山西临县紫金山岩体地球化学、矿物学特征及岩体成因

在岩相学和岩石地球化学研究的基础上,结合对主要造岩矿物辉石、长石和霞石的电子探针研究,揭示山西临县紫金山岩体成因。研究表明,紫金山岩体为一套富钾碱性-过碱性岩石。根据各期岩石中矿物组合,可将紫金山杂岩体7期岩石分为两种岩石系列：经典碱性岩浆系列和非经典碱性岩浆系列。经典碱性岩浆系列中均出现似长石(霞石或白榴石)和钾长石,而不出现斜长石,除第三期霓霞钛辉岩外均含霓辉石(钠质辉石);非经典碱性岩浆系列岩石中均出现透辉石(钙质辉石),而不出现似长石,部分期次岩石中出现斜长石。结合两个岩浆系列中全岩Sr-Nd同位素数据及区域地质资料,推测紫金山岩体成因为：吕梁地区中生代软流圈地幔的上涌及扰动促使来自软流圈、岩石圈地幔和下地壳物质部分熔融产生的岩浆发生多次不同比例的混合,所形成的各期混合岩浆分批上侵依次定位在地壳浅部环境形成7期岩石。因各期岩浆源区中所含壳源物质比例不同,故它们可分为具有不同矿物组合的两个岩石系列。     

鄂尔多斯盆地东部紫金山岩体地球化学与构造环境分析

通过紫金山岩体的地球化学分析,系统探讨了岩体的物质组成及其岩浆成分演化特征和可能的动力学演化环境,为鄂尔多斯盆地东部深部岩浆活动-热力作用提供重要信息。紫金山岩体的地球化学特征表明:岩体具有全碱含量较高((K2O+Na2O)=8.64%～16.09%),贫SiO2,根据碱度率图解,判别该岩体属于偏碱性-碱性系列;稀土含量较高,轻稀土富集,轻重稀土元素发生了不同程度的分馏,Eu异常现象不明显。富集大离子亲石元素,而亏损Nb,Ta,Ti等高场强元素。在此基础之上,通过主量元素的氧化物变异图解分析,认为紫金山岩体可能来源于深部相近或统一的原始岩浆源区,在其上侵演化过程中形成了高钾-低钙的碱性系列岩石和低钾-高钙的碱性-偏碱性系列岩石。结合相关判别图解表明,其物质来源至少达到了壳-幔过渡带或其更大的深度层次;构造环境属于板内拉张环境。因此,紫金山岩体所代表的鄂尔多斯盆地燕山晚期的构造热事件是在华北克拉通大规模伸展背景下,深部物质在地壳中浅层或地表作用的结果。     

基于热模拟实验的富有机质泥页岩成岩作用及演化特征

富有机质泥页岩蕴含丰富的油气资源,但成岩研究基础薄弱,已成为制约页岩油气勘探开发进程的重要因素。通过开展成岩热模拟实验,结合扫描电镜观察、流体成分测试及有机酸测试等实验测试手段,全面描述实验过程中所发生的水-岩化学反应,试图揭示泥页岩成岩过程及成岩演化规律。研究结果显示,有机质热演化过程中存在一个较宽的有机酸生成窗口,对孔隙流体性质具有重要影响;长石和方解石存在接力溶蚀现象,长石溶蚀高峰过后紧接着出现方解石溶蚀高峰,但方解石溶蚀窗较窄,此后出现方解石重新沉淀结晶;黏土矿物转化及长石的溶蚀过程中会产生大量自生微晶石英,成链状或簇状胶结泥页岩骨架。泥页岩地层作为一个相对封闭体系,各类成岩作用之间相互关联,相互影响,构成错综复杂的成岩体系,进一步增加其成岩作用研究难度。     

