油藏Re-Os定年研究进展与展望

在含油气系统关键成藏时刻的定年研究中,铼-锇(Re-Os)放射性同位素定年体系受到了广泛的重视。本文着重从原油Re-Os体系特征出发探讨Re-Os等时线年龄的构建及其优化发展方向。较低的Re和Os含量、局限的¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os混合、漫长的地质过程、与高温相关的油藏改造等都不利于Re-Os等时线年龄的构建。原油中的Re和Os富集于沥青质组分中,且在易沉淀的沥青质中含量更高。有些原油各组分之间存在Re-Os同位素组成的差异,这一方面增加了多原油样品的Re-Os等时线定年的不确定性,另一方面也出现了利用单一原油组分进行Re-Os等时线定年的可能。未来研究仍需从地质实践和化学实验两方面来提升对Re-Os同位素体系在含油气系统中的地球化学行为的认识,进而更精准地确定油气运聚成藏与改造的时间,为油气勘探提供新依据。     

Re-Os同位素测年法在油气成藏年代学的研究进展

铼—锇(Re-Os)同位素应用于油气成藏年代学是近10年来的一个前沿领域,在国际上已取得了重要成果,目前国内对此方法的应用还较缺乏。利用Re-Os同位素测年法开展页岩或沥青等富有机质沉积岩的研究,可以精确厘定油气运移和充注时间,也可以有效示踪烃源岩。在阅读国内外大量文献的基础上,概述了Re-Os同位素定年原理,分析了海水—沉积物中Re和Os元素的富集过程,总结了Re-Os同位素测年的测试对象、样品准备和分析测试方法。指出初始187Os/188Os比值不仅可以限定油气生成和油气充注的年龄,还可以有效评价源—油关系;放射成因的187Os/188Os比值与烃源岩年龄呈正相关。认为烃类成熟度、生物降解作用和水洗作用不足以造成Re-Os等时线图中出现离散点,而初始187Os/188Os比值变化、沉积后Re和Os的流动性和硫酸盐热化学还原作用是引起Re-Os等时线图中出现离散点的3个主要原因。Re-Os年龄的重现性和准确性与样品颗粒的大小及取样量密切相关。相对于其他同位素测年法,Re-Os同位素测年法的最大优势在于对直接参与油气成藏的地质体进行研究,可以得到油气成藏期的直接证据。最后探讨了现阶段ReOs同位素体系研究中尚存在的问题,就未来研究热点和发展方向做出展望,以期能有效推动Re-Os同位素定年相关的理论和技术的深入发展。     

沥青Re-Os同位素年龄地质意义解读

Re、Os亲有机质的特性使得Re-Os同位素在富有机质地质样品中得到了广泛应用;沥青由大量重组分有机质组成,对Re、Os具有较强的富集能力,并且沥青样品中Re-Os同位素封闭性较好,因此沥青Re-Os同位素已经成为当今国际上研究的一个热点。然而,沥青Re-Os同位素年龄究竟是代表烃源岩的沉积时代、油气成藏时代、还是油气藏破坏后油气运移时代,至今还没有明确的定论。本文对新疆乌尔禾沥青矿、四川矿山梁沥青矿样品进行了Re-Os同位素分析,结果显示,乌尔禾沥青矿Re-Os同位素年龄为269±9Ma,老于周围白垩系砂岩地层沉积时代,Os同位素初始比值¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os(Os_i)为0.367±0.028,小于二叠纪海水的Os_i同位素比值,表明得到的乌尔禾沥青Re-Os同位素年龄反映的是乌尔禾油气藏的成藏时代。矿山梁沥青矿Re-Os同位素年龄为537.3±5.2Ma,老于围岩(寒武系、奥陶系、志留系地层)沉积时代,Os同位素初始比值为0.716±0.028,与早寒武世海水的Os_i同位素比...     

中国南方存在印支期的油气藏——Re-Os同位素体系的制约

利用Re-Os同位素方法开展富含有机质的沥青、原油等的研究,是确定油气成藏时间和破坏时间有效的但极富挑战性的新途径,在国内尚无研究实例报道。以我国南方最大的古油藏之一的麻江古油藏中的沥青为主要对象,采用Re-Os同位素方法试图限定油气的成藏时间和破坏时间。研究表明,麻江古油藏的固体沥青Re、Os同位素质量分数分别在41.5×10-6～642×10-6和0.21×10-6～12.15×10-6之间,N(187Re)/N(188Os)比值较高,且变化范围较大,在270.90～4074.99之间,Os同位素组成指示中等放射成因,其N(187Os)/N(188Os)比值在0.3400～3.6557之间变化。所有沥青样品的模式年龄在28～144Ma之间变化,集中在85Ma左右。通过沥青Re-Os同位素研究,结合详细地质资料,认为麻江古油藏的成藏时间为印支期—早燕山期(144Ma之前),而油藏破坏时间为燕山晚期即85Ma左右。     

