南海南部晚第四纪东亚季风演化的粘土矿物记录

南海南部湄公河口MD01-2393孔晚第四纪190 ka以来粘土矿物和氧同位素的高分辨率分析表明, 主要粘土矿物含量表现出明显的冰期-间冰期旋回变化, 伊利石、绿泥石和高岭石含量在冰期时增高, 而蒙脱石含量在间冰期时增高. 物源分析表明, 这些粘土矿物主要来源于湄公河流域的直接输入, 其中, 伊利石和绿泥石主要来自湄公河上游变质沉积岩的机械侵蚀作用, 高岭石主要来自中游地区沉积物的再侵蚀作用, 而蒙脱石主要由中下游的偏硅酸盐土壤提供. 蒙脱石/(伊利石+绿泥石)和蒙脱石/高岭石比值可以作为东亚季风演化的矿物学标志, 相对高的比值发生在间冰期, 指示强盛的夏季风降雨和减弱的冬季风环流; 相对低的比值对应于冰期, 指示强盛的冬季风和减弱的夏季风. 东亚季风演化的强弱与北半球夏季日射量基本呈线性关系, 表明东亚季风演化的天文驱动机制.     

新疆孔雀河北岸72-51 ka BP湖相沉积物中粘土矿物特征

对新疆孔雀河北岸LX02剖面湖相沉积物开展光释光和粘土矿物样品X射线衍射分析,根据样品中的粘土矿物成分及质量分数对本区古气候演化进行了探讨.结果显示,该剖面湖相沉积自72 ka BP延续到51 ka BP.这期间,研究区粘土矿物以伊利石占绝对优势(56%~64%,平均为61%),其它粘土矿物有绿泥石(18%~26%,平均为22%)、高岭石(7%~12%,平均为8%)和伊/蒙混层(5%~15%,平均为9%),这与塔里木盆地粘土矿物组成颇为一致.具体来说,72.4—66.8 ka BP,伊利石和绿泥石含量之和较高,同时绿泥石含量较高,对于高岭石而言,除了一个样品外,其它样品的平均值较低,伊/蒙混层含量较低,指示该时段为冷干气候环境;66.8—56.1 ka BP,伊利石和绿泥石含量之和最低,同时绿泥石含量亦最低,高岭石、伊/蒙混层含量较高,指示该时段为暖湿气候环境;56.1—51.0 ka BP,伊利石和绿泥石含量之和增大,同时绿泥石含量亦增大,高岭石、伊/蒙混层含量较低,指示该时段为较冷干气候环境.这与孢粉植物群、地球化学元素含量及其主成分F1和粒度、色度及碳酸盐主成分F1'所反映的古气候特征及其变化一致,亦与柴达木盆地东部介形类丰度特征研究、柴达木盆地东部古湖泊高湖面光释光年代学研究、北京平原区有机碳同位素研究等结果吻合较好.研究表明塔里木盆地东部晚更新世气候仍以暖湿-冷干气候变化模式为主.     

核磁共振测井孔隙度观测模式与处理方法研究

核磁共振（NMR）测井是确定地层孔隙度的有效方法,已经得到广泛应用.但是,在我国部分油田的应用中发现核磁测井孔隙度与常规孔隙度之间存在明显差异.本文对NMR测井孔隙度观测模式和处理方法进行研究,分析了NMR孔隙度误差的来源.针对富含蒙脱石、伊利石和伊/蒙混层粘土矿物的陆相沉积砂泥岩地层,根据这些粘土矿物的NMR横向弛豫时间T2值特征以及孔隙度处理结果得到的40 ms附近孔隙度分配量不合适,提出了新的观测模式和处理方法,并用实验验证了新方法的可行性.     

