一种页岩含气性热演化规律研究的模拟实验方法

目前针对页岩气赋存规律研究的热模拟实验主要是沿袭常规油气热模拟方法,以粉末态样品开展模拟,研究对象为岩石生成并排出的烃类气体,这种模拟方式未明确页岩气的实质为"滞留气",并且模拟后样品无法开展扫描电镜分析,不能确定岩石孔隙结构变化规律。本文通过石英玻璃管封装块状样开展页岩生烃热模拟实验,并结合一套数据处理方法,尝试建立了一种适合页岩气研究的热模拟实验方法,研究泥页岩在不同演化阶段(Ro范围为0.596%~2.143%)不同赋存状态气体的含量以及岩石微观孔隙特征的变化情况。结果表明,泥岩及油页岩样品的排出气及解析气含量在高成熟度阶段(400℃以后)有明显增加的趋势,结合扫描电镜微观结构分析显示这是由于有机质生气量以及无机孔隙均有增加。本方法可以研究页岩热演化过程中不同赋存状态气体含量及微观孔隙结构的变化,为页岩气勘探开发提供了一种可参考的方法。     

山东地区新生代不同类型幔源样品中稀有气体同位素组成与成因

稀有气体是地球流体源区信息的有效示踪剂.利用热熔融法对山东地区幔源巨晶、包体全岩及其单矿物以及寄主玄武岩等幔源样品中稀有气体的测试表明,不同类型样品具有明显不同的稀有气体同位素组成,特别是He同位素比值差异明显.巨晶和包体单矿物中的n(3He)/ n(4He)值分别为0.87～11.31Ra、0.911 ～10.11Ra,均值分别为6.1Ra和3.73Ra,主体介于地幔一大气一地壳源区之间;包体全岩中n(3He)/ n(4He)值0.19 ～ 2.30Ra(均值为1.05 Ra),且均低于相应单矿物中该比值;而玄武岩中n(3He)/ n(4He)值全为10-8数量级,与地壳均值无异.各类幔源样品中n(4Ar)/n(36 Ar)值无明显差异,介于296.4～864.3,高于大气但远低于典型地幔值.所获有限数据中,不同类型样品中n(2Ne)/n(2Ne)值均高于大气,具幔源特征,其中包体全岩及其单矿物n(2Ne)／n(22Ne)值分别为10.19 ～12.42和10.55～11.80,无明显差异;玄武岩中该值介于11.07～13.10,总体高于包体全岩及其单矿物.上述比值特征的差异反映了不同类型幔源样品各自不同的成因和演化特征:巨晶和包体单矿物中的轻稀有气体同位素组成主要反映了由于古板块俯冲所导致的岩浆源区地幔一大气／地壳的昆合特征,个别样品中可能存在宇宙成因3He;除单矿物中所体现的源区混合特征外,包体全岩还存在放射成因4He;而玄武岩在喷出地表后丢失大量地幔稀有气体信息,其同位素组成主要体现了放射成因4He的影响.     

石榴石微区化学组成与结构关系及其意义

恢复岩石的变质作用温度-压力轨迹,重建造山过程中地壳岩块的俯冲(加热)和折返(冷却)过程,是构造地质研究的一个重要方向。石榴石是一种Ca-Mg-Fe-Mn等的固溶体矿物,它可以在各类岩石和非常宽的p-T条件下出现,且容易形成化学成分环带,石榴石这种环带反映了与变质作用相对应的构造热演化阶段。目前研究岩石构造热演化一个常     

中国东部断陷湖盆细粒沉积岩岩相划分方案探讨——以渤海湾盆地南部古近系细粒沉积岩为例

细粒沉积岩岩相研究是烃源岩和页岩油、致密油储层研究的重要基础,鉴于我国陆相断陷湖盆环境多变和细粒沉积岩类型多样、岩石组合类型复杂的特点,需要进行细粒沉积岩岩相分类。以渤海湾盆地南部古近系细粒沉积岩发育段为研究对象,通过厘米级岩芯观察描述、岩石薄片鉴定、激光共聚焦显微镜观察分析等技术,研究细粒沉积岩基本特征。陆相断陷湖盆细粒沉积岩岩相划分可以按照(1)宏观岩芯精细观察描述,归纳垂向岩石类型组合;(2)分析沉积微环境;(3)对不同岩石类型组合进行X射线全岩矿物衍射和TOC测试,划分岩石类型和岩相大类;(4)微观镜下剖析纹层叠置关系;(5)分析成因和形成机制,对岩亚类细分等5步进行。岩相大类划分要简洁,是为满足油田勘探工作易于操作、建立与常规测井资料之间关系等要求;亚类细分是便于研究微观源储关系、分析沉积微环境和储层微观结构等。     

