湖北宜昌寒武系水井沱组页岩气藏主控地质因素和富集模式

湖北宜昌地区埃迪卡拉纪—寒武纪界线附近地层格架显示宜昌地区埃迪卡拉纪晚期—早寒武世时期的构造古地理格局具有隆、凹相间的特点。凹陷区是寒武系水井沱组下段富有机质页岩发育的有利区带。凹陷区内水井沱组下段页岩微量元素V/Cr、Ni/Co、V/(V+Ni)的比值和化学蚀变指数(CIA)指示水井沱组下段页岩总体上形成于缺氧或硫化环境,但自下而上氧化还原条件有逐步改善的趋势。与氧化还原环境变化对应,出现了总有机碳(TOC)和生源钼(Moxs)的同步减小,证明TOC受氧化还原环境和海底有机碳通量的双重影响。TOC与Moxs的相关性明显高于TOC与生源镍(Nixs)的相关性,据此,并结合同期地层有机碳同位素组成特征,推测寒武纪早期海底可能发生了天然气水合物的溶解和甲烷释放。宜昌地区寒武系水井沱组页岩TOC与页岩的含气量、石英和黄铁矿等脆性矿物含量的高度相关性证明TOC是页岩气储层品质评价的最重要参数之一,具有相对较高TOC含量的水井沱组下段中—下部无疑是水井沱组页岩气的最优质储层。宜昌地区海相地层埋藏演化史研究,揭示宜昌地区下寒武统储层中的有机质在晚三叠世中期进入生气高峰之后,再未发生二次生烃,黄陵隆起及其演化有效防止了有机质的过度热演化和页岩气储层的破坏。寒武系水井沱组页岩气富集受控于总有机碳含量和黄陵隆起及其演化。     

滇黔北坳陷五峰组-龙马溪组下段页岩岩相与沉积环境

滇黔北坳陷为南方海相地层的有利研究区域,发育多套海相页岩。上奥陶统五峰组与下志留统龙马溪组地层,尤其是五峰组-龙马溪组下段页岩作为优质烃源岩而备受重视。通过岩芯观察、薄片鉴定、X衍射分析及微量元素地球化学指标判识,对其进行页岩岩相划分与沉积环境分析。结果显示:滇黔北坳陷五峰组-龙马溪组下段地层共划分出六种页岩岩相:硅质页岩、黏土质页岩、钙质页岩、黏土质硅质混合页岩、黏土质钙质混合页岩、钙质硅质混合页岩,其中硅质页岩和黏土质页岩的TOC含量明显高于其余四种岩相。V/（V+Ni）、V/Cr、Ni/Co和U/Th指标指示五峰组-龙马溪组下段总体处于低能、滞留、局限条件,与深水陆棚环境匹配,Mo元素含量与四川盆地均值相当。五峰早期与龙马溪早期海侵的发生形成了以深水陆棚占主导的沉积格局,低能、滞留、局限的厌氧环境与快速海侵是有机质富集与保存的重要条件。     

古海洋生产力与氧化还原指标——元素地球化学综述

海洋表层初级生产力大小以及水体氧化还原条件是古海洋和古气候研究的重要内容,而元素地球化学是研究初级生产力以及氧化还原条件最常用的手段。主量元素Fe和Si是限制生物的营养元素,痕量金属元素Cu、Ni和Zn是微营养元素,而营养条件是沉积生产力的限制因素,因此这些元素的含量能反映初级生产力大小。Ba和Mo是随有机质一起沉淀下来的,与水体的有机碳通量有关,也是古生产力大小的指标。对氧化还原敏感的痕量金属元素含量（如Cr、V和U）以及元素比值（如V/（V＋Ni）、V/Cr、Ni/Co、U/Th和V/Sc）常用来重构水体的氧化还原条件。     