白令海IODP U1340井位粘土矿物组合特征及其古气候意义

主要对白令海南部IODP U1340井位上新世以来(~4.3 Ma)的粘土矿物组合和结晶学特征进行了分析,探讨了研究井位中粘土矿物的物质来源及其记录的古气候变化历史.结果表明,U1340井位中的粘土矿物组合以伊利石占绝对优势(平均含量为70%),蒙脱石和绿泥石次之(平均含量分别为17%和10%),高岭石含量很低(平均含量3%).研究井位中粘土矿物组合及其物源区主要受气候特征的影响,在温暖气候时期(如9.21 ka以来)主要来自邻近的阿留申岛弧,蒙脱石含量较高;而冷气候时期(如2.74~1.07 Ma)主要源自阿拉斯加大陆,伊利石和绿泥石含量升高.利用蒙脱石/(伊利石+绿泥石)比值及伊利石和蒙脱石的结晶学特征较好地揭示了白令海南部的古气候变化历史:白令海南部在4.3~3.94 Ma以暖湿气候为主,3.94~3.6 Ma则主要受到干冷气候的控制,同时阿留申岛弧火山作用在这一时期加强;此后逐渐向冷湿气候转变,至2.74 Ma受北半球冰川作用的影响气候再次呈现干冷的特征;1.95 Ma开始逐渐向冷湿气候过渡,经历1.07~0.8 Ma中更新世气候转型之后,白令海南部主要受控于冷湿气候,但在~0.42 Ma(MIS 11),~0.33 Ma(MIS 9)及~0.12 Ma(MIS 5),气候相对温暖,化学风化作用加强;~9.21 ka全新世以来白令海南部以相对的暖湿气候为主.     

湖泊沉积物粒度分析前处理过程中絮凝现象的消除方法研究

采用激光粒度仪对湖泊沉积物进行粒度分析时需要进行必要的前处理.在有效去除有机质与碳酸盐颗粒的同时,需要消除细粒泥沙质样品中絮凝现象对粒度分析结果造成的误差或错误.本文以武汉三角湖表层沉积物样品为例,采用X射线粉晶衍射(XRD)对其矿物组成和粘土矿物种属进行鉴定,并采用全自动激光粒度仪对样品进行粒度分析.X射线粉晶衍射结果表明样品中非粘土矿物主要为石英与长石,粘土矿物以伊利石、高岭石、绿泥石为主;粒度分析结果显示样品中小于30μm组分占94.5%.这些特征表明该样品易于在前处理过程中形成絮凝.本次研究采用单因素寻优法探讨了超声震荡、分散剂、洗酸对于以伊利石、高岭石、绿泥石为主、平均粒径较小的样品消除絮凝现象的最佳条件.研究结果表明,针对此类样品消除絮凝现象的最佳条件为:超声震荡时间应选择6~8 min,分散剂浓度为20 g/L左右,同时在粒度分析之前需要对样品进行洗酸.     

南海西部越南岸外晚第四纪黏土矿物记录: 物源分析与东亚季风演化

南海西部越南岸外MD05-2901孔晚第四纪450 ka以来黏土矿物和氧同位素的高分辨率分析表明, 伊利石、绿泥石和高岭石含量表现出明显的冰期-间冰期旋回变化, 而蒙脱石含量呈现频率更高的周期性变化. 物源分析表明, MD05-2901孔黏土矿物中的蒙脱石主要由巽他陆架及其主要源区印度尼西亚岛弧提供, 伊利石和绿泥石主要由湄公河和红河提供, 而高岭石则主要由珠江提供. 高岭石/(伊利石+绿泥石)比值的变化显示强烈的100 ka偏心率周期, 指示了冰盖驱动的冬季风演化; 而蒙脱石含量的高频变化除了具有冰盖驱动的41 ka斜率周期以外, 还具有23和19 ka岁差周期、以及13 ka半岁差周期, 指示了热带驱动的夏季风演化. 东亚冬季风的演化基本上与冰期-间冰期旋回一致, 冰期时强盛, 间冰期时明显减弱; 而夏季风的演化则与北半球低纬夏季日射量吻合较好, 日射量高时强盛, 低时减弱. 研究认为, 高纬冰盖和低纬热带分别驱动了晚第四纪东亚冬季风和夏季风的演化, 反映了东亚季风演化的双重和独立的驱动机制.     

