油气储层自生伊利石分离提纯及其K-Ar 同位素测年技术研究

油气注入史研究对于指导油气勘探具有非常重要的意义.油气储层自生伊利石K-Ar同位素测年可以为油气注入时间研究提供科学依据.文中对油气储层自生伊利石分离提纯及其K-Ar同位素测年技术进行了系统介绍.碎屑含钾矿物杂质对自生伊利石K-Ar同位素年龄具有非常大的影响,文中对此进行了深入研究,建立了一套完整的数据处理技术并提出了"校正年龄"概念.     

新疆库车坳陷侏罗系碎屑岩中粘土矿物粒径研究

选取库车坳陷侏罗系阿合组—齐古组的碎屑岩样品,采用跟进与离心相结合的方式将岩样进行5级分离,对分离后岩样SEM(EDS)分析观察到不同粒径粘土矿物的形貌特征。在20～2μm范围内的样品中,可见片状碎屑粘土矿物;在<2μm的样品中可见自生粘土矿物,以集合体形式存在。对不同粒级的粘土XRD分析表明,该区碎屑岩的主要粘土矿物类型为伊利石、高岭石、绿泥石和伊蒙混层,伊蒙混层主要出现在<0.2μm范围内。高岭石的含量随着岩样粒度的变粗呈现上升的趋势,而伊利石则相反。在气候温暖潮湿的早侏罗世和中侏罗世早期,高岭石的含量相对高;在气候干旱的中侏罗世晚期及晚侏罗世,高岭石的含量减少,伊利石则呈现相反趋势。区分不同成因的粘土矿物可以为进一步研究这一地区的沉积环境、成岩演化历史提供有力依据。     

鄂尔多斯盆地志留—泥盆纪和侏罗纪热事件—伊利石K—Ar年龄证据

利用伊利石K-Ar测年法,结合伊利石结晶度分析,首次在鄂尔多斯盆地确定出两期不同时代热事件。晚三叠世和晚二叠世<0.2μm粒级的岩石样品的K-Ar年龄(159-173Ma)反映了与燕山运动有关的伊利石化年龄,指示有一期中侏罗世的热事件;其<2μm粒级的K-Ar年龄(210-308Ma)则被解释为碎屑物和自生伊利石的混合年龄。中寒武世<0.2μm和<2μm粒级的岩石样品K-Ar年龄(368Ma与419Ma)对应于北秦岭加里东褶皱带变质作用与最早期花岗岩侵入的时代(380-420Ma),表明在志留-泥盆纪发生了一期热事件。     

沉积岩中蒙脱石-伊利石混层矿物的SEM/EDAX分析

本文利用扫描电子显微镜与X射线能量色散分析联合法,对沉积岩中蒙脱石-伊利石混层矿物进行系统微区成分分析,求出混合层中伊利石的百分含量。     

松辽盆地南部HX井上白垩统青山口组黑色泥岩的矿物组成与自生微晶石英成因

泥质岩的矿物组成和成岩作用是制约其作为CO₂地质封存的盖层封闭能力和作为页岩气储层具易压裂性质的重要原因。通过地球化学分析、X-射线衍射分析和扫描电镜观测及能谱测定,确定了松辽盆地南部HX井上白垩统青山口组泥岩的矿物组成,识别出了蒙皂石转变伊利石反应过程中形成的亚微米级自生微晶石英。研究表明：HX井上白垩统青山口组泥岩的母岩岩石类型和风化效应一致,泥岩主要由黏土矿物、钠长石和石英组成,钾长石少量;黏土矿物以伊利石/蒙皂石混层为主,其次为绿泥石;脆性矿物（钠长石、石英和钾长石）的平均质量分数为44.43%,黏土矿物平均质量分数为54.26%。蒙皂石转变伊利石反应过程中形成的亚微米级微晶石英单晶呈自形－半自形粒状,集合体呈巢状,分布于伊利石/蒙皂石混层黏土矿物的微孔隙中。以伊利石/蒙皂石混层矿物为主、且存在一定量的自生微晶石英的泥岩盖层（例如HX井青山口组泥岩）将有助于注入CO₂的长期封存。HX井青山口组泥岩中的脆性矿物含量符合工业价值页岩气的储层标准,而黏土矿物含量则相差较多。     

