扬子地台西缘下寒武统黑色页岩土壤元素地球化学特征北大核心CSCD

本文分析扬子地台西缘黑色页岩土壤(BSS)及其成土新鲜黑色页岩(FB)的主、微量元素的地球化学特征,探讨黑色页岩土壤成土地球化学作用机制。结果表明,黑色页岩土壤明显亏损MgO、CaO、Na2O、P2O5和LOI(有机质),而富集Al2O3和Fe2O3等主量组分;且明显亏损Ba、V、Ni、Cu、Zn和Sr等微量元素,但其他微量元素则不然。与成土母岩相比,黑色页岩土壤的化学组成相对均一。主量组分对黑色页岩与黑色页岩土壤之间化学组成有不同的影响,这种影响与CaO、Na2O和MgO等碱质组分、LOI所代表的有机质等的淋滤释出,及Fe2O3和Al2O3等氧化物的次生富集有关,其影响程度顺序为:CaO>Na2O>LOI>MgO>Al2O3>Fe2O3>MnO>K2O>SiO2>P2O5。推断黑色页岩风化-成土过程中有机质、黄铁矿、方解石、钠长石、斜绿泥石等不稳定矿物的化学蚀变分解和长石等硅酸盐矿物的水解导致CaO、LOI、Na2O、MgO、K2O和SiO2等主量组分,以及V、Cr、Ni、Cu、Zn、Ge、Ba、Sr等微量元素的淋滤释出;而黏土矿物、铁-锰氧化物等次生矿物的次生富集,导致Fe2O3、MnO和Al2O3等主量组分,以及Pb、Cs、Co、Th、Sc、Ga、Rb、REE等微量元素在土壤中形成次生富集。故而黑色页岩可为环境重金属污染源,而黑色页岩土壤本身也可存在重金属污染。     

湘西北下寒武统黑色页岩伴生元素研究新进展

湖南大庸慈利的镍钼多金属矿床是湘西北下寒武统黑色页岩中伴生元素镍钼及铂族元素等富集最好地段。该矿床中的硅岩应属典型的喷气岩；特殊的筒状富矿体，以及Ｎｉ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｅ、Ａｓ、Ｂａ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ族元素特殊组合；矿石中金属硫化物呈胶状产出，显示快速堆积特征。     

贵州遵义下寒武统黑色页岩镍、钼多金属矿床的形态硫特征及成矿模式

黄家湾矿是贵州遵义地区寒武系底部新发现的黑色页岩镍钼多金属元素矿床.根据形态硫测试结果,文章分析了黄家湾下寒武统牛蹄塘组黑色页岩剖面和矿石中不同形态硫(硫酸盐硫、黄铁矿硫、有机硫)的特征,推测镍、钼金属富集层处还原性硫的来源.     

贵州岑巩区块下寒武统变马冲组黑色页岩沉积地球化学特征及其沉积环境意义

基于钻井岩心资料,对贵州岑巩区块下寒武统变马冲组黑色页岩取心段进行系统采样、主微量元素测试及沉积地球化学分析。研究结果表明：1）古盐度判别指标Sr/Ba及Rb/K分布显示,下寒武统变马冲组黑色页岩沉积时期属局限海背景下的半（微）咸水—淡水相沉积,变马冲组一段—三段古盐度垂向变化不大;Sr丰度与碳酸盐矿物含量之间具明显的响应关系;2）古氧相指标V/Cr、Ni/Co、U/Th比值及δU值分布表明变马冲组黑色页岩沉积为氧化为主、间或贫氧的环境,V/（V+Ni）比值判别偏于还原环境;3）古气候判别参数“C”、Sr/Cu及SiO2/Al2O3比值表明该套页岩沉积期主体属温湿气候,利于有机质形成;4）古水深及离岸远近判别参数Rb/Zr、Sr/Ba比值分布显示水体较浅、离岸较近的沉积特征,结合物源及沉积构造背景指征参数分析,变马冲组黑色页岩属大陆边缘离岸较近、水体较浅的陆源碎屑沉积。此研究认识揭示了岑巩区块下寒武统沉积环境的演化,进而为该套黑色页岩的有机质富集机理及页岩气选区评价提供一定的地质依据。     