南海北坡ODP1146站第四纪粘土矿物记录:洋流搬运与东亚季风演化

南海北部ODP1146站第四纪粘土矿物学分析表明, 伊利石、绿泥石和高岭石含量在冰期时增高, 而蒙脱石含量在间冰期时增高. 蒙脱石/(伊利石+绿泥石)比率和蒙脱石丰度变化可以作为东亚季风演化的矿物学标志. 在万年时间尺度上, 间冰期盛行的西南表层洋流将更多的蒙脱石由南部和东部向北搬运, 表现为加强的夏季风; 冰期盛行的逆时针表层洋流将大量伊利石和绿泥石由台湾以及流经吕宋海峡的长江物源搬运至南海北坡, 表现为强盛的冬季风. 就10万年时间尺度而言, 蒙脱石/(伊利石+绿泥石)比率与沉积速率的对应关系, 指示2000~1200和400~0 ka期间南海北部盛行冬季风, 而1200~400 ka期间表现为加强的夏季风. 夏季风演化的强弱与北半球夏季日射量基本呈线性关系, 表明东亚季风演化的天文驱动机制.     

生物-热催化过渡带气形成机制及演化模式

通过低演化源岩的地球化学分析和模拟实验,系统地研究了过渡带成烃机制,建立了过渡带成烃模式。提出过渡带烃类是在温度不高、压力相对小,而构造应力和粘土矿物催化作用极其活跃的条件下,可溶有机质和极性组分通过正碳离子方式脱羧、脱基团作用和富芳环不溶有机质的缩聚作用形成小分子烃类的成气机制。认为过渡带气是上述诸因素综合叠加、相互作用的结果。     

川南下志留统龙马溪组页岩储集空间定量表征

以川南上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组页岩钻井资料为基础,通过建立储层岩石物理模型和孔隙度数学模型,对富有机质页岩段基质孔隙构成和裂缝发育状况进行了定量评价.经过定量表征证实,龙马溪组页岩储集空间具有4大特征:(1)脆性矿物、粘土矿物和有机质三者产生的单位质量孔隙体积为有机质最高、粘土矿物次之、脆性矿物最少;(2)有效储层孔隙度适中,与Barnett相当,且孔隙构成以粘土矿物层间孔隙和有机质孔隙为主体;(3)富有机质页岩段孔隙度与TOC、脆性矿物/粘土矿物比值关系密切,主要表现为孔隙度随着TOC增大而增大,富含粘土的页岩孔隙度比富含脆性矿物的页岩孔隙度大;(4)黑色页岩裂缝发育,裂缝规模以微型、中-大型裂缝为主,裂缝密度自上而下增大,反映了龙马溪组底部具有脆性矿物含量高、杨氏模量高、泊松比低和脆性好等特点.     

青海湖二郎剑钻孔的粘土矿物学研究

位于青藏高原东北边缘的青海湖盆地拥有巨厚的新生代沉积,较好地记录了湖盆形成以来的古气候和古环境演化历史,对认识青藏高原东北部隆升过程和东亚气候变化具有重要的科学意义.但迄今为止,对青海湖沉积物长时间尺度的研究尚不多见,对沉积矿物学的研究较少涉及.利用X射线衍射分析技术,基于麦夸特算法对青海湖1108.95 m长的二郎剑钻孔岩芯开展了系统的粘土矿物学研究,获得了该钻孔沉积物中粘土矿物的组成、相对含量、化学指数和结晶学特征等方面的信息.结合钻孔的粒度指标,探讨了晚中新世以来高原构造隆升事件和青海湖地区的风化历史与古气候演化过程.研究表明,麦夸特算法在粘土矿物含量计算中能取得较好的效果,二郎剑钻孔中的粘土矿物以伊利石和绿泥石为主,高岭石和蒙脱石的含量较低;粘土矿物主要为碎屑成因,指示了化学风化作用较弱而物理风化作用强.各项粘土矿物学指标和粒度组分的变化特征揭示了自钻孔底部沉积以来青海湖地区处在总体相对寒冷干旱的气候环境下,并经历了5次大的环境演化阶段.其中在晚中新世早期气候相对温和湿润,之后具趋冷趋干的特点;在晚中新世晚期到上新世早期经历了一个短暂的温暖期之后,一直到第四纪气候持续变得寒冷干旱.各项指标可能也蕴含了自晚中新世以来青藏高原东北部发生过多次构造隆升事件的信息.     

