含金属黑色页岩及其成矿作用

1黑色页岩、含金属黑色页岩的特征黑色页岩是碳、氮、磷、硫、氧和重金属如Fe、Mo、V和U的循环链。他既是一种能源，矿产资源，又对环境有公害。这就促使国际地质组织的重视，1987年国际对比纲要（IGCP）254项计划对合金属黑色页岩及有关矿床提出了讨论，并对页岩、黑色页岩及含金属黑色页岩分别定义。并提出对他们进行如下基本特征描述：位置、层位、变化规模、区域分布、厚度、沉积相、古生物、沉积环境、岩石学、结构、颜色、矿物学、有机碳重量的百分比、碳酸盐碳的重量百分比、硫化物硫的重量的百分比、黄铁矿化程度（DOP）和有机…     

上扬子地区下寒武统海相富有机质页岩形成环境与主控因素分析

对上扬子地区下寒武统富有机质页岩发育主控因素的研究是进行该区页岩气勘探有利区预测的基础问题之一。通过对上扬子地区下寒武统黑色页岩典型露头剖面样品特征的分析,运用岩石、矿物、有机质特点、特征元素等指标对该区海相富有机质页岩在早寒武世时的古环境进行恢复,建立上扬子地区下寒武统海相富有机质页岩沉积环境判别综合表,认为该套黑色页岩在早寒武世是典型的缺氧环境。上扬子地区下寒武统富有机质页岩的发育是古构造、古气候和古海平面变化、古洋流及海底热液活动等因素综合作用的结果。建立了上扬子地区古海平面上升―上升洋流―热液活动―水体分层―缺氧环境的页岩发育模式,指出海底热液活动和上升洋流促进生物体的勃发,为富有机质页岩形成提供物质基础;海平面上升和上升洋流不仅造成水体分层,而且共同影响富有机质页岩的分布范围。     

神农架及其周缘地区五峰-龙马溪组页岩微观孔隙结构特征及其含气性评价

近年来随着我国页岩气勘探领域从上扬子地区逐步扩展到中扬子地区,位于中扬子的宜昌、神农架地区由于广泛发育五峰-龙马溪组黑色页岩而受到了较多的关注。本次研究通过对比鄂西宜昌、神农架地区与川东焦石坝地区五峰-龙马溪组黑色页岩的地球化学特征、孔隙结构特征和构造保存条件等因素,综合评价宜昌、神农架地区五峰-龙马溪组富有机质页岩的含气性。结果表明,神农架背斜北翼八角庙剖面五峰-龙马溪组黑色页岩发育以微孔和介孔为主的有机质孔隙,与宜昌和焦石坝地区五峰-龙马溪组黑色页岩孔隙特征相似,具备良好的页岩气储集空间。宜昌、神农架地区与焦石坝地区的五峰-龙马溪组黑色页岩在厚度、热演化程度、矿物组成、页岩孔隙类型和分布特征上有很大的相似性,但在页岩的分布范围、有机质丰度及类型上均存在差异。另外,宜昌、神农架地区受宜昌上升运动等构造活动的影响,在古隆起中心部位的五峰-龙马溪组遭受严重剥蚀破坏,页岩气保存条件较差,仅在古隆起周缘地区还发育保存条件较好的富有机质页岩。综合认为位于黄陵隆起东缘的宜昌斜坡带是今后鄂西、渝东地区页岩气勘探开发的有利地区。     

