南极湖泊沉积物中有机硫组成及其与铁硫化物的联系

本文利用有机硫硫同位素组成(δ34Sorg)及活性铁的黄铁矿化度(DOP)和硫化度(DOS)研究了南极阿德雷岛受企鹅活动影响的Y2湖和未受影响的菲尔德斯半岛燕鸥湖YO沉积物中有机硫的来源组成及其与铁硫化物的联系.结果 表明,Y2沉积物1～15 cm较低的δ34Sorg指示有机质硫化形成的贫34S成岩有机硫(Sdiag)...     

内蒙古准格尔黑岱沟主采煤层的煤相演替特征

内蒙古准格尔黑岱沟6号主采煤层为一超大型煤-镓矿床,镓的主要载体为勃姆石.煤相的研究可为该镓矿床镓及其特殊载体勃姆石的富集提供成因信息.通过对该煤层煤岩学和矿物学的研究,发现准格尔黑岱沟6号主采煤层的显微组分明显富集惰质组,显微煤岩类型以微亮暗煤为主,显微组分的形态特征及其组合关系反映出该煤层的主采分层是干燥沉积条件下或潜水面高低交替变化使泥炭表面周期性干燥环境下形成的.该煤层中镓及其特殊载体勃姆石的最佳富集条件处于4个过渡带:(ⅰ)山麓沉积和下三角洲平原过渡带的上三角洲平原沉积;(ⅱ)微环境属于干燥森林沼泽和潮湿森林沼泽的过渡带,但偏向于干燥森林沼泽;(ⅲ)森林密度处于由大变小的过渡带;(ⅳ)在泥炭周期性堆积中,居于2个高位泥炭沼泽转折处的低位泥炭沼泽.     

内蒙古准格尔黑岱沟主采煤层的煤相演替特征

内蒙古准格尔黑岱沟6号主采煤层为一超大型煤-镓矿床,镓的主要载体为勃姆石.煤相的研究可为该镓矿床镓及其特殊载体勃姆石的富集提供成因信息.通过对该煤层煤岩学和矿物学的研究,发现准格尔黑岱沟6号主采煤层的显微组分明显富集惰质组,显微煤岩类型以微亮暗煤为主,显微组分的形态特征及其组合关系反映出该煤层的主采分层是干燥沉积条件下或潜水面高低交替变化使泥炭表面周期性干燥环境下形成的.该煤层中镓及其特殊载体勃姆石的最佳富集条件处于4个过渡带(i)山麓沉积和下三角洲平原过渡带的上三角洲平原沉积;(ii)微环境属于干燥森林沼泽和潮湿森林沼泽的过渡带,但偏向于干燥森林沼泽;(iii)森林密度处于由大变小的过渡带;(iv)在泥炭周期性堆积中,居于2个高位泥炭沼泽转折处的低位泥炭沼泽.     

与峨眉山玄武岩有关的沉积型铜矿——“马豆子式”铜矿的成因研究

峨眉山玄武岩之上宣威组中的沉积型铜矿,矿石矿物以铜硫化物和自然铜为主,矿石构造大多具有结核状,前人根据此特征将其命名为＂马豆子式＂铜矿.本文对该矿床中的铜结核进行了矿物学和同位素方面研究.矿物学研究表明,铜结核由含铁非晶质矿物、粘土以及碳质碎屑共同胶结铜的硫化物而组成,并以交代作用和沉积作用的方式形成;结核的原始形态是凝胶状物质组合体.同位素分析显示,碳沥青的13CPDB值在-24.8‰～-23.9‰之间,表明碳沥青是原地植物沉积变质的产物;辉铜矿的34SV-CDT值为7.6‰～13.1‰,与二叠纪海水的34S（约11‰）接近,斑铜矿、黄铜矿的δ^34SV-CDT值为21.6‰～22.2‰,和海相硫酸盐的硫同位素组成（20‰）类似,显示硫的来源不同.以上特征表明铜结核的形成过程是,含铜玄武岩经风化淋滤,铜质迁移到水体中后被粘土、含铁非晶质矿物和植物碎屑吸附,并成凝胶团悬浮与搬运,在湖泊或沼泽环境下与沉积物同生沉积成核;后期再经变质交代和热液叠加,斑铜矿交代辉铜矿、黄铜矿又叠加于斑铜矿之上,最终形成了＂马豆子式＂结核铜矿.     