华北克拉通西部临县紫金山碱性岩体地球化学特征及地质意义

山西吕梁地区出露的紫金山岩体为我国著名的碱性岩体之一。为了探讨紫金山碱性岩体的物质来源及地质意义,对该岩体主要岩石进行了岩相学及岩石地球化学研究。结果表明: 紫金山岩体各期次岩石具有低硅、富碱、高钾的特点,属钾质碱性岩石; 岩石轻重稀土元素分馏较强烈,具有轻稀土相对富集、重稀土相对亏损、无明显Eu异常的特征; 微量元素总体表现为大离子亲石元素(Rb、Ba、K、Sr等)明显富集、高场强元素(Th、Nb、Ta、La、Ce、Nd、P、Ti等)亏损的特征。紫金山岩体岩浆来源较深,与富集地幔关系密切,岩浆演化机制以部分熔融作用为主且存在陆壳物质混染。结合山西境内多处同时期的碱性、偏碱性岩体特征,推断华北中部早白垩世碱性岩浆活动与古太平洋板块俯冲背景下华北克拉通破坏作用关系密切。     

山西临县紫金山碱性杂岩LA-ICP MS锆石U-Pb年龄、地球化学特征及其地质意义

本文对鄂尔多斯盆地东缘晋西挠褶带临县紫金山杂岩体进行了锆石LA-ICPMSU-Pb年代学及地球化学研究。锆石LA-ICPMSU-Pb测得紫金山碱性杂岩的结晶年龄为138.3±1.1Ma（MSWD=2.3,9个样品点）;地球化学研究表明该套火成岩富碱（K2O＋Na2O=8.60%～15.62%）,强烈富集大离子亲石元素和LREE、具有Eu正异常,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素,高Nb/Ta比值（16.85～18.19）,表明岩石起源于交代富集地幔的部分熔融。结合区域地质背景,文章提出紫金山碱性杂岩可能是早白垩世华北克拉通大规模伸展背景下由交代富集地幔部分熔融作用的产物,该期岩石圈深部的强烈岩浆—热活动是鄂尔多斯盆地燕山晚期构造热事件发生的主要原因。     

云南永平县卓潘磷灰石型稀土矿特征及成矿条件

云南永平县卓潘稀土矿呈面状分布,赋存于喜马拉雅期过碱性杂岩体风化壳中,该区富稀土、富磷、富稀有金属元素的过碱性杂岩体,为稀土多金属矿床的形成提供了丰富的物质来源。加之温暖的古气候环境、持久的风化作用,相对较缓的地形地貌、以及岩体风化壳的完整保留等因素是稀土矿富集的重要条件。     

华北克拉通南缘中元古代早期杂色页岩的古环境指示意义

中元古代大气氧含量是否有变化以及何时、如何变化的,目前是尚不清楚、存有争议的热点问题。细碎屑岩常被认为可反映其沉积时的水体环境,是记录古海洋氧化还原信息的重要载体。华北克拉通自18亿年之后,处于多期裂解的陆内伸展环境,发育一系列泥页岩,其中华北克拉通南缘崔庄组(～1648Ma)泥页岩沉积于陆棚-浅海环境。本次研究选取该组杂色页岩作为研究对象,扫描电镜和粉晶衍射结果显示,绿色和紫红色页岩主要矿物包括伊利石、石英、长石,还包含了云母、绿泥石、赤铁矿。赤铁矿分布在云母内部和绿泥石边缘,指示其来自于矿物蚀变。两种页岩中的伊利石均以纤维状分布在长石、石英和云母碎屑粒间孔隙,且主要为1M型,指示其经历了浅成岩作用。紫红色页岩与绿色页岩相比,剖面上风化程度较高。主量元素显示,两种页岩的源岩都经历明显的钾化作用,经过钾校正之后,风化指数(CIA)约为80～85,说明物源区经历强烈的风化作用。同时,全铁含量与澳大利亚后太古代页岩和北美页岩相似,铁并无明显富集,指示铁可能是陆源输入。稀土元素与澳大利亚后太古代相比明显Eu异常,无明显Ce异常,而过渡金属元素(V、Cr、Co、Ni)无显著富集,其比值显示该套...     

