阿姆河盆地卡洛夫-牛津阶碳酸盐岩储层地球化学特征和成岩流体分析

卡洛夫-牛津阶碳酸盐岩为土库曼斯坦阿姆河盆地主力天然气产层,以储层岩石学分析为基础,结合Fe、Sr、Mn微量元素和C、O、Sr同位素及流体包裹体地球化学特征,分析了储层成因和成岩流体性质,得出以下几点认识:(1)由厚壳蛤壳体测定的87Sr/86Sr比值在全球锶同位素地层曲线上可标定的年龄为157.2Ma,储层发育层位属于卡洛夫-牛津阶;(2)卡洛夫-牛津阶为一持续海侵-海退旋回,持续海侵期是礁、滩相储层形成期,而持续海退期为致密盖层发育期;(3)较高的Fe和Sr及较低的Mn含量,以及伴随成岩强度加大δ13C变化不大而δ18O向负值方向偏移的演化趋势,证明成岩作用发生在缺乏大陆淡水影响和以温度为主控因素的还原性封闭系统中;(4)综合同位素地球化学与流体包裹体和镜质体反射率特征,可确定洛夫-牛津阶碳酸盐岩仍处在中成岩阶段;(5)礁、滩相灰岩的溶蚀、埋藏白云化和充填缝、洞的方解石是不同成岩阶段的水-岩反应产物,成岩流体主要来自于深部富Sr的地层热卤水。     

准噶尔盆地石炭-二叠系方解石脉的碳、氧、锶同位素组成与含油气流体运移

在准噶尔盆地当前油气勘探的重点目标区西北缘和腹部地区,油气主要源于深部石炭系—二叠系。通过对其中的典型水岩反应产物,即裂隙方解石脉进行碳、氧、锶同位素组成分析,尝试讨论了油源流体运移的基本特征。实验结果表明,25件方解石脉样品的δ13CPDB位于－21.5‰~ 5.2‰之间,δ18OPDB(δ18OSMOW)在－8.1‰～－22.3‰(22.6‰~ 6.9‰)之间;20个87Sr/86Sr比值分布在0.703 896～0.706 423之间。据此,结合样品地质产状和区域地质背景,提出本区含油气流体在运移过程中伴随着深部热流体的影响,它们在流经石炭—二叠系时,对火山岩层的溶蚀使得流体岩石相互作用产物,即方解石脉的同位素组成反映出火山岩地层的地球化学标记。该认识表明,在今后的区域储层成岩演化和油气运移研究工作中,应充分考虑这类深部热流体作用的影响。     

四川盆地东部石炭系古岩溶储层成岩流体：来自流体包裹体、微量元素和C、O、Sr同位素的证据

相当Moscovian阶的石炭系黄龙组古岩溶储层是川东地区最重要的天然气储层类型之一。通过对石炭系古岩溶储层岩石组构、成岩演化序列以及铁锰锶微量元素、碳氧锶稳定同位素和流体包裹体综合研究,可将川东石炭系古岩溶型碳酸盐岩划分为古风化壳岩溶岩和埋藏岩溶岩两种成因类型,成岩流体可划分为三种类型:①古表生期大气水渗流-潜流成岩环境下的强氧化性低温大气水,流体具有富Fe和Mn、极低Sr含量、δ13C和δ18O值弱负偏以及极高87Sr/86Sr比值的性质;②中-深埋藏成岩环境下的强还原性深部混合热流体,属富Mn和Fe、贫Sr、δ18O值明显负偏性质的中-低温、含MgCl2-H2O、NaClMgCl2-H2O体系流体;③深埋藏成岩环境下的酸性压释水,属富Mn和Fe、δ13C值明显负偏性质的中-高温、含Na2SO4-H2O、Na2CO3-H2O、NaHCO3-H2O体系流体。各成岩流体对古岩溶储层发育具有重要的控制和影响作用,其中经强氧化性低温大气水的淋滤溶蚀形成孔、洞、缝非常发育的古风化壳型岩溶储层叠加后期的酸性压释水的溶蚀再改造,可大大改善储层的孔渗性,并在喜山期构造破裂作用下,最终形成川东石炭系规模性裂缝-孔隙型古岩溶储层。     