紫阳黄柏树湾和竹山文峪河毒重石矿床碳、氧及硼同位素研究

紫阳黄柏树湾毒重石矿床和竹山文峪河毒重石-重晶石矿床呈层状或似层状产于下寒武统下部的硅质岩中, 矿体受岩性和岩相控制明显. 矿床中毒重石、钡解石和方解石的硼同位素及碳、氧同位素研究结果表明, 形成这些矿物的碳主要来自沉积物中的生物有机质在早期成岩阶段经降解、缩合及脱羧基作用所形成的烃类物质或生物气; 而硼主要为孔隙水中硼与有机质降解过程中所释放的硼的混合, 少部分硼来自盆地深部循环热卤水. 硼同位素及碳、氧同位素研究结果一致表明, 毒重石沉淀于早期成岩阶段富含有机碳的孔隙水介质中. 毒重石矿石中广泛发育的生屑及粒屑结构说明生物作用通过生物成因重晶石(Bio-barite)的形式将海水中的Ba²⁺浓集并沉降于海底, 形成钡矿床的初始富集体. 海水中生物作用和沉积物的早期成岩作用是形成本区毒重石矿床的主要成矿机制.     

鞍山-本溪地区条带状硅铁建造的硫同位素非质量分馏对太古代大气氧水平和硫循环的制约

目前人们对地球早期大气氧浓度和硫循环还存在不同的认识. 条带状硅铁建造(BIFs)是地球早期特有的沉积建造类型, 真实地记录了当时大气和海洋的状态. 测定了辽宁鞍山-本溪地区太古代(~2.7 Ga)条带状硅铁建造(BIFs)中硫化物的多硫同位素组成(δ³⁴S/δ³³S/δ³²S). △³³S = -0.89‰ ~ +1.21‰, 非质量分馏明显. 这种非零△³³S值意味着太古代硫同位素循环与现在不同, 气相光化学反应发挥了重要作用. 与火山活动关系密切的Algoma型硅铁建造具有负的△³³S值, 而远离火山活动中心的Superior型硅铁建造具有正的△³³S值. δ³⁴S的变化范围很大, -22.0‰ ~ +11.8‰, 指示当时海水硫酸盐的细菌还原活动已经存在, 海水硫酸盐的浓度至少在局部地区已达1 mmol/L. 结合在条带状硅铁建造中同时出现的赤铁矿、磁铁矿和硫同位素非质量分馏产生和保存条件, 推测太古代大气氧水平相当于现代大气氧水平的10^-2~10^-3.     

扬子地台南缘早寒武世黑色岩系中形态硫特征及成因意义

对扬子地台南缘早寒武世黑色岩系中黄铁矿硫和有机硫进行了分析和测试. 结果显示, 其含量和同位素组成在横向和纵向均有明显的变化规律. 靠近陆源区的西部剖面, 样品黄铁矿含量高、有机质含硫少, 剖面从下向上, 前者表现为由高变低; 后者由低变高. 此剖面的硫同位素组成相对较轻, 并且从下向上黄铁矿硫和有机硫均显示不断变重的趋势. 远离陆源区的东部剖面中, 形态硫的富集规律与此相反, 即黄铁矿的数量减少、有机质富集了更多的硫, 尽管两者在剖面纵向上的变化与西部剖面的相似. 东部剖面的形态硫同位素组成明显富集重硫, 并且在剖面中由下向上逐渐变轻. 结合样品的铁含量、有机碳含量数据及岩石学特点, 推断控制黑色岩系中形态硫具如此变化规律的因素包括海平面变化、金属离子(主要是铁离子)供给、大地构造背景及海洋化学特点.     