梅河盆地油页岩特征及成因

梅河盆地为古近纪富含油页岩的小型断陷盆地。岩芯观察、薄片鉴定、有机碳、热解和工业分析等测试分析表明,梅河盆地发育高灰分中含油率型油页岩,油页岩中有机质处于未熟状态;黏土矿物以高岭石和伊利石为主,富含石英等稳定组分,U、Mo等元素较为富集,轻重稀土分异程度高。油页岩突变沉积于煤层之上,且上覆深灰色泥岩,表明其形成于半深湖-深湖环境;Sr/Ba比值和伽马蜡烷含量较低、V/(V+Ni)0.5,表明油页岩形成于缺氧的淡水中。油页岩中有机质来源较为复杂,黑色油页岩有机质丰度含量较高,以高等植物来源为主,油页岩产油率(含油率/TOC)较低;褐色油页岩TOC相对较低,有机质以湖泊生物为主,具有较高的产油率。     

湘鄂西寒武系烃源岩地球化学特征与沉积环境分析

通过对湘鄂西从台地-斜坡-盆地3条典型寒武系剖面烃源岩微量元素及有机碳含量（TOC,%）的分析,V/(V+Ni)、U/Th、Ni/Co表明寒武系整体上由强还原环境-氧化环境演变,且斜坡带具多个较明显的氧化还原沉积旋回;烃源岩样品稀土元素经北美页岩标准化后δEu为正异常,δCe为负异常,异常程度指示从台地-斜坡-盆地水体加深,寒武系先快速海侵后整体海退。寒武系牛蹄塘组底部烃源岩发育于高生产力、强还原的海侵环境;其有机碳高度富集可能是震旦-寒武纪之交沿伸展断裂上涌的富营养元素的还原性热液以及阵发性上升流等多重因素共同作用的结果。     

藏北羌塘盆地侏罗纪含颗石藻黑色岩系地球化学特征与地质意义

藏北羌塘盆地侏罗系发育一套富含有机质的黑色岩系,化石较为丰富而倍受地质学家关注。本文选择双湖地区毕洛错剖面,从有机地球化学和元素地球化学方面分析富含颗石藻黑色岩系特征。研究表明,研究区黑色岩系有机碳含量为2.84%~3.71%,氯仿沥青"A"含量为0.18%~0.29%。有机质类型为Ⅱ1型,母质主要来源于浮游生物及少量陆生植物,Tmax为429~435℃,显示该套岩系处于未成熟阶段。研究区样品的主量元素Si、Al、Ca等元素较富集,表明该套黑色岩系以陆源碎屑输入为主;V/Cr、U/Th、Ni/Co、V/(Ni+V)特征比值、U和Mo的富集以及Eu和Ce无明显异常,反映了该套黑色岩系主要沉积在弱还原环境,有利于有机质保存。以上研究表明,研究区含颗石藻黑色岩系为较好的烃源岩,保存条件较好,可以作为进一步勘探开发的有利烃源岩层。     

海底热水活动与海相富有机质层形成的关系——以华北新元古界青白口系下马岭组为例

对华北新元古界青白口系下马岭组富有机质层段的常量元素、微量元素和有机质含量进行了系统分析，其基本特征是富有机质沉积层段的SiO2含量明显高于泥质岩中的含量，SiO2含量与TOC成正相关系，与TiO2含量成反比，Si／(Si Al Fe)比值与TOC成正相关关系；与海底热水流体活动有关的P、Cu、Zn、Co、Ni、V等元素含量明显富集，Ba／Sr比值远远大于1，且与TOC之间成正相关关系。在下马岭组剖面上，从Qb1x^3向上纹层～薄层状硅质岩夹层蹭多，有机质含量也开始急剧增高。地质地球化学特征表明，在下马岭组富有机质沉积层段形成时，盆地拉张沉降作用强烈，海底热水活动与之紧密相伴，而且海底热水流体活动是导致该富有机质沉积层段形成的主要原因。     