川东北地区长兴组白云岩储层的成因研究

以岩石结构与白云石Mg/Ca比值和有序度分析为基础,结合Sr,Fe,Mn微量元素和C,O,Sr同位素地球化学特征,对川东北地区上二叠统长兴组白云岩成因进行研究,结果表明长兴组白云岩有准同生白云岩和埋藏白云岩两种成因类型,储层只是埋藏白云岩化作用的产物,其形成过程可划分为早、中、晚3个成岩阶段,各成岩阶段埋藏白云岩化流体都来自于上覆地层飞仙关组的高盐度海源地层水,证据包括如下几个方面:①埋藏白云岩的岩石学特征明显地有别于准同生白云岩;②长兴组各类白云岩的Sr,Fe,Mn微量元素特征表明埋藏白云岩作用发生在无大气水影响的封闭体系中;③白云岩的C,O同位素组成特征符合埋藏白云岩的δ13C和δ18O分布区间;④长兴组与飞仙关组埋藏白云岩的Sr,Fe,Mn微量元素和Sr同位素地球化学特征基本一致。     

碳、氧、锶同位素在羌塘盆地龙尾错地区层序地层研究中的应用

结合野外露头层序地层研究,探讨了羌塘盆地龙尾错地区中上侏罗统地层层序地层划分及其C、O、Sr同位素响应.认为自中侏罗统布曲组(J2b)-上侏罗统雪山组一段(J3xs1)可划分出三个三级层序.其中布曲组-索瓦组二段下部,C、O、Sr同位素在同一层序内呈有规律变化:在TST体系域内δ13C、δ18O、87Sr/86Sr均值较高,在纵向变化曲线上表现为正偏,而在HST体系域内表现为相对的负偏.其纵向上的三次明显正偏与负偏可分别对应于三次海底的停滞与扩张.文章同时分析了个别异常样品的数据特征及其成因.     

鄂尔多斯盆地巴汗淖地区马五_6段碳酸盐岩C、O同位素特征及其成岩意义

鄂尔多斯盆地北部巴汗淖地区马五6段为风化壳型碳酸盐岩地层,岩性以鲕粒灰岩、晶粒白云岩为主,次生孔隙发育,是重要的油气储集层。采用Finnigan MAT252气体同位素质谱仪分别对该段碳酸盐岩进行C、O同位素测试,详细分析了巴汗淖地区马五6段碳酸盐岩成岩环境及孔隙演化条件。样品分析结果表明:埋藏高温成岩环境使得δ18O值与奥陶纪海水的δ18O值相比明显偏负,且白云岩δ18O值与灰岩δ18O值相比偏负,主要是埋藏白云石化作用的结果;δ13C值与奥陶纪海水δ13C值相当,极个别数值偏负,说明研究区马五6段在成岩作用过程中受有机碳影响较小,表明成岩作用发生在浅-中埋藏条件下。研究区孔隙度、渗透率的相关关系明显,主要是大气淡水成岩作用的改造,优化了孔隙及渗流通道,提高了储层的物性。     