新疆库车凹陷侏罗系多粒级黏土矿物分析方法及其对沉积-成岩环境的指示

本文选取库车坳陷侏罗系阿合组—齐古组的碎屑岩样品,利用Stokes原理,通过同步跟进与离心分析相结合的多粒级提取的方式提取不同粒径的黏土矿物,包括〉20μm;20μm～5μm;5μm～2μm;2μm～0．2μm和〈0．2μm。不同粒径组分的黏土矿物呈现出不同的型貌特征,在20～2μm范围内的样品中,自生黏土矿物少见,大量可见碎屑来源的黏土矿物,由于经过了长期的机械搬运,难见完整的晶型。在〈2μm的样品中大量存在自生黏土矿物,大量成集合体,同时也存在碎屑蚀变成因的黏土矿物。通过XRD方法定量分析了所分离出的不同粒径黏土矿物的相对含量,黏土粒径范围内的黏土矿物相对含量呈现些规律变化。碎屑伊利石含量有随着粒级的减小而减少的趋势,而自生伊利石和伊蒙混层只在2～0．2μm及0,2μm以下粒级才出现,并且集中在0．2μm以下粒级范围内;在古气候,沉积环境和母岩特性及分布基本一致的情况下,高岭石的分布有随着岩性的变粗呈现升高的趋势,而伊利石呈负相关关系。碎屑岩中黏土矿物的形貌特征表明,黏土矿物有陆源碎屑来源与自生两种成因,应用Decoform软件对0．2μm以下黏土矿物中不同成因的伊利石进行了计算,并就存在的比例与粒径的关系进行了讨论。黏土矿物组合揭示侏罗纪沉积环境由酸性环境向微碱性环境过渡,早侏罗世和中侏罗世早期为气候潮湿时期,高岭石的含量明显高于侏罗世晚期地层,恰克马克期到齐古期高岭石含量开始出现减小的趋势。从恰克马克期开始,气候缓慢向干旱变化,高龄石含量降低,而伊利石的平均含量明显增加,反映黏土矿物组合主要受沉积环境和成岩作用共同影响。     

柴达木西部南翼山构造地表混积岩岩石学特征及沉积环境讨论

南翼山构造地表狮子沟组发育混积岩,作为一种特殊类型的沉积岩,其研究具有一定的实际意义和科学价值。本文在野外观察和镜下鉴定的基础上,对南翼山混积岩样品进行了X衍射、主微量元素及碳氧同位素测试,分析了混积岩的岩石学特征,考虑到其成分和成因的复杂性,通过数据分析排除了多种干扰因素,最后利用有效指标综合判断了其沉积环境。结果显示：南翼山构造地表混积岩中陆源碎屑平均含量为58.7%,碳酸盐矿物含量为31.0%,属于碳酸盐质陆源碎屑岩,主要为钙质泥岩,其中碎屑矿物以细粉砂级石英为主,碳酸盐矿物主要为泥晶方解石,黏土矿物组合为伊利石和有序伊蒙混层,且三者呈均匀混合的特征。数据分析表明Ca、Na、Mn、Sr、Ba等元素主要来源于自生矿物,稀土元素及碳氧同位素组成未受成岩作用影响,可以作为判断沉积时水体盐度和氧化还原条件的指标。根据Sr/Cu比值和K2 O/Al 2O3比值,结合黏土矿物组合及伊利石结晶度和化学指数,判断地表混积岩沉积时为寒冷干旱的气候条件;Sr/Ba比值和Z值表明古水体介质为咸水环境;U/Th比值、自生U含量和Ce轻微负异常等指标综合判定其形成于弱氧化环境。以上研究表明,南翼山构造地表混积岩主要为陆源碎屑和碳酸盐矿物均匀混合的钙质泥岩,形成于寒冷干旱气候条件下的弱氧化咸水湖泊环境中。     

沉积岩中自生粘土矿物分离提纯方法的改进

尝试了一种从沉积岩中分离提纯自生粘土矿物的方法－反复冷冻－解冻法,其改进之处在于利用渗透于岩石样品中的水,在冷冻的情况下体积膨胀,而使岩石颗粒散开,用改进的岩样碎样法分离出的粘土矿物,经X射线衍射分析鉴定证实,在＜1μm粒级时,粘土组分中不含有碎屑的钾长石,而常规法做不到这一点。     

黄土高原马兰黄土粘土矿物的定量研究

本文在回顾和总结中国西北黄土粘土矿物研究进展的基础上,提供了采用现代X-射线衍射(XRD)定量测试技术(包括粘土矿物样品处理和全自动数据处理技术)对陕北晋西12个县市马兰黄土粘土矿物定量研究的最新结果。测试结果表明,马兰黄土的主要粘土矿物为伊利石／蒙脱石混层矿物(相对含量为60％～70％),而不是以往所认为的伊利石。伊利石在黄土中主要呈两种形式存在,即单矿物伊利石和伊／蒙混层矿物中的伊利石。研究还发现,各地马兰黄土粘土矿物组成变化不大,但在神木、河曲、偏关一带伊／蒙混层比有局部增高的现象。根据扫描电子显微镜观察,黄土中粘土矿物不是以单粒形式存在,而主要是以集粒粘附物的形式包裹在碎屑颗粒表面。黄土中粘土矿物组成及其存在形式一方面可以充分揭示黄土物源区的表生化学环境特征;另一方面,伊／蒙混层矿物作为一种广泛分布的膨胀性粘土矿物和它在黄土粘土矿物中所占地位,对于认识马兰黄土在水作用下的湿陷变形和强度衰减的本质具有重要意义。     

