地球的排烃作用

地球的排烃作用杜乐天，王驹，黄树桃（核工业北京地质研究院，北京１０００２９）关键词地球排烃作用，地幔流体在地幔流体研究中首先使人想到的是岩浆或熔体，中外许多研究者并进行了大量深入的工作；岩浆无疑是地幔流体中重要的研究对象。不过随着这方面工作的开展，觉...     

盐湖相有机质成烃模拟实验研究

通过泥岩和泥岩顶底板加NaCl的生排烃模拟，指出盐湖相未成熟或低成熟石油是沉积岩石中分散有机质经化学降解聚集的产物，并对早期成烃机制进行了探讨，对常用的烃源岩母质类型、成熟度等参数提出了新的认识。     

黄铁矿对有机质成烃的催化作用讨论

粘土矿物，碳酸盐，石英等无机矿物对有机质演化的催化作用已被确认，有机质干酪根类型还与黄铁矿含量，形态有关，而其中硫的含量直接影响到干酪根反应的活化能，反应速率，指出黄铁矿也是一种有效的催化剂。鉴于世界原油中有很大一部分产自高硫酪根，深入研究其中的机理是当前石油地球化学中的一项刻不容缓的任务。     

烃源岩中矿物沥青基质成烃潜力探讨

烃源岩中存在大量矿物沥青基质，目前对其成烃潜力知之甚少。本文以酒东盆地侏罗系和白垩系烃源岩为例，从矿物沥青基质与有机显微组分，无机矿物、有机质丰度、有机质类型，有机质成熟度的关系及其荧光变化特点探讨其组成及成烃潜力，结果表明，矿物沥青基质中有机质含量低，且以次生有机质为主，原生有机质含量较少，成烃潜力有限。     

中国南方海相生烃成藏研究的若干新进展(二)南方四套区域性海相烃源岩的地球化学特征

南方四套区域性高、过成熟海相烃源岩的地球化学特征有:(1)干酪根显微组分以Ⅱ型为主;各层系干酪根和沥青A的δ13C随时代变新而变重,反映了高等植物输入的增多。(2)上古生界烃源岩沥青A和总烃含量比过成熟的下古生界烃源岩高出6～10倍;与相同层系低成熟烃源岩比较,高、过成熟烃源岩已大量排烃。(3)下古生界烃源岩抽提物正烷烃的双峰型分布代表了两类具不同脂肪链结构的藻类输入;上古生界既有双峰型又有单峰型分布,反映了水生生物与高等植物的不同贡献。(4)Pr/Ph比和甾、萜烷常规生物标志物的分布在高、过成熟热演化阶段已经趋同和失效,难以区分不同层系烃源岩和用作油源对比。(5)三芳甾烷、甲基三芳甾烷,特别是三芳甲藻甾烷等生物标志物,可以区分不同地区、不同层系烃源岩,并可用作油源对比。     

无机成因天然气的地球化学特征

甲烷(CH4)等烃类气体自地球深部选出的同时,还伴随有其它气体,如CO2、CO、N2、H2S、H2、He、Ne、Ar等,统称为无机成因天然气.无机成因天然气与生物成因天然气在地球化学特征上存在显著的差异,主要表现在化学成分和同住素组成特征.无机成因CH4的干燥系数较大,δ13C1值几乎都大于-25‰,且CH4及其同系物碳同住素组成的分布随碳数的增大而变轻(反序);无机成因CO2碳同住素较重;稀有气体中w(3He)/w(4He)值较低等.这些特征是判别无机成因天然气的重要地球化学指标.     