大气环境的硫同位素组成及示踪研究

大气SO2和气溶胶硫酸盐是导致大气环境酸化,加剧酸沉降污染的重要因素.由于稳定硫同位素组成的"指纹"特征,硫同位素示踪技术已被广泛地应用到环境领域中的硫循环和硫源解析等研究.本文对浙江中部地区金华市的大气环境进行了连续的观测,并分析测定了大气SO2和气溶胶硫酸盐的硫同位素组成.结果表明,研究区域大气SO2的δ34S值变...     

构造煤中敏感元素迁移、聚集规律及地质控制因素——以淮北海孜矿为例

构造煤是煤层在构造应力作用下发生变形变质的产物,煤中元素在变形变质过程的迁移、聚集在很大程度上是对应力。应变环境的响应。基于安徽淮北海孜矿中不同变形序列构造煤样,利用XRF和ICP—MS方法测定了煤中49种元素的含量,结合煤的显微分析,探讨了不同类型构造煤中敏感元素迁移、聚集规律及其地质控制。结果表明,煤中矿物的分布和形态与构造煤变形程度有关,从弱脆性变形煤中的有序分布向韧性变形煤的无序结构演化。依据煤中元素分布特征,将构造煤中元素迁移模式分为稳定型、聚集型、散失型和复杂型等4类,元素迁移模式与构造煤类型密切相关。研究发现,构造煤的变质变形作用并未改变稀土元素（REE）的整体分布形态,但稀土元素分布随构造煤变形出现明显的动力分异现象。由此可以认为,成煤期后的构造作用、构造煤的脆性和韧性变形机制及其伴随的动热效应是影响构造煤中元素重新分配的主要因素,构造运动为元素的再次迁移提供了动力和基础,变质变形过程决控制了元素迁移的方式和途径,动热效应是煤变质作用发生的重要原因,构造应力加速了元素迁移、聚集的速率,从而使元素随煤体变形发生动力分异。     

煤高温高压变形实验及其构造地质意义上

三种R_(o_1max)分别为0.67%,3.41%和4.90%的煤样,在T=350—700℃、P_c=400—600 MPa、ε=10—30%,(?)=3.63×10~(-6)—2.59×10~(-5)s~(-1)条件下的变形实验表明:(1)煤光性组构的成因是芳环层片的构造应力作用下重新定向所致,其主要机制是煤化过程中芳环层片的择优成核生长和物理转动定向,它主要发生在煤级相对较低阶段:(2)VRI 不能直接作为有限应变分析的标志,其Z 轴主要反映煤级相对较低阶段的构造应力方向;(3)气体的存在是引起煤层构造变形较为强裂的关键因素;(4)影响煤脆-韧性变形机制转换的主要因素是煤级条件,其韧性机制主要发生在煤级较低阶段,而在煤级较高阶段则以脆性机制为主.     

煤储层弹性能及其对煤层气成藏的控制作用

煤层气成藏维系于其能量平衡系统, 其核心是能量的有效传递及其地质选择过程. 煤储层弹性能包括煤基块弹性能、水体弹性能和气体弹性能. 在结合煤样力学实验的基础上, 对不同弹性能进行了定量分析研究, 并深入探讨了煤储层弹性能对煤层气成藏的控制作用, 结果表明: 当气藏无边水、底水时, 在成藏初期阶段, 储层的储气能力主要由煤基块弹性能控制, 气体弹性能的影响力次之, 水体弹性能影响最小. 在成藏中后期阶段, 储能主要受气体弹性能控制; 当气藏有边水、底水时, 初期阶段的储能主要以煤基块弹性能和气体弹性能为主, 但是随着水体增大, 水体弹性能的影响力增大. 中后期阶段, 还是以气体弹性能的影响为主, 占中后期全部储能的80%以上. 总之, 煤层气藏在形成初期以储存煤基块弹性能为主, 中后期以储存气体弹性能为主, 整个过程中, 水体越大, 水体弹性能对成藏的影响越大. 研究认为: 煤储层弹性能越高, 越有利于煤层气的富集成藏. 其中, 高的煤基块弹性能和气体弹性能, 有利于气藏高产, 而高的水体弹性能, 则有利于气藏稳产. 因此, 评价煤层气成藏的关键是煤储层弹性能量.     

