。同时，区内还存在一组北西向带平推性质的断层。