江汉盆地潜江凹陷地下卤水地球化学特征和分布规律

江汉盆地潜江凹陷潜江组赋存有丰富的地下卤水,因其有较高的经济价值,是江汉盆地油气资源之外的又一种重要的战略资源。然而,长期的油田注水开采也对地下卤水产生了一定的影响,为进一步评估这种影响并探讨地下卤水微量元素的分布情况,通过采集和分析潜江组第一至第四卤水组的地下卤水样品开展其地球化学特征和分布规律的研究。结果表明,潜江凹陷潜江组地下卤水受油田生产影响,虽然普遍发生了淡化,但仍然拥有较高的TDS含量,淡化影响有限。卤水储层从上至下,第一卤水组至第四卤水组,随着深度的增加,硫酸钠亚型卤水和碳酸盐型水逐渐变少,氯化物型水逐渐增多。尽管区内地下卤水普遍经受油田注水生产的影响,但是卤水中Li、B、Br等元素依然保持较高的含量,大部分样品达到或超过边界工业品位,尤其以第二、第三卤水Li、B、Br品位较高,第四卤水组次之,第一卤水组最低。潜江凹陷地下卤水样品的钠氯系数接近于1,具备溶滤卤水特征,属于非海相地层的卤水,氯溴系数分析揭示区内现存地下卤水是溶滤卤水和沉积卤水混合以后的结果,卤水的脱硫系数和钙镁系数反映卤水的储集空间封闭性相对较差,凹陷内从第一至第三下卤水储集体的空间的封闭性逐渐变好,第四卤水组略变差。平面上,Li、B、Br具有相似的分布特征,凹陷内,卤水的浓集中心从下至上具有明显的迁移特征,钟市、浩子口、王场、周矶所围限的区域是高浓度卤水分布中心地带,其分布明显受控于卤水储集体的分布。     

柴达木盆地西部地下卤水水化学特征及其起源演化

柴达木盆地西北角分布有基岩,盆地西部分布山麓堆积及河、湖相沉积地层,新生界发育有多个北西—南东走向的规模不一的背斜,新近系分布有富钾地下卤水。利用统计方法分析卤水中TDS、K+和B2O3的富集情况。结果显示：TDS值出现双峰,卤水样品富K+和B3+的概率分别为628%和6129%。使用Piper图研究地下卤水时,经常出现样品点过于集中而不易反映主要离子含量的变化。本次研究改进了前人的图示方法,绘制适合于表示地下卤水的水化学图。利用钠氯系数、氯溴系数、氯碘系数、钾氯系数、脱硫系数、钙镁系数对研究区卤水水样进行分析,结果显示卤水样品多数未达到石盐沉积,少数达到石盐沉积。研究区水样氢、氧稳定同位素数据显示新近系地下卤水δ18O值和δD值均发生漂移,表明卤水经历长时间的蒸发浓缩。研究区地下卤水起源于早上新世的古大气降水,上新世以后由于青藏高原快速隆升,柴达木盆地抬升和沉降中心东移,接受沉积形成良好的盖层,同时大气环流的改变致使气候变得干燥,地下卤水经历蒸发浓缩封存,形成现今的卤水。     

湖北潜江凹陷古近系深层富钾卤水成因及演化

地下深层富钾卤水是非常重要的钾盐资源,目前很少从区域尺度系统研究沉积盆地中富钾卤水水化学特征及成因.对潜江凹陷深层富钾卤水进行了主、微量元素分析.研究区卤水矿化度为125.70～347.00 g/L,K含量为0.32～6.83 g/L;富集Li、B、I、Na、Cl,亏损Mg、Br,Ca、SO4有富集也有亏损.储层岩石矿...     

南海北部沉积盆地油田水水化学特征及其成因分析

油田水是沉积盆地中的重要流体,研究其水文地球化学特征对油气生成、富集等有重要指示意义。为进一步研究南海珠江口盆地珠三拗陷和北部湾盆地涠西南凹陷油田水的特征和成因,分别在珠三坳陷的珠江组和珠海组采集油田水样5个,在涠西南凹陷的涠洲组采集油田水样4个,对研究区油田水进行了常规阴阳离子含量、D和18O同位素组成分析。结果显示:珠江口和北部湾盆地油田水溶解性总固体总体较高,均为Cl—Na型水,油田水各特征离子间关系(钠氯系数、氯镁系数、钙镁系数)和氢氧同位素关系共同显示两处油田水均起源于海水并储存于封闭性较好的地层中,在埋藏过程中可能还经历了较小程度的蒸发和降水补给,并推测其形成受薄膜渗滤作用影响。     

