Elemental characteristics and paleoenvironment reconstruction: a case study of the Triassic lacustrine Zhangjiatan oil shale,southern Ordos Basin,China

Using trace elements to reconstruct paleoenvironment is a current hot topic in geochemistry. Through analytical tests of oil yield, ash yield, calorific value, total sulfur, major elements, trace elements, and X-ray diffraction, the quality, mineral content, occurrence mode of elements, and paleoenvironment of the Zhangjiatan oil shale of the Triassic Yanchang Formation in the southern Ordos Basin were studied. The analyses revealed relatively high oil yield (average 6.63%) and medium quality. The mineral content in the oil shale was mainly clay minerals, quartz, feldspar, and pyrite; an illite–smectite mixed layer comprised the major proportion of clay minerals. Compared with marine oil shale in China, the Zhangjiatan oil shale had higher contents of quartz, feldspar, and clay minerals, and lower calcite content. Silica was mainly in quartz and Fe was associated with organic matter, which is different from marine oil shale. The form of calcium varied. Cluster analyses indicated that Fe, Cu, U, V, Zn, As, Cs, Cd, Mo, Ga, Pb, Co, Ni, Cr, Sc, P, and Mn are associated with organic matter while Ca, Na, Sr, Ba, Si, Zr, K, Al, B, Mg, and Ti are mostly terrigenous. Sr/Cu, Ba/Al, V/(V + Ni), U/Th, AU, and δU of oil shale samples suggest the paleoclimate was warm and humid, paleoproductivity of the lake was relatively high during deposition of the shale—which mainly occurred in fresh water—and the paleo-redox condition was dominated by reducing conditions. Fe/Ti ratios of the oil shale samples suggest clear hydrothermal influence in the eastern portion of the study area and less conspicuous hydrothermal influence in the western portion.     

黑龙江省柳树河盆地始新统八虎力组油页岩元素地球化学特征及沉积环境

黑龙江省柳树河盆地始新统八虎力组发育多层油页岩。通过对油页岩样品元素地球化学分析测试,研究了其常量元素、微量元素和稀土元素特征,分析了油页岩沉积环境。研究结果表明,常量元素以富Al₂O₃、Fe和CaO,贫SiO₂、MgO、Na₂O和K₂O为特征,微量元素总体上表现出不同程度的亏损特征,稀土元素总量平均为140.7×10^-6,表现出轻稀土元素轻度富集特征。稀土元素具有较为一致的变化趋势,表明油页岩沉积时物源和沉积环境较为稳定。Mn/Ti值表明油页岩组成物质的搬运距离随着时间变化经历了远→近→远的变化,反映水体深度经历了深→浅→深的变化。Sr/Cu值和Rb/Sr值表明油页岩沉积时为相对炎热干旱的环境。Sr/Ba值反映当时为炎热干旱气候条件下的过渡相咸水湖泊沉积环境。V/(V+Ni)值、δEu和有机碳含量表明油页岩沉积时处于缺氧的还原沉积环境中。总体上,柳树河盆地油页岩发育于炎热干旱气候、咸水、缺氧条件下的湖泊沉积环境中。     

湘中涟源凹陷上泥盆统佘田桥组页岩地球化学特征及有机质富集机理

上泥盆统佘田桥组是湘中地区页岩气勘探的重要层系之一.为了探讨湘中地区涟源凹陷上泥盆统佘田桥组黑色泥页岩有机质富集机理,系统采集了区内湘新地3井佘田桥组20个泥页岩岩心样品,开展有机碳含量、主量元素、微量元素以及稀土元素等地球化学特征测试,分析佘田桥组页岩的古盐度、古气候、古氧化还原条件和古生产力等古沉积环境.结果表明:佘田桥组底部层段有机碳含量较高（1.28%~2.68%）,平均值为1.69%.页岩主要成分为SiO₂（50.27%）、Al₂O₃（13.66%）、CaO（11.55%）.微量元素Rb、Sr和Zr富集而Co、Mo、Sc和Hf亏损.Sr/Ba、化学蚀变指数（CIA）、Th/U、V/Sc、V/Cr、δU比值表明佘田桥组富有机质页岩段沉积环境为淡水-半咸水、干旱的贫氧-次富氧环境,贫有机质页岩段为咸水、干旱-半干旱的富氧环境.结合区域层序地层特征,综合对比佘田桥组有机碳含量（TOC）与古氧化还原条件、古生产力条件的相关性,揭示出涟源凹陷佘田桥组富有机质页岩段有机质富集的主控因素为古氧化还原环境,而贫有机质页岩段有机质主要来源于陆源供给.      