中、下扬子地区下寒武统黑色页岩微量元素富集特征

中国南方扬子地区下寒武统黑色页岩分布广泛,主要由黑色页岩、黑色白云质页岩,黑色粉砂质页岩和黑色硅质页岩等组成;并伴生有较厚的磷块岩矿床、钒矿床和镍、钼多元素硫化物矿床。对黑色页岩岩石学特征、元素地球化学特征进行系统研究,并详细分析微量元素的富集成因,结果表明：黑色页岩主要形成于静水还原的浅海-半深海缓坡环境,层状元素富集带为沉积成因,海底热流体提供了丰富物质来源。总体上,Co、Be、Mn、Ga等元素含量较低;Cu、V、Ni、Mo等元素的含量较高,多数超过北美页岩平均值;以Ni、Mo为主的多元素富集层通常位于磷块岩之上,以黑色页岩、黑色白云质页岩中的硫化物和硫酸盐矿物为主要载体,其中有机碳（TOC）含量可达12.2%以上,远高于其他元素富集层,随着页岩内硅质成分增加,Ni、Mo、Fe、Co等元素含量明显降低;以V为主的多元素主要赋存于黑色硅质页岩中的水云母,与页岩内硅质成分具有较好的正相关关系;黑色页岩中稀土元素含量为(76.22~290.67)×10-6,轻重稀土比值LREE/HREE介于1.21~4.22,说明轻稀土更为富集,Sr/Ba值为0.04~0.34,δEu正异常,且北美页岩标准化配分曲线呈现平缓左倾,为沉积过程中存在海底热水流体提供了进一步证据。     

塔里木盆地北部下寒武统底部黑色页岩形成的次氧化条件

富有机质黑色页岩的形成长期以来被认为是缺氧沉积环境的证据,并被作为全球缺氧事件的标志。塔里木盆地下寒武统底部黑色页岩的岩石学特征说明其沉积在受陆源有一定影响的陆棚环境中。矿物学研究表明,硫均以硫酸盐状态存在,没有见到黄铁矿,说明其形成在硫酸盐还原带以上。黑色页岩中结核状氟磷灰石的存在以及剖面底部结核状磷块岩的出现,表明了一种与现代热带太平洋东海岸和阿拉伯海相类似的广泛发育上升洋流的大陆边缘沉积环境。黑色页岩的地球化学特征中,Re和Mo的高度富集、高的Re/Mo比以及含有一定量的Mn,Cd和U的相对富集以及低的Cd/U比等,这些特点均支持了黑色页岩沉积于次氧化条件的认识。     

宜昌地区下寒武统水井沱组黑色页岩地球化学特征及其地质意义

宜昌地区下寒武统水井沱组黑色页岩是一套重要的区域性烃源岩,探讨其沉积古环境及沉积模式有助于对地质历史演化的认识,推动油气勘探进展,为页岩气勘探提供科学依据.本文通过对宜昌地区水井沱组野外剖面观测,利用薄片鉴定、扫描电镜、全岩X射线衍射(XRD)、总有机碳(TOC)及主微量元素等分析测试,分析其地球化学特征,探讨其沉积古...     