蒸发岩盆地古环境的直接记录:来自石盐流体包裹体的证据

蒸发岩是保存古环境信息的宝库,而石盐是蒸发岩盆地完全干涸后最主要的矿物。石盐矿物具有很好的封闭性,在浅埋深状态就会固结成岩,没有孔隙并且不可压缩。石盐、石膏、钙芒硝、芒硝中的包裹体,是潟湖或陆地盐湖环境下,通过蒸发而结晶析出过程中所捕获的流体(液体和/或气体)。因此,在石盐矿物的内部可以保存下来良好的原生石盐流体包裹体,它们记录了原始海洋/盐湖的温度、化学组分和大气成分的信息,为古环境研究提供了绝妙的直接记录。其中石盐原生流体包裹体的均一温度,可记录卤水沉积时的温度;浅水环境石盐流体包裹体记录的卤水温度近似等于气温。石盐原生流体包裹体中的卤水成分代表了海水/盐湖蒸发浓缩过程中的卤水,可通过其来推断当时的海水/盐湖水体的成分。石盐漏斗晶形成时是漂浮在卤水表面的,其原生流体包裹体可捕获当时的大气,而石盐是一种稳定的无机矿物,其原生流体包裹体可保存原始的大气信息。石盐原生流体包裹体可以提供其他传统地球化学手段无法提供的直接、精确、定量的地质记录,因此在未来的古环境研究中将成为焦点。     

柴达木盆地西部卤水特征及成因探讨

柴达木盆地自中生代末-新生代初以来,四周山体不断抬升,形成"高山深盆"的沉积环境,为盆地带来了大量盐类物质,再加上新近纪干旱封闭的气候环境,使得其西部沉积了广阔而厚层的岩盐.在对柴达木盆地西部新近系、第四系地层出露盐矿点实地考察的过程中,采集、分析了18件卤水样品的水化学组成.结果表明,卤水矿化度高,油田卤水富B3 、Li 、Sr2 和Br-等有益组分,其前缘第四纪形成的盐湖也有大量K 资源分布.通过离子含量及水化学特征系数,查明了卤水的水化学类型主要为氯化物型和硫酸镁亚型,地表浅层卤水富Mg2 、SO24-贫Ca2 ,而油田卤水富Ca2 ,贫Mg2 、SO24-.反映了油田卤水具有深部CaCl2型水体的特征,这种富Ca2 的卤水可能与白云岩化作用使卤水中的Ca2 增加而Mg2 减少,以及硫酸盐的还原作用使SO24-减少有关;地表浅层卤水接近青海湖湖水蒸发线,说明盆地卤水主要是由大气降水汇聚蒸发形成.通过卤水氢氧同位素的分析,发现卤水明显偏离于大气降水线,发生了明显的"氧同位素正漂移"现象,且卤水演化趋势线和当地大气降水线的交点与周围山体前缘的盐泉水的氢氧同位素值相近,地表浅层卤水主要分布在大气降水线附近,而油田卤水集中分布在变质水的范围内.说明地表浅层卤水主要是由大气降水汇聚而形成的;而深部油田卤水推测基本上来源于冰雪融水或雨水补给,这些冰雪融水或雨水沿着断裂带下渗,在迁移的途中发生了变质作用和深部地热水体掺杂作用,形成了深部油田卤水.     

江汉盆地大型富锂卤水矿床成因与资源勘查进展:综述

古近纪时期,华南江汉盆地的潜江凹陷和江陵凹陷发育盐湖,沉积了巨厚的蒸发岩,并形成和储藏了富锂、钾、铷、铯、溴、碘等元素的卤水资源,这些元素含量达到工业品位或综合利用品位;富锂卤水属于深层地下卤水型锂矿资源,镁锂比值低,是非常优质的锂资源。本文总结了江汉盆地大地构造特征、火成岩及古气候背景,论述了古盐湖沉积岩相特征、富锂卤水水化学、分布及储层特征、卤水中锂的来源与富集机理、卤水型锂矿成矿模式以及富锂卤水勘查与开采技术进展,提出了卤水开发利用中存在的问题和解决途径。江汉盆地富锂卤水成因包括:古盐湖锂可能主要来自高温水岩反应产生的富锂热液流体的补给;在干旱的气候下,古湖水不断蒸发浓缩,导致卤水中锂浓缩富集;在盐湖演化末期,逐渐埋藏的盐类晶间富锂卤水被转移至裂隙、砂岩及玄武岩储层中储集;在较高的地热背景值下,埋藏卤水与储层岩石可能发生水岩反应,进一步促进了卤水中锂的富集。江汉盆地深层卤水初步勘查显示,氯化锂资源量已达到大型工业规模,展示了巨大的资源潜力。此外,卤水锂开采技术已基本形成,建议进一步加强富锂卤水的绿色开发技术研究,制定相关勘查开发规范。     