新疆三塘湖盆地芦草沟组油页岩特征及成矿背景

石头梅地区是新疆三塘湖盆地二叠系芦草沟组油页岩的主要分布区域,为了研究其油页岩特征和成矿背景,在岩心详细观察和系统取样的基础上,识别出油页岩7层,对油页岩开展了有机碳、岩石热解、灰分、挥发份、含油率、发热量、全硫、主量元素、微量元素测试分析.结果表明,三塘湖盆地石头梅地区芦草沟组油页岩主要发育于芦二段,为特低-低硫型、...     

准噶尔盆地东南缘芦草沟组油页岩元素地球化学特征及沉积环境指示意义

本文通过XRF和ICP-MS测试方法对油页岩样品进行测试,根据常量元素和微量元素特征、组分含量及某些元素的比值,探讨了研究区油页岩样品的地球化学特征,进一步阐述了其沉积环境的指示意义.结果表明,P和B元素强烈富集,相当硼及古盐度值都表明属于半咸水沉积环境,B/Ga、Sr/Ba值也说明受到海水影响或间歇性受海水影响,沉积环境以半咸水湖泊为主;Fe2+/Fe3+、V/(V+Ni)、V/Ni、Cu/Zn、Ni/Co和U/Th值及Ni的含量说明沉积环境为咸化的弱还原—还原环境;Mn/Fe和Mn/Ti值也较小,反映近岸的沉积环境;Sr/Cu表明主力油页岩形成时期处于温湿—干热气候.总体上反映出,研究区油页岩的沉积介质环境的显著特征是半咸水状态的弱还原—还原环境.     

柴达木盆地团鱼山地区浅湖油页岩特征、成因及成矿模式-以青柴地2井为例

我国陆相油页岩资源丰富,通常沉积于深湖-半深湖、湖沼以及浅湖环境,其中浅湖油页岩主要发育于柴达木盆地、老黑山盆地、黄县盆地等地区。为研究浅湖油页岩的特征和成因,分析其成矿模式,对柴达木盆地团鱼山地区的青柴地2井石门沟组含煤段浅湖油页岩样品分别开展了有机碳、热解、含油率、灰分、挥发分、密度、发热量、主微量元素、X衍射等测试分析。结果显示,研究区油页岩为中灰分、高挥发分、低密度、高发热量、低-中等含油率的油页岩。该油页岩的有机质丰度高,有机质类型为Ⅱ₂型,成熟度为未成熟。其矿物组成主要为粘土矿物和石英,组成元素以SiO₂、Al₂O₃和TFe₂O₃为主,具有P₂O₅、Co、Cu、Zn、Ga、Mo、Ba、Th、U等元素富集,SiO₂、TFe₂O₃、MgO、Na₂O、CaO、K₂O、TiO₂、...     

鄂尔多斯盆地纸坊组微量元素地球化学特征及沉积环境指示意义

沉积岩中的微量元素对沉积环境的水介质变化有着较高的敏感度,是研究沉积物沉积时的古气候、古环境的有效手段。鄂尔多斯盆地纸坊组是三叠系具有油气显示的新层系,其古气候及古水体环境对于恢复该时期盆地沉积格局、重建古地理及成藏研究具有重要意义。采用ICP-MS对鄂尔多斯盆地纸坊组剖面及岩芯21件泥岩及粉砂岩样品进行了微量元素测试,选择对沉积环境介质较为敏感的锶（Sr）、钡（Ba）、钍（Th）、铀（U）、钒（V）、镍（Ni）、钴（Co）等元素作为判别指标,并结合沉积学标志及孢粉分析,对鄂尔多斯盆地纸坊组沉积环境及古气候特征进行研究。结果表明:通过Li、Sr、Ni、Ga含量及Sr/Ba值判别研究区为淡水-微咸水沉积环境;U/Th值分布在0.09~0.38,δU值分布在0.43~1.07,V/（V+Ni）值分布在0.69~0.89,V/Cr值分布在0.87~5.57、Ni/Co值分布在1.21~2.93,指示水体分层不强的氧化-弱还原过渡环境;纸坊组水体深度平均深度小于30 m,大型"汇水"湖泊尚未形成;Sr/Cu比值在0.85~16.7之间,大部分小于10,仅个别值大于10,表明纸坊组古气候已由和尚沟组干热气候趋于温暖气候。     