藏东南措美大火成岩省中OIB型镁铁质岩的全岩地球化学和锆石Hf同位素

西藏南东部新识别出来的措美大火成岩省的地幔柱头部物质成分尚未得到很好的约束。为探讨此问题,在全岩地球化学数据基础上,本文首次报道了藏东南措美大火成岩省中机布淌、打隆、措美和哲古错OIB型镁铁质岩的锆石Hf同位素和微量元素数据。本文报道的OIB型镁铁质岩包括碱性(组Ⅰ)和亚碱性(组Ⅱ)系列的辉长岩和辉绿岩,以岩墙或岩床的形式产出。这些镁铁质岩具有高的TiO₂(2.61%～4.07%)和P₂O₅(0.32%～0.51%)含量,富集轻稀土元素和高场强元素,地球化学特征类似于OIB。全岩微量元素地球化学指标显示组Ⅰ样品没有或很少受到地壳混染,组Ⅱ样品经历了较高程度的地壳混染。组Ⅰ中一件样品(JBT03-1)具有变化范围大的锆石ε_Hf(t)值(-4.8～+5.3),可能暗示其受到了地壳和/或岩石圈地幔物质的混染。本文结果表明锆石Hf同位素比全岩地球化学数据能够更为有效地识别基性岩浆是否受到地壳和/或岩石圈地幔物质混染。措美大火成岩省中的OIB型镁铁质岩样品(组Ⅰ和组Ⅱ),具有不同于俯冲带镁铁质岩和洋壳镁铁质岩的锆石稀土元素配分型式和锆石Ti温度,这可能是岩浆源区温度和成分不同的结果。综合考虑全岩地球化学和锆石Hf同位素指标,本文提出未受到地壳或岩石圈地幔混染的打隆镇辉长岩体(以组I中的DL01样品为代表)很可能代表了措美大火成岩省纯的地幔柱头部物质成分[⁸⁷Sr/⁸⁶Sr_(t)=0.7047,ε_Nd(t=+1.5,ε_Hf(t=+2.1～+5.7]。这些成分与代表白垩纪Kerguelen地幔柱头部物质的Site 1138和Bunbury Casuarina玄武岩非常相似,可能指示措美大火成岩省中的OIB型镁铁质岩本身就是Kerguelen地幔柱头部物质发生减压熔融的产物。     

南祁连哈拉湖地区早古生代岩浆侵入事件及其构造热演化历史SCIEI北大核心CSCD

南祁连增生杂岩带作为祁连造山带的构造单元之一,是研究祁连造山带与柴达木地块构造演化及二者耦合关系的关键地区,得到了国内外学者的广泛关注。前人对南祁连增生杂岩早古生代以来的构造热演化历史研究相对较少,且缺少相对准确的年代学数据约束。本文通过对南祁连增生杂岩带哈拉湖地区阿腊郭勒岩体二长花岗岩开展LA-ICP-MS锆石U-Pb定年、岩石地球化学特征、锆石和磷灰石裂变径迹年龄测试及热历史模拟,并结合野外地质调查和构造演化特征,揭示南祁连增生杂岩带哈拉湖地区的构造热演化历史和山脉隆升过程。结果显示:(1)南祁连哈拉湖地区在中志留世发生一期岩浆侵入事件(425~429Ma),其形成的岩体具有壳源花岗岩特征,产出于同碰撞的构造环境,说明该期岩浆事件是与祁连洋洋壳俯冲结束后的柴北缘地区大陆碰撞过程中的岩浆活动有关;(2)该岩体经历了中志留世至晚泥盆世的岩浆侵位与快速冷却阶段以及晚泥盆世-侏罗纪的构造平稳与缓慢冷却阶段;(3)早白垩世以来的中低温冷却和快速隆升的构造热演化历史。此外,祁连山地区自始新世以来经历了多期与印度欧亚-板块碰撞有关的构造变形。     