沾化凹陷新近系沉积物的C、O、Sr、Nd同位素组成变化对古环境变迁的记录

沾化凹陷新近系馆陶组(Ng)广泛发育了一陆相螺化石层.来自螺化石层上下沉积层位的馆陶组和明化镇组(Nm)泥灰岩的C、O、Sr、Nd同位素的分析结果显示,螺化石层所在Ng4段泥灰岩具有比其上下部泥灰岩较低的δ13C值和较高的δ18O值,而螺化石埋藏层位的泥灰岩具有相对较低的δ13C和87Sr/86Sr值以及相对较高的δ18O值.143Nd/144Nd比值在剖面上的变化不明显,反映Ng、Nm沉积时期凹陷具有稳定的物源区;而C、O、Sr同位素组成的系统变化则指示了古沉积环境的变化.其中Ng4段沉积时期气候相对干热,Ng3、Nm1 2段沉积时期气候相对湿热;螺化石层泥灰岩所表现出的低87Sr/86Sr值和螺化石壳体相对高的δ13C和δ18O值可能代表了区域上一次重要的气候干热化事件,该时期大气降水明显减少,湖泊蒸发量较大,使得盆地的水体盐度增加,水体中87Sr/86Sr降低和δ18O值增加,同时水体营养生物和河流输入的营养物质减少,致使田螺最终死亡.随后环境气候相对湿热,生物生产力提高和碎屑物质供应的增加使得87Sr/86Sr值和δ13C值增加,大气降水补给导致沉积介质的δ18O值降低.     

川东南地区石牛栏组碳、氧、锶同位素特征及其地质意义

前人对川东南地区石牛栏组地层已进行了大量的研究工作,但有关同位素地球化学方面的研究尚未见报道。本区石牛栏组沉积成因碳酸盐岩的碳同位素值与前人的研究结果一致,而氧同位素值则有所偏低;白云岩δ^13C值低,δ^18O值高,反映受成岩环境的影响较明显;裂缝中方解石的碳、氧同位素组成分布于两个不同的区间,说明不同期次裂缝充填物形成时的流体性质发生了明显的变化;沉积成因碳酸盐岩具异常低的锶同位素值,与前人研究结果有明显的差异,推测是受贫87Sr同位素的成岩流体的影响;晚期裂缝充填物锶同位素比值较高,也表明它们受到了地表淡水的影响。     

川东地区石炭系碳酸盐岩碳、氧、锶同位素特征及其成因分析

利用微量元素和碳、氧同位素特征对样品有效性作出了检验.在证明样品未受明显蚀变的前提下对川东地区石炭系碳酸盐岩碳、氧、锶同位素进行了分析.在层序地层格架中对比不同体系域、不同岩性的碳、氧同位素特征,87Sr/86Sr比值特征,Z值与古温度特征,分析了碳酸盐岩的成岩环境.低位体系域以膏盐湖及萨巴哈环境为主,炎热干旱,陆源淡...     

西藏南部晚白垩世厚壳蛤不同壳层的地球化学特征及其对古海洋信息的保存性

测试了西藏南部岗巴剖面上白垩统宗山组上段地层中厚壳蛤不同壳层的Sr、Mn、Al、Si含量,以及碳、氧、锶同位素组成,测试结果表明:1）厚壳蛤的不同壳层（包括柱状层、珍珠层和二者间的过渡层）的碳酸盐矿物均已新生变形为成岩低镁方解石（DLMC）,各种原始碳酸盐矿物（沉积低镁方解石或文石）都已不同程度地发生重结晶;2）从壳的外层（柱状层）向内层（珍珠层）方向,碳酸盐矿物重结晶作用有逐渐增强的趋势,柱状层仍具有很好的柱状结构,其平均阴极发光强度明显弱于内部的珍珠层;3）厚壳蛤不同壳层的Sr含量和δ18O值都呈现有规律的变化,从靠外部的柱状层到内部的珍珠层,Sr含量和δ18O值都逐渐降低,同样说明内部的珍珠层丢掉的海水信息相对较多;4）厚壳蛤不同壳层和体腔充填物的δ18O值都显著低于前人报道的同期海水值,说明在新生变形过程中,厚壳蛤不同壳层和体腔充填物的氧同位素都与大气水或其它成岩流体发生了交换,但柱状层的氧同位素与大气水（或其它成岩流体）的交换相对较少;5）厚壳蛤不同壳层和体腔充填物的锶、碳同位素组成与同期海水值接近,不同壳层之间也没有表现出有规律性的变化,因而在矿物的新生变形过程中,厚壳蛤的锶、碳同位素与成岩流体间的交换相对较少,同时也说明,在氧、碳、锶三种同位素中,氧很容易与成岩流体发生同位素交换,而碳、锶同位素则更多地代表了海水信息。     