西藏古错-岗巴盆地下白垩统黑色页岩地质特征及其油气资源意义

藏南聂拉木县、岗巴县的古错-岗巴盆地呈东西向展布，位于北喜马拉雅构造分区。早白垩世沉积以碎屑物质为主，其黑色页岩主要集中于下白垩统古错四组、古错五组和东山组。黑色页岩沉积物颗粒微细，以泥质、粘土质组分为主，砂/泥比值低，局部夹有海底扇沉积的细砂岩、粉砂岩等韵律层，富含菱铁矿、钙质结核，少见菊石等生物化石。其沉积环境应为相变缓慢、水体低能且较为特殊（受火山活动影响）的海相还原环境。黑色页岩中的粘土质所反映出的稀土配分模式与玄武岩标准模式极为接近，显示出当时的沉积可能伴随有火山活动及基性物质的介入。综合地质特征显示出本区下白垩统黑色页岩厚度巨大，构造简单，具有较好的成烃条件，虽然有机质成熟度较高，但黑色页岩仍是未来本区油气资源潜力评价中值得重视的积极因素之一。     

黑色页岩的资源功能和环境效应

利用ICP—MS等分析技术对典型黑色页岩的微量元素及P、S等组分进行了分析,探讨了黑色页岩的化学特征、风化机制和微量元素富集特征,阐明了黑色页岩的资源功能和环境效应。结果表明,黑色页岩不但富含多种矿产资源,产有大型、超大型多金属矿床,而且可用作复合化肥以改良土壤。同时,黑色页岩因风化分解释放CO2、产生酸性矿排水、释出重金属元素等而可能对环境产生严重影响,引起环境问题。开发利用黑色页岩不但要充分认识其资源功能特征,拓宽其应用途径,而且要特别注意其可能引发的环境问题。     

下扬子地区高家边组底部黑色页岩与北美Marcellus页岩地质特征对比

从地层形成的构造古地理环境、地层的厚度及空间展布以及烃源岩的岩性特征等方面,对美国东部阿巴拉契亚盆地中泥盆统Marcellus页岩和下扬子地区的下志留统高家边组黑色页岩作对比研究。结果发现,两套地层形成于相似的古地理环境,都沉积于前陆盆地早期缺氧的闭塞水体中,都是有利于细粒的有机质保存形成黑色页岩的环境。两套地层的分布和埋深都受到同沉积构造及其后期改造作用的相互影响,同时也对其中页岩的空间分布和勘探前景起重要的控制作用。两套页岩都是较好的烃源岩,含有较高的总有机碳(TOC)和脆性矿物,且都达到了高成熟阶段,生气和产气潜力大。相对于Marcellus页岩,高家边组黑色页岩TOC含量较低,埋深更大,而且受到多次构造作用的改造,使得其勘探风险相对较大。     

黔北镇远牛蹄塘组黑色页岩沉积环境与有机质富集关系

通过矿物组分、主量元素、微量元素、碳氧同位素等特征,分析了黔北地区镇远县ZX井牛蹄塘组黑色页岩的岩相类型和不同岩相页岩的沉积环境及其与有机质富集间的关系。结果表明,牛蹄塘组下段以硅质页岩为主,TOC含量4. 96%~10. 10%;上段以富泥硅质页岩为主,TOC含量1. 43%~9. 04%。下段硅质页岩沉积于水流停滞的深水陆棚环境,沉积古水体为贫氧的还原状态;上段富泥硅质页岩沉积时期,仍为贫氧的还原环境,但水体滞留程度、还原性较下段硅质页岩沉积期弱。贫氧的还原环境是影响牛蹄塘组黑色页岩有机质富集的主要因素,热液作用和陆源碎屑对牛蹄塘组黑色页岩有机质富集的影响较小。     

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。     

再论岩相古地理可作为页岩气地质调查之指南

在页岩气的区域地质调查阶段,主要通过有机质含量（TOC）与类型、有机质热演化程度、含气页岩厚度、矿物组分类型与含量以及储集层特征等基本地质条件参数,对页岩气有利区进行评价,而以上页岩气基本地质因素均受沉积相的控制。以详细的沉积相研究为基础,通过岩相古地理编图,可以明确富有机质页岩的展布特征,所以岩相古地理控制了页岩气的发育特征。通过利用主要基本地质条件参数,对川南及邻区志留系龙马溪组黑色岩系页岩气有利区进行初步评价,认为川南及邻区志留系龙马溪组,只要已进入中成岩阶段的浅海陆棚相黑色岩系,就能形成页岩气储层。在前人研究的基础上,进一步实例论证并提出沉积相或岩相古地理研究应为页岩气地质调查和选区评价的关键和基础。     