北京大气气溶胶中硫氧稳定同位素组成研究

使用MAT-253同位素质谱仪对北京大气气溶胶中多硫同位素(32S,33S,34S和36S)与氧同位素(16O和18O)组成特征进行分析.北京大气气溶胶中δ34S变化范围为1.68‰~12.57‰,平均值为5.86‰,表明该地区主要硫源与燃煤排放相关;δ18O变化范围为-5.29‰~9.02‰,平均值为5.17‰,说明气溶胶中的硫酸盐以二次硫酸盐为主.在2008年7和8月,大气SO2主要以酸性条件下H2O2的异相氧化为主,而在9和10月,大气SO2同时存在酸性条件下H2O2异相氧化和过量O2下Fe3+催化氧化.北京大气气溶胶存在显著的硫同位素非质量分馏效应,通过对△33S与CAPE相关性分析,发现其形成机制不仅与平流层SO2的光化学反应有关,还可能与热化学反应机制关联.     

六种不同变质程度煤的电阻率研究

煤岩电阻率是衡量煤岩电性特征最重要的参数之一,是进行煤田电法勘探的物性前提.研究煤岩电阻率,尤其是其各向异性特征具有重要的理论和实践意义.本文通过对8块6种不同变质程度的煤岩电阻率及其各向异性测量发现:煤岩三方向的电阻率均随频率增加下降,且两者呈极好的负指数关系,平均相关系数达0.95以上;煤岩电阻率呈现明显的各向异性,走向与垂向、倾向与垂向之间的电阻率差异显著大于走向与倾向之间的电阻率差异;从褐煤到瘦煤,随着变质程度加深,煤岩电阻率呈上升趋势,但到无烟煤阶段,电阻率急剧下降;煤岩电阻率受湿度影响强烈,饱和水与非饱和水情况下电阻率存在较大差异.     

川东北地区飞仙关组高含H2S天然气TSR成因的同位素证据

四川盆地川东北地区是中国含油气盆地中已发现的高含硫化氢天然气储量最大的地区. 目前已探明储量和控制储量规模近3000×10⁸m³. 这些高含硫化氢天然气藏主要分布在渡口河、铁山坡、罗家寨、普光等构造带上, 储集层为三叠系飞仙关组鲕滩云岩. 天然气中硫化氢含量平均在14%, 部分高达17%. 虽然多数学者认为H₂S在深部碳酸盐储层中的大量聚集是硫酸盐热化学还原(Thermochemical sulfate reduction, TSR)的结果, 但是TSR过程及其留下的地质地球化学证据并不十分清晰. 作者通过对碳酸盐地层、次生方解石等的碳同位素, 硫化氢、硫磺、石膏、黄铁矿等的硫同位素分析, 以及天然气组成、烃类碳同位素和储层岩石学等方面, 进一步证实了该地区高含硫化氢天然气属硫酸盐热化学还原反应(TSR)成因. 硫化氢、硫磺和方解石是烃类气体参与TSR反应后形成的. 在TSR消耗烃类的过程中, 烃类气体中的碳参与反应并最终转移到次生方解石中, 成为次生方解石的碳源, 从而导致次生方解石的碳同位素严重偏轻, 可低到−18.2‰. TSR的中间产物硫磺和最终产物硫化氢及黄铁矿, 硫源均来自于飞仙关组地层中的硫酸盐. 在硫同位素分馏过程中, 键能决定了³²S先逸出, 而且逸出越早, 其形成硫化物(H₂S)或硫磺的d ³⁴S越小; 而对于参与反应的石膏来讲, 反应程度越高, 其³²S逸出越多, 剩余的³²S就越少, ³⁴S就会相对增多, 测试结果证明了硫同位素动力学分馏的这一过程.     

