火山岩陆上与水下喷发环境的氧化系数判别方法

火山喷发沉积期的古地理环境是控制火山岩油气储层发育的关键因素之一。目前对陆上喷发沉积火山岩与水下喷发沉积火山岩的判别研究主要集中在岩性组合特征、结构与构造特征、蚀变特征、产状、孔隙及裂缝发育特点等方面,而利用火山岩地球化学特征来反映和记录火山喷发环境的研究尚未引起注意。研究使用Fe₂O₃/FeO和Fe₂O₃/（Fe₂O₃+FeO）作为火山岩氧化系数,充分考虑岩石酸度、风化淋滤作用、溶蚀蚀变作用、构造背景等因素的影响,改进了传统意义上基于火山岩氧化系数的火山喷发环境判别标准。在新疆三塘湖盆地马朗凹陷上石炭统实际应用结果表明,卡拉岗组火山岩喷发沉积环境复杂,以陆上氧化环境为主,频繁水陆交替的复杂环境也存在,哈尔加乌组火山岩喷发沉积环境相对单一,主要沉积保存于水下还原环境;与前人基于本区上石炭统火山岩共生岩石与化石组合、风化壳以及火山岩夹持的部分泥岩微量元素比值特征等有效判别依据得到的喷发环境结果是相符的,且该地球化学方法具有普适性,可应用于不同盆地、不同地质时代火山岩喷发沉积古地理环境的判别研究中。     

基于火山岩氧化系数分布特征的火山喷发环境判识——以三塘湖盆地马朗凹陷牛圈湖-牛东构造带上石炭统为例

受火山喷发沉积环境(陆上或水下)及岩浆酸度等因素的影响,火山喷发物的地球化学特征有很大差异,准确判识火山喷发环境是火山岩油气储层性质评价的重要地质依据。本文基于三塘湖盆地马朗凹陷牛圈湖-牛东构造带上石炭统58件火山岩样品主量元素地球化学数据,采用Fe₂O₃与FeO比值作为氧化系数,利用数理统计方法投点,根据上石炭统哈尔加乌组和卡拉岗组火山岩氧化系数分布特征判识其喷发沉积环境。统计结果表明,卡拉岗组34件样品氧化系数介于0.55～5.00,数值主要分布于1.0～3.0,说明火山喷发沉积环境复杂,非单纯的氧化环境;从部分单井垂向分布来看,氧化系数具有随埋深由深至浅呈明显增大的趋势,表示由弱还原环境逐渐向强氧化环境过渡。哈尔加乌组24件岩芯样品氧化系数介于0.25～0.94,数值主要集中于0.2～0.4,表明火山喷发沉积于贫氧的还原环境;从单井垂向分布来看,氧化系数受埋深影响极小,表示火山喷发沉积受水动力条件境影响小,沉积环境具有一定的水体深度。研究调研筛选了国内10个不同盆地108件火山岩样品数据资料,并充分考虑酸度对火山岩氧化系数的影响,建立了...     

三塘湖盆地马朗凹陷卡拉岗组火山岩岩性及岩相特征研究

火山岩地层的对比和划分是研究其岩性、岩相及变化规律的前提和基础。根据测井、地震资料结合孢粉组合分析,确定三塘湖盆地马朗凹陷卡拉岗组火山岩在研究区具有北厚南薄和东厚西薄的特征。孢粉组合表现为裸子植物花粉明显优势于蕨类植物孢子,孢粉以科达粉、弗氏粉、单束细肋粉、冷杉多肋粉组合为特征,其中科达粉含量最多（25.3%～54.3...     