低电阻率油气层物理参数变化机理研究

研究了淡水环境下富含粘土矿物、细颗粒砂岩低电阻率油气层. 分析了粘土的附加导电性,认为粘土质量百分数高且富含伊利石和蒙脱石的地层中,若地层水质量浓度小于15g/L等效NaCl盐溶液时,粘土的附加导电性是造成油气层电阻率低的首要原因. 同时分析了细颗粒、粘土质量百分数不高的储层,高的毛细管压力使束缚水饱和度很高,同样能形成低电阻率油气层. 储层中粘土质量百分数的多少对储层岩石电性特征(I-Sw曲线形态)有重要影响,可用于指导测井资料解释模型的选择.     

大民屯凹陷古近系高岭石亚族和伊/蒙混层矿物特征与盆地古温度

大民屯凹陷隶属于辽河坳陷,形成于古近纪,是我国东部著名的含油盆地.其古近系的泥岩是主要的生油岩层.笔者运用X射线衍射、电子探针、扫描电镜和傅利叶红外光谱等测试手段,分析了大民屯凹陷古近系泥岩和页岩中高岭石亚族矿物和伊/蒙混层矿物成岩演化的特征,探讨了大民屯古近系凹陷盆地的埋藏成岩史和生烃门限.研究表明,高岭石亚族的矿物...     

大别山南、北坡花岗岩风化作用的差异及其构造、气候环境意义

对大别山南、北坡燕山期花岗岩风化壳研究表明: 南坡司空山黑云母二长花岗岩风化壳为剥蚀型风化壳, 在水解作用以及酸性介质条件下脱碱、钙、硅和富铝, 主要矿物学演化是长石、黑云母风化蚀变为伊利石→(蛭石→1.4 nm过渡矿物)→高岭石→多水高岭石. 北坡河棚黑云母正长花岗岩风化壳为稳定型风化壳, 在氧化作用以及弱酸偏中性介质条件下无硅的淋失、富铁和非晶化作用显著, 主要矿物学演化是长石、黑云母转变为蒙脱石、多水高岭石→非晶质. 这些结果显示, 大别山南、北坡风化作用的差异可能与气候条件和构造运动的差异有关, 即, 南坡高温多雨, 淋溶强烈, 土壤处于酸性环境, 经历过构造抬升; 北坡高温少雨, 淋溶较弱, 土壤处于弱酸偏中性环境.     

浅层致密砂岩油藏成岩作用及孔隙演化

为探讨浅层致密砂岩油藏储层成岩作用及孔隙演化问题,以鄂尔多斯盆地南部B油田延长组长3-长7油层组为研究对象,开展岩石学特征、成岩作用、孔隙演化研究.研究表明,B油田长3-长7油层组碎屑成分差异不大,长7油层组石英含量高,长6油层组长石、岩屑含量高,长3油层组云母含量高.长3油层组粒级分布相对较粗,其次为长7油层组,长6油层组粒级分布最细.从长3、长6至长7油层组,碳酸盐胶结物含量、黏土矿物总量、伊/蒙间层含量、伊利石含量逐渐增加,高岭石、绿泥石含量依次减小,成岩胶结、交代作用依次增强.成岩作用阶段为早成岩B期至中成岩A期.随油藏储层埋藏深度增加,成岩作用强度持续、不断增强.储层孔隙演化研究表明,长3、长6、长7油层组初始孔隙度接近,压实成岩作用过程中损失的孔隙度也比较接近.随油藏埋藏深度增加,成岩作用中胶结作用增强,溶蚀作用减弱.长6、长7油层组胶结作用明显强于长3油层组,长3油层组溶蚀作用明显强于长6、长7油层组.随埋深增加,绝对溶蚀作用减弱,相对溶蚀作用增强.     