自生伊利石同位素年代学在钾盐矿床中的应用展望

伊利石是一种层状硅酸盐矿物,层间主要为钾离子,可利用K-Ar法、Ar-Ar法和Rb-Sr法等相关的测年方法来分析和限定与自生伊利石有关的地质事件的时代,例如盆地演化历史、热液活动、构造活动和油气运移。本文讨论了利用钾盐矿床中自生伊利石进行蒸发岩地层年代学研究的可能性。虽然多数研究表明温度是控制自生伊利石形成的主要控制因素,即自生伊利石一般形成于温度较高的条件下,但一些研究表明在地表温度的盐湖环境中也可形成自生伊利石,此种环境下控制自生伊利石形成的主要因素为流体成分。这构成了利用自生伊利石定年来研究蒸发岩地层时代的理论基础。然而在实际研究过程中仍存在很多问题,需进行进一步的研究。     

Illite mineral synthesis at surface temperatures

The synthesis of illite mixed-layer minerals at surface conditions is possible through precipitation of Al hydroxides from Si-, Mg- and K-containing solutions. It has been shown that amorphous hydroxides of Al, Fe, etc. are capable of coprecipitating silica even from very dilute solutions. By aging of these X-ray amorphous hydroxide—silica precipitates under certain conditions, clay minerals can be synthesized at low temperatures. The presence of Mg particularly favors the formation of three-layer clay minerals. Mg-rich Al hydroxide—silica precipitates permit formation of tri- and di-octahedral smectite, illite and chlorite. The formation of three-layer clay minerals is only possible when the precipitates contain at least 6% MgO. The precipitates stay amorphous if the Mg content is lower. The adsorption of Mg and K on the hydroxide—silica precipitate controls the illite or montmorillonite portion in the mixture of the three-layer silicates. There is a competition for K and Mg adsorption on the hydroxide—silica precipitates. Higher K concentration inhibits the three-layer mineral formation through the lowering of the Mg content in the precipitates. Illite mineral formation is favored under certain K/Mg ratios. Higher NaCl contents do not favor the three-layer mineral formation.The enrichment of Mg and K in the precipitates is not as large as the enrichment of Si in the hydroxides. This means that the illite mineral formation is only possible from solutions with a high-salt content like seawater.     

关于伊利石结晶度诸指数的评价

本文根据结晶学原理、Ｓｃｈｅｒｒｅｒ定律、Ｗａｒｒｅｎ－Ａｖｅｒｂａｃｈ理论和Ｘ射线衍射峰形态学原理提出任何衍射峰都是由五个基本要素组成的,即：衍射峰位置;最大衍射强度;半高宽;衍射峰形态和对称性。各衍射峰要素都具有其自身的物理学意义,其中,只有半高宽和衍射峰形态是与晶体内部结构和大小即结晶度相联系的。据此,分析评价了与Ｘ射线衍射相关的Ｋüｂｌｅｒ指数、Ｗｅｂｅｒ－ＤｕｎｏｙｅｒｄｅＳｅｇｏｎｚａｃ－Ｅｃｏｎｏｍｏｕ指数、Ｗｅａｖｅｒ指数、Ｍｉｌｉｅｒｓ指数、Ｗｅｂｅｒ指数、分解ＨＷ及纯Ｃ轴厚度等伊利石结晶度指数的理论基础、使用前提和条件、特点及误差源。指出Ｋüｂｌｅｒ指数、Ｗｅｂｅｒ－ＤｕｎｏｙｅｒｄｅＳｅｇｏｎｚａｃ－Ｅｃｏｎｏｍｏｕ指数和分解ＨＷ为非条件性单一结晶度指数;Ｗｅａｖｅｒ指数、Ｗｅｂｅｒ指数和高宽比为条件性单一结晶度指数;消除晶体内部微应变影响的ｃ轴厚度为全面描述伊利石结晶度指数;而Ｍｉｌｉｅｒｓ指数不可描述伊利石结晶度。     

伊利石的结晶度及其地质意义综述

根据伊刊石第一级底面反射峰即d=10?峰的形状和特征,本文综述了不同作者测定伊利石的结晶度从而判别其结晶程度的几种方法,在此基础上,对伊利石不同结晶度指数及变化在地学上的应用作了较为详细的总结。     