黑色页岩的资源功能和环境效应

利用ICP—MS等分析技术对典型黑色页岩的微量元素及P、S等组分进行了分析,探讨了黑色页岩的化学特征、风化机制和微量元素富集特征,阐明了黑色页岩的资源功能和环境效应。结果表明,黑色页岩不但富含多种矿产资源,产有大型、超大型多金属矿床,而且可用作复合化肥以改良土壤。同时,黑色页岩因风化分解释放CO2、产生酸性矿排水、释出重金属元素等而可能对环境产生严重影响,引起环境问题。开发利用黑色页岩不但要充分认识其资源功能特征,拓宽其应用途径,而且要特别注意其可能引发的环境问题。     

贵州丹寨南皋下寒武统牛蹄塘组黑色页岩孔隙结构特征

页岩孔隙结构特征研究对页岩含气性评价具有重要意义。以上扬子东南缘南皋剖面下寒武统牛蹄塘组页岩储层为例,应用场发射环境扫描电子显微镜观察了页岩纳米级孔隙微观形态,通过低温氮气吸附法测定了页岩的氮气吸附等温线,并结合X-衍射矿物定量分析和有机碳含量测定,探讨了纳米级孔隙发育的控制因素。研究结果表明:矿物成分主要为黏土矿物(伊利石和少量绿泥石)、石英、长石、重晶石和石膏等。石英含量相对较高且沿剖面向上降低,wB平均为53%;相反,黏土矿物含量较低且沿剖面向上增加,wB平均为34%;碳酸盐矿物较少,仅在顶部可见。页岩主要发育粒内孔、粒间孔、裂缝和有机质孔4种孔隙类型,其中前两者较为常见。根据氮气吸附-脱附曲线、孔径分布特征、孔体积和比表面积可将样品划分为4类黑色页岩,孔隙以似片状颗粒组成的非刚性聚合物的槽状孔为主,前3类黑色页岩的孔径分布呈双峰形态,第4类黑色页岩的孔径分布呈单峰形态,最可几孔径分别为d≈0.9nm和d≈3.5nm。孔体积在0.002 8~0.024 3cm3/g之间,平均为0.014 7cm3/g,比表面积在1.056 8~28.825 0m2/g之间,平均为17.541 8m2/g,4类黑色页岩微孔频率分布依次减小,而介孔和宏孔频率分布逐渐增加,即微孔性逐渐变差,至第4类黑色页岩几乎只有宏孔孔隙。有机质丰度和矿物组分控制丹寨南皋牛蹄塘组黑色页岩的孔隙发育,其中有机质有利于孔隙发育且有机质微孔是孔体积和比表面积的主要贡献者;石英有利于孔隙发育,而黏土矿物则降低黑色页岩的孔隙性;它们均主要通过控制微孔和介孔的发育来控制黑色页岩的孔隙发育。     

湖南大庸慈利一带下寒武统黑色页岩中海底喷流沉积硅岩的地质特征

湘西北大庸慈利一带下寒武统黑色页岩中的硅岩,分布上受深断裂控制,具多孔状构造,微量元素Ｓｅ、Ａｓ、Ｂａ含量较高,Ａｌ／（Ａｌ＋Ｆｅ＋Ｍｎ）比值为０．１５～０．３２,稀土元素ΣＲＥＥ含量大于围岩的数倍,Ｃｅ亏损,δ１８Ｏ（对ＳＭＯＷ）值为１７．６２‰～２２．９１‰。这些特征表明,该硅岩是一种典型的喷流岩,并构成湘西北镍钼多金属矿床的容矿岩系     

安徽石台早寒武世黑色岩系稀土元素地球化学特征及其地质意义

安徽石台地区发育早寒武世黑色岩系,岩石地层单元为下寒武统荷塘组和黄柏岭组.稀土元素地球化学研究表明,黑色岩系稀土总量不富集,轻稀土较重稀土富集;δEu=0.81～2.32,平均1.1;δCe=0.52～0.97,平均0.77.剖面自下而上δCe值和δEu值规律变化,δCe值由大渐小再增大,但总体逐渐增大,δEu值总体变化则与之相反.稀土元素地球化学特征反映该区早寒武世曾发生过一次明显的海侵-海退过程,黑色岩系为正常海水与热水混合沉积的产物,形成于缺氧还原状态过渡到半还原-弱氧化状态的过程中,沉积环境为干燥气候条件下相对较深的浅海斜坡环境.     

