扬子地区下寒武统与下志留统黑色页岩孔隙度与有机碳关系差异性及原因

下寒武统牛蹄塘组与下志留统龙马溪组页岩是扬子地区发育的两套富有机质黑色页岩,由于其分布面积广、厚度大、有机质丰度高而成为页岩气勘探的重点层位.然而牛蹄塘组孔隙度表现出了与龙马溪组截然不同的规律,两套页岩的孔隙结构、有机碳含量、密度也存在显著差异.结合测井、埋深（上覆压力）、孔隙度、有机碳及成熟度测试数据进行了对比分析.结果显示,牛蹄塘组过高的有机碳含量和热演化程度严重影响了页岩的孔隙结构,使有机质碳化,有机质孔发生坍塌和充填;牛蹄塘组埋深大、上覆压力也大,导致无机孔被压实,因此其总孔隙度明显小于龙马溪组.      

大巴山前缘五峰组-龙马溪组干酪根碳同位素特征与有机质类型

大巴山前缘五峰组-龙马溪组有机质类型组成存在较大争议。在万源曹家、城口周溪、巫溪田坝、巫溪白鹿和巴东两河口等地区采集代表性样品进行有机碳含量、成熟度和干酪根碳同位素分析。五峰组-龙马溪组δ13C组成分布为-31.1‰~-28.2‰,田坝地区δ13C最轻,两河口地区δ13C最重。大巴山前缘干酪根类型是碳同位素组成的主要控制因素,有机质成熟度和有机碳含量影响较小。当有机质处于高成熟演化阶段,有机碳含量越高,δ13C组成偏轻;有机质处于过成熟演化阶段,有机碳含量越高,δ13C组成偏重,变化幅度小于1.2‰。按照干酪根碳同位素组成划分干酪根类型原则,大巴山前缘五峰组-龙马溪组有机质类型为I型(腐泥型)和Ⅱ1型(腐殖腐泥型)。     

中国南方五峰组-龙马溪组页岩中笔石与有机质富集关系探讨

中国南方奥陶纪-志留纪之交广泛沉积了以五峰组和龙马溪组为代表的笔石页岩。基于对重庆巫溪地区五峰组-龙马溪组底部页岩段中近400件页岩样品中笔石丰度的统计及100件页岩样品有机碳含量（TOC,%）的分析测试结果,选择其中23件不同笔石丰度与TOC的页岩样品开展页岩中笔石体与围岩（非笔石体部分）TOC的对比实验,并结合能谱分析测试结果,探讨笔石与有机质富集的关系。初步研究认为:①五峰组-龙马溪组页岩中笔石体的C、O等元素含量较高,其TOC明显高于围岩,是页岩有机质的贡献者之一;②五峰组-龙马溪组页岩全岩TOC与笔石丰度及笔石体TOC相关性均较差,而与围岩TOC相关性较好,这指示着页岩中笔石丰度对有机质富集影响较小。     

基于原位多元素成像分析龙马溪组笔石成因及地质意义

上扬子地区龙马溪组黑色页岩富含笔石,多以碳质薄膜形式富集于富有机质层段。前期研究多关注笔石形态和成岩后的演化过程,对笔石埋藏和早成岩阶段所经历地球化学作用的研究较少,笔石成因仍缺乏直接证据。本文利用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)技术对宁203井龙马溪组笔石进行原位微区多元素扫描成像,对主量成矿元素分布与富集程度进行解析,发现了碳质薄膜笔石体表面富集Mg、Al、Si、Fe元素,富集倍数在1.5～10倍以上,Sr/Ba值(1.4～2.3)则明显低于围岩(5.0),指示黏土矿物包埋是笔石碳化的主要途径,包埋形成的硫化微环境导致部分笔石发生黄铁矿化。结合面笔石率、有机质、黄铁矿、黏土矿物含量和δ~(13)C_(org)值的剖面垂向变化及相关性分析,提出早期微生物席繁盛和后期硫酸盐还原菌繁盛导致水岩界面孔隙水普遍缺氧,是笔石和有机质大量埋存的主要原因。本研究结果不仅揭示了龙马溪组笔石的埋藏矿化机制,也为有机质富集和黑色页岩形成的控制因素研究提供了新思路。     