沧东—南皮凹陷孔店期古盐度与古环境演化

内陆封闭湖泊的盐度与湖平面具有同步反向变化的特点,通过古盐度研究可推测沉积时期的古气候状况。通过Sr/Ba、Th/U含量比值及C、O同位素的含量变化分析,对沧东—南皮凹陷孔店期各层序古盐度的变化进行系统研究,结合孢粉及岩性组合,推断该区孔店期的水体性质及各层序间古环境的演化。综合认为孔店期整体水体性质为半咸—微咸水,水体深度呈浅→深→浅的变化规律,古气候变化特征为半干旱→湿润→半干旱→干旱气候。     

敦煌盆地五墩凹陷中间沟组下段泥页岩地球化学特征及沉积模式

分析泥页岩形成的沉积环境对页岩气储层评价和甜点区优选具有重要意义。为深入探讨敦煌盆地五墩凹陷中间沟组下段富有机质泥页岩的形成环境和有机质聚集机制,以DY1井为研究对象,开展了总有机碳(TOC)含量、显微组成、碳同位素、主量元素、微量元素和稀土元素等测试。结果表明,五墩凹陷中间沟组下段岩性为灰黑色炭质泥页岩、粉砂质泥页岩夹薄煤层等,泥页岩具有较高的TOC含量,质量分数介于0.53%～25.25%,均值为8.18%,成熟度Rran介于0.74%～1.21%。Mo含量、P/Ti值和有机质显微组成表明,中间沟组下段沉积水体具有较低的初级生产力,高丰度有机质主要来自于陆源高等植物,反映了研究区浅水三角洲–半深湖环境下泥页岩的古生产力不是有机质聚集的关键控制因素;V/(V+Ni)、Ce_anom、Th/U和U_EF-Mo_EF协变模式等揭示中间沟组下段泥页岩形成于缺氧环境;Sr/Cu、Rb/Sr和气候指数C等指标反映了温暖–半干旱的古气候条件;Sr/Ba、Ba/Ga、Ca/(Fe+Ca)和Al₂O₃     

中国陆相盆地油页岩形成环境与成矿机制*

近10年来,油页岩勘探开发和成矿理论研究取得重要进展。作者在前期研究和系统调研的基础上,概要总结了中国陆相油页岩的形成环境和成矿机制。总体表明,油页岩易形成于相对较高的O₂和低CO₂浓度的大气背景下,具有4个主要成矿期次;盆地内构造和古气候协同控制油页岩的矿床规模,补偿环境易于形成深水油页岩,而过补偿环境沉积浅水油页岩;深水油页岩沉积于半深湖和深湖环境中,湖底均处于贫氧—缺氧的状态,生物生产力为控制油页岩品质的关键因素,有利条件的持续时间和低含氧区范围决定油页岩矿床的规模;浅水油页岩沉积于湖沼环境中,富营养化和浊水藻型湖泊是沉积油页岩的前提,湖泊自身恢复和古气候调节作用导致油页岩厚度小、横纵向非均质性强;部分地质事件,缺氧、火山活动和热液、海侵,有助于提高生物生产力和形成缺氧环境,促进油页岩沉积。基于油页岩形成环境归纳,总结出深水和浅水油页岩成矿机制。进一步结合中国大陆区域构造演化,认为中国油页岩时空分布主要受控于古亚洲、特提斯和环太平洋构造域的影响。     

江苏省海州式磷矿岩石地球化学特征及成矿背景

本文对苏北地区锦屏组磷矿石及地层样品进行了岩相学及地球化学分析,研究了磷矿初始沉积环境和源区特征。磷矿类微量元素富集Ba、Pb、U、Sr,贫Th、Ta、Nb、Ti;REE配分曲线为LREE富集型,Ce负异常,表明成矿环境为陆缘海,且成矿过程受深海热水沉积和生物作用影响。Sr、Nd同位素初始值判断磷灰岩物质来源为年轻的地壳物质。绿片岩类微量元素富集Rb、Th、K,贫Th、U、Ta、Nb、Sr、Ti;REE配分曲线为LREE富集型,判断其原岩为陆源碎屑岩。（混合）片麻岩类微量元素富集Pb、Th、K,亏损Ba、Ta、Nb、Sr、Ti;REE配分曲线为LREE富集型,具地幔源区特征。     

陕南屈家山锰矿热水沉积成因:元素地球化学和C-O同位素证据

陕南屈家山锰矿属于"巴山锰矿带"中段,赋存于上震旦统陡山沱组第3岩性段(Z2d3)紫红色钙质页岩中.矿石具有粒状(纤维)变晶、微粒泥质、微晶质(含碎屑)、胶状及条带状、微细纹层理、顺层揉皱、脉状、网脉状等热水同生沉积组构.含矿岩系中矿石的Fe/Ti、(Fe+Mn)/Ti及Al/(Al+Fe+Mn)值依次为14.53～2...     