莱阳凹陷莱阳群黑色页岩氧化还原敏感微量元素特征与有机质富集的控制因素

咸化湖盆泥岩和页岩的地球化学特征对咸化烃源岩的形成条件和沉积环境具有重要指示意义。对山东莱阳凹陷下白垩统莱阳群泥岩和页岩的氧化还原敏感微量元素(RSE,包括Mo、Cr、Zn、Cu、Ni、Co、V、As、U和Th)和总有机碳(TOC)进行分析,旨在恢复研究区氧化还原环境和探讨盐湖有机质富集的控制因素。研究结果显示,瓦屋夼组和止凤庄组泥岩的TOC含量较低,RSE没有明显富集,RSE及其比值(U/Th、Cu/Zn、V/Cr和Ni/Co)反映该沉积时期为氧化环境;水南组黑色泥页岩的TOC含量骤增,RSE显著富集,反映该沉积时期为弱还原环境;龙旺庄组和曲格庄组TOC含量迅速减小,RSE含量较低,反映该沉积时期为富氧环境。水南组黑色页岩有机质的富集与古气候、古生产力、古盐度和氧化还原条件等综合因素有关,其中古气候是导致古生产力、古盐度和氧化还原条件等因素变化的主控因素。     

黔北地区牛蹄塘组页岩有机质富集及有机质孔隙发育机制研究

基于上扬子黔北地区下寒武统牛蹄塘组典型钻孔剖面,通过对代表性样品TOC含量、矿物组成、主量元素、微量元素、孔隙特征等测试分析,对黔北地区下寒武统牛蹄塘组页岩有机质特征、沉积环境以及孔隙发育机制开展了系统研究,为黔北地区牛蹄塘组页岩气的勘探提供参考。黔北地区牛蹄塘组中、下段发育富有机质页岩,TOC含量平均值为2.53%,TOC含量大于2.0%的富有机质页岩累积厚度约80 m。对氧化-还原环境敏感参数U/Th、Mo/Al和U/Al的研究表明,富有机质页岩形成于强还原性的沉积环境。牛蹄塘组中段富含黏土矿物的中等TOC含量页岩段较底部贫黏土矿物的高TOC含量页岩段孔体积和孔比表面积更高,有机质孔发育更好,可能与剖面下段排烃效率较高有关。富含黏土矿物的中等TOC含量页岩黏土矿物粒间孔较为发育,为生烃期原油或者运移沥青提供了一定的储集空间,并在更高热演化条件下二次裂解成气产生有机质孔。牛蹄塘组中段中等TOC含量页岩段较底部的高TOC含量页岩段为更有利的页岩气富集层段。     

湘西下寒武统牛蹄塘组黑色岩系的微量元素地球化学特征

为探讨下寒武统黑色岩系在深水区域的沉积环境及其伴生的Ni-Mo多金属富集层的金属元素来源,对湘西寒武纪初期盆地相区龙鼻嘴剖面进行系统采样,分析了样品中干酪根的微量元素含量和全岩V、U、Mo与TOC含量并就微量元素比值与TOC关系进行了探讨。结果显示,干酪根中的Th/U、V/Sc和V/Cr值在剖面上均具有相似的变化规律,V、U和Mo与TOC的相关性可知剖面沉积过程中存在硫化环境,Ni-Co-Zn三角图解中多数样品分布于热水沉积区域。初步推断剖面下部的NiMo多金属富集层,其具有微量元素明显富集和碳同位素较大负值的特征,可作为地层对比的标志;寒武纪初始阶段深水区域可能处于短暂的硫化环境,伴随着沉积环境的充氧之后变为广泛的厌氧环境;黑色岩系沉积过程中有热液活动参与,Ni-Mo多金属富集层中部分元素的极度富集可能是还原的海水和海底热液共同作用的结果。     