柴达木盆地北缘中侏罗统大煤沟组七段烃源岩有机地球化学特征及生烃潜力

柴达木盆地北缘地区在中侏罗世晚期,即大煤沟组七段(J2d7)时演化至最大湖侵期,发育了一套湖相泥页岩。通过对区内鱼卡煤矿井下样品的实测分析,结合先前报道的研究成果,确认了这套湖相泥页岩为优质烃源岩,藻类体、角质体和孢子体是这套源岩的主要生烃显微组分,有机质类型最好可达II1型。热演化研究表明,该套源岩在不同构造单元处于差异热演化阶段,既可生油亦可生气。虽然J2d7段烃源岩在平面上不同凹陷区具有一定的非均质性,但其生烃潜力,特别是在赛什腾—鱼卡凹陷地区,完全可与我国西北地区其它侏罗系优质烃源岩相媲美。长期以来,下侏罗统烃源岩被认为是柴北缘地区的主要油气源,J2d7段优质烃源岩的确认,对于深化柴北缘地区的油气勘探和地质研究具有重要意义。     

关于三阶段铅演化体系：以大厂锡矿床及Lewisian片麻岩为例

以大厂锡-多金属矿床、Lewisian片麻岩为例,讨论了成矿/成岩过程中铅的三阶段演化轨迹。在206Pb/204Pb对207Pb/204Pb图解上,大厂硫化物铅的数据点构成了Pb-Pb等时线,该等时线给出了1.508Ga的矿化源岩年龄,说明成矿物质主要来自中元古代基底岩石——四堡群。四堡群本身又可能来自太古宙(2.86Ga)老陆壳,故大厂硫化物中的痕量铅应该具有三阶段的演化史。用三阶段铅演化模式解释大厂硫化物铅同位素资料,结果表明,太古宙老陆壳从上地幔源区分离出来时,其μ2=11.93,大厂矿床矿化源岩的μ3=9.76。不同变质程度的Lewisian杂岩全岩铅具有不同的演化历史:北部区角闪岩相片麻岩具有两阶段的演化史,中心区麻粒岩相片麻岩具有三阶段的演化史。北部区片麻岩两阶段Pb-Pb等时线给出了2.951Ga的成岩年龄,其μ1=7.81。中心区片麻岩三阶段Pb-Pb等时线给出了2.68Ga的变质年龄,其火成源岩的μ2=3.51。在解释异常铅等时线时,对其演化阶段级次的判别具有十分重要意义,它直接涉及不同演化阶段U-Pb体系μ值的计算。资料证明,如果把三次等时线当作二次等时线加以解释,则会导致一系列错误结论的产生。在一般情况下,用三阶段铅演化模式解释某组铅同位素资料时,只是假设第二阶段U-Pb体系是处于封闭状态的,但无任何直接证据。Lewisian北部区片麻岩两阶段铅演化体系与中心区片麻岩三阶段铅演化体系共存的情况为解决上述问题提供了极好的资料。     

印度西南部果阿前寒武纪花岗质岩石的地质年代学和地球化学

果阿的前寒武纪岩石序列,以南印度前寒武纪克拉通的西南端为代表,包括;(1)著名的果阿群为低级变质外壳岩层序;(2)若干酸性花岗岩质岩体和片麻岩体与外壳岩一起产于封闭空间组合中。果阿东北部的Anmod Ghat奥长花岗片麻岩为果阿群的基底,其Rb-Sr全岩等时线年龄为3400±140Ma。遍布的晚太古宙酸性深成作用接在果阿群外壳岩层序演化之     

云南大红山铜铁矿床构造地球化学特征

选取大红山铜铁矿床典型穿脉进行构造-岩石地球化学编录、系统取样,并对样品稀土元素进行化验分析。研究表明,1该矿区内各类岩(矿石)从矿化构造岩→矿石→未矿化构造岩的稀土总量呈现出逐渐降低的趋势,反映出成矿流体与不同构造岩的水岩反应程度上的差异;2从(La/Yb)N看,矿区同类断裂构造岩的轻稀土分异程度较大,但不同断裂构造岩间的分异性却较为均一,从该区围岩、矿石、构造断裂岩的LREE/HREE与(La/Yb)N值特征中可以看出,轻重稀土元素间的分异程度具有一定的相似性,反映出成矿流体对地层岩石存在着一定的继承性和阶段演化性特征;3从地层岩石→未矿化断裂构造岩→矿化断裂构造岩→块状、条带状矿石,LREE/HREE(5.66~13.27)有逐渐增大的趋势,反映出在断裂过程中,稀土元素发生了迁移。矿区内各类岩(矿)石的δ(Eu)1,δ(Ce)呈弱负异常,显示出成矿作用主要是在相对氧化的环境下进行。     