黔北牛蹄塘组和龙马溪组沉积环境及有机质富集机理——以RY1井和XY1井为例

下寒武统牛蹄塘组和下志留统龙马溪组是我国南方海相页岩气勘探的优选层位,调查结果显示RY1井牛蹄塘组总有机碳含量平均为4.24%,XY1井龙马溪组总有机碳含量平均为2.08%,且中国南方牛蹄塘组总有机碳含量普遍高于龙马溪组。为探究二者有机质富集差异,研究基于RY1井和XY1井样品,采用具有环境意义的矿物学和微量元素地球化学方法,对这两套富有机质页岩的古气候、古氧化还原条件、深部物源和上升洋流等沉积环境条件展开讨论。RY1井样品Sr/Cu除去异常点后平均值为2.69,XY1井样品Sr/Cu平均值为5.205,认为牛蹄塘组形成条件更为温湿,有利于有机质的富集;还原条件有利于有机质的保存,V/Cr值结果表明牛蹄塘组还原性更强,但其有机质的富集可能还受到其他因素影响;RY1井样品Co/Zn平均值为0.098,XY1井样品Co/Zn平均值为0.153,结合微量元素、铂族元素等分析结果,认为牛蹄塘组和龙马溪组在形成时受深部物源的作用,且牛蹄塘组受到的作用更显著;上升洋流将洋底的营养物质带到陆棚环境中,提高有机质的生产率,使有机质富集,稀土元素数据显示上升洋流对牛蹄塘组作用显著,而对龙马溪组作用不明显,因此有机质富集程度不如牛蹄塘组。     

重庆焦页143-5井五峰组-龙马溪组黑色页岩有机质富集机理

上扬子地区五峰组-龙马溪组黑色岩系是我国南方重要的海相烃源岩,也是目前我国页岩气勘探开发的重要层位之一,前人对其有机质富集因素的综合分析和富集因素之间的关系研究较少.以渝东南武隆地区焦页143-5井为例,对五峰组-龙马溪组下段黑色岩系进行了地层学及古海洋环境的研究,探讨了古气候、火山活动、古海洋生产力和氧化还原特征及其在有机质富集中的作用.研究表明,TOC与强烈火山活动、缺氧古海洋环境、高古生产力和温暖古气候具有良好的正相关关系.这是由于强烈火山作用和陆源化学风化,大大提高了海洋中的营养盐含量,促使生物繁盛、生产力增高,并形成了缺氧硫化、富硅的海洋环境,从而为有机质富集提供了优良的条件.      

扬子陆块下古生界页岩发育特征与沉积模式

为了深入探讨扬子陆块下古生界页岩发育与分布特征、建立沉积模式,系统收集与整理了扬子陆块下寒武统牛蹄塘组与上奥陶统-下志留统五峰-龙马溪组两套富有机质页岩大量数据,选取贵州省三都县渣拉沟及四川省筠连县昭104井两个典型剖面与井岩芯进行了系统观察与采样,对扬子陆块范围内两套富有机质页岩岩性与沉积相发育特征进行了系统分析.研究表明,早古生代以来,扬子陆块受被动大陆边缘扩张与陆缘造山挠曲坳陷两类成盆环境影响[1-2],牛蹄塘组页岩沉积于被动大陆边缘扩张环境,缘于上升洋流与缺氧事件复合沉积模式,富有机质页岩以扬子陆块东南缘深水陆棚-斜坡相区最为发育、厚度最大、有机碳含量最高;五峰-龙马溪组页岩沉积于加里东期周缘前陆造山环境,缘于浅水陆棚-闭塞滞留海湾沉积模式,富有机质页岩以中上扬子陆块东南缘深水陆棚区最为发育、厚度最大、有机碳含量最高.     