Re-Os同位素体系在金属矿床中的应用

Re-Os同位素体系已成为金属矿床定年和示踪的重要手段之一。文章在简述Re-Os同位素体系基本原理基础上,综述了国内外的最新研究成果,认为Re-Os同位素测试对象不再局限于辉钼矿和铜镍硫化物矿石,黄铁矿、毒砂、磁黄铁矿、镍黄铁矿、闪锌矿等也常作为测试对象用于金矿床、铅锌矿床、沉积喷流型钴(金)等矿床的定年。地壳岩石与原始地幔相比,具有较高的187 Os/188 Os比值、γOs值以及Re/Os比值,因此,硫化物或矿石的Re-Os同位素组成和普通Os—Re/Os比值图解可以揭示斑岩矿床、金矿、铅锌矿以及铜镍硫化物矿的成矿物质来源。辉钼矿则可以通过Re含量来示踪成矿物质来源。Re-Os同位素也可与其他同位素结合(如187 Os/188 Os-87Sr/86Sr)共同判明不同端元组分对成矿的贡献。     

四川盆地北缘亢家洞灯影组四段焦沥青Re-Os定年与烃源岩示踪

四川盆地及邻区的震旦系灯影组四段白云岩中普遍存在充填孔洞沥青。然而,烃源岩和沥青的高成熟度以及复杂的地质构造活动增加了恢复油气成藏史的难度。近年来,Re-Os放射性同位素体系被越来越多的应用于油气生成期定年和油源对比。陕西宁强亢家洞震旦系灯影组四段古油藏中的高成熟度沥青(R_b约为1.4%～2.5%)构建了约260Ma、60～70Ma和8～13Ma的Re-Os等时线年龄。其中,60～70Ma和8～13Ma的Re-Os年龄可能指示原油在受热裂解形成焦沥青过程末段地层抬升、地温降低、Re-Os体系封闭的时刻。而较老的约260Ma的Re-Os年龄与普遍的二叠纪是前寒武系、寒武系烃源岩主生烃期的观点一致,说明在原油热裂解之外,高成熟度沥青的Re-Os年龄也有可能指示生油期。同时,在263Ma时亢家洞大部分沥青与筇竹寺组烃源岩样品的¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os范围较为一致,而灯影组三段和麦地坪组烃源岩同时期的¹⁸⁷Os/¹⁸⁸Os较低,筇竹寺组可能是亢家洞古油藏沥青的主要烃源岩。上述认识对四川盆...     

上地幔Os同位素组成的演化

Re-Os同位素体系为研究地幔的成分-结构-演化提供了新的地球化学示踪和定年的工具.上地幔Os同位素组成演化的球粒陨石模型是Re-Os体系用于地幔物质定年的基础, 尤其在采用Re亏损模式年龄和Os同位素代理等时线年龄时.综合了铁陨石和各类球粒陨石、地幔橄榄岩包体和蛇绿岩豆荚状铬铁矿的Re-Os同位素体系研究的近期成果, 为认识对流上地幔Os同位素组成的演化提供了制约.对河北遵化蛇绿岩豆荚状铬铁矿岩的研究, 获得新太古代(2.5 Ga)时形成豆荚状铬铁矿的对流上地幔的187Os/188Os=0.110 2, 与球粒陨石型模式的一致.文献中常用的球粒陨石模式的参数如下: 地球形成时(4.558 Ga)初始值187Os/186Os为0.095 31, 现代值分别采用碳质球粒陨石的187Os/186Os比值为0.127 0和原始上地幔(PUM)的187Os/186Os比值为0.129 6, PUM与普通球粒陨石和顽火球粒陨石的187Os/186Os比值接近.      