海相烃源岩二次生烃潜力定量评价新方法

烃源岩二次生烃的演化过程是残余干酪根热解演化与残留油热裂解转化两个既相互联系又完全不同的物理化学反应过程的叠加。本文利用自制高压釜热压生烃模拟实验装置,采取分阶段连续递进模拟实验方式,以海相烃源岩样品为例分别评价了残余干酪根的生烃潜力与残留可溶有机质转化油气潜力,建立了一套不同起始与终止成熟度海相烃源岩二次生烃潜力的定量评价方法,并首次明确提出了干酪根生油指数KIo、干酪根生气指数KIg、干酪根生烃指数KIh等评价烃源岩生烃潜力的参数,弥补了ROCK EVAL热解评价方法无法分别评价烃源岩在不同生烃演化阶段所生成的“油”或“烃气”潜力的不足。     

烃源岩有限空间温压共控生排烃模拟实验研究

烃源岩的生烃反应是在其限定的孔隙空间中承受高静岩压力和流体压力下进行的,然而受实验装置和条件的限制,目前大多数的生排烃模拟实验都是在一个低压、相对较大的生烃空间下进行的,与实际地质情况差异较大。通过对同一样品分别进行有限空间和常规高压釜方式加水模拟实验对比研究发现:（1）有限空间热压模拟实验的气态产物更接近地质实际。气体组分中烃气占有更大的比重;重烃气的保存下限大于常规模拟,延迟了重烃气向甲烷的转化;烯烃含量比常规加水模拟条件下更少,基本检测不到。（2）有限空间的限制使水介质参与成烃反应的作用增强,其限定空间内较高的流体压力延迟了油向烃气的转化过程,有利于液态油的生成和保存。（3）有限空间下高压液态水介质条件有利于烃类的排出。     

南祁连盆地下日哈坳陷大加连组烃源岩评价

南祁连盆地下日哈坳陷中三叠统大加连组碳酸盐岩类烃源岩广泛发育。通过野外剖面样品采集,并运用有机碳测试、干酪根分析、岩石热解以及饱和烃气相色谱技术进行室内样品测试,综合评价了研究区碳酸盐岩露头样品的有机质丰度、类型以及成熟度。结果表明:大加连组烃源岩有机质丰度中等,有机质类型主要为Ⅱ2型,有机质达到成熟-高成熟阶段。综合评价为差-中等烃源岩。     

Gaseous hydrocarbons generated during pyrolysis of petroleum source rocks using unconventional grain-size: implications for natural gas composition

Open-system pyrolysis experiments were performed on a suite of immature to marginally mature source rocks to investigate the influence of kerogen type on primary gas composition and the effect of grain size on gas expulsion characteristics. The pyrolysis of rock powders confirmed that hydrogen-rich kerogens yielded wetter gases than did hydrogen-poor kerogens. Gases detected from the pyrolysis of rock chips were drier than those from powders of equivalent samples. This was due to two processes: the retention and secondary cracking of higher molecular weight pyrolysis products and the preferential expulsion of methane from the rock matrix. These two effects, one chemical the other physical, could be distinguished using a novel approach involving multi-step pyrolysis of rock chips followed by on-line crushing of the residues. The enrichment of methane in natural gas attributed, by earlier workers, to be a consequence of fractionation during secondary migration (post-expulsion) has been proven to be real also during expulsion from source rocks at least for pyrolysis conditions.     

低丰度高演化海相碳酸盐烃源岩有机质原生性研究

碳酸盐烃源岩有机质原生性直接影响到其生烃能力的客观评价,特别对于低丰度高演化海相碳酸盐烃源岩生烃能力评价的影响尤为严重。文章阐述了碳酸盐岩的普遍存在运移沥青,以及识别烃源岩有机质原生性的各种方法,并以鄂尔多斯盆地下古生界为例,建立了一套适合于低丰度高演化海相碳酸盐烃源岩有机质原生性识别的有效方法。     