川南马边上奥陶统—下志留统黑色页岩铂族元素地球化学特征及成因分析

通过野外地质调查资料、X衍射、主量及铂族元素测试分析,研究川南马边地区五峰-龙马溪组页岩的矿物学、主量元素地球化学特征和铂族元素组成特征。川南马边长河碥五峰-龙马溪组页岩有机碳TOC平均含量为2.47%;矿物成分主要由石英和黏土矿物两大类构成,石英平均含量37.95%,黏土矿物平均含量为40.2%;页岩SiO₂平均含量为52.90%,Al₂O₃平均含量为11.47%;铂族元素总量在1.5～11.9 ng/g之间,平均值为5.16 ng/g。川南马边地区五峰-龙马溪组页岩铂族元素均以Pt与Pd含量高为特征,其中Pd平均含量为3.15 ng/g,Pt平均含量为1.48 ng/g。铂族元素碳质球粒陨石配分模式为Pt-Pd型,Pd含量约为Pt含量的2.12倍。剖面中富有机质页岩比贫有机质页岩更加富集铂族元素,铂族元素的富集可能与生物活动有关;黏土矿物含量与铂族元素含量呈负相关关系,铂族元素并未呈吸附态吸附在颗粒表面,黏土矿物的增加反而稀释了铂族元素含量。川南马边长河碥五峰-龙马溪组铂族元素并非来源于地外物质,可能来自地幔,且发生了明显分异,其富集程度在正常海洋沉积物范围内。     

扬子及周缘地区上奥陶统-下志留统烃源岩发育环境及其控制因素

扬子地区下古生界发育了上奥陶统五峰组和下志留统龙马溪组两套有效烃源岩,查清其发育环境及其控制因素具有重要的科学理论和油气勘探意义.晚奥陶世开始,扬子地区进入碎屑岩陆棚演化阶段;五峰期-龙马溪期,扬子地区主体为局限的深水陆棚环境,总体呈现出浅水陆棚、深水陆棚、次深海共存的古地理格局.沉积体系展布和沉积演化主要受扬子陆块与华夏陆块的汇聚作用控制.扬子地区上奥陶统-下志留统烃源岩的形成与生烃母质生物的高生产力和高埋藏率、冰期-冰后期之交的气温快速转暖、海平面快速上升以及粘土矿物在有机质富集保存过程中的赋存驻留作用等密切相关.     

川南地区龙马溪组页岩有机质特征及其对页岩含气量的影响

四川盆地南部地区广泛发育下古生界寒武系、志留系等多套海相页岩层,其中龙马溪组是该区页岩气勘探开发的重点目标层。根据钻井岩心资料,通过有机碳、热解、碳同位素、等温吸附等地球化学实验分析,对川南地区下志留统龙马溪组页岩的有机质特征及其对页岩含气量的影响进行了研究。结果表明,川南地区龙马溪组页岩有机碳含量较高(平均1.53%),有机质类型较好(Ⅰ型和Ⅱ1型),热演化程度高(Ro为1.94%~2.42%),且页岩含气量较高(平均1.85m3/t)。页岩有机质特征是影响页岩含气量的主要因素,有机质丰度、有机质类型和热演化程度三者共同决定了川南地区龙马溪组页岩的含气量。     

皖南二叠纪海相暗色岩系成因及有机质富集模式

皖南二叠系已成为页岩气勘探的重要目标层位,暗色岩系的硅质来源长期存在争议,有机质富集堆积机理尚不清楚。本文通过皖南地区二叠纪海相栖霞组、孤峰组和大隆组暗色岩系的岩石学特征、古生物群落、沉积特征、有机质丰度和元素地球化学特征分析,探讨其沉积背景、硅质来源和有机质富集模式。研究表明：栖霞组硅质主要来源于热液;孤峰组硅质主要来源于生物和热液;大隆组硅质主要来源于生物和热液,少量来源于生物。二叠纪属热带—亚热带温暖潮湿气候,暗色岩系沉积于具缓慢沉积速率的厌氧—贫氧的100～300 m水体环境中,有机质含量高。栖霞组和孤峰组富有机质暗色岩系的形成除受控于局限滞留的缺氧环境外,还和海底热液活动提供生物繁盛的营养元素与矿物质和上升流的作用有较为密切的关系。大隆组富有机质暗色岩系的形成与长兴期多期火山喷发带入大量营养元素和微量元素,导致初级生产力提高,生物消亡—繁盛—再消亡—再繁盛—消亡,生烃母质快速堆积,且与缺氧环境密不可分。     