东天山梅岭铜矿床黄铁矿Re-Os等时线年龄:Os同位素不均一的结果

金属硫化物Re-Os等时线年龄的合理解释是揭示金属矿床成矿时代的关键.通过对新疆东天山梅岭铜矿床开展Re-Os同位素定年研究,结果表明浸染状和脉状矿石中黄铁矿样品在Os浓度和Os同位素比值方面都有很大的变化,这两类样品定义了很好的Re-Os等时线年龄,分别为523±59 Ma和707±99 Ma.由于得到的等时线年龄明显老于它们的实际地质成矿年龄,且187Os/188Os与普通Os的倒数（以1/192Os为例）之间存在着很好的相关性（R2分别为0.997 3和0.994 5）,因此这些样品存在着初始Os同位素组成不均一的现象,这些Re-Os等时线是混合等时线,没有地质意义.理论和数学公式推导显示观测到的Re-Os等时相关性是在形成时期没有达到完全的同位素平衡的二元混合的结果,这种同位素扩散不平衡产生的原因主要是在矿床形成时期Os同位素在金属硫化物与硅酸盐矿物之间的同位素扩散存在限制性.回归得到的Os的初始值更偏向于地壳值,表明矿床形成时期的地壳混染可能造成金属硫化物体系中的这种初始Os同位素不均一.因此,将Re-Os同位素体系应用于金属硫化物样品定年时,187Os/188Os与1/192Os之间是否存在相关关系可以作为Re-Os等时线年龄是否具有地质意义的判断标准.      

广西铜坑锡多金属矿黄铁矿的Re-Os同位素组成及成矿物质来源示踪

利用Re-Os同位素技术,对大厂铜坑锡多金属矿床中的黄铁矿进行了Re、Os同位素组成的测定,获得黄铁矿等时线年龄为（122±44）Ma。黄铁矿的N（187Os）/N（188Os）初始比值为0.56±0.12;γOs值为197.46～394.16,平均值为293.49,介于地幔与地壳之间,结合矿物中普通Os的w（Os）u对w（Re）/w（Os）比值,提出了其成矿物质来源可能为壳幔混合来源的新认识。     

湖南鲁塘石墨矿Re-Os同位素研究

石墨具有较高的Re、Os含量,可望成为理想的Re-Os同位素测年对象,但迄今国内外研究较少,尤其在煤层经变质作用形成石墨过程中,其中Re-Os同位素体系的变化还有待研究。湖南鲁塘石墨矿是我国典型的隐晶质石墨矿床之一,矿体产于二叠系龙潭组煤系地层中。本文采用Carius管逆王水溶解样品,直接蒸馏、微蒸馏分离纯化Os,丙酮萃取法分离富集Re,热表面电离质谱法对鲁塘矿区石墨样品以及外围原煤进行了Re-Os同位素分析。结果表明:鲁塘石墨的Re含量为0.901~9.794 ng/g,Os含量为7.3~189.5 pg/g,Re-Os同位素等时线年龄为155.6±3.6 Ma,该年龄与鲁塘石墨矿东侧骑田岭岩体第二阶段中粒黑云母花岗岩锆石U-Pb年龄153~157 Ma一致,表明了龙潭组煤层受到骑田岭岩体"烘烤"作用,发生热接触变质作用,使得靠近骑田岭岩体原煤变质为石墨,形成石墨矿床。通过对比石墨、原煤和骑田岭岩体Re、Os含量及比值,发现石墨中的Re、Os主要来源于原煤,并根据石墨Re-Os等时线初始(187Os/188Os)i值(0.686±0.032),推测骑田岭岩体在侵入煤系地层过程中,有少量具有较低187Os/188Os值的Os被碳质吸附。     

化探背景与异常识别的问题与对策

化探背景与异常划分涉及系统误差和不同地质体的背景差异,是地球化学找矿中至关重要的内容,直接影响能否正确提取找矿信息和化探找矿效果。背景与异常划分方法可分成估值和模式识别两大类,无论使用何种方法,都需要对原始数据作符合地质规律的转换。     

中国大陆岩石圈结构、盆地构造和油气运移探讨

文中在研究了中国大陆壳内与上地幔高导层的分布和成因的基础上 (由于篇幅所限 ,中国大陆壳内与上地幔高导层分布及其成因在另文给出 ) ,首先对中国大陆岩石圈热状态和地壳热状态进行了定量分析 ,提出了冷、热岩石圈 ,冷、热地壳和冷、热盆地的概念 ,根据岩石圈的变形、热状态和构造活动性 ,提出了刚性岩石圈和塑性岩石圈的概念 ,根据岩石圈的动力学特征对中国大陆盆地进行了分类研究。在此基础上 ,对处于不同地区的大型盆地的构造特征和油气运移规律进行了分析。阐述了前人各种油气模式及其存在的问题后 ,探讨了地壳深部热流体对油气的生成和运移的作用。最后 ,认为在有壳内高导层的盆地中 ,深部流体可向上地壳中的生油和储油层提供大量的热流体 ,并产生高流体压力 ,对油气运移起了主导作用。     

纳米科技的发展与纳米矿物学研究

本文综述了新兴的纳米科技，介绍了纳米固体及ＴＥＭ，ＳＴＭ和ＡＦＭ研究方法。纳米科技的发展，开创了纳米矿物学研究的新领域。纳米矿物学研究促使矿物学者认识改造自然界进入一个新层次，将使地质学科向更高层次发展。     