中、下扬子地区下寒武统黑色页岩微量元素富集特征

中国南方扬子地区下寒武统黑色页岩分布广泛,主要由黑色页岩、黑色白云质页岩,黑色粉砂质页岩和黑色硅质页岩等组成;并伴生有较厚的磷块岩矿床、钒矿床和镍、钼多元素硫化物矿床。对黑色页岩岩石学特征、元素地球化学特征进行系统研究,并详细分析微量元素的富集成因,结果表明：黑色页岩主要形成于静水还原的浅海-半深海缓坡环境,层状元素富集带为沉积成因,海底热流体提供了丰富物质来源。总体上,Co、Be、Mn、Ga等元素含量较低;Cu、V、Ni、Mo等元素的含量较高,多数超过北美页岩平均值;以Ni、Mo为主的多元素富集层通常位于磷块岩之上,以黑色页岩、黑色白云质页岩中的硫化物和硫酸盐矿物为主要载体,其中有机碳（TOC）含量可达12.2%以上,远高于其他元素富集层,随着页岩内硅质成分增加,Ni、Mo、Fe、Co等元素含量明显降低;以V为主的多元素主要赋存于黑色硅质页岩中的水云母,与页岩内硅质成分具有较好的正相关关系;黑色页岩中稀土元素含量为(76.22~290.67)×10-6,轻重稀土比值LREE/HREE介于1.21~4.22,说明轻稀土更为富集,Sr/Ba值为0.04~0.34,δEu正异常,且北美页岩标准化配分曲线呈现平缓左倾,为沉积过程中存在海底热水流体提供了进一步证据。     

上扬子台区下寒武统黑色岩系中的钒矿床

我国南部早寒武世黑色岩系中，蕴藏丰富的金属和非金属矿产。而位于扬子地台东南缘的钒矿床尤其令人瞩目。本文以湘西为例，剖析该类钒矿地质特征和成矿规律。矿床产于下寒武统黑色岩系底产的碳系页岩、硅岩及黑色页岩组合。矿层呈层状、似层状，产权稳定，埋藏浅，储量大。矿石主要由水云母（伊利石）和石英组成，含有机质及藻类化石。成矿受地层、岩性、古构造和古地理条件控制。矿床具有微生物成矿与海底热水沉积双重特征，成因应属生物地球化学积积矿床范畴。     

宜昌地区下寒武统水井沱组黑色页岩地球化学特征及其地质意义

宜昌地区下寒武统水井沱组黑色页岩是一套重要的区域性烃源岩,探讨其沉积古环境及沉积模式有助于对地质历史演化的认识,推动油气勘探进展,为页岩气勘探提供科学依据.本文通过对宜昌地区水井沱组野外剖面观测,利用薄片鉴定、扫描电镜、全岩X射线衍射(XRD)、总有机碳(TOC)及主微量元素等分析测试,分析其地球化学特征,探讨其沉积古环境及页岩气勘探潜力.结果表明,黑色页岩中的SiO2、CaO较高,V/(V+Ni)为0.645～0.902,δU＜1,CIA均值为67.59,指示该套黑色页岩形成于伴有间歇性热液活动的缺氧环境中,气候以温暖湿润为主,古水深整体为由浅到深的变化特征.其TOC含量高,均值为4.21％,有机质以腐泥型为主,Ro＞2.0％,页岩含气饱和度高,有效厚度大,具有良好的页岩气勘探潜力.     