土库曼斯坦萨曼杰佩气田卡洛夫-牛津阶碳酸盐岩沉积-成岩系统

以土库曼斯坦阿姆河盆地萨曼杰佩气田主力油、气产层卡洛夫-牛津阶碳酸盐岩为例,根据沉积相、成岩作用方式、成岩演化序列和相对应的地质作用产物特征,综合研究Fe、Mn、Sr微量元素,C、O、Sr稳定同位素,流体包裹体和阴极发光等地球化学特征反映的成岩环境和成岩流体性质。按"水文体制"将卡洛夫-牛津阶划分为不同成岩阶段的海水-淡水、压实卤水和深循环温压水3个成岩系统,认为沉积-成岩系统与储层在时空上具有良好的耦合关系,可归结为:台地边缘生物礁和浅滩相控制了储层的区域分布;早成岩阶段淡水系统溶蚀作用和压实卤水成岩系统的浅埋藏白云岩化作用是形成储层的基础;中成岩阶段的温压水成岩系统埋藏溶蚀作用、中-深埋藏白云石化作用和构造破裂作用扩大了储层规模,提高了储层质量,对优质储层发育贡献最大。     

稳定碳氧同位素在沉积相和成岩环境划分中的应用——以柴西南翼山浅油藏储层研究为例

碳酸盐岩中的稳定碳氧同位素可以用来定量恢复沉积环境古盐度、成岩环境,表明沉积物形成后大气淡水参与成岩作用强度,圈定潜在储层等。通过同位素δ^13C、δ^18O值,运用基恩和韦伯方程计算出古盐度参数,可以作为判定沉积环境和成岩环境的标准。以柴西南翼山浅油藏储层为例,运用δ^13C、δ^18O同位素值来判定其古盐度,为沉积相和沉岩作用的划分提供了科学的依据。     

靖边潜台南部奥陶系马家沟组古岩溶储层地球化学特征

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组由于受加里东运动影响而隆起抬升遭受风化,其顶部形成了良好的岩溶油气储层。本文通过对可溶岩的溶蚀孔充填物、角砾间的胶结物和碳酸盐原岩进行δ13C、δ18O的分析,结果表明:（1）研究区的各类岩石的δ18O比奥陶纪海水的要偏负,而岩溶作用微弱的原岩其δ13C则与奥陶纪海水的相当;（2）随岩溶作用的加强,岩石中的δ13C、δ18O降低,且δ18O对岩溶作用反应更灵敏;（3）岩石溶孔中的充填物与原岩的δ13C和δ18O含量相当,表明其与原岩形成于同一流体源,应属同期沉积的岩溶产物,即形成于沉积物形成之后不久,成岩环境属于近地表环境。另外,通过对研究区各种岩石Sr含量的研究,以及Sr/Ca、Sr/Ba和B元素对成岩流体盐度的反应分析,结果显示研究区曾经有大量的淡水注入,低Sr含量和高Fe2+/Fe3+值则说明了沉积物曾经历过深部岩溶作用。      

云南易门铜厂铜矿床C、O同位素组成及其地质意义

易门铜厂矿床是滇中易门铜矿带中的Cu品位较低的大型矿床,是矿带中的一种代表性矿床。矿区发育沉积-成岩型铜矿(铜厂式)和热液脉状铜矿(大尖山式)两种矿(化)体,成矿地质作用较特殊。本文系统分析两类矿体和赋矿碳酸盐地层的C、O同位素组成。结果表明,铜厂式矿石中白云石的δ~(13)C_(PDB)=-3.7‰~1.4‰,平均值-0.1‰,δ~(18)O_(SMOW)=19.7‰~21.7‰,平均值20.8‰,与赋矿碳酸盐地层(落雪组)中的白云石C、O同位素组成一致,均在正常海相沉积碳酸盐岩的范围,且受成岩期后作用的影响小,具有典型的沉积-成岩成因标志。尖山式矿体的脉石矿物方解石的δ~(13)C_(PDB)=-3.7‰~0.1‰(均值为-1.5‰),δ~(18)O_(SMOW)=11.9‰~17.0‰(均值为14.1‰),与沉积-成岩型矿体和赋矿碳酸盐地层的C、O同位素组成明显不同,在δ~(13)C_(PDB)-δ~(18)O_(SMOW)图上集中于岩浆碳酸岩与海相碳酸盐岩之间的狭小范围内,指示其成矿流体与幔源或深部岩浆活动有关,为壳-幔混合流体。其中壳源组分可能主要由矿区碳酸盐地层提供,而幔源组分则可能与晋宁-澄江期基性岩浆活动过程中的去气作用有关。C、O同位素组成证据说明,铜厂矿区层状铜矿和脉状铜矿的成矿作用类型不同,成矿流体也不具同源性,是典型的沉积-成岩型+热液叠加型矿床。     