火山喷发间歇期沉积岩层古沉积环境的地球化学示踪与判别

火山喷发堆积保存期古地理环境(陆上、水下)是影响火山岩油气储层发育的关键因素之一。基于火山喷发间歇期薄层沉积岩层具有沉积特征,其蕴含的微量元素地球化学特征与沉积期的氧化-还原环境密切相关,对古地理环境具有重要的指示意义。因此,通过火山喷发间歇期薄层沉积岩层岩心微量元素分析,可间接判断同一地质时期火山岩的堆积保存古地理环境(陆上、水下)。以新疆三塘湖盆地马朗凹陷上石炭统哈尔加乌组火山喷发间歇期薄层泥岩、粉砂岩等沉积岩层为实例,通过泥岩、粉砂岩等岩心主、微量元素分析,采用总结归纳的U/Th、自生U、V/Cr、Ni/Co、V/Sc、V/(V+Ni)、Cu/Zn、Fe³⁺/Fe²⁺、Sr/Ba、V/Zr和B/Ga等11项用以示踪判识细粒沉积物沉积古环境的主、微量元素地球化学参数图版标准,判断哈尔加乌组火山喷发间歇期沉积岩层沉积期的氧化-还原环境,从中推断哈尔加乌组火山岩喷发堆积保存时的古地理环境(陆上、水下)信息。对哈尔加乌组火山喷发间歇期泥岩、炭质泥岩和粉砂岩在纵向上演化特征类似的V/(V+Ni)、V/Sc、Sr/Ba、V/Cr、V/Zr、Cu/Z...     

陆上与水下喷发火山岩的区别及其对储层的影响——以松辽盆地营城组为例

陆上与水下喷发火山岩在岩性、结构构造、蚀变特征、产状、与下伏地层接触关系、孔隙和裂缝发育特点等6方面有显著区别。陆上喷发火山岩包括各种熔岩、碎屑熔岩、火山碎屑岩和沉火山碎屑岩;熔岩流纹构造发育,火山碎屑岩除发育常见层理外,还可见反丘构造;同生蚀变弱;与下伏地层多呈角度不整合接触,古风化壳常见,常含有陆相植物;主要储集空间为原生孔隙和冷凝收缩节理缝、次生溶蚀孔、矿物解理缝和构造裂缝。水下喷发火山岩多为具玻璃质结构的熔岩和含晶屑玻屑的层/沉凝灰岩、膨润土/伊利石岩/蒙脱石岩/沸石岩;常具枕状、球状构造,水平层理、粒序层理、变形层理;蚀变强烈;水下熔岩呈穹隆状、透镜状,凝灰岩为层状,近火山口的膨润土/伊利石岩/蒙脱石岩/沸石岩呈松散团窝状并夹有火山弹;与下伏地层呈整合、假整合或侵蚀接触;原生气孔、杏仁体内溶蚀孔和炸裂纹,岩球岩枕间孔和粒间孔,基质和斑晶蚀变孔缝,后期构造缝是主要储集空间。松辽盆地营城组陆上、水下喷发火山岩均有发育。其陆上喷发火山岩的典型标志为流纹构造、柱状节理,含炭化木/硅化木,与下伏地层呈角度不整合接触。水下喷发火山岩典型标志为珍珠岩、玻璃质结构、枕状构造、纹层状凝灰岩和膨润土。松辽盆地营城组的储层火山岩以陆上喷发火山岩为主;水下喷发火山岩中侵出相内带亚相珍珠岩为优质储层。     

龙岗火山喷发特征与火山岩化学初步研究

龙岗火山是中国少数几个近代仍有喷发的活动火山区之一,在1700多平方千米火山区内形成100多个玄武质岩浆爆炸成因的火山锥和低平火口湖(龙湾),并有约1600 a BP喷发的金龙顶子活火山。龙岗火山岩是单一的粗面玄武岩,具有一致的化学成分,表明岩浆上升过程中很少演化,推测龙岗火山岩来自同源地幔岩浆。     