贵州陡山沱组和牛蹄塘组中黑层的地质特征与找矿前景

贵州陡山沱组顶部和牛蹄塘组底部的黑层,是贵州最主要的沉积型黑色岩系,赋存有钒、银、钼、镍、钴、铂、铀和稀土元素等矿产资源.本文分别从岩相古地理环境、岩性组合特征和黑层发育程度等方面概述了省内陡山沱组和牛蹄塘组中黑层的地质特征,通过与代表性黑色页岩中的矿床对比,分析了两套地层中黑层的找矿前景.     

贵州陡山沱组和牛蹄塘组中黑层的地质特征与找矿前景

贵州陡山沱组顶部和牛蹄塘组底部的黑层，是贵州最主要的沉积型黑色岩系，赋存有钒、银、钼、镍、钴、铂、铀和稀土元素等矿产资源。本文分别从岩相古地理环境、岩性组合特征和黑层发育程度等方面概述了省内陡山沱组和牛蹄塘组中黑层的地质特征，通过与代表性黑色页岩中的矿床对比，分析了两套地层中黑层的找矿前景。     

上扬子地区五峰组-龙马溪组页岩层序地层及演化模式

学者们在页岩层序划分与构成等方面还存在较大分歧;其次,现有研究中针对页岩非均质性在层序格架内的变化特征及成因规律方面亦有不足.五峰组-龙马溪组页岩是上扬子地区重要的页岩气勘探层位之一,通过钻井岩心、露头剖面、常规测井、能谱测井和地球化学参数等资料,对上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组黑色页岩层序地层学进行了定量分析.在五峰组-龙马溪组识别出3个三级层序,其中五峰组为一个三级层序,进一步划分出海侵体系域（五峰组下部黑色页岩）和高位体系域（五峰组上部观音桥段）;龙马溪组一段作为一个三级层序,进一步划分出海侵体系域、早期高位和晚期高位体系域;龙马溪组二段和三段为一个三级层序,进一步划分出低位体系域、海侵体系域和高位体系域.以不同体系域为单元分析了五峰组-龙马溪组层序发育与沉积环境特征,揭示了各体系域内古生产力与水体氧化还原条件对有机质富集的控制机理,总结并提出了系统的五峰组-龙马溪组黑色页岩层序地层垂向演化模式.      

黔北地区下寒武统底部黑色页岩沉积环境条件与源区构造背景分析

为了深入探讨黔北地区下寒武统底部黑色页岩的沉积环境条件和源区构造背景,对黔北地区下寒武统牛蹄塘组黑色页岩进行系统采样,对其微量元素和稀土元素地球化学特征进行了系统分析。研究表明,微量元素中高的WV/(WNi+WV)和U/Th比值等反映该区黑色页岩形成于海域开阔的还原环境。区内黑色页岩样品中Mo、Sb、U、Cd、 V、Ba、Tl、Ni、W、 Cr、Cs、Cu、Zn、Bi等元素的高富集以及正Eu异常和较低的Co/Zn比值均反映了黔北下寒武统底部黑色页岩受到深部热液活动的影响。根据主、微量和稀土元素组合及比值特征可以看出黔北地区下寒武统底部黑色页岩的源岩具有花岗岩、沉积岩和玄武岩等多成因性质。源区构造背景以被动大陆边缘为主,由于受深部热液活动的影响,也显示大陆岛弧构造背景的特征。     

贵州织金下寒武统黑色页岩矿物岩石成分及资源利用特征

通过野外采样、化学分析、电子探针(EPMA)和X射线衍射(XRD)分析等手段,研究了贵州织金地区黑色页岩矿物成分、化学组分、微量元素、稀土元素特征。研究区矿样化学成分以SiO_2和Al_2O_3为主,且具有高K低Na的特征。电子探针和X射线衍射分析表明,研究区黑色页岩主要矿物组成有石英、粘土矿物、白云石及黄铁矿等。织金黑色页岩中Pb、Ni、U、V、Cr等金属元素存在不同程度的富集,稀土元素总量为153.2×10~(-6)~224.89×10~(-6),属轻稀土元素富集型。同时从多金属层、页岩气、页岩提钾及近底部含磷铀矿资源等方面讨论了织金黑色页岩资源化利用。织金黑色页岩多金属层含有Mo、V、Ni、Ag及U等多金属元素,具综合利用价值;其中有机碳含量达到页岩气开发大于2%的条件,可进一步开展研究;页岩中伊利石含量较多,可提取黑色页岩中的钾制备含钾复合肥;黑色页岩底部与磷矿层接触带产出磷铀矿,主要为胶状磷铀矿,接触带可作为铀矿找矿的标志层。     