准噶尔盆地玛湖凹陷风城组页岩自生长英质矿物的成因机理及其储层改造意义

玛湖凹陷二叠系风城组是近几年准噶尔盆地页岩油接替的主攻领域,但其页岩成岩改造强烈,原始岩性归属尚不明确。X射线粉晶衍射测得风城组页岩黏土矿物含量普遍较低（<10%）,长英质矿物含量较高（60%~80%）。薄片分析发现风城组长英质页岩存在三种类型：① 粉砂级（4~63 μm）长石和石英碎屑含量丰富,为典型的粉砂岩;② 燧石条带和团块发育,为富硅页岩;③ 长英质基质发育,呈非碎屑状,且火山尘及火山玻璃少见,其矿物组成和形态与典型的黏土岩、粉砂岩及沉凝灰岩明显不同。背散射图像和高精度扫描电镜测得该长英质基质由碎屑和自生石英、钾长石和钠长石共同组成,可见黏土矿物、碎屑钾长石和钠长石向自生石英转化,碎屑钾长石向自生钠长石转化。通过调研全球中新生代碱湖沉积中自生硅酸盐矿物组合特征和成岩演化规律,探讨了二叠系风城组“贫”黏土矿物和“富”自生长英质矿物的原因,并提出风城组发育一类“改造长英质页岩”,主要由原始黏土和长石碎屑矿物和火山物质经过多期成岩改造而成。早期高碱（pH>9）沉积和成岩环境增加了SiO2溶解度和元素铝的活性,导致黏土矿物、泥级—细粉砂级长英质碎屑、火山灰等在入湖后发生“溶解、转化”,形成次稳定的硅酸盐矿物,如沸石和含镁蒙皂石,在经历漫长埋藏成岩后进一步转化为更为稳定的石英、钾长石和钠长石。碱湖页岩的成岩改造过程消耗了黏土矿物和火山灰,极大增加了页岩脆性,同时伴生了大量基质溶孔和晶间孔,是一类优质的页岩储层。     

桐庐、黄山花岗岩类岩体中碱性长石的出溶和超微双晶

本文研究了桐庐和黄山两地不同成因花岗岩类岩体中碱性长石的出溶和超微双晶。结果表明,碱性长石的出溶和超微双晶同岩体的成岩温度、冷却速率以及岩体成因类型和碱性长石的化学成份有关,成岩期后的热作用对碱性长石的出溶和超微双晶产生改造和破坏。     

禹州煤田煤系泥页岩矿物组成与脆性分析

为了研究禹州煤田煤系泥页岩的矿物组成和页岩气储集层物性,对采自该区石炭二叠系的泥页岩样品进行了X射线衍射分析和有机地球化学实验。结果表明,禹州煤田煤系泥页岩有机碳含量高,有机质类型为Ⅱ型,热演化程度处于成熟—高成熟阶段(平均值为1.62%);泥页岩矿物组成以石英、黏土矿物为主,平均含量分别为31.9%、63.2%,部分样品中含有少量的长石、菱铁矿、黄铁矿。通过与海相页岩对比,海陆过渡相煤系泥页岩黏土矿物含量为40%~80%,其中高岭石含量高是煤系泥页岩储层的重要特征,平均含量达到29.6%左右。此外,煤系泥页岩的石英脆度和总脆度均比海相页岩要低,其中禹州煤田煤系泥页岩石英脆度为32%,总脆度为36%,与国内其他地区煤系泥页岩脆度相当。表明禹州煤田煤系泥页岩具备较好的页岩气储集层可压裂性。     