Illite diagenesis in the Vienna Basin,Austria

Summary The fine clay fractions less than 0.2 micron isolated from Tertiary shales of the Vienna Basin, Austria, were characterized mineralogically and chemically (including c.e.c.). Over the depth (885–2802 m) and temperature (45–120 °C) intervals represented mixed layer smectite-illites change from 74/26 to 20/80, the deeper samples showing IM ordering. Inhibition of illitization at about 2700 m is attributed to unusually high Mg content of pore solutions at this depth.Utilizing a chemical-statistical approach, the illite component of each smectite-illite mixed-layer phase has been characterized as to magnitude of interlayer charge, and octahedral and tetrahedral substitutions. The illite compositions fall neatly within the normal illite field defined by Köster.During the initial stage of illitization, smectite to illite transformation proceeds toward phengitic compositions. As illitization continues (greater depth and T), the illite component progressively changes composition with loss of Mg toward that of ideal 50/50 allevardite.

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Illit-Diagenese im Wiener Becken

Zusammenfassung Feintonproben (kleiner 0,2 Mikron) aus neogenen pelitischen Sedimenten aus dem Wiener Becken wurden mineralogisch und chemisch (einschließlich Ionenaustauschkapazität charakterisiert. Die im Teufenbereich zwischen 885–2802 m und Temperature zwischen 45–120 °C angetroffenen Smektit-Illit Mischphasen haben eine Zusammensetuzung von 74/26 bis 20/80, wobei im untersten Teufenbereich IM-Entwicklung vorliegt. Eine verzögerte Illitisierung bei ca. 2700 m wird lokal ungewöhnlich hohen Mg-Konzentrationen der Porenwässer zugeschrieben.Durch Anwendung eines chemisch-statistischen Näherungsverfahrens konnte die illitische Komponente der Smektit-Illit Mischphasen hinsichtlich Zwischenschichtladung sowie oktaedrischen und tetraedrischen Substitutionen charakterisiert werden. Die Zusammensetzungen der Illite liegen innerhald des Illitfeldes nach Köster.Die Umformung Smektit zu Illit zeigt außerdem zu Beginn des Illitisierungsprozesses phengitische Zusammensetzungen der Phasen. Mit zunehmender Tiefe und Temperatur ist weiterhin eine Neubildung von Allevardit zu beobachten.

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With 12 Figures     

铵伊利石矿物热稳定性研究

通过室内对含铵伊利石粘土岩样品加热处理,利用DTA、XRD、FTIR、氮元素分析等方法研究了铵伊利石的热稳定性,发现铵伊利石矿物中的氮含量随温度的升高而逐渐降低.铵伊利石矿物晶格结构在500℃之前,具有稳定性,层间的N表现为缓慢释放的特征.在500～600℃温度区间,层间N的释放速率加剧.600℃开始向半晶质化方向发展,700 ℃以上晶格结构破坏,层间NH4+消失.加热到700～800℃高温相中,仍残留有0.3%～0.5%的氮,这表明矿物中的N在高温下通过与Si、Al和O原子化学结合,仍具有比较高的相对稳定性.本研究对于认识地球系统幔源物质演化、运移、分异、脱气作用和氮循环等具有重要理论意义.     

伊利石:一种前景广阔的新型粘土矿物材料

伊利石是一种富钾、高铝的层状含水硅酸盐矿物,是近几年来才逐渐受到重视的新型粘土矿物材料。不同品种的伊利石可分别用作陶瓷制品的原材料,造纸用涂布粒等。经改性后的活性伊利石粉可作为橡塑制品的填充料。以优质伊利石为原料制取钾肥,同时还可获得４Ａ沸石、净水剂等多种副产品。伊利石的深层次开发具有广阔的市场前景。     

低温加热后伊利石的激光拉曼光谱特征

在分析伊利石结构和常温下拉曼光谱特征的基础上，尝试用激光拉曼光谱法监测伊利石随温度变化而发生的一系列情况，对经历了不同温度后的伊利石样品开展了拉曼光谱研究。结果显示，高波数段羟基振动峰带宽随温度升高呈现逐渐缩短的趋势，且其振动峰峰面积比值随温度升高而逐渐增大，并最终利用这些特征建立了温度与拉曼峰特征参数的数学表达式。     

成岩伊利石K—Ar年龄分析及其意义

烃源岩何时达到最高温度以及其经历加热时与成油构造的时间关系,一直是油气勘探研究中的关系问题。成岩作利石的K－Ar年龄可以用来确定碳氢化合物的形成时间,但由于无法将成岩伊利石从沉积岩中单独分离出来,因工源岩达到最高温度的时间一直不能确定,伊利石K－Ar年龄分析（IAA）方法的建立,使成岩伊利石年龄的获得成为可能。利用该方法对塔里木盆地某地区2772m处的奥陶系烃源层达到最高温度的时代进行了分析,结果表明,该地层是在上志留纪（408Ma)达到最高温度的。