湖北徐家山锑矿床方解石C、O、Sr同位素地球化学

湖北通山的徐家山锑矿床产在上震旦统陡山沱组和灯影组的海相碳酸盐岩中.对该矿床中成矿前和成矿期方解石进行了较系统的C、O、Sr同位素地球化学研究,结果表明,成矿前方解石具相对较高的δ13CPDB(-0.7‰～ 2.0‰)、δ18OSMOW( 18.6‰～ 19.6‰)和Sr含量(2645-8174 μg/g,平均5656μg/g),及较低的87Sr/86Sr比值(0.7096～0.7097);而成矿期方解石具相对较低的δ13CPDB(-3.9‰～-2.1‰)、δ18OSMOW( 11.5‰～ 15.3‰)、Sr含量(785～2563μg/g,平均1571μg/g),和较高的87Sr/86Sr比值(O.7109～0.7154,平均0.7141).分析认为,成矿前方解石的C、O和绝大部分Sr来源于赋矿围岩--震旦系海相碳酸盐岩;而成矿流体为富H2CO3的溶液,它来自或流经富放射成因87Sr的下伏基底碎屑岩--中元古界冷家溪群浅变质岩;该流体与围岩发生水.岩反应导致成矿期方解石和辉锑矿的沉淀.     

高放射性废物深地质处置库预选场址深部花岗岩的同位素地球化学

评价高放射性废物深地质处置库安全性能的一个重要方面是研究处置库的远场地球化学环境 ;矿物和岩石同位素地球化学研究可以较客观地重现矿物、岩石形成时的古环境及其演化历史。对中国第一个高放射性废物处置库预选场深部花岗岩不同深度裂隙充填矿物 (方解石、石英 )的 C、O同位素 ,Rb- Sr同位素及铀系核素的研究表明预选场深部花岗岩可分为四种不同的地球化学环境 :1浅部 (0～ 15 0 m ) ,其填隙矿物的δ1 8O(SMOW) =12 .1‰～ 13.0‰ ,δ1 3C(PDB) =- 9.5‰～ - 10 .1‰ ,δ87Sr=- 3.2 4‰～ - 1.0 9‰ ,填隙矿物形成于低温流体环境 ,为大气降水补给。 2中—上部 (15 0～ 35 0 m) ,δ1 8O(SMOW) =13.3‰～ 18.0‰ ,δ87Sr≈ 0 ,δ1 3C(PDB) =- 11.2‰～- 10 .5‰ ,填隙矿物形成时其流体来源较复杂 ,为大气降水和盆地卤水的混合流体 ,且处于弱还原环境 ;铀系核素活度数据也显示此区段地下水环境相对稳定 ,未受到现代大气降水或地下水的影响。 3中—下部花岗岩 (35 0～5 5 0 m) ,填隙矿物形成时的环境由两种不同性质的地下水控制 ,但深部地球化学环境相对稳定。 4深部 (>5 5 0 m) ,岩性相对稳定 ,地下水—花岗岩的反应处于稳定的长期平衡状态。这种地球化学环境对于高放射性废物的永久处置是有利的。     