砂岩中碳酸盐胶结物成岩流体演化和水岩作用模式——以川西孝泉-丰谷地区上三叠统须四段致密砂岩为例

碳酸盐胶结物是川西坳陷孝泉-丰谷地区须四段第一重要的胶结物类型.通过碳酸盐胶结物岩石学、矿物学、碳氧同位素以及包裹体均一温度等的系统分析,讨论了研究区须四段致密砂岩中不同类型碳酸盐胶结物的沉淀机制、孔隙流体演化以及分布规律.连晶方解石胶结物具有相对较重的碳、氧同位素(δ13C=2.14‰,δ18O=-5.77‰),沉淀时间早,是在常温常压条件下,直接从过饱和碱性湖水介质中析出的产物.沉淀时流体的氧同位素较轻,主要表现为大气水-海水混合流体的特征(δ18O=-3‰),说明研究区须四段沉积时期的沉淀流体同时受到了大气水和海水的影响;次生孔隙中充填的方解石胶结物具有相对较轻的碳、氧同位素(δ13C=-2.36‰,δ18O=-15.68‰),沉淀时间晚,主要沉淀于中、晚侏罗沉积期的埋藏作用阶段,反映了有机质参与的长石溶蚀过程是该类碳酸盐胶结物沉淀的重要物质来源,粘土矿物转化过程中释放的Ca2+,Fe3+和Mg2+离子也是其重要的物质来源之一.由于埋藏过程中,水岩相互作用的影响,沉淀时流体的氧同位素出现了较明显增大(增重3‰左右);钙屑砂岩中的白云石胶结物沉淀于中侏罗沉积期的埋藏作用阶段,与碳酸盐岩屑具有类似的较重的碳氧同位素特征(δ13C=1.93‰,δ18O=-6.11‰),说明了两者在来源上的一致性,沉淀时流体氧同位素显著偏重(δ18O=2.2‰左右).不同胶结物沉淀时流体氧同位素的差异体现了不同水岩相互作用体系或是不同水岩相互作用强度的影响.这是含较多刚性颗粒的砂岩具有相对偏负的碳同位素(岩屑石英砂岩)、沉淀流体具有相对偏重氧同位素(钙屑砂岩)的主要原因.     

傅里叶变换离子回旋共振质谱对中国高硫原油的分子组成表征

常规GC/MS只能分析饱和烃和芳烃馏分中具有挥发性的小分子化合物,以此技术研究原油中含硫杂原子的分布具有明显的局限性.本文采用具有超高分辨率的傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)技术,从分子层次研究中国下第三系典型盐湖相膏盐沉积盆地原油中的硫化物,从分子中杂原子类型、碳原子数和缩合度(以等效双键DBE表示)等方面整体描述有机硫化合物的分子组成.有机硫化合物的杂原子类型十分丰富,鉴定出S1,S2,S3,OS,OS2,O2S,O2S2,NS和NOS等类型(S1表示化合物分子中的杂原子仅含有1个硫原子的杂原子化合物).江汉原油中高丰度有机硫化合物以硫醚类为主,主要是一环环硫醚类化合物;晋县凹陷高硫重质稠油中有机硫化合物主要是苯并噻吩和二苯并噻吩类化合物,缩合度和碳数范围大大增加.晋县凹陷和江汉盆地虽然同属下第三系盐湖相膏盐盆地,发育碳酸盐-蒸发岩沉积,但在不同微生物作用下硫的化学成岩演化明显不同,导致具有明显不同的生物标志物组合特征、有机硫化合物分布乃至不同的未熟油-低熟油生油机理.     