西准噶尔托里地区卡拉岗组火山岩地球化学特征及其构造意义

对西准噶尔托里地区卡拉岗组火山岩进行了系统的岩相学、锆石U-Pb年代学及岩石地球化学研究。卡拉岗组火山岩从底部到顶部依次发育6个岩性段,其中中下部第4岩性段英安岩的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为(298±3)Ma,为晚石炭世-早二叠世产物。火山岩整体上为准铝质-过铝质高钾钙碱性岩石,富集大离子亲石元素和轻稀土元素,相对亏损高场强元素和重稀土元素。火山岩及周围同时代A型花岗岩的年龄、主微量元素、Sr-Nd及锆石Hf同位素综合对比表明,卡拉岗组火山岩主要源于新生地壳的部分熔融。火山岩相关构造判别图解及区域构造-岩浆演化综合研究显示,卡拉岗组火山岩与区域上A型花岗岩均形成于后碰撞伸展环境。卡拉岗组火山岩的形成表明,西准噶尔晚古生代增生造山作用应早于晚石炭世。     

惠州凹陷HZ21钻孔珠江组地球化学特征及其沉积环境

根据21件碎屑岩样品的常量元素和微量元素相关关系、组分含量及某些元素的比值特征,探讨了珠江口盆地惠州凹陷HZ21钻孔的元素地球化学特征与古环境意义。研究表明:Al₂O₃、Fe₂O₃、K₂O、TiO₂、V、Cr、Rb相互间呈明显的正相关关系;SiO₂与Al₂O₃、Fe₂O₃、TiO₂呈明显负相关,与K₂O呈弱相关关系;Sr与CaO呈明显正相关关系;P₂O₅与Al₂O₃、Fe₂O₃、K₂O、TiO₂呈明显的正相关,与SiO₂呈明显的负相关,且与CaO呈弱相关关系。据锶钙比值10³(Sr/Ca)和V/Cr值分析,HZ21井珠江组从下往上水体有逐渐加深的趋势,与单井沉积相分析结果一致。据镁铝比值10²(MgO/Al₂O₃)和Sr/Ba值分析,珠江组从下往上沉积环境的水体盐度变化不太大,但到上部略有下降。古气候指示剂Rb/Sr值和MgO/CaO值显示,NSQ1和NSQ2层序时期气候干燥寒冷,而NSQ3和NSQ4这两个层序时期气候湿热。总之,地球化学特征所反映的沉积环境与沉积相分析的结果相一致,说明元素地球化学与沉积环境关系密切,可作为沉积相判别的标志。     

滇西施甸地区卧牛寺组火山岩的地质时代及喷发环境

前人将施甸地区卧牛寺组火山岩与北部保山地区卧牛寺组火山岩等同起来,认为是海相喷发的产物。本次调查工作揭示,施甸地区卧牛寺组缺乏沉积夹层,与北部保山地区卧牛寺组火山岩喷发环境存在明显差异,其岩石学、地球化学、宏观地质特征均表明,施甸地区卧牛寺组火山岩具大陆溢流相喷发机制,为陆相喷发产物。同时,年龄测定结果（264 Ma）及其与下伏和上覆地层的接触关系表明,卧牛寺组火山岩的喷发时期为早二叠世,为卧牛寺组地质时代的确定提供了重要依据。     

大兴安岭火山喷发带北段中性、中酸性火山岩地球化学特征及其地质意义

通过对大兴安岭北段晚侏罗世吉祥峰组中酸性火山岩的岩石地球化学研究,发现其中存在高Sr低Y型火山岩,即文献上所称的埃达克质岩,笔者认为中酸性火山岩的岩浆起源于下地壳玄武质岩浆,为玄武质岩浆底辟上侵引起地热梯度增加、下地壳中-基性变质火成岩石部分熔融的之混合岩浆,是古太平洋板块向西伯利亚板块斜向俯冲过程中,蒙古-鄂霍次克海槽封闭,陆壳碰撞使地壳加厚,形成兴蒙造山带时所引起的一系列构造岩浆活动。其形成时的构造环境应是在滨太平洋构造域背景下受古亚洲构造域的影响和限制,并非是滨太平洋构造活动带的单一活动所致。早白垩世上库力组酸性火山岩属陆壳重熔型(S型)火山岩,其形成可能与印度-澳大利亚板块朝北偏东方向推挤运移、中国东部岩石圈拉张引起的下地壳拆沉作用有关。      