东太平洋沉积物中粘土组分的REEs和εNd: 粘土来源的证据

对东太平洋中国多金属结核调查区表层非钙质沉积物中的粘土组分进行了粘土矿物、稀土元素(REEs)及钕(Nd)同位素测定. 结果表明, M/I(蒙脱石/伊利石比值)、ΣREE(稀土总量)、LREE/HREE (轻重稀土比值)及δ Ce(铈异常值)能够有效指示粘土矿物的成因. 当粘土组分的M/I>1, δ Ce<0.85, ΣREE> 400 μg/g, LREE/HREE≈4, REEs配分模式与深海沉积物相似时, 表明粘土组分中含有较多的自生蒙脱石, 为陆源-自生混成粘土组分; 当粘土组分M/I<1, δCe = 0.86~1.5, ΣREE = 200~350 mg/g, LREE/HREE≈6, REEs配分模式与中国大陆黄土相似时, 为陆源粘土组分. 粘土组分的ε_Nd值(或¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd比值)能够示踪陆源粘土矿物的源区. 根据ε_Nd值将粘土组分分为4种类型:Ⅰ型粘土组分, ε_Nd = &#8722;8~&#8722;6, 陆源粘土矿物主要来自北美河流物质;Ⅱ型粘土组分, ε_Nd = &#8722;9~&#8722;7, 陆源粘土矿物主要来自东亚大陆和北美河流沉积; Ⅲ型粘土组分, ε_Nd=&#8722;6~&#8722;3, 陆源粘土矿物来自中东太平洋火山岛屿和东亚大陆; Ⅳ型陆源粘土, ε_Nd=&#8722;13~&#8722;12, 陆源粘土矿物来自东亚大陆来源的风成物质. 陆源-自生混成粘土组分呈斑点状分布, 反映了东太平洋板块内存在火山或热点活动. 陆源粘土组分大面积分布, 表明东太平洋海底粘土矿物主要来自陆源.     

蒙脱石向凹凸棒石转化的直接证据--透射电子显微镜观察

利用透射电子显微镜对苏皖凹凸棒石粘土进行超微观结构观察研究,发现大量蒙脱石和凹凸棒石交生的超微观结构现象,表现为凹凸棒石棒状晶体平行原生蒙脱石(001)面网生长以及蒙脱石晶体结构的崩解.此种超微观结构现象表明蒙脱石可以向凹凸棒石转化.结合野外观察和大量X射线衍射分析,提出了蒙脱石向凹凸棒石转化的机制和过程.蒙脱石向凹凸棒石的转化导致蒙脱石-凹凸棒石复合体的形成,原生蒙脱石崩解成为纳米尺度的细小晶片.蒙脱石晶体结构转化使蒙脱石-凹凸棒石混合粘土具有纳米尺度的矿物粒径和较大的比表面积,因而具有优异的物理化学特性.     