崖南凹陷Y1井崖三段煤系烃源岩发育规律

基于Y1井煤系烃源岩样品微量元素分析、煤岩显微组分及热解测试结果,结合小波分析的米氏旋回划分结果,系统研究了崖南凹陷Y1井崖三段煤系烃源岩特征及发育规律。研究表明:①以104和260尺度结合岩芯沉积序列及地球化学测试结果,将崖三段划分为2个中期和5个短期米氏旋回,垂向上表现为旋回厚度及烃源岩比例向上增大的趋势,中期旋回上部为烃源岩优势发育层位,其中ⅠA2、ⅠA3和ⅠB2为煤系烃源岩发育的优势旋回;②煤系烃源岩有机显微组分表现为富镜质组、贫惰质组、贫壳质组+腐泥组,镜质组含量为44%~100%,平均为83%,以基质镜质体及镜屑体为主,烃源岩类型以Ⅲ型（腐殖型）有机质为主,少量为Ⅱ₂型（腐泥-腐殖型）有机质,烃源岩以产气为主,其成熟度较低,R_o值平均为1.12%,处于生烃阶段初期;③煤系烃源岩发育受多种因素控制,其中断陷盆地向坳陷盆地的转化时期是成煤的关键构造时期、强烈进积作用使得煤系烃源岩保存不全、区域海平面上升时期是成煤的关键时期、短期旋回小波曲线右偏拐点处为煤系烃源岩相对发育层位。     

山东黄河北煤田中生代岩浆侵入与古生代多矿产成因机制

地层中常见到多种矿产富集的现象,特别是有岩浆侵入的地区,更有利于多种矿产的生成和保存,大大提升了矿产资源的勘探效益与开发价值。以山东黄河北煤田为例,开展中生代岩浆侵入与古生代多矿产(煤炭、煤层气、煤系页岩气、富铁矿)成因机制研究。结果表明:黄河北煤田石炭–二叠系构造条件和沉积环境利于煤层的发育,平面上煤层分布具有东多西少、东薄西厚、北薄南厚的特征,纵向上具有下厚上薄的特征;煤层气藏具有煤层厚度中等、煤级分布广、含气量中等、吸附性好、特低欠饱和、低孔较高渗、欠压、埋深适中的特点;煤系页岩气藏具有泥页岩累积厚度大、有机质丰度较高、生烃能力中等、Ⅱ型干酪根为主、成熟度中等、低孔特低渗的特点;中生代岩浆侵入奥陶系马家沟组灰岩地层中,含矿热液与围岩发生接触交代作用和磁铁矿化,形成了接触交代型富铁矿床;中生代岩浆的侵入与岩浆热变质作用,使得研究区上覆煤系中出现了以岩浆侵入体为中心的煤类分带和局部地区煤层气与煤系页岩气的大量产生与成藏。煤层和泥页岩含气量、孔隙率/孔径、有机质的热演化程度和生烃能力与距离侵入体的距离成负相关关系,且煤层距离侵入体越近,气体的吸附性能越弱,以游离态为主。综上,中生代的岩浆侵入作用控制了古生代多种矿产的形成与共存。      

河流-三角洲体系微相控烃及机理研究:以珠江口盆地恩平组煤系烃源岩为例

河流-三角洲体系煤系烃源岩是重要的油气来源,传统的研究方法主要为单井点分析,对研究区的勘探程度和资料情况的依赖性大,而且认识滞后于勘探,很难在油气勘探和有利生烃洼陷的预测中发挥作用。对珠江口盆地恩平组煤系烃源岩进行系统研究,揭示煤系烃源岩发育的特征和有利地质条件,并将沉积微相分析与烃源岩的地球化学指标(有机质丰度、生烃潜量、氢指数)相结合,提出微相控烃的特点及机理,建立了珠江口盆地恩平组河流-三角洲体系煤系烃源岩的发育模式。珠江口盆地恩平组沉积时期构造稳定,沉积、沉降速率近平衡;气候温暖湿润,植被繁茂,并且河流和三角洲环境的广泛分布为煤系烃源岩的发育提供了有利条件。河流和三角洲环境发育的煤层均呈薄层状产出,纵向上发育层数多,横向连续性差;河流和三角洲环境发育的煤系烃源岩有机质丰度均较高,生烃潜力和氢指数相近,有机质主要来自陆生高等植物。研究区煤系烃源岩非均质性很强,呈现明显的微相控烃的特点,由河道、分流河道向远离河道、分流河道的河漫沼泽、沼泽有机质丰度增高,有机质类型变好,河流的河漫沼泽和三角洲平原沼泽微相是最有利的沉积相带。各微相的古地形、水动力条件、氧化还原条件等古地理条件的不同是造成各微相烃源岩发育差异的重要原因。在上述研究的基础上,建立了反映研究区河流和三角洲环境各微相烃源岩发育差异及煤层展布特征的煤系烃源岩发育模式。     