徐家围子断陷营城组火山岩分布特征及火山喷发机制的新认识

基于深层钻井和连片处理三维地震资料,结合同位素测年,本文对松辽盆地北部徐家围子断陷白垩系营城组火山岩的分布特征及其喷发机制进行了研究。本区火山岩分布广、厚度大、沿深大断裂串珠状分布;纵向上分为下部营一段和上部营三段两套;营一段分布于断陷中部及其以南地区,岩性以酸性为主;营三段分布于断陷中部及其以北地区,酸性和中、基性火山岩均有发育。本区断裂类型及其组合复杂,正、逆、走滑和花状断裂都有发育;两组断裂交汇部位是火山喷发的主要通道。深大断裂与火山岩时空展布关系显示,营一段火山岩主要受徐中断裂控制,由北向南依次喷发,岩性以酸性为主;营三段火山岩主要沿着徐东花状断裂带由南向北依次喷发,表现为基性与酸性交替的双峰式。营城组火山岩喷发类型有三种:裂隙式、中心式与复合式。徐家围子断陷营城组火山岩储集性能优良且毗邻烃源岩,与断裂、源岩及盖层有利匹配,可构成有利的生储盖组合,具有良好的天然气勘探前景。     

舞阳、襄城凹陷下第三系盐湖相有机地球化学与沉积环境研究

舞阳、襄城凹陷下第三系为一套盐湖相沉积物。研究表明,沉积环境与有机地化特征具有明显对应关系,咸水湖-盐湖相和盐湖相区有机质丰度相对较高,(扇)三角洲前缘与(扇)三角洲前缘-盐湖相区次之,(扇)三角洲平原区相对最差。烃源岩类中以页岩、油页岩最好,白云质、灰质泥岩、泥质白云岩、泥岩次之,含膏、含盐泥岩相对最差。有机质类型主要为1型,其次为Ⅰ型,少量Ⅱ₂型。且Ⅰ型、Ⅱ₁型有机质一般分布在盐湖相区内,而Ⅱ₂型和Ⅰ型有机质则主要分布于(扇)三角洲平原相和(扇)三角洲前缘相带。生物标志物指示烃源岩沉积环境为还原-强还原、高盐度咸化湖泊环境,其正烷烃多呈双峰态分布,高碳数部位具有一定的奇碳优势,OEP值大于1植烷、伽玛蜡烷含量高,Pr/Ph分布范围为0.04～0.72,β-胡萝卜烷和藿烯、ββ藿烷、芳香含硫化合物及脱羟基维生素E普遍存在,Tm/Ts大于1。根据Pr/Ph、Pr/nC₁₇、Ph/nC₁₈相对组成三角图可有效区分半咸水湖相与咸水湖-盐湖相。     

基于氧化系数的火山喷发环境判别:以准噶尔盆地西北缘下二叠统为例

火山喷发环境的准确判别是火山岩储层评价的重要依据,准噶尔盆地西北缘下二叠统火山岩类型多,沿盆地边缘断裂带分布,是这一地区重要的油气储层类型。文章通过岩芯分析、薄片观察、地球化学元素分析等手段,对该区火山岩的喷发环境展开研究。基于75个火山岩样品数据,对火山岩的氧化系数进行分析,并充分考虑了喷发环境、岩浆性质、风化及埋藏作用等因素对氧化系数的影响,改进了传统的基于氧化系数的火山喷发环境判别图。实际应用结果与其他判别依据得到的结果进行对比,符合率达到92.86%,仅两例不符。这一判识图可供其他相似地质背景地区参考使用,所获认识为研究区火山岩储层评价提供了新思路。     