重磁异常正反演可视化实时方法技术改进

摘 要 给出了2∙5D 多边形截面棱柱体重磁异常的简化表达式及其偏导数;提供了实用的可 视化模型建立、修改、实时正反演中的一些具体方法技术。借助这一操作方便、功能强大的 图形化实时反演系统‚资料解释工作者可以综合利用各种地质资料对计算过程实现引导和控 制‚使其解释思想及技术方案得到充分体现‚从而提高计算速度和质量。     

节约型小城镇规划建设中的问题及其对策研究

节约型小城镇的建设对中国经济社会的发展发挥着重要的作用。通过分析目前小城镇发展进程中存在的问题,对节约型小城镇的发展提出了相应的规划策略。     

广东腊圃岩体的地质地球化学特征及形成时代

腊圃岩体由细粒、中细粒黑云母二长花岗岩组成,副矿物组合属磷灰石-钛铁矿-锆石类型,岩石化学、微量元素、稀土元素地球化学特征具"Ⅰ”型花岗岩的特征;锶初始值为0.7055,说明腊圃岩体应是"Ⅰ”型花岗岩;Rb-Sr等时线年龄为(273±79)×106a,表明岩体形成于早二叠世.     

粘土矿物钝化改性及岩土的力学性质

本文以自行研制的粘土矿物钝化剂对广东省和武汉市等六地区的土壤进行了钝化改性实验研究，并对钝化效果的影响因素做了初步的分析探讨。实验表明，虽然6个地区11个样品中的粘土矿物种类和含量不同，但钝化剂对所有样品都有稳定的作用。其稳定效果，不仅与样品的物相组成和粒度分布有关；而且还与粘土矿物的种类及其含量密切相关。就三种主要粘土矿物来说，钝化效果的顺序是高岭土＞伊利石＞蒙脱石。     

基于粘结和摩擦特性的岩石变形与破坏的研究

就微观结构而言,矿物颗粒之间或相互粘结或相互分离,Coulomb准则的粘结力和内摩擦力在局部不能同时存在.粘结力是在变形作用下丧失的,材料丧失粘结力之后通过摩擦承载.若承载能力降低,屈服破坏仅在局部断面发生,具有脆性特征;反之将发生分布的屈服破坏,具有延性特征.围压增加可以使裂隙能够承载的摩擦力超过岩石材料的粘结力,那么当轴向应力增加到粘结力时,材料发生剪切屈服产生塑性变形,而摩擦力不会增加到其最大值,裂隙也不发生滑移.利用摩擦的概念可以理解不同岩石的变形、承载和破坏随围压变化的特征.      

青藏铁路多年冻土区沼泽化斜坡路基稳定性分析

青藏铁路多年冻土斜坡段路基稳定性对铁路长期运营具有潜在的威胁,分析评价当前和未来斜坡路基稳定性可指导路基工程的正确设计和施工,从而保证铁路的安全运营。多年冻土地温变化使斜坡路基稳定性分析不同于普通土路基,其冻融交界面位置是制约斜坡路基稳定性的关键所在。通过对安多试验段3a来的地温监测,分析路基地温变化规律,并预测了未来50a内试验段地温的变化趋势,建立了当前和未来条件下的斜坡路基稳定性模型,计算分析了斜坡路基的稳定性。通过上述研究,取得以下认识和结论:(1)铁路路堤的填筑,引起多年冻土温度场重分布;由于坡向不对称和几何不对称,使得地温场存在不对称;(2)依据冻融界面位置和活动层的地温特征将冻土路基划分为4个不同时期,即冬季严寒期(1~2月)、春夏融化活动期(3~8月)、最大融深期(9~10月)及回冻活动期(11~12月);通过计算对比分析,每年最大融深期的稳定性系数最小;(3)数值分析的预测结果表明,20a以后,安多段试验段路基的多年冻土完全退化,在所预测的第10年最大融深期稳定性系数最小。     

冀中葛渔城—文安地区油气地质地球化学特征及油气源对比

经勘探证实冀中坳陷文安斜坡带已有奥陶系潜山、二叠系上石盒子组砂岩段及下第三系三个含油气层位。其烃源岩为石炭—二叠系煤系和下第三系暗色泥岩。本文根据各含油气层中的油气及烃源岩的地质、地球化学特征的对比分析,确认奥陶系及二叠系中的原油来自石炭—二叠煤系烃源岩,属煤型油。下第三系原油来自本身的烃源岩。奥陶系和二叠系中天然气的成因类型为凝析油伴生气,由石炭—二叠系煤系烃源岩提供,属煤型气。