Simulating experiment on the enrichment of precious metals in Lower Cambrian black shale series of Hunan and Guizhou provinces

Adsorption experiments were made at room temperature and neutral pH value on different types of min-erals associated with the Lower Cambrian black shale series polymetallic layers in Hunan and Guizhou provinces on nanometer-sized Pt colloids and PtCl42--bearing ionic solutions with an attempt to constrain the relationship between the different types of minerals in the polymetallic layers and the enrichment of platinum group elements (PGEs). Experimental results showed that the different types of minerals show strong selectivity to the adsorption of nano-meter-sized Pt colloids and PtCl42--bearing ionic solutions. Metallic sulfides, organic matter and clay minerals are the strong adsorbents of PGEs, while quartz, albite, muscovite and other silicate minerals show a week adsorbility to both of them. This phenomenon is well consistent with the geological fact that metallic sulfides, organic matter and clay minerals in the polymetallic layers of the black shale series are the major carrier minerals of PGEs, giving a thorough explanation to the mechanism of enrichment of previous metal elements. Adsorption may be a principal mechanism of enrichment of precious metal elements under lower temperature conditions. The presence of the aforementioned strong adsorbents is the good geochemical barriers for the enrichment of PGEs.     

贵州金鼎山下寒武统黑色岩系的有机地球化学特征

对贵州遵义金鼎山下寒武统牛蹄塘组黑色岩系的氯仿沥青“A”及族组分做了成分检测,并进行了岩石氯仿抽提物中饱和烃气相色谱分析。结果表明,黑色岩系属生油岩,且为腐泥型和混合型生油岩,以腐泥型为主;黑色岩系有机质丰度高,有机质主要来源于海生低等菌、藻类生物;黑色岩系姥姣烷与植烷比值、岩性和生物特征指示其形成于一种缺氧还原沉积环境。     

黔东下寒武统黑色岩系钒矿床

扬子地台周边的下寒武统黑色岩系蕴藏着丰富的金属矿产资源。文章探讨了黔东地区下寒武统黑色岩系中的钒矿床地质特征及成矿问题。钒矿床受地层的控制,钒等金属元素致矿是多种条件产物,其成矿高峰期为热水沉积与正常沉积交替期,矿石的成矿年龄为(521±54)～(542±11)Ma;矿床类型为沉积型矿床。     

Occurrence modes of silver in the Ni-Mo-PGE polymetallic layer of the Lower Cambrian black shales in Zunyi,Guizhou Province,South China

The Ni-Mo-PGE polymetallic mineralization of the Lower Cambrian black shales locate in Zunyi, South China and contain abundant noble metals such as Ag, Au and PGE, and especially Ag with average concentration of 64×10-6. The occurrence modes of Ag have been investigated using methods of selective chemical dissolution and transmission electron microscopy. The results demonstrate that the occurrence modes of Ag are complex and diversiform. It might be associated with clay minerals, organic matter, sulfides and also occurred as native silver and sulfides with nanometer in size. Combined with results of previous studies, we suggest that the sulfides, clay minerals and organic matter which hosted in the Ni-Mo-PGE polymetallic ores of black shales can play the roles of important reduction and adsorption geochemical barriers for the enrichment and distribution of silver. This study further implies that the selective chemical dissolution and transmission electron microscopy may pave the way to study the occurrence modes of other noble metals in black shales.     