地球上的撞击成坑记录

现在，地球上已知的撞击构造大约有１５０个，尽管其中有小的带倾向性的实例。这些撞击构造的空间分布表明，它们主要集中在克拉通区，尤其是那些积极开展建筑撞击坑研究的地区。大多数已知的撞击构造其年龄小于２００Ｍａ，撞击构造年龄越大，地球上地质作用对撞击构造形态特征消除的机率越大。     

构造煤与原生结构煤的热解成烃特征研究

通过对平顶山、郑州和南票3大矿区石炭二叠纪含煤岩系中高煤级烟煤和无烟煤的热解成烃潜力分析,探讨了构造煤热解产烃潜力与原生结构煤的不同演化特征及其影响因素。结果表明,构造应力,尤其是剪切应力对煤大分子聚合物的侧链及官能团,具有一定的降解能力,促进了成烃的演化速率。     

低熟源岩可溶有机质成烃动力学特征

本文针对陆相低熟烃源岩中可溶有机质的成烃动力学特征进行研究。结果表明：（１）可溶有机质的存在可影响源岩动力学参数活化能的大小和分布特征：（２）分布在源岩活化能低值区间上的可溶有机持具有相对较低生烃温度,热模拟条件下一般不超过３３５℃,（）在镜质组反射率Ｒ０＝０．２４％￣０．５０％,且热模拟温度不大于３３５℃的低熟条件下,可溶有机质的累积生烃率变化范围为３％￣３５％,累积生烃率与镜质反射率有良好的正     

地球内部极端条件下流体和物质相互作用:透过金刚石窗口探测地球深部流体

报道关于地球内部极端条件下的流体实验研究的最新进展。使用金刚石压砧结合各种谱学方法及同步辐射光源技术,在高温超高压条件下原位直接测量物质的结构和性质,已经获得分子-原子尺度信息新的实验数据。本项工作使用金刚石压砧对高压(10GPa)和高温高压(800℃,3GPa)条件下的NaCl-H2O进行红外谱原位直测,研究了高压和高温高压下水分子结构,发现水分子的O—H振动特征峰频率随温度向高波数变化,而且,在临界态区域时水分子间的氢键网格被破坏。实验说明:地球内部流体性质由深到浅不断变化,如水的密度、介电常数等物理参数随温度压力而改变,在临界态出现突变。这些变化可以用高压高温的物质的各种谱学特征来表征。水的性质与它的分子结构、分子振动有关。在跨越临界区时水的性质异常涨落是由水分子结构异常变化、分子振动形式变化和氢键网格破坏所导致的。从分子尺度认识地球内部流体在极端条件下的性质和高压原位实验观测有助于我们进一步了解地球深部物质的性质及其相互作用,有助于认识深部过程。     

Experimental Study on Hydrocarbon Formation Due to Reactions Between Carbonates and Water or Water—Bearing Minerals in Deep Earth

In order to investigate the mechanism of formation of abiogenetic hydrocarbons at the depth of the Earth,experimental research on reactions between carbonates and water or waterbearing minerals was carried out at the pressure of about 1GPa and the temperature range of 800-1500℃.The reactions took place in an open and nonequilibrium state.Chromatographic analyses of the gas products indicate that in the experiments there were generated CH4-dominated hydrocarbons,along with some CO2 and CO.Accordingly,we think there is no essential distinction between free-state water and hydroxy in the minerals in the process of hydrocarbon formation.This study indicates that reactions between carbonates and water or water-bearing minerals should be an important factor leading to the formation of abiogenetic hydrocarbons at the Earth‘s depth.     

临界区流体与矿物和岩石在地球内部极端条件下的反应

极端条件下水热化学反应是一个新的科学问题。借助于高温超高压原位直接测量方法、各种谱学方法和同步辐射光源技术研究地球内部流体物质相互作用,可以获得反应过程的产物的分子-原子尺度信息,这些信息可以提供认识极端条件下水和矿物(岩石)反应动力学的新实验途径。地球内部的流体性质随所处高温高压条件发生变化。水的密度、介电常数等物理参数随温度压力变化而改变,在临界态会出现突变。水的性质的剧变会影响水与岩石(矿物)相互作用。文中报道了在极端条件下(20～435℃和23～35MPa)实验测量矿物(钠长石、辉石、石英和阳起石等)和岩石(玄武岩、正长岩)在水溶液里的溶解反应速率的研究结果,发现矿物里各种不同类型金属离子与水反应的速率不同,随温度变化而改变。在升温过程中,进入临界态时,矿物(岩石)与水反应出现一次反应速率的涨落。在恒压升温过程中(临界压力,或略高于临界压力),硅酸盐矿物溶解速率会逐步升高,如硅近临界区(300℃)抵达最大值,然后随升温溶解反应速率减低。地球内部的流体由深处上升到浅处,会从超临界区域进入近临界的气与液的两相不混溶区域。含金属流体里的金属会在气相与液相分离时出现再分配。实验表明:金属Au、Cu、Sn、W、Zn会进入气相,气体可以迁移金属。事实说明:地球内部流体结构和性质从深到浅在不断变化,在跨越临界区时的水的性质异常变化会导致水与矿物(岩石)反应动力学涨落,并且促使金属在临界区出现沉淀和在气液相分离过程中进行再分配及迁移。     