下扬子中生代构造-热事件及其对海相烃源岩生烃的影响

温度是控制烃源岩有机质生烃的主要因素,构造-热事件下的高温作用对烃源岩的增熟和生烃历程具有显著影响.通过地质分析和磷灰石、锆石裂变径迹、磷灰石U-Th/He低温热年代学数据、火山岩年龄数据分析认为,下扬子中生代存在印支期(T_3-J_2),燕山期(J_3-K_1)构造-热事件,沉积盆地达到最高古热流的时间大约为130~110Ma.古温标镜质体反射率热史反演结果揭示句容地区最高地表古热流达到~94mW·m~(-2),泰兴地区为~78mW·m~(-2),热事件的强度由西至东减弱.基于EASY%Ro模型的生烃史正演结果揭示:寒武系烃源岩在常州地区主生气期为早二叠世晚期至晚三叠世末,在句容、泰兴地区主生气期为晚三叠世-早白垩世.由于T_3-J_(1-2)前陆盆地沉积和早白垩世岩浆活动热事件的双重作用,海相烃源岩有机质在早白垩世末达到最高古地温.虽然K_2-E期间在句容、泰兴和常州部分地区具有一定的沉降幅度,甚至使得部分地区海相烃源岩的埋深超过早期的埋深,但由于K_2以来大地热流降低,海相烃源层地层温度却低于早期的地温,有机质未能普遍进一步增熟生烃,即这些地区不存在大面积的二次生烃.     

蒙脱石向凹凸棒石转化的直接证据

利用透射电子显微镜对苏皖凹凸棒石粘土进行超微观结构观察研究, 发现大量蒙脱石和凹凸棒石交生的超微观结构现象, 表现为凹凸棒石棒状晶体平行原生蒙脱石(001)面网生长以及蒙脱石晶体结构的崩解. 此种超微观结构现象表明蒙脱石可以向凹凸棒石转化. 结合野外观察和大量X射线衍射分析, 提出了蒙脱石向凹凸棒石转化的机制和过程. 蒙脱石向凹凸棒石的转化导致蒙脱石-凹凸棒石复合体的形成, 原生蒙脱石崩解成为纳米尺度的细小晶片. 蒙脱石晶体结构转化使蒙脱石-凹凸棒石混合粘土具有纳米尺度的矿物粒径和较大的比表面积, 因而具有优异的物理化学特性.     

塔里木盆地天然气氢同位素地球化学与对热成熟度和沉积环境的指示意义

通过对塔里木盆地主要含气区74个天然气样品碳、氢同位素分析, 天然气可分为6类, 即: ①与陆相煤系有关的煤成气; ②与三叠-侏罗系湖相泥岩有关的煤成气; ③与海相沉积的寒武系-下奥陶统烃源岩有关的油型气; ④与海相-海陆过渡相烃源岩有关的油型气; ⑤石炭系海陆过渡相烃源岩与中生界腐殖型有机质形成的混合气; ⑥塔西南坳陷有机热解气与少量深部气形成的混合气. 不同类型天然气中甲烷氢同位素组成受源岩沉积环境(有机质类型)和热成熟度双重因素控制, 其中沉积环境(有机质类型)为主要控制因素, 其次为热成熟度; 在源岩热演化程度相近时, 甲烷氢同位素组成主要与其源岩沉积环境(有机质类型)有关. 随着气源岩热演化程度的增高和/或烷烃气碳数的增加, 烷烃气氢同位组成呈逐渐变重的趋势; 重烃气氢同位素组成(d D2, d D3)主要受源岩热成熟度控制, 其次为源岩沉积环境. 烷烃气氢同位素系列局部倒转与细菌氧化、不同类型天然气混合和/或同一类型不同热成熟天然气混合有关. 在油型气中, d D1>d D2可能与硫酸盐还原反应有关.     

碳酸盐岩生烃机制及“三段式”成烃模式研究

碳酸盐岩有别于碎屑岩的成岩机理和过程决定了其含有多种赋存状态的有机质.大量碳酸盐岩样品的有机岩石学观察和有机地球化学分析均证实了不同赋存状态有机质的存在.通过对热模拟实验样品中不同赋存状态可溶有机质的产率、地球化学特征研究及其对比,表明不同赋存状态有机质在不同演化阶段对成烃的贡献不同,由此提出了碳酸盐烃源岩的“三段式”生烃模式,即早期的生物大分子解聚生烃阶段、中期的干酪根热降解生烃阶段以及高演化阶段碳酸盐告包裹体有机质的大量生烃阶段.