等变质煤系烃源岩的生气特征

为了更加客观地了解煤系烃源岩的生气性能,采用半开放体系对塔里木盆地库车坳陷侏罗纪煤、碳质泥岩和煤系泥岩3种等变质煤系烃源岩样品进行了生气热模拟实验。实验结果表明:侏罗纪煤、碳质泥岩和煤系泥岩均具有良好的生气性,但其生气性存在一定的差异,煤和碳质泥岩的生气性要好于煤系泥岩;随着热演化程度的增加,这3种煤系烃源岩生气总产率(C_1-5)也相应增加,在高演化阶段时主要产甲烷;煤系烃源岩热解气组分的碳同位素值和热解温度有关,随着热解温度升高,甲烷碳同位素值先降低后增大,乙烷碳同位素值一直增大,且在同一温度点有δ13C₁<δ13C₂的特征。      

库车坳陷三叠-侏罗纪烃源岩生气特征与生气模式

根据热解实验和动力学模拟计算结果,研究了塔里木盆地库车坳陷侏罗纪煤、煤系泥岩及三叠纪泥岩的生气特征与生气模式。结果表明,库车坳陷三叠-侏罗纪烃源岩具有良好的生气性,尤其在进入中、高热演化阶段,甲烷产率更高,且侏罗纪煤和煤系泥岩的甲烷产率要高于三叠纪泥岩。侏罗纪和三叠纪烃源岩均以生气为主,是库车坳陷的有效气源岩,但前者的生气贡献明显高于后者。      

Genesis of Marine Carbonate Natural Gas in the Northeastern Sichuan Basin, China

Sichuan Basin is one of the structurally stable and gas-rich basins, being regarded as one of China＇s important natural gas industry bases. Puguang and Jiannan gas fields, located in the eastern Sichuan Basin are two large fields with gas derived from Permian and Lower Triassic marine carbonate. The genesis of marine carbonate natural gas was examined using carbon isotope composition and hydrocarbon components of natural gas samples from the eastern and western Sichuan Basin, and compared with that of acidolysis gas derived from marine source rock in the eastern Sichuan Basin. It is concluded that the natural gas in the marine carbonate reservoir originated from pyrolysis of the earlier crude oil and light-oil, and then mixed with kerogen pyrolysis gas of the Permian and Lower Silurian source rock.     

漠河盆地早白垩世依列克得组火山岩系烃源岩有机地球化学特征

应用岩石热解、氯仿沥青抽提、饱和烃气相色谱和色谱-质谱等分析方法,对首次在漠河盆地依列克得组发现的烃源岩进行研究。 结果表明：烃源岩由煤、油页岩和页岩构成,有机碳(TOC)质量分数＞10%,干酪根类型主要为Ⅱ₂,镜质体反射率（R_o）为0.56%~0.59%,属于低成熟阶段,烃源岩达到很好级别。烃源岩有机母质均以陆生高等植物输入为主,也有水生生物的输入,反映原始母质具有水生生物和陆源高等植物混源的特征。依列克得组沉积时期,湖盆水体含盐度及还原性具有较大的变化,处于淡水湖-咸水湖的交替状态,沉积水体分层比较明显,有利于有机质的保存和转化。     

从源控论到源储共生系统 ——论源岩层系油气地质理论认识及实践

中国非常规油气正实现整体战略发展,源岩层系油气已成为非常规油气增储上产的主要组成部分。基于中国源岩层系油气地质条件和工业实践历程,本文主要取得4项研究认识:(1)源岩层系油气包括源岩油气和致密油气两种类型,纵向分布新生界、白垩系、侏罗系—三叠系、上古生界、下古生界等5个油气聚集域;(2)源岩层系油气地质是研究陆上源岩层系油气资源类型、赋存机理、富集规律、分布特征、产出机制、评价方法、关键技术及发展战略的一门新兴油气地质学科,核心是研究和评价源岩层系油气"甜点区(段)""烃源性、储集性、含油性、流动性、成缝性和经济性""六性关系";(3) 10余年来,中国源岩层系油气研究和生产取得重要进展,致密砂岩气规模发展,致密油稳步发展,页岩气快速发展,页岩油加快探索,煤层气及油页岩油持续发展,2020年中国源岩层系油气产量已占总产量的18%;(4)未来主要攻关方向,建议聚焦解决制约中低压致密油、含水致密砂岩气、中低阶煤层气、陆相及过渡相页岩气、中低熟页岩油等中国陆上源岩层系油气资源规模动用和开发的瓶颈问题,探索创造页岩原位转化和煤炭地下气化两大地下"人工油气藏"颠覆性工程。源岩层系油气将成为"稳油增气"最具潜力的现实资源,预计2030年页岩层系天然气有望超天然气总产量的50%,页岩层系石油约占原油总产量的10%-15%。