火山灰沉积与页岩有机质富集关系探讨——以五峰组—龙马溪组含气页岩为例

现代火山活动喷发形成的火山灰沉降到海水中能够提高海洋表层生产力、促进浮游生物繁盛,有利于有机质形成与富集沉积。而地质历史时期火山灰（斑脱岩）沉积与有机质富集关系研究相对较少,且存在着争议。以我国华南地区奥陶纪-志留纪转折期五峰组-龙马溪组页岩为例,开展含火山灰页岩层段与正常沉积的页岩层段的TOC含量、古生产力、氧化还原条件等对比分析,以探讨两者之间关系。研究结果初步表明:火山灰对高生产力背景的海洋区域影响相对较弱,对其有机质富集的促进作用不明显,而沉积水体氧化还原条件（富氧-贫氧-缺氧变化）与有机质含量关系密切,是这一时期有机质富集的主控因素。由于火山活动对沉积环境影响是十分复杂的过程,未来需要利用地质、地球化学等多种测试手段,开展更高分辨率（如厘米级、毫米级尺度）综合对比研究,精细解剖火山活动对有机质形成及富集作用的影响。火山活动相关的沉积事件是非常规油气沉积学重要研究内容之一,厘定它与页岩有机质富集关系,对我国页岩油气等非常规油气勘探开发具有重要意义。     

火山活动与海侵影响下的典型湖相页岩有机质保存差异分析

黑色富有机质页岩是页岩油气生成和赋存的主要母体,是强还原环境水体的沉积产物,在其形成过程中,细菌硫酸盐还原作用(BSR)对水体环境影响明显,但BSR强度如何影响有机质的保存尚未得到关注。我国陆相湖盆富有机质泥页岩广泛发育,形成过程中常常伴随有火山活动或者海侵等事件,大量硫酸盐进入湖盆,改变水体的沉积环境,不同环境下BSR对黑色页岩有机质保存的影响明显不同。本次研究选取鄂尔多斯盆地延长组长7段页岩、松辽盆地青山口组和嫩江组页岩作为对象,同时与现代沉积物进行对比。研究表明,TOC与TS之间关系复杂,但细菌硫酸盐还原强度指数(SRI)与TOC呈现幂指数变化,且表现出两阶段变化的特征。当SRI大于1.375时,TOC整体偏低,指示了强硫酸盐还原作用消耗大量有机质;当SRI小于1.375时,TOC明显较高,指示了弱硫酸盐还原作用对有机质消耗相对较少,更有利于有机质保存。火山活动和海侵作用均向水体提供了大量硫酸盐,但对陆相湖盆页岩中有机质的保存影响不同。火山活动影响的长7段页岩SRI普遍小于1.375,BSR对有机质消耗相对弱,页岩TOC高。而受海侵影响的青山口组一段底部和嫩江组一段底部页岩SRI大于1.375,BSR过度消耗了大量有机质,使得页岩TOC偏低。嫩江组一段下部SRI指数更高,海侵强度更大,BSR反应更强,更不利于有机质保存。     

贵州新民剖面晚二叠世碳同位素变化特征及有机碳埋藏的意义

根据碳循环模式,通过无机碳和有机碳碳同位素记录,半定量-定量地计算了贵州新民剖面晚二叠世有机碳埋藏分数forg,同时结合表征古海洋初级生产力的疑源类、藻类与菌孢的丰度值,详细分析了有机碳埋藏分数forg、古海洋生产力与岩石中保存的残余TOC之间的耦合关系。该研究发现新民剖面晚二叠世初级生产力较有机碳埋藏分数forg对残余TOC的贡献更大。但这一结果仍需进一步论证:新民剖面和煤山剖面forg与δ13Ccarb的高度相关性暗示forg主要受控于δ13Ccarb,而在Kump碳循环模型中忽略了晚二叠世火山活动对无机碳同位素组成的重要影响。     