锶、碳同位素演化在新元古代地层定年中的应用——以胶辽徐淮地层分区为例

根据Sr、C同位素地层学原理，利用胶辽徐淮地区晚前寒武纪地层Sr、C同位素数据，与国际上已有的Sr、C同位素演化曲线对比，结果表明，胶辽徐淮地区晚前寒武纪地层是同一时期的沉积物，沉积主体之间Sr、C同位素比值的对比性很好，沉积时限约在750-860Ma之间，并延续到震旦纪，为北方青白口纪及其后的沉积。同时也表明，Sr、C同位素演化相结合是解决缺乏大化石的晚前寒武纪地层对比的有效方法。     

川东北普光气田下三叠统飞仙关组白云岩成因——来自岩石结构与Sr同位素和Sr含量的证据

研究了川东北普光气田下三叠统飞仙关组白云岩储层的岩石结构Sr的含量和Sr同位素组成,讨论了它的成因,飞仙关组优质储层为成岩期埋藏交代白云化作用的产物,来自岩石结构和Sr同位素和Sr含量的证据包括如下几个方面:(1)与准同生白云岩比较,埋藏白云岩的岩石结构和Sr同位素和Sr含量地球化学特征与前者有显著差别;(2)飞仙关组所有各类碳酸盐岩(或矿物)具有早三叠世海水Sr同位素组成特征,~(87)Sr/~(86)Sr比值变化范围为0.706588～0.708187,覆盖了全球早三叠世海水Sr同位素的变化范围(0.7076～0.7078),平均值0.707656与全球早三叠世平均值(0.707743)基本一致;(3)埋藏白云岩~(87)Sr/86Sr比值变化范围为0.707122～0.707419,平均值0.707421,都略低于全球早三叠世海水Sr同位素变化范围和平均值,但与已报道的川东北早三叠世飞仙关期海水Sr同位素变化范围(0.707330～0.707383)和平均值(0.707350)都非常接近,说明白云石化流体具有强烈的川东北地区早三叠世飞仙关期海水Sr同位素组成特征;(4)综合岩石结构、Sr同位素和Sr含量地球化学特征,证明飞仙关组白云岩储层为成岩期埋藏交代作用产物,白云石化流体来自地层中高Sr和高盐度的海源地层水.     

锶同位素地层学在碎屑岩成岩研究中的应用

基于同一地质历史时期海水的锶同位素组成为一定值的锶同位素地层学基本原理,可将锶同位素地层学用于碎屑岩成岩作用研究,以评价海相和非海相对成岩作用的影响.三个不同类型的研究实例说明:1)海相碎屑岩成岩流体的锶同位素组成的演化途径有较好的规律性,陆相影响随成岩作用的进行而增加,相对晚期的碳酸盐胶结物的87Sr/86Sr比值通常高于相对早期的碳酸盐胶结物,变化的本底值即为同期海水的锶同位素组成,该数值为一定值;2)有沉积期深源锶和非同期海相影响的陆相碎屑岩中,碳酸盐胶结物的锶同位素比值可能低于大陆淡水,但埋藏成岩过程中相对晚期的碳酸盐胶结物的87Sr/86Sr比值仍高于相对早期的碳酸盐胶结物;3)当深部流体影响碎屑岩的整个成岩过程时,深源锶的烙印可以抹掉或减少不同成岩阶段不同程度陆相影响造成的各种碳酸盐胶结物之间锶同位素组成的差别,使各种碳酸盐胶结物都具有很低的87Sr/86Sr比值,因而缺乏其它沉积盆地中常见的相对晚期碳酸盐胶结物87Sr/86Sr比值高于早期胶结物的一般模式。     

湖南锡矿山超大型锑矿床H、O、Si同位素地球化学特征

本文对湖南锡矿山超大型锑矿床H、O、Si同位素地球化学特征的研究表明，成矿过程中成矿热液与围岩发生了大规模O同位素交换作用，可见明显“18O漂移”现象，其中硅质可能来自深部地层，锑矿床系古水热系统活动产物。