华南李家沱剖面寒武纪纽芬兰世海水氧化还原性质演化及其驱动因素

大气-海洋含氧量的演化对埃迪卡拉纪-寒武纪转折期的后生动物大爆发事件具有重要影响.为探讨寒武纪纽芬兰世中国南方海洋氧化还原性质的演化及其初级生产力、海水硫酸盐浓度等演化驱动因素, 分析了李家沱剖面纽芬兰世留茶坡组和小烟溪组微量元素、有机碳含量、有机碳同位素、总硫含量、黄铁矿硫同位素等.该剖面沉积于斜坡-盆地环境且出露齐全.该剖面上V/Sc、Th/U及Mo、U、V、Ni、Cu等元素的富集系数呈现出5个变化旋回, 其中留茶坡组中上部和小烟溪组中部各存在一氧化环境段, 其余层段处于缺氧环境, 而Re/Mo则显示仅在小烟溪组中部水体出现过短暂的氧化环境和含有游离H₂S的硫化环境, 其余层段处于没有游离H₂S的缺氧非硫化环境.Ba、Ni、Cu、Zn、Cd等微量元素的富集系数及TOC表明: 留茶坡组的有机质沉降量和埋藏量都明显小于上覆小烟溪组; 而在小烟溪组中, 其中部有机质的沉降量和埋藏量最低, 下部最高, 上部次之.TOC/TS、TS以及黄铁矿硫同位素的垂向演化趋势等都显示李家沱剖面纽芬兰世大都处于低海水硫酸盐浓度环境.低海水硫酸盐浓度是造成李家沱剖面纽芬兰世缺氧水体未富集游离H₂S的主要原因.大气含氧量的升高是导致李家沱剖面小烟溪组中部出现短暂氧化环境以及近硫化环境的主要原因.      

银额盆地下白垩统巴音戈壁组含油页岩岩系地球化学特征及有机质富集条件

为研究银额盆地下白垩统巴音戈壁组含油页岩岩系有机质富集的有利条件,通过野外露头踏勘、岩性观察、矿物学分析和元素地球化学测试等工作,综合开展了研究区地球化学特征与有机质富集条件研究。X-衍射分析表明样品中主要为陆源碎屑矿物和黏土矿物,黏土矿物中高岭石含量较少,油页岩中还含有少量的方解石和白云石。TOC、S_1+S_2等有机地球化学指标显示油页岩有机质类型主要为Ⅰ型和Ⅱ_1型,其他泥页岩为Ⅱ_2型和Ⅲ型,整体处于低熟-未熟阶段。Sr/Cu(3.24～390.70)、Sr/Ba(0.17～4.77)和V/(V+Ni)(0.39～0.84)等无机元素地球化学特征参数综合分析表明,银额盆地巴格毛德地区下白垩统巴音戈壁组二段含油页岩岩系沉积时期整体为炎热干旱与温暖湿润交替发育的气候环境,淡水-咸水交替出现的还原水体环境。其中较炎热干旱的半咸水-咸水环境有利于有机质富集,形成高品质油页岩。     

缺氧环境及地球化学判识标志的探讨--以鄂尔多斯盆地为例

在地质历史时期,古缺氧环境对沉积有机质的数量和质量都具有重要意义.对于优质烃源岩而言较高的有机质数量、较好的有机质质量无疑是主要条件.在综合国内外研究成果的基础上,结合鄂尔多斯盆地奥陶系碳酸盐岩的微量元素和有机质丰度等的研究,着重讨论了微量元素、稳定同位素和有机质等判识缺氧环境的地球化学指标情况,并建立了缺氧环境基本特征及判识指标的综合体系.缺氧沉积中一般为V、Mo、Zn等金属和有机碳富集程度高,DOP＞0.40,V/(V Ni)＞0.45,U/Th＞0.75,δCe＞-0.1,Pr/Ph＜1.研究表明,地球化学-沉积学的综合指标能更有效地判识和反演古缺氧环境.     