通过第一性原理预测内地核的成分与结构

内地核成分与结构的确定一直是地球深部研究的重要课题。目前地核的公认成分是铁和少量的镍。但由于地核密度低于纯粹的铁镍合金(固态内核2%～3%,液态外核6%～7%),其中必定掺杂有一定量的轻元素,其种类与浓度有待确定。除成分外,地核条件下铁的晶体结构也存在争议。根据地震学观测,声波沿地轴方向的传播速度比赤道平面方向快大约3%～4%。这意味着内地核是各向异性的;但在极端高压下,晶体结构中的原子应该按致密的密排六方结构(h.c.p)排列,而h.c.p结构对声波传输是高度各向同性的,这就需要确定地核条件下铁的晶体结构。根据第一性原理计算得到的高压下体系能量以及爱因斯坦谐振子模型,本项研究估算了给定结构的自由能以及掺杂轻元素后的影响。根据计算结果可以定性的分析得出,在高压OK下致密的h.c.p结构显然比疏松的体心立方(b.c.c)更稳定;而随着温度的升高,原子核的振动造成b.c.c结构的自由能比h.c.p结构下降得更快,因此在高温下b.c.c结构更稳定;掺杂轻元素后,这种优势变得更加明显,而3.6at.%的Si则恰好同时解释了2%～3%的密度缺失和b.c.c结构在内地核条件下的稳定性。因此我们建议内地核的基本结构与成分应为以体心立方结构存在的铁,掺杂约3.6at.%的硅元素,内地核温度至少在5500K以上。这一结论与其它更复杂的方法得到的结果一致。     

强化开展地壳内部第二深度空间金属矿产资源地球物理找矿、勘探和开发

中国正处在快速工业化和经济腾飞的前夜,必须有大量各类金属矿产资源的支撵,当今国内却供给不足。供需矛盾日益尖锐,导致了对外依存度的不断增长。本文从这一前提和解决的途径出发,分析了金属矿产资源形成与聚集的深层过程和动力学响应、地壳深处金属矿产资源探查的科学依据与例证、地球物理方法和技术支撑。据此提出：①当今国家所公布的资源量系指第一深度空间（0-500m）找矿、勘探和开发的资源量,尚不能完全表征全国金属矿产资源量的全部;（多实施第二深度空间（500-2000m）金属矿产资源的找矿、勘探和开发已迫不及待;③在深部金属矿产资源的探查和开发中,必须依靠新的认识和新的理念,采用先进的、高精度的地球物理探测方法和技术,并建立起有自主特色的深部矿产资源探查理论、方法和技术体系。     

高压地学研究进展--第十届全国高压学术讨论会简介

从高压技术,地球深部物质组成、状态,高压物性和地球内（深）部流体等方面评述了第十届全国高压学术讨论会及在高压地学方面的进展,同时提出了在高压地学领域需加强研究的若干问题：①综合利用和改进实验技术;②加强超临界流体研究;③高压地质学的发展与其它学科紧密结合;④重视将高压研究的理论与实践相结合,更好地为国民经济建设服务。     