煤微量元素地球化学的一个重要规律—以渭北5号煤层为例

通过数理统计的方法,计算了渭北晚古生代太原组5号煤层Li等51种微量元素和煤中有机碳、灰分的相关系数,根据对渭北5号煤层Li等51种微量元素-有机碳相关系数平方、微量元素-灰分相关系数平方变化曲线与相应元素的第一电离能、离子半径变化曲线的对比研究,确认煤中微量元素在有机质和矿物质的分布、分配及赋存,总体服从元素周期律,并对此规律作了较完整的理论表述.研究认为,煤的微量元素地球化学周期律至少在鄂尔多斯盆地晚古生代这类统一稳定的聚煤环境里是适用的.     

沼泽沉积环境中植物和沉积脂类单体碳同位素组成特征及其成因关系研究

为了认识沼泽典型沉积环境中沉积脂类与生物脂类碳同位素的内在联系, 应用GC-IRMS碳同位素分析新技术, 对若尔盖沼泽草本植物、木本植物叶和沉积物中单体脂类碳同位素进行了测定. 结果表明, 不同类型植物之间的正构烷烃碳同位素组成存在着明显的差别, 草本植物的δ¹³C值(−32.2‰~−36.9‰)要比木本植物叶类的(−27.2‰~−35.0‰)平均低3.3‰. 植物中脂肪酸碳同位素组成(−30.3‰~−36.2‰)与正构烷烃的类似, 并且不饱和脂肪酸的δ¹³C值分布在饱和脂肪酸δ¹³C值范围之内. 植物脂类之间的碳同位素组成变化较大, 范围为2.4‰~7.8‰. 沼泽沉积脂类碳同位素组成与生物脂类的密切相关, 沉积物中正构烷烃、≥C₁₆脂肪酸、正构脂肪醇、甾醇和α-正构脂肪酮碳同位素组成(−27.0‰~−36.9‰)类似于植物脂类, 并且短链和长链沉积脂类碳同位素组成较为相似, 说明它们都来自高等植物; 只有沉积C_14:0和C_15:0脂肪酸碳同位素组成比植物中同碳数的轻, 反映了它们部分细菌成因的特征.     

判识天然气成因的轻烃指标探讨

对我国4个盆地典型煤型气和油型气的209个样品轻烃组成和53个样品轻烃单体碳同位素进行了分析,提出或完善了我国煤型气和油型气的鉴别指标.在天然气轻烃单体碳同位素指标系列中,煤型气具有δ13C苯>-24‰,δ13C甲苯>-23‰,δ13C环己烷>-24‰,δ13C甲基环己烷>-24‰的分布特点,油型气具有δ13C苯<-24‰,δ13C甲苯<-24‰,δ13C环己烷<-24‰和δ13C甲基环己烷<-24‰的分布特点.在正庚烷(nC7)、甲基环己烷(MCH)、二甲基环戊烷(ΣDMCP)等C7轻烃化合物组成中,nC7相对含量和MCH相对含量受影响因素少,能够较好地反映天然气的成因类型.因此,提出nC7相对含量大于30%,MCH相对含量小于70%,为油型气;nC7相对含量小于35%,MCH相对含量大于50%,为煤型气;在C5-7脂肪族组成中,C5-7正构烷烃含量大于30%的区域为油型气,而C5-7正构烷烃含量小于30%的区域为煤型气.这些指标范围具有相对较好的适用性,可作为鉴别煤型气和油型气的重要指标.     

黔西南高砷煤中砷存在形式的初步研究

利用电子探针、扫描电镜_能谱分析、X衍射分析、低温灰化、透射电镜、X射线吸收精细结构分析、化学成分分析结果对黔西南高砷煤中砷的存在形式进行了初步研究 ,高砷煤中的砷主要以 5价 (含砷磷酸盐和砷酸盐 )的形式存在 ,少量砷以含砷硫化物如含砷黄铁矿、毒砂、雌黄 ( ?)形式存在 .在砷含量最高的H2样品中可能主要以有机砷的形式存在 .