中国陆相盆地油页岩形成环境与成矿机制

近10年来,油页岩勘探开发和成矿理论研究取得重要进展.作者在前期研究和系统调研的基础上,概要总结了中国陆相油页岩的形成环境和成矿机制.总体表明,油页岩易形成于相对较高的O2和低CO2浓度的大气背景下,具有4个主要成矿期次;盆地内构造和古气候协同控制油页岩的矿床规模,补偿环境易于形成深水油页岩,而过补偿环境沉积浅水油页岩...     

抚顺盆地始新统计军屯组微量元素特征及油页岩的有利成矿条件

通过剖面上样品的无机地球化学元素分析,对始新统计军屯组微量元素特征进行了研究,并据此探讨了计军屯组油页岩的有利成矿条件。计军屯组贫矿段和富矿段Sr/Cu、Rb/Sr、Sr/Ba、B/Ga的平均值分别为2.30、0.63、0.20、1.07和3.41、0.43、0.34、1.50,结合元素Rb、Sr、Cu、Ba、Ga、B的质量分数,揭示了计军屯组形成于温暖湿润气候和淡水沉积环境;西露天组Sr/Cu、Rb/Sr、Sr/Ba、B/Ga的平均值分别为24.63、0.14、1.25、3.90,结合元素Rb、Sr、Cu、Ba、Ga、B的质量分数,揭示了西露天组形成于干旱炎热气候和半咸水—咸水环境。古气候和古盐度的元素地球化学参数Sr/Cu、Rb/Sr和Sr/Ba的相关关系以及西露天组碳酸盐岩碳、氧同位素的相关关系,指示了研究区计军屯组富矿段和西露天组沉积时古气候是湖泊古盐度的主要控制因素,并且古湖泊较为封闭。研究区计军屯组高品质油页岩形成于温暖湿润气候和淡水沉积环境。温暖湿润气候和封闭型古湖泊可能是形成研究区高品位油页岩的有利条件。     

鄂尔多斯盆地延长组长7段沉积岩元素地球化学特征及沉积环境分析

沉积岩的地球化学特征可以反映盆地沉积环境。为了探讨鄂尔多斯盆地延长组沉积时期古气候、氧化还原条件、古盐度等特征,对鄂尔多斯盆地东南部铜川延长组长7段的5个砂岩、8个页岩样品进行主量、微量以及稀土元素地球化学分析。结果显示,长7段细粒沉积物Al₂O₃/SiO₂值与K₂O/Na₂O值指示样品成分成熟度差别不大,黏土矿物含量较高。∑REE平均值为132.65×10^-6,明显低于北美页岩平均稀土元素含量,也低于全球平均大陆上地壳值;LREE分异程度较高,呈微弱的Eu正异常,无Ce异常。“C值”、Sr/Cu、Rb/Sr、Mg/Ca等指标显示延长组沉积期整体处于温暖潮湿的气候区。研究区样品富集微量元素U、Sc、Cs(平均20.11×10^-6、9.66×10^-6、6.08×10^-6),结合V、δU、Th/U、V/Cr、V/Sc、V/(V+Ni)等指标分析,结果指示延长组沉积期以底层水体呈强分层的还原环境为主。Li、Sr、Ni、Sr/Ba、(MgO/Al₂O₃)×100等值显示沉积期水体总体为淡水-微咸水。     