Palaeoceanography of organic-rich rocks of the Loma Chumico Formation of Costa Rica, Late Cretaceous, eastern Pacific

The Late Cretaceous (late Cenomanian-Campanian) Loma Chumico Formation consists of laminated to massive bedded siliceous shales, cherts, ash fall tuffs/volcanic glass beds and volcaniclastic sandstones. The Loma Chumico Formation is at least 630 m thick (core data) in the Tempisque Basin, and can be subdivided in the subsurface into organic-rich and organic-lean (total organic carbon <1%) facies. Rock-Eval total organic carbon (TOC) data show that TOC in the organic-rich facies averages 15·5%, with values as high as 33%. Inorganic geochemical, petrological and sedimentological analyses indicate that all the lithologies of the Loma Chumico Formation were deposited in middle shelf to outer slope environments adjacent to an active subaerial island arc. The organic geochemistry and palaeontology of the Loma Chumico Formation help constrain the factors that controlled biological productivity in the region during the Late Cretaceous. Biomarkers, identified in organic-rich facies by gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS), show a high abundance of total steranes relative to hopanes in the Morote-1 core, indicating algal-dominated organic input. The hopane-to-sterane ratio of the extract from the Manzanillo-1 core indicates a relatively high bacterial component to the organic matter. Upwelling and extrusive volcanism were the most important factors that controlled nutrient supply (including silica flux) and biological productivity within the Loma Chumico Formation depositional system. Episodic radiolarian, dinoflagellate or diatom ‘blooms’, instigated by rapid infusions of volcanogenic silica, may have resulted in expansion of the oxygen minimum zone (OMZ), enhancing the preservation of organic matter. Productivity appears to have been uniform, even during deposition of the organic-lean facies. The findings of this study suggest that ocean-wide anoxia in the eastern Pacific was unlikely during the Late Cretaceous. High TOC contents of organic-rich radiolarites from central Caribbean Deep Sea Drilling Project (DSDP) sites may be related to upwelling produced in the eastern Pacific by convergence of the easterly Trade Winds (Eastern Pacific Equatorial Upwelling Zone), or may be part of a more complex Pacific-Atlantic Ocean interaction. The end of deposition of organic-rich rocks began near the end of the latest Santonian-earliest Campanian in the central Caribbean and Costa Rica. Palaeoceanographic models suggest that improved circulation and ventilation of bottom waters due to early opening of the North Atlantic-South Atlantic seaway may explain this observation. This may represent the influx of a previously unrecognized source of colder, oxygenated intermediate/bottom water (proto-Antarctic Intermediate Water) into the Late Cretaceous central Atlantic and eastern Pacific oceans.     

准噶尔盆地南缘页岩气形成条件与有利区预测

通过对准噶尔盆地南缘泥页岩分布情况、厚度、面积、总有机碳含量、热演化程度、有机质类型、矿物岩石成分等因素的分析,确定了准噶尔盆地南缘侏罗系八道湾组、三工河组和西山窑组、二叠系芦草沟组、红雁池组以及石炭系是页岩气发育的有利层位。经过对有利层位的页岩气富集条件分析,并利用镜质体反射率(Ro)等值线、泥岩厚度等值线和总有机碳含量(TOC)等值线进行叠加的分析方法,最终确定霍玛吐背斜带西北缘、沙湾凹陷和莫南凸起三者过渡区域的侏罗纪地层,阜康凹陷与阜康断裂带过渡区域的侏罗纪地层,柴窝堡坳陷达坂城凹陷和永丰凹陷二叠纪地层埋藏较浅处,以及齐古断褶带石炭纪地层埋藏较浅处等4处为页岩的有利发育区。     