皖南地区下寒武统荷塘组页岩矿物组成及脆度分析

为了研究皖南地区下寒武统荷塘组页岩的矿物组成和页岩气储集层物性,本文对采自荷塘组的页岩样品进行了X射线衍射分析和有机地球化学实验。结果表明,皖南地区荷塘组页岩有机碳含量较高(多为1.0%~10.0%),有机质类型为Ⅰ型,热演化程度处于过成熟阶段(Rom为4.2%~5.3%);荷塘组页岩矿物组成复杂,以石英、黏土矿物和碳酸盐矿物为主,平均含量分别为68.2%、24.5%和3.3%,部分样品中含有少量的长石、菱铁矿、黄铁矿和石膏。与北美地区页岩相比,皖南地区荷塘组页岩的脆性矿物含量较高(平均73.9%),脆性指数较大(平均71.7%),表明该区荷塘组富有机质页岩具有良好的脆度,有利于页岩气储集层的可压裂性。     

湘西北下古生界黑色页岩扫描电镜孔隙特征

利用扫描电镜对湘西北下古生界下寒武统牛蹄塘组和下志留统龙马溪组的黑色页岩样品进行了观察,进一步分析了黑色页岩中的微观孔隙类型、特征及其形成演化过程。区内两套黑色页岩内部发育多种储集空间类型,可概括分为3大类:矿物基质孔、有机质孔、微裂缝,其中矿物基质孔又可细分为粒间骨架孔、凝絮成因孔、溶蚀孔和基质晶间孔,有机质孔主要包括生物骨架孔和生烃残留孔。原始的沉积环境与成岩过程决定了泥页岩中的孔隙和微裂缝系统,不同的成岩阶段控制着页岩中孔隙结构的演化过程,进而影响着页岩气的赋存状态。泥页岩中这种复杂的微观孔隙网络系统为油气储集提供了有效空间,也为页岩气的渗流提供了主要通道,对页岩气的成藏和开发有重要意义。     

贵州遵义下寒武统黑色岩系Ni-Mo多金属矿地球化学特征及成矿作用

华南扬子板块分布广泛的下寒武统黑色岩系中富含Ni、Mo、Cd、V、Cu、Zn、Ba、REE和铂族元素(PGE),多处Ni-Mo-PGE矿化已形成了矿化体。由于其特殊的形成时代及特殊的多金属组合特点,其成因一直是地质学家研究的热点。作者以贵州遵义黄家湾矿区的黑色岩系硫化物矿床为主要研究对象,对围岩及矿层进行了元素地球化学及不同形态硫的分离、测试分析。结果表明,钼矿层处亲硫元素Ni、Mo、Cd、V、Cu、Zn明显富集,而高场强元素Nb、Th、Hf、Zr、Ti亏损。在剖面上U/Th比值大于1,在矿层处接近70,代表了一种非正常的海水沉积作用,各形态硫与金属元素沿剖面的变化趋势相似,都在矿层处异常富集。镜下观察发现红藻囊果与金属硫化物之间有密切的共生关系。结合前人研究结果,认为镍、铜、锌等金属元素的来源与深部基岩物质有关,这些成矿元素在缺氧的还原沉积环境下,通过有机硫和硫酸盐还原细菌提供的S2-,富集形成Ni-Mo多金属硫化物矿床。红藻囊果的发现及其与各种金属矿物之间密切的空间关系进一步证实生物参与了成矿作用。     

湘西北下古生界黑色页岩扫描电镜孔隙特征*

利用扫描电镜对湘西北下古生界下寒武统牛蹄塘组和下志留统龙马溪组的黑色页岩样品进行了观察,进一步分析了黑色页岩中的微观孔隙类型、特征及其形成演化过程。区内两套黑色页岩内部发育多种储集空间类型,可概括分为3大类:矿物基质孔、有机质孔、微裂缝,其中矿物基质孔又可细分为粒间骨架孔、凝絮成因孔、溶蚀孔和基质晶间孔,有机质孔主要包括生物骨架孔和生烃残留孔。原始的沉积环境与成岩过程决定了泥页岩中的孔隙和微裂缝系统,不同的成岩阶段控制着页岩中孔隙结构的演化过程,进而影响着页岩气的赋存状态。泥页岩中这种复杂的微观孔隙网络系统为油气储集提供了有效空间,也为页岩气的渗流提供了主要通道,对页岩气的成藏和开发有重要意义。     

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...