四川省盐源县盐泉的特征与形成

研究天然盐泉的形成有助于揭示陆地水文循环过程中的物质迁移。采用水文地球化学的方法,分析四川省盐源县的9个泉水和卤水水样的水化学特征和同位素特征,探讨盐泉的溶质来源,总结盐泉的成因模式。水样可以分为TDS为311.69 g/L的Cl-Na型卤水、TDS为55.77~89.43 g/L的Cl-Na型盐泉、TDS为1.17 g/L的Cl-Na型微咸泉和TDS为0.26~0.56 g/L的以HCO₃-Ca、HCO₃·SO₄-Ca·Mg型为主的淡水泉。泉水和卤水的氢氧同位素显示其来源于大气降水;水样的特征系数显示盐泉和卤水都属于溶滤型,且指示研究区基本不具有找钾前景。泉水的盐分主要来源于石盐、方解石、石膏和白云石等矿物的溶滤。盐泉的形成模式可以概括为:在山区获得大气降水入渗补给后,地下水经历较浅和较深的地下径流并且溶滤含盐地层或者盐矿,使其矿化度升高,在地形较低处汇集出露地表成泉。     

四川盆地东部高褶带三叠系地层卤水和温泉的地球化学特征及成因

四川盆地是我国著名的大型沉积盆地,地下卤水资源丰富,在川东宣汉地区的川25井曾发现富钾卤水。本文对川东高陡褶皱带三叠系碳酸盐岩地下水的分布和富集进行分析,对川25井和卧57井深层卤水以及仙女山温泉和统景温泉的水化学特征进行总结并探讨其成因。认为当背斜核部的三叠系地层埋藏较深、封闭性较好时,有利于深层卤水的富集;在半开启-开启型背斜中,背斜核部受到强烈的风化侵蚀作用,三叠系地层裸露地表,接受大气降水入渗淋滤,不利于高TDS卤水保存。深层卤水的水化学类型均为Cl-Na型,富集Br-、Li-、Sr2-、I-、B3+等微量元素,是同生沉积卤水。其中川25井是少见的高TDS富钾卤水,其TDS达352.693g/L,已达到泻利盐沉积阶段,K+异常富集,达25.955g/L。仙女山温泉和统景温泉地下热水为SO4-Ca型,富集Sr2+、F-、偏硅酸等。稳定性同位素δ2 H、δ18 O数据显示川东深层卤水均起源于古海水,仙女山温泉和统景温泉地下热水补给来源为大气降水。地下水在背斜核部三叠系裸露区接受大气降水的入渗补给,经历深循环获得加热后在地形较低的河谷处呈温泉出露。地下(热)水为溶滤围岩形成TDS不高(2~3g/L)的地下水,其总体趋势是朝着淡化的方向发展。     

罗布泊盐湖富钾卤水成因再探讨——碎屑层卤水蒸发实验分析

罗布泊盐湖钙芒硝岩孔隙中蕴藏有超大型规模的卤水钾矿,富钾卤水成因一直备受关注。罗北凹地从统一的罗布泊大湖区中分隔出来后,成盐过程中其湖水仍以南部大湖的补给为主,罗北凹地卤水化学演化与"大耳朵"湖水密切相关。"大耳朵"湖区含石膏碎屑层普遍储藏有卤水,应该是罗北凹地盐湖的"源卤水",钾离子(ρ(K~+)为3.12 g/L左右)已初步富集,平均矿化度为198.83 g/L。为了查明该卤水的化学演化趋势及析盐序列,笔者于2009年、2010年两次采集了大量卤水样品,分别进行室内等温蒸发和自然蒸发实验。蒸发实验结果表明:随着卤水浓缩首先析出(硬)石膏,随后析出大量石盐,最后出现少量钾石盐和光卤石,与EQL/EVP卤水蒸发模型模拟结果相似。将碎屑层卤水蒸发过程中化学组成变化与罗北凹地卤水进行对比,结果显示罗布泊古湖水蒸发至石膏沉积之后,在罗北凹地水化学组成明显发生变化,没有大量石盐沉积,而以钙芒硝沉积为主。推测应是受到深部"富钙水"的持续补给,而"大耳朵"湖起到"预备盆地"的作用,罗布泊古湖水经"大耳朵"湖蒸发浓缩后,钾离子得到初步富集,在流入罗北凹地后与深部"富钙"水混合,强烈蒸发浓缩,大量钙芒硝矿物析出,最后形成富钾卤水。     