盐源—宁蒗地区早泥盆世古地理特征及油气潜力分析

为了探索康滇地轴以西地质条件复杂地区的油气资源潜力,通过面积性地质调查工作与钻孔资料、分析测试资料结合,对盐源—宁蒗地区下泥盆统黑色页岩开展综合研究。研究表明：盐源—宁蒗地区早泥盆世古地理主要受康滇古陆及古特提斯构造域的构造活动控制,靠近金-箐断裂地区发育滨岸-潮坪相,古隆起围限区出现局限海湾相,远离隆起的西北部地区发育台地、陆棚、盆地相;大瓜坪组（早泥盆世晚期）发育黑色页岩（局部地区发育硅质泥岩）,在羊排喜—岩口一带分布较为稳定、厚度大（20～100m）,普遍含钙质,有机碳含量较高,具较高的脆性矿物含量,热演化程度适中,是重要的烃源岩和页岩气富集有利层位;黑色页岩主要发育在局限海湾环境中,羊排喜—岩口—茅坪子一线是盐源—宁蒗地区黑色页岩富集区。     

松辽盆地朝73-87井青山口组缺氧事件层的有机地球化学特征

松辽盆地白垩纪青山口组下部广泛分布一套富含有机碳的黑色泥岩、页岩和油页岩沉积,是全盆地划分泉头组与青山口组的一级标志.朝73-87井青山口组黑色页岩、油页岩的地球化学特征研究表明：它具有干酪根碳同位素正偏和重排甾烷含量低,存在28,30一双降藿烷、伽马蜡烷生物标志化合物等有机地球化学特征,表征为白垩纪温室效应时间窗内古湖泊缺氧事件的产物.结合生物地层研究成果,认为青山口期缺氧事件层大体可与白垩纪古海洋Cenomanian-Turonian界线事件层进行对比,进而提出松辽盆地青山口组的时代归属晚白垩世晚cenomanian-Turonian期的新观点.     

浅论造山型金矿中碳质黑色页岩的来源及其在金成矿过程中的作用

碳质黑色页岩形成于各个不同地质历史时期的海洋缺氧水体中,通常可视作潜在的成矿物质来源,目前对于碳质黑色页岩的研究主要集中在传统能源矿产领域,其与金矿床相关成矿机制的关联尚缺乏系统性的深入研究.在总结近10年造山型金矿中碳质黑色页岩研究成果的基础上,归纳前人对碳质黑色页岩的来源、形成环境和过程、地球化学特征以及其与造山型金矿化的成矿物质来源、元素迁移—活化—沉淀机制关系的认识:①碳质黑色页岩主要形成于海洋静闭极度缺氧环境;②碳质黑色页岩比普通黑色页岩更富集金、银、钼、钒、镍和铬等稀有金属;③碳质黑色页岩能够通过地层的区域变质运动释放金元素进入深部变质成矿流体;④碳质黑色页岩通常相对其他岩层在构造活动中更易形成容矿构造并作为强力还原剂导致金的沉淀;⑤碳质黑色页岩能够作为显著的找矿标志指导找矿.然而,这些认识不仅与造山型金矿床的传统成因模式存在一定的差异,而且也将引起传统找矿勘查评价准则的改变.目前,我国对于造山型金矿床中碳质物的研究仍较为薄弱,亟待开展该领域的研究,为找矿勘察工作提供科学依据.