地球深部物质的某些物性测量方法研究

文中介绍了地球深部物质实验室近 2 0年来开展高温高压下地球深部物质物性实验研究过程中 ,在测量方法方面的进步和应用情况。这些测量方法包括了高温、高压下弹性的超声测量方法、高温高压下电性的测量方法、高压差热分析法和高压下热学Gr櫣ｎｅｉｓｅｎ参数的测量方法诟呶赂哐瓜卵沂涂笪锏牡猿饬恐?,我们由超声脉冲透射方法改进为超声脉冲透射反射法 ,克服了样品室中压力和温度梯度对样品的影响。在高温高压下岩石和矿物的电学性质测量中 ,我们由直流法发展为阻抗谱法 ,不仅克服了样品极化对测量结果的影响 ,还可以获得离子在溶液中的多种物理化学参数 ,以及监测含水矿物在高温高压下的脱水动力学特征。在固体传压介质中建立的高压热学Gr櫣ｎｅｉｓｅｎ参数的测量方法 ,由于升压速率比较小且叶蜡石在高压下的热导系数增大 ,其测量结果需要进行校正 ,其测量方法有待进一步改进。     

羌塘北部胜利河地区液态原油及生烃史分析

北羌塘坳陷南部胜利河地区侏罗系海相地层发育良好的生储盖组合，中下侏罗统黑色泥岩、泥页岩为烃源岩，中侏罗统布曲组裂隙灰岩和白云岩为储层，中侏罗统夏里组泥岩和膏泥岩为盖层。深度500 m地质调查井钻探表明，中侏罗统布曲组发育2层含油白云岩 (层位深度0~6 m、15~17 m)和4层含油裂隙灰岩(层位深度24~40 m、65~97 m、100~109 m、155~157 m)，部分岩芯达到富含油级别；深度88~90m岩芯见液态原油沿裂隙缓慢渗出，岩芯内部存在暗棕色可流动原油。胜利河地区侏罗系海相烃源岩生烃与印度- 欧亚大陆碰撞导致的逆冲推覆及构造改造存在密切关系，中下侏罗统烃源岩镜质组反射率Ro至早白垩世早期(~138 Ma)增长为~0. 52%，此后在白垩纪中晚期长期处于未成熟—低成熟状态；新生代早期碰撞造山使胜利河地区转变为向阳湖逆冲推覆前陆盆地，红层沉积导致中下侏罗统烃源岩埋深大幅增加，至始新世早期(~51 Ma)Ro升至0. 80%~0. 83%，形成生烃高峰。古近纪早期产生的液态原油保存于布曲组灰岩裂缝和白云岩储层，成为羌塘盆地油气勘探重要目标。     

南海北部大陆边缘深水盆地烃源岩早期预测与评价

南海北部深水盆地与浅水陆架区一样,新生代均处于南海北部准被动大陆边缘的地球动力学环境,具有北部大陆边缘拉张裂陷的基本构造地质属性.深水盆地油气运聚成藏的基本地质条件亦与浅水区类似,但由于陆坡深水区凹陷裂陷更深、沉积充填规模更大,因此,烃源岩发育且展布规模更大,进而为深水油气形成莫定了雄厚的烃源物质基础.本文基于深水区少井无井、地质资料缺乏的现状,借鉴浅水区烃源岩地质地球化学特点及评价参数,依据跨越深水区地震剖面层序地层追踪解释及油气地质综合研究,重点对深水盆地烃源岩进行早期预测与评价,同时亦对其油气资源潜力进行初步分析.     

硅铍石的包裹体及其形成条件研究

对硅铍石样品进行放大观察,可见大量杂乱分布的黄色透明针状固态包裹体、少量红色不透明粒状固态包裹体,气液包裹体和愈合裂隙普遍存在.通过激光拉曼光谱分析,测得硅铍石样品中气液包裹体的液态部分为含有CO2等气体的NaCl盐水溶液,气态部分的化学成分为CO2、水蒸气等.对硅铍石样品中气液包裹体的气体比和充填度进行估测,利用冷热台测出其均一温度和冰点分别为378.9～ 425.5℃和-12.1～-6.3℃.经过计算,得出硅铍石的近似形成温度为378.9～ 425.5℃,近似形成压力为234.44～428.56 MPa.