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。     

陆相盆地油页岩成矿规律:以东北地区中、新生代典型盆地为例

油页岩作为常规油气的重要替代或补充能源,在全球资源战略中的地位日益彰显。为了更好地揭示我国陆相油页岩的特征与分布规律,在总结多年油页岩勘查成果的基础上,分析了东北地区松辽和桦甸典型含油页岩盆地矿床特征及成矿特点,揭示了陆相坳陷与断陷盆地油页岩成矿规律。油页岩主要发育于三级层序的高水位体系域和水进体系域;古气候和沉积环境对大型坳陷盆地油页岩的形成有重要的控制作用,温暖湿润的气候条件使湖泊自身生产力大大提高,为油页岩形成提供丰富的物质基础;油页岩的平面分布受控于沉积环境的变化,主要分布于深湖—半深湖相,盐度较高使水体处于盐度分层,有利于有机质保存。构造条件对小型断陷盆地油页岩成矿起着至关重要的控制作用,通过控制可容纳空间而影响了油页岩的厚度分布及品质特征,油页岩主要富集相带为靠近控盆同生断裂一侧的半深湖—深湖环境,且靠近控盆同生断裂一侧油页岩厚度明显加厚和含油率增大;同时,干湿交替的气候控制了油页岩的层数和保存条件。对比分析表明:坳陷含油页岩盆地规模多为大型,油页岩矿单独存在、分布面积大,以中薄层中低含油率为典型特点;断陷含油页岩盆地规模多为小型,油页岩矿单独存在或与煤相伴生,以薄层高含油率或巨厚层中等含油率为典型特点。在三级层序的水进和高水位体系域中,有机质丰度和湖泊生产力较高,层状藻和结构藻较为繁盛,外源输入较低、水体盐度较大、还原性较强,且呈碱性环境,是油页岩形成的有利时期。因此,古构造、古气候和沉积环境综合控制下的丰富有机质来源和良好的湖水盐度分层是油页岩有机质富集的有利因素。     

淮南煤田山西组泥页岩微量元素地球化学特征及其意义

泥页岩中微量元素特征对反演泥页岩形成时的沉积和古地理气候条件具有重要意义。采集淮南煤田山西组泥页岩样品,利用ICP-MS对泥页岩中微量元素进行了测试分析,探讨了研究区山西组泥页岩中微量元素的地球化学特征及其意义。结果表明,B、Cr、U、Ga、Li、Sn、Pb、Mo、Th、W等元素富集,Cd、Co、Cu、Ti、Zn、Sc、Ba、Mn、Ni、Sr等元素亏损;揭示淮南煤田山西组形成于温暖湿润和半咸水-高咸水的沉积环境中,沉积体系为开放型,体系内为弱氧化-还原环境,其中以弱还原-还原环境为主,且表现出从早期弱氧化到中后期的还原环境的演化特征;依据U/Th、Ni/Co、Sr/Cu、B/Ga、Sr/Ba、TOC等地球化学参数结果推测,盐度和氧化还原条件受到多种因素的影响,有机质的原始堆积量是影响山西组泥页岩中有机质含量的主要因素,而盐度和氧化还原条件影响有机质中各显微组分含量。研究区温暖湿润的气候和较为还原的环境为有机质的堆积和保存提供了有利条件,为页岩气的成藏提供了物质基础。      

银额盆地下白垩统巴音戈壁组油页岩特征及古环境

银额盆地下白垩统巴音戈壁组油页岩赋存于巴音戈壁组的二、三段。利用钻井岩心和分析测试资料,对巴音戈壁组油页岩物理特征、品质特征、地球化学特征、有机地球化学特征及分布特征进行了研究,并对油页岩沉积环境、古湖泊生产力、构造和古气候条件进行了分析。研究结果表明:巴音戈壁组油页岩为低含油率、中灰分、低发热量油页岩;并可分为4个油层组,主力油层组形成于高水位体系域时期,成因类型为深湖-半深湖腐殖腐泥型油页岩。油页岩的富集主要受构造发育特征、沉积环境和古气候、古地貌等因素控制。     

沧东凹陷孔二段混合细粒沉积岩相特征及形成环境

沧东凹陷孔二段页岩层系广泛发育混合细粒沉积岩.混合细粒沉积岩的岩石类型划分和沉积环境分析是其成因研究的重要组成部分,有助于总结混合细粒沉积岩的沉积规律,寻找有利勘探目标.通过岩心与薄片观察、二维XRF（X射线荧光光谱）扫描,结合XRD（X射线衍射）、元素地球化学测试等资料,以矿物成分和沉积构造为主要依据,将孔二段混合细粒沉积岩划分为21种岩相;通过Sr/Cu、Mg/Ca、Sr/Ba、V/（V+Ni）、Al、Ti含量、Fe/Mn和（Fe+Al）/（Ca+Mg）等地球化学指标的垂向变化及岩相分析沉积环境演化.沧东凹陷孔二段混合细粒沉积岩主要发育在气候干旱、微咸水-咸水相、水体贫氧、陆源输入较强的半深湖-深湖环境中;岩相类型的发育同时受到水体的高盐度和陆源输入的影响,均一细粒沉积岩分布最广,其次为灰云细粒沉积岩,黏土细粒沉积岩不发育.