豫东地区煤系烃源岩有机质特征与煤系气资源潜力

为了评价豫东地区煤系烃源岩生烃潜力,基于有机碳含量（TOC）、镜质体反射率、干酪根类型及显微组成等测试分析结果,探讨了豫东地区不同区块煤系烃源岩的有机地球化学特征,对比分析了不同区块煤系气资源潜力,提出煤系气勘探有利区块。结果表明:区内煤系烃源岩的有机碳含量偏低（小于1.5%）;干酪根类型以Ⅲ型为主,偶见Ⅱ₂型干酪根,利于生气;煤系经历了中二叠-中晚三叠世和晚侏罗-早白垩世2个大量生烃阶段,烃源岩热演化程度较高,镜质体反射率（R_ran）为1.44%~3.80%,平均2.83%,有机质进入高成熟-过高成熟阶段,生烃量较充足。总体上,区内烃源岩生烃潜力属于差-中级别,砂泥岩储集性能相对较好,含气量高。煤系盖层主要为封盖性好的细砂岩、煤层、泥质岩类,煤系烃源岩气体保存条件好。研究认为研究区的睢西区块烃源岩具有埋藏深度较浅、有效厚度大、孔隙度高、含气量和含气饱和度高、有机质成熟度高的特点,为豫东煤系气勘探的有利区块。      

东营凹陷沙河街组砂岩储层砂泥岩界面对长石溶蚀的影响

深部碎屑岩储层的原生孔隙损失严重,深层油气藏能否形成的关键问题之一是盆地碎屑岩致密储层是否发育次生孔隙。作为砂岩骨架颗粒的长石发生溶蚀反应,是中深部碎屑岩储层次生孔隙形成的重要作用。选取东营凹陷中部地区中央断裂带和牛庄洼陷发育的湖相三角洲-浊积岩砂体为研究对象,运用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、X粉晶衍射(XRD)以及电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)等分析测试技术研究了砂泥岩界面处砂岩长石溶蚀、高岭石形成分布以及次生孔隙发育特征。研究结果表明,随着压实作用进行,泥岩中的有机质热演化以及伴随的蒙脱石伊利石化是中深部砂岩储集层酸性孔隙流体的主要来源。揭示出砂泥岩层序中泥岩成岩作用对于砂岩骨架颗粒长石溶蚀以及自生高岭石形成、分布具有重要影响。砂泥岩界面对长石溶蚀的控制作用与泥岩中有机质含量、成熟度等地球化学特征有关。对于研究区埋深大于3000m的浊积岩砂体,由于被有效烃源岩包裹,烃源岩压实排出的有机酸对长石溶蚀产物Al元素具有较强的络合作用,导致砂泥岩界面处长石溶蚀程度较高,而高岭石含量较低,形成的次生孔隙不会被高岭石饱和充填,提高了砂泥岩界面处储层的孔隙度和渗透率。而三角洲前缘砂体埋藏较浅,远离有效烃源岩中心,泥岩中有机质含量普遍较低,生成有机酸的潜力较小,对砂泥岩界面处长石的溶蚀作用影响有限。通过油源断层或隐蔽输导体系沟通,深部的酸性流体可以沿着油气运移通道进入埋藏较浅的三角洲前缘砂体,对长石进行侧向溶蚀,导致含油气砂体内部高岭石含量相对较高。研究成果对于正确理解沉积盆地砂岩储层次生孔隙形成机制以及储集层评价、有利储层预测具有重要意义。     