松辽盆地营城组两类酸性火山岩地球化学特征与成因

松辽盆地断陷期营城组发育一套厚层火山岩,钻井岩心及薄片观察发现,火山岩以流纹岩、英安岩、流纹质凝灰岩及熔结凝灰岩等酸性火山岩为主,中基性岩相对较少。在对样品精细挑选基础上,开展了岩石主量元素、微量元素及Sr-Nd同位素测试分析。结果显示,该套酸性火山岩依据TiO2含量可明显分为两类,其中高Ti酸性火山岩(TiO2>0.45%),规模较小,SiO2含量介于64.87%～68.79%之间,其主量元素、微量元素与亚碱性中基性岩呈连续变化趋势且具有相似的Sr-Nd同位素组成;低Ti酸性火山岩(TiO2<0.4%)SiO2含量为68.93%～76.69%,该类岩石为营城组酸性火山岩主体,与碱性基性岩呈双峰式组合,元素含量及同位素比值变化范围较大。研究表明,两类酸性火山岩的形成都与晚中生代东北地区受古太平洋板块俯冲引起的岩石圈拆沉减薄软流圈上涌有关。在板块俯冲影响下,被富集的亏损地幔源区发生部分熔融,在岩浆演化过程中经历了一定分离结晶作用形成了少量高Ti酸性火山岩岩浆。与此同时,在底侵作用下新生地壳与下地壳物质发生混合熔融,受上地壳不同程度混染后形成了大规模的低Ti酸性火山岩岩浆。     

东营凹陷南斜坡沙四段沉积环境的地球化学特征

东营凹陷是一个北断南超的不对称箕状断陷湖盆,湖盆中的常量元素和微量元素含量及有关元素比值呈现出明显的旋回变化特征。而其中元素的分配及比值的变化、组合都在一定程度上指示着古沉积环境的演化历程。通过分析Fe,Mn,Ca,Sr等元素含量和Fe／Mn,Sr／Ba,Sr／Ca,Mg／Ca等元素比值以及碳氧同位素的变化特征。对东营凹陷南斜坡沙四段沉积时期的沉积环境进行了系统的研究。结果反映了沙四段沉积时期的古气候、古盐度、古湖水面和古生产力基本上都显示出了旋回变化的特征。     

鄂尔多斯地区黄旗口组地球化学特征及其沉积环境与构造背景

鄂尔多斯盆地西南部及邻区沉积了一套以黄旗口组为代表的巨厚的中元古界碎屑岩系,该套地层具有重要的油气勘探潜力,但目前人们对该套地层的勘探认识尚不够深入,利用碎屑组分、主微量、稀土元素等地球化学手段,结合区域及深部背景特征,探讨了该套地层形成时期的沉积环境和构造背景.结果显示,黄旗口组整体形成于气候干燥的淡水氧化或富氧的过渡环境,沉积期古海水温度较高(平均为32 ℃);黄旗口组碎屑组分及其主微量元素特征与东非裂谷区相似,加之其沉积于淡水环境,并具有自下段至上段石英砂岩含量逐渐增加的特征,表明研究区黄旗口组应处于陆内裂谷构造背景,自早至晚构造沉积环境日趋稳定,其中早期应为陆内裂谷环境,晚期可能变为坳陷环境,该构造背景的形成可能与华北克拉通逆时针旋转有关.      

天津蓟州雾迷山组与洪水庄组沉积环境与地球化学特征

为明确天津蓟州中—新元古界沉积环境和古气候,笔者以天津蓟州雾迷山组与洪水庄组为例,在燕辽坳拉谷地质与沉积背景的基础上,结合野外露头,开展对其地球化学特征的研究。结果表明:①雾迷山组和洪水庄组沉积相为碳酸盐岩台地相。其中雾迷山组主要为潮坪亚相,并发育潮上带-潮间带-潮下带的沉积韵律,洪水庄组主要为潟湖亚相。②雾迷山组发育碳酸盐岩,样品的化学成分以CaO和MgO为主,两者含量相近,较多的SiO2含量显示该时期碳酸盐岩沉积时混入较多的陆源碎屑;洪水庄组发育泥岩、页岩,样品的化学成分以SiO2为主。③镁铝比值(8～21 670)显示雾迷山组与洪水庄组沉积环境为泻湖碳酸盐岩沉积环境,洪水庄组中较低的m值(8～12)表明该时期有淡水注入。④Mn含量以及Na/Al显示雾迷山组沉积时期气候干旱,并且具有偏干旱与偏短暂湿润气候频繁转换的沉积特点,洪水庄组沉积时期气候温暖潮湿。     