中国硼矿主要矿集区及其资源潜力探讨

在分析中国硼矿床成因类型的基础上,将中国硼矿床划分沉积变质、现代盐湖沉积、矽卡岩和地下卤水4个矿床类型8个矿床式,最为重要的矿床类型为沉积变质型硼矿和现代盐湖型沉积硼矿床。在硼矿成矿区带划分方案的基础上,综合成矿规律、地质构造背景等因素划分出辽-吉沉积变质型、川-鄂地下卤水型、湘-桂矽卡岩型、西藏现代盐湖型和青海柴达木现代盐湖型5个硼矿矿集区。其中辽-吉老矿区深部和外围、川鄂区的地下卤水及盐湖硼矿的综合利用等方向尚有较大潜力。     

高盐度卤水对CO2地质封存的影响: 以江汉盆地潜江凹陷为例

江汉盆地潜江凹陷卤水资源十分丰富,潜江组泥膏岩、泥岩和砂岩交替沉积,构成CO₂地质储存的潜在场所.但是潜江组卤水层矿化度非常高,平均值高达283.25 g/L.以高盐度卤水为对象,探讨了高盐度卤水对CO₂封存过程中产生的物理化学影响.结果表明,往高盐度卤水层中单纯地注入CO₂会造成CO₂溶解量和矿物捕集量的显著降低,不利于CO₂的储存安全.高盐度会造成注入井附近发生盐岩大量沉淀,不利于CO₂的持续注入,同时造成近井周围压力严重积累,降低了封闭安全系数.采用CO₂与卤水联合注采模式,可有效缓解CO₂单纯地注入过程中的压力严重积累和盐岩沉淀问题,实现资源和地下空间最大化利用,收获经济和环保的双重效益.      

潜北断层下降盘潭口盐泥隆起塑性变形机制及油气地质意义

江汉盆地潜江凹陷潜北断层下降盘潭口凸起的成因是该区多年关注的问题之一。通过地震剖面解析,认为是由渔洋组—新沟嘴组和荆沙组—潜江组两套多层盐泥侵—底辟刺穿形成的大型盐泥隆起,主要形成于荆河镇组沉积之后,将完整的潜江凹陷分割成3个次洼;盐泥隆的成因是在差异负载和重力滑脱动力作用下潜北断裂下降盘塑性侧向上侵推挤,与上升盘重力滑脱推覆造成南北双向挤压上拱, 形成了以汉水断层面为底板、中部为盐泥隆核、上层盐泥上部膝折—断褶穹窿3层结构;强烈塑性变形使潭口地区潜北断层面中部塑化—揉皱消失, 上部强拱左旋翻转成平卧断层;各个构造层盐泥塑性变形程度和形态差异与构造层盐泥含量、盐泥比有关;盐泥隆是形成各种油藏类型的关键因素,潜三段、潜四上段、新沟嘴组中被盐泥隆和刺穿作用形成的地层、岩性油藏是该区具有勘探潜力的油藏类型,且被近期钻探证实。     

柴达木黑北凹地早更新世新型砂砾层卤水水化学特征与成因

柴达木黑北凹地深部砂砾石层内的承压水是近期在柴达木西部新发现的规模巨大的孔隙卤水,水位埋深8~24 m,接近地表;富水性中等偏强;矿化度较高,KCl含量达到可开发利用的要求,井采时不易结盐,可作为后续开发钾盐的备选区域.离子统计分析结果显示,TDS、Cl-、Na+、Cs+、B₂O₃、Ca2+、Mg2+、Sr+、NO₃-、Rb+在卤水中的浓度变化幅度小,分布较均匀;SO₄2-的变化幅度大,分布极不均匀;Br-、I-、Li+、K+变化幅度和均匀程度介于二者之间;Na+、Cl-、Ca2+、Sr2+、TDS呈正态负偏高峰态,K+、SO₄2-、Li+呈非正态正偏高峰态.成分聚类分析图中,K+、SO₄2-、Li+首先聚为一亚类,Cl-、TDS、Na+聚为一亚类.从离子含量变化曲线图中可以看到,该孔隙卤水从东至西,Na+、Cl-含量和变化趋势相同,且它们与TDS、B₂O₃的变化趋势相同.K+、SO₄2-、Mg2+三种组分含量较一致,变化趋势相同,且同时与Li+的变化趋势相同.孔隙卤水钠氯系数C_Na/C_Cl值为0.85~0.96,溴氯系数为0.01~0.34,与盐岩溶滤卤水接近.在Na+、K+、Mg2+//Cl--H₂O四元体系和Na+、K+、Mg2+//Cl-、SO₄2--H₂O五元体系25 ℃介稳相图中反映出2种析盐规律,一种为硫酸镁亚型,另一种是氯化物型.其形成可能与化学沉积层中高矿化度晶间卤水与砂砾石层中原始孔隙(淡)水相互作用有关.      