柴达木盆地侏罗系煤系烃源岩生烃潜力分类评价

柴达木盆地侏罗系发育泥岩、炭质泥岩、煤和油页岩等多种类型煤系烃源岩。受沉积环境控制,不同类型烃源岩之间有机质丰度、有机质类型及生排烃模式等差别很大。传统的评价方法低估了炭质泥岩和煤的生烃潜力。提出了基于单位岩石烃源岩产烃率的定量评价方法,对不同类型烃源岩的总生烃量和总资源量定量预测表明:炭质泥岩对侏罗系生烃总量和油气资源的贡献率分别达到44.8%和41.7%,整体提升了柴达木盆地侏罗系烃源岩的资源潜力,煤型气的资源潜力大幅度提高,对柴达木盆地天然气勘探具有重要指导意义。      

煤系页岩气的基本特点与聚集规律

煤系页岩气是页岩气的重要类型之一。从煤系岩性组合、煤系页岩气地化特征和盖层条件等方面入手,剖析了煤系页岩气的生、排烃能力及保存条件,总结了中国煤系泥页岩的分布特征与发育规律。研究表明:煤系干酪根以腐殖型(III型)为主,H/C较低,总有机碳TOC值高;生烃母质的性质导致煤系泥页岩以生气为主,且具有长期缓慢生烃、排气态烃困难、滞后,排烃效率低、残留烃量大等特点;煤系中的煤层既是良好的气源岩,又对下伏层位的页岩气起到封盖作用,因此,煤系泥页岩具备较好的聚集成藏潜力。      

甘肃省页岩气资源潜力及勘查开发浅析

近年来国家出台的一系列页岩气勘查开发的政策和规范,将促进我国页岩气资源勘探开发快速健康发展。甘肃省页岩气的烃源岩有4套,分别为石炭—二叠系海陆交互相烃源岩、上三叠统陆相烃源岩、中下侏罗统陆相烃源岩、下白垩统烃源岩,页岩气赋存与煤炭资源赋存关联度高,武腾盆地、旦马盆地、鄂尔多斯盆地、民和盆地、潮水盆地页岩有机碳含量（TOC）、热成熟度（R0）高,烃源岩厚度较大,具有较好的资源潜力,其页岩气勘查开发工作应分阶段尽早实施。     

广西晚二叠世典型聚煤盆地中锂、镓丰度及富集因素

针对广西晚二叠世聚煤盆地中锂、镓元素地球化学异常问题,选取扶绥和贤按两个典型晚二叠世煤田,通过系统取样测试,研究煤系中锂、镓丰度,并结合成矿地质背景,分析煤中锂、镓的富集控制因素。结果表明:研究区锂和镓均有一定的工业前景,扶绥煤田锂和镓的平均丰度分别为83.5 μg/g和30.8 μg/g;贤按煤田锂、镓丰度分别为199.1 μg/g和33.4 μg/g。锂主要富集于合山组底部K₁煤层、炭质泥岩及铝土岩段,而镓在合山组底部各岩性中的丰度并无明显差异。云开古陆及周边中酸性火山岩是锂、镓物质的基础来源,合山组底部高铝沉积岩系可能是合山组K₁煤层中锂、镓的直接物源。镓元素在各岩体之间的迁移比较活跃,其物源区的含量水平起主导作用,而锂元素的富集除了受控于物源外,沉积环境及后期地质作用的影响更为明显。研究成果为广西煤系中锂、镓资源的勘查预测及其综合利用提供科学依据。