吉木萨尔凹陷二叠统芦草沟组地层与沉积环境特征研究

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组是我国近些年致密油气勘探开发的热点地区之一。本文利用岩心、岩石薄片、测井和地震等资料,在识别和分析芦草沟组主要岩石类型的基础上,对芦草沟组的沉积演化特征、层序地层格架和沉积环境的变迁等方面进行了综合研究。研究表明,芦草沟组岩性主要为碎屑岩和碳酸盐岩两个大类,其中碎屑岩以泥页岩和粉（细）砂岩为主,碳酸盐岩主要为白云岩和灰岩。沉积特征表现为：下部（F 段）、中部（C+D段）和上部（A 段）的泥页岩层段,发育于湖进时期的深湖至半深湖相沉积,为烃源岩层段;下部致密储集层段（E 段）和上部致密储集层段（B 段）,发育于湖退期的浅湖相、三角洲前缘相沉积。由于后期的构造隆升,芦草沟组的沉积环境由早期的开阔湖盆逐渐向后期封闭的局限湖盆转变,沉积水体也逐渐向咸化和还原环境转变。     

黔北下寒武统黑色岩系的沉积环境与地球化学响应

下寒武统黑色岩系在我国华北、华南及塔里木盆地等广泛发育,但富有机质泥页岩的分布特征及其控制因素未有定论。本文对黔北地区下寒武统牛蹄塘组(及同时期地层)不同沉积相带典型剖面中的富有机质泥页岩及其上下层位进行了地球化学分析,识别出寒武纪早期不同沉积相带氧化还原环境的明显差异。台内凹陷相主要岩性为黑色页岩,底部为不等厚的薄层磷块岩和硅质岩或硅磷质结核,沉积的黑色页岩厚度大,有机质丰度高,V、Ni、Mo、U等微量元素显著富集,反映了贫氧-缺氧环境,以及短暂动态的硫化环境,Mo/TOC反映了其为局限盆地特征;上斜坡相为贫氧到氧化的沉积环境,但更多地是表现为氧化的沉积环境,其中牛蹄塘期存在局部的硫化环境,沉积的黑色页岩厚度小,但有机质丰度最高,V、Ni、Mo、U等微量元素的富集程度较低;盆地相为黑色硅质岩与富有机质的黑色硅质页岩间互沉积,同期沉积厚度较小,有机质丰度相对较低,V和U的富集程度大于台内凹陷相,而Ni和Mo的富集程度则低于台内凹陷相,指示了缺氧环境,期间伴随有贫氧和短暂的氧化环境存在,且可能存在局部的硫化环境,Mo/TOC反映了中等的局限程度。总的来说,黔北下寒武统黑色岩系的有机质丰度...     

藏南定日白垩纪火山岩岩石学与地球化学初步研究

本文描述了西藏定日白垩纪火山岩的地质、岩石学、岩石地球化学特征和构造造背景。该火山岩岩石类型有蚀变英安岩和蚀变安山岩,其岩石化学成分特征表明岩石为二氧化硅过饱、铝过饱和类型,属亚碱性拉斑玄武岩系列。岩石稀土元素配分曲线呈强烈右倾的轻稀土富集型;微量元素配分模式图呈锯齿状"多隆起"型,类似于岛弧火山岩的微量元素配分模式。综合判定该期火山岩形成于大陆边缘造山带岛弧构造环境。