雪峰山西侧震旦系陡山沱组烃源岩生烃潜力及油气地质意义

通过对雪峰山西侧地区震旦系陡山沱组烃源岩的系统观测、采样和有机地球化学研究总结了烃源岩分布规律、有机质母质类型,烃源岩的形成与沉积环境的关系、有机质成熟度及生烃史.陡山沱组黑色页岩分布及有机炭含量变化与陡山沱台盆相间的沉积模式有较大关系,陡山沱烃源岩主要分布于黔北、黔东等及上扬子东南缘等地区,黔北、黔东等地黑色页岩厚度20～70m,有机碳高值区(2.0％以上)主要分布在黔北、黔东及上扬子东南缘如石门—桃源—安化等地.有机显微组成分析表明该地区陡山沱组黑色页岩有机质类型为Ⅰ型,族组成质量分数均有饱和烃＞非烃＞芳烃的特点,盆地和斜坡相饱/芳一般要高于局限台地,不仅反映陡山沱组黑色岩系为腐泥型生油岩,而且反映陡山沱组沉积时期各地沉积母质类型与沉积环境具有一定的关系.陡山沱组不同地区沉积环境干酪根δ13Corg值不仅表明海洋浮游生物、海洋性自养菌及海生藻类为主的有机质来源在各地种类及丰度差别较大,对于特定生源(海生藻类、海洋浮游生物或海洋性自养菌)沉积有机质,沉积水体越深干酪根δ 13Corg一般越低,沉积形成的烃源岩有机质含量越高,表明烃源岩有机质含量是由有机质生产力、沉积母质类型和沉积环境共同决定.等效镜质体反射率为1.78％～3.05％,甲基菲指数MPI1值计算遵义松林陡山沱组有机成熟度Rc为1.96％,湄潭梅子湾Rc为2.06％～2.10％,反映大部分样品达到过成熟阶段,少量处于高成熟湿气阶段.生烃史模拟结果表明张家界地区陡山沱组烃源岩早志留世晚期(434Ma)进入生油阶段,中三叠世早期(244Ma)到达生油高峰并于中三叠世晚期Ro(％)达到1.3进入凝析油及湿气阶段,该结果反映陡山沱组烃源岩沉积背景为裂谷盆地晚期,古地温梯度较高生油门限深度较低,生油时间较早,有利于震旦系灯影组油气早期成藏.     

黔东南三穗下寒武统黑色岩系中钒富集机制研究

扬子板块南缘下寒武统黑色页岩地层中分布有一套富含Ni、Mo、V、U、Ba、PGE等的多金属层,并在贵州多地形成Ni—Mo—V—Ba矿床。黔东南三穗钒矿是扬子板块南缘黑色页岩型多金属矿床的重要组成部分,矿体主要赋存于早寒武世九门冲组底部黑色炭质、硅质泥岩中。针对三穗钒矿含矿岩系,通过沉积学和元素地球化学研究,结果表明,赋矿硅质岩、含钒炭质泥岩中存在热水物质贡献的明显信号,指示热水端元输入很可能是钒的重要来源。环境敏感元素及相关参数分析显示,局限盆地内的缺氧水体环境更有利于钒的富集。此外,有机质与钒富集之间具有明显的耦合关系,说明有机质的吸附对钒的沉淀和富集起到重要控制作用。     

黔东南三穗下寒武统黑色岩系中钒富集机制研究

扬子板块南缘下寒武统黑色页岩地层中分布有一套富含Ni、Mo、V、U、Ba、PGE等的多金属层,并在贵州多地形成Ni—Mo—V—Ba矿床。黔东南三穗钒矿是扬子板块南缘黑色页岩型多金属矿床的重要组成部分,矿体主要赋存于早寒武世九门冲组底部黑色炭质、硅质泥岩中。针对三穗钒矿含矿岩系,通过沉积学和元素地球化学研究,结果表明,赋矿硅质岩、含钒炭质泥岩中存在热水物质贡献的明显信号,指示热水端元输入很可能是钒的重要来源。环境敏感元素及相关参数分析显示,局限盆地内的缺氧水体环境更有利于钒的富集。此外,有机质与钒富集之间具有明显的耦合关系,说明有机质的吸附对钒的沉淀和富集起到重要控制作用。     