江汉盆地潜江凹陷王场地区古近系潜江组沉积微相及其演变

潜江凹陷是一个中新生代断陷型盐湖盆地。其中蕴藏着丰富的石油、天然气和盐。在始新世晚期-渐新世早期潜江组沉积期,湖盆的构造活动和沉积充填作用极为活跃,形成了厚达4500 m的含盐岩系。通过对凹陷西北部王场地区王平1井、王云10-6井和王80-2井取心段共约151 m岩心的精细研究,在潜江组古盐湖韵律性含盐岩系中识别出17个典型的微相类型,并按成因与形成环境和岩类归纳为7个微相系列,对每个微相的特征与形成环境进行了分析。在潜江组淡化段中,沉积微相的纵向演变过程或组合类型复杂多变,总体上由潜四段至潜二段组成,湖盆的蒸发强度越来越大,水深越来越浅。最后,对潜江盐湖的形成条件和沉积环境演化进行了扼要分析。     

川东北中—下三叠统流体动力场及成藏成钾耦合机理

川东北地区是近年来的找钾重点区。本文研究了三叠系嘉陵江组和雷口坡组的卤水储层特征、卤水化学特征和地下流体动力场,结果表明:川东北地区嘉陵江组和雷口坡组卤水储层主要为裂缝-溶孔型和白云岩型,属低孔低渗储层;宣汉—达州—开县—开江一带为中上扬子区的一个咸化凹陷,发育巨厚蒸发岩层,并且正好为流体越流浓缩成藏成矿区;该地区的卤水矿化度和钾离子含量较高,K+、Br+等离子含量达到卤水工业开采指标。综合分析川东北地区地下流体(气、水)的动力学特征,揭示地下流体动力场是二次富钾成矿的主要机制,在这一机制下,地层中封存的通过海水浓缩初始富钾形成的原始沉积水进一步浓缩富钾,并运聚至合适的构造-地层圈闭中,造就了该地区具备上气下水的耦合成藏成钾条件,有望成为"气钾兼探"的重要耙区。     

青海南山地区角孔变质岩地质特征、年代学及其地质意义

青海南山达不祖乎山北部一带的角孔变质岩系原划为早中三叠世隆务河组。通过野外实测地质剖面和路线地质调查,查明该套地层单元野外产出状态及岩石组合特征,并对其物质来源和形成时代进行分析,对进一步研究该区晚古生代-早中生代的构造演化具有重要意义。该套变质岩系为一套长石石英岩、石英岩、大理岩和黑云石英片岩组合,由下向上划分为3个岩段,叠置厚度大于3186.3m。根据碎屑锆石年龄分布特征,可大致划分为5个年龄组段,分别为250～304Ma、405～546Ma、649～1077Ma、1402～1620Ma和1861～2990Ma,其中250～304Ma可进一步划分为250～269Ma和289～304Ma两个亚组。综合前人研究资料与区域构造岩浆活动,将青海南山地区角孔变质岩的沉积时代限定为二叠纪,物源主要来自祁连造山带加里东期和晋宁期岩浆弧,柴北缘构造带海西期岩浆弧也提供了部分物质,晚古生代—早中生代经历了陆内裂陷、洋盆拉张及俯冲碰撞的构造演化过程。     

川西拗陷上三叠统气田水化学形成演化的重溯

本文在研究区沉积演化、构造演化和上三叠统含水系统、水文地质期定位的基础上, 论证了T3x2水起源于35 g/kg的海相同生沉积盐水, 经历了沉积、沉压埋藏、构造热液3个“期”的浓缩盐化正向变质, 演化成为最高浓度160 g/kg的海相后生沉积孔隙裂隙卤水、浓卤水; T3x4、T3x6水均起源于陆相同生沉积淡水, T3x4经历了沉积、沉压埋藏—淋滤、沉压埋藏、构造热液4个“期”, 主要是高度浓缩盐化正向深变质, 演化成为最高浓度100 g/kg的后生沉积孔隙裂隙盐卤水; T3x6与T3x2经历的期相同, 经高度浓缩盐化正向深变质, 演化成为最高浓度84 g/kg的后生沉积孔隙裂隙盐卤水。