庐枞盆地中生代火山岩的起源、演化及形成背景

庐枞中生代火山盆地位于长江中下游断陷带内,地处扬子板块的北缘.庐枞盆地内火山岩分布广泛,为一套包括粗玄岩-玄武粗安岩-粗面岩的富碱橄榄安粗岩系,划分为龙门院、砖桥、双庙和浮山等四个喷溢堆积旋回.盆地内火山岩浆活动起止时间约为136～124Ma,均为早白垩世火山活动.地球化学特征显示,庐枞盆地4个旋回火山岩岩浆具有同源关系,源于性质接近于EMI型富集地幔的交代地幔;各旋回火山岩岩浆演化过程中存在结晶分异作用,同时还受到了一定的地壳物质混染;火山岩由早到晚(龙门院旋回→砖桥旋回→双庙旋回→浮山旋回)具有向高钾、负Eu异常增强、结晶分异作用增强、岩浆分异程度增高方向的演化规律;庐枞盆地早白垩世存在由挤压-拉张过渡背景转为典型张性背景的构造转换,转换时间约为130.5Ma左右,龙门院、砖桥旋回火山岩形成于挤压-啦张过渡的构造背景,双庙、浮山旋回火山岩形成于典型的拉张构造背景.     

修水地区下寒武统富铀地层特征及其铀富集机制研究

文章以修水地区下寒武统王音铺组至观音堂组下部富铀黑色页岩地层钻孔样品（U含量为9.37×10-6~202×10-6） 为研 究对象,进行了细致的显微观察和分析,并对该区下寒武统地层中U含量与沉积环境因素（沉积盆地中的生物生产力、底 层水体的氧化还原状态、及盆地与广海间的流通性） 之间的关系进行了探讨。结果表明,这些钻孔样品显示明显的沉积成 岩特征,未发现明显热液叠加/淋积作用现象,说明本区下寒武统地层只经历了沉积成岩作用,而没有经历过明显的热液作 用或者淋积作用。研究地层大部分样品中的U含量与TOC含量呈正相关,王音铺组上部U含量最高（202×10-6） 的样品沉积 时的初级生物生产力也最高。经扫描电镜观察和电子探针分析,发现其中有机质中包裹着沥青铀矿,两者关系密切,推测 U与有机质很可能是一起沉积-成岩富集的;在缺氧硫化的强还原沉积环境下沉积的王音铺组地层的U含量,明显高于在 缺氧非硫化环境下沉积的观音堂组下部地层中的U含量,而且在强还原硫化环境下,沉积时盆地处于开放流通性程度较高 时期的样品,其U含量明显高于盆地处于开放程度较低时期的样品。综合这些观察和分析得出,早寒武世王音铺组上部地 层沉积时,高生物生产力所形成的有机质降解时大量耗氧,导致底层水沉积环境处于强还原硫化状态,同时,沉积盆地处 于适当的开放程度,与广海之间水流交换使盆地上层含U氧化水体得到补充,U最终在底层水体强还原硫化环境下沉淀于 沉积物中,可达到较高程度的富集乃至矿化的水平。     

长江源区新生代火山岩的年代学研究

长江源区的火山岩包含了青藏高原北部新生代火山岩形成及演化的全部信息，其年代学研究对查明青藏高原北部新生代火山活动时空演化具有重要意义。通过K—Ar同位素年代学研究，将长江源区新生代的火山活动划分为3期：第Ⅰ期(40．1-35．1Ma)火山喷发较弱，形成小范围分布的细粒安粗岩和斑状粗面岩；第Ⅱ期(26．5～17．6Ma)火山喷溢最为强烈，形成大面积厚层黑色气孔状安粗岩；第Ⅲ期(5．5-4．61Ma)由潜火山作用形成球粒状、斑状粗面岩岩丘。长江源区3个期次的火山喷发与青藏高原北部火山活动的阶段性相对应。长江源区新生代火山岩的演化特征为：从早到晚，岩石系列由高钾钙碱性系列→钾玄岩系列演化；岩性由安粗岩→粗面岩演化。