广西373铀矿床微量元素地球化学特征及其成因探讨

373铀矿床是我国南方典型碳硅泥岩型铀矿床之一,主要发育一套黑色弱硅化泥岩、粉砂岩,硅化生屑灰岩及其过渡型岩类地层,矿床明显受断裂发育影响,铀矿化于次级断裂带中.通过系统地球化学研究表明:3组不同期次脉体普遍亏损过渡元素Ti、Sc、Cr、Cu、Zn和高场强元素Nb、Ta、Zr和Hf;相对较富集Mn、Ni、As、Sr、Mo、Sb、Tl和U等微量元素.后期热液活动使脉体Ba、Sb、As和Mo等元素异常富集.后期热液叠加改造,使得岩石普遍亏损过渡元素Sc、Ti、Cr和高场强元素Nb、Ta、Zr、Hf,普遍富集Co、Ni、Zn、As、Sb、Mo、Cd、W、Tl、Pb、Bi和U,其中As、Sb、Mo、Tl和U尤为富集,富集系数平均达到100左右,U与W、As、Sb和Pb相关系数都在0.9左右,具有高度同源性,铀成矿与热液活动有关.典型剖面微量元素富集与硅化密切相关,当硅化达到一定程度后微量元素富集出现反转,即随着硅化强度增加而富集能力反而降低.V/Cr、V/Sc、Ni/Co、V/(V+Ni)、U/Th、δU、δEu和δCe等特征元素比值反应铀预富集形成于缺氧的古海洋环境.高丰度的As、Sb和Ba等元素,以及U-Th关系图解和Zn-Ni-Co三元图解均显示热水沉积成因.微量元素特征表明碳硅泥岩形成于缺氧的还原环境,铀预富集与热水沉积有关,铀成矿与热液叠加改造有关,后期热液沿运移通道上升进入储集空间,与铀预富集地层热液叠加成矿.     

抚顺盆地始新统计军屯组油页岩地球化学特征及其沉积环境

沉积物元素地球化学特征是盆地沉积环境变化的响应。本文根据元素Ti、Mn、Li、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Cd、Ba、Pb、Sr、Rb、V的含量及Sr／Ba、Ni／Co、Ni／V、Cu／Zn、V／（V＋Ni）比值的变化规律，并结合有机地球化学特征，对抚顺盆地始新统计军屯组油页岩的沉积环境进行了分析。以Li、Ti为代表的外源元素，贫矿段的含量高于富矿段；而Sr、Ba等湖盆内化学沉积元素，富矿段的含量高于贫矿。Sr／Ba、V／（V＋Ni）、Ni／Co、Cu／Zn比值从贫矿段到富矿段呈现逐渐增大的趋势。富矿段有机质类型主要为Ⅰ型，而贫矿段主要为Ⅱ1、Ⅱ2。分析表明，本区油页岩富矿段形成于水体盐度较贫矿段高、还原性强的深湖环境，而贫矿段则形成于还原性较弱的半深湖一浅湖环境。     

鄂西宜昌地区寒武系水井沱组页岩生物成因硅特征及其对页岩气富集的影响

通过对鄂西宜昌地区寒武系岩家河组—水井沱组页岩进行高分辨率样品采集,利用总有机碳(TOC)含量、主量元素分析、氦孔隙度等定量分析和透反射光显微镜、阴极发光显微镜等定性分析相结合的方法,研究了水井沱组黑色岩系生物成因硅的纵向变化特征及其与页岩气富集的关系。结果表明：寒武系底部岩家河组和水井沱组上部贫有机质层段过剩硅含量低,未见明显生物碎屑痕迹,几乎不含或含少量自生成因石英,而水井沱组富有机质层段存在较多生物成因硅,具有明显的分段性(一段、二段)且硅质来源明显不同。富有机质层段底部(一段)过剩硅含量高,为4.44%～24.97%,平均值为16.76%,受钙质夹层的影响波动较大,生物成因硅占比高,受陆源碎屑影响小。生物碎屑类型主要为硅质海绵骨针,还有少量絮状硅质聚集体,骨针腔体和硅质聚集体粒间孔中可见有机质。而富有机质层段中上部(二段)过剩硅含量相对一段明显降低,为7.13%～20.47%,平均值为13.66%,受陆源碎屑影响更大。生物碎屑类型主要为放射虫、纺锤状硅质聚集体和海绵骨针,可见有机质与这些生物成因硅和陆源碎屑共生在一起。在整个富有机质层段,TOC含量与总硅含量无明显关系但与过剩硅...     

重庆秀山小茶园地区南华纪大塘坡组沉积环境与锰矿产出规律

在系统分析重庆秀山小茶园锰矿区大批钻孔数据资料的基础上,基于野外地质调查和室内沉积学、地球化学等分析得出,盆地中心相的沉积物厚度大,TOC、U、Mo、V、δ34Spy的含量高,草莓状黄铁矿丰富,指示了缺氧的水体条件,且锰矿的品位和厚度大.向盆地边缘相、斜坡相,沉积物厚度减小,TOC、U、Mo、V、δ34Spy含量降低,...