晋东南沁水盆地石炭纪和二叠纪岩相古地理及聚煤作用研究

晋东南沁水盆地是目前我国进行煤层气勘探开发的主要地区之一，煤层气储层主要分布在石炭系和二叠系，其厚度明显受沉积古地理控制。本文通过对露头及钻井剖面的岩石学和沉积相研究,对该区主要含煤岩系-山西组和太原组进行了岩相古地理和煤储层聚集控制因素分析。太原组以石灰岩、铝土质泥岩、粉砂岩、粉砂质泥岩及砂岩为主，厚度44.90～193.48 m，含多层可采煤层，总厚度0～16.89 m，平均7.19 m。在太原组沉积期，研究区北部发育下三角洲平原相，煤层相对较厚，中部和南部为泻湖相，煤层相对较薄，东南角主要为滨外碳酸盐陆棚相，在晋城一带障壁砂坝相分布区，煤层亦较厚；山西组以砂岩、粉砂岩、泥岩为主，石灰岩仅在局部地区见到，该组厚18.60～213.25 m，含可采煤层1～2层，总厚度0～10.0 m，平均4.20 m，在山西组沉积期，北部以下三角洲平原分流河道相为主，中部和南部以分流间湾相为主，东南部则以河口砂坝相为主，厚煤带都位于中部和南部的三角洲分流间湾地区。总之，太原组富煤地带多与砂岩富集带相吻合，位于北部下三角洲平原和南部障壁砂坝地区，而山西组厚煤带大都位于南部三角洲分流间湾地区。     

沁水盆地石炭-二叠纪含煤岩系高分辨率层序地层及聚煤模适

晋东南沁水盆地的煤层气储层主要是石炭-二叠系煤层,其厚度变化明显受控于当时的沉积环境及层序地层格架.本文对该盆地含煤岩系的太原组和山西组进行了高分辨率层序地层分析,并探讨了主采煤层15号和3号煤层在层序地层格架下的分布模式.以区域性分布的与下切谷砂岩共生的间断面、不整合面、海侵方向转换面、下切谷砂岩底面、由深变浅-再由浅变深的沉积相转换面以及共生的古土壤层为界,将含煤岩系划分为3个三级复合层序和9个四级层序.15号厚煤层和3号厚煤层位于三级海侵(泛)面附近,前者形成于障壁一渴湖及滨外陆棚沉积环境,较低的泥岩堆积速率与较慢的可容空间增长速率相平衡;后者形成于三角洲平原分流间湾环境,较高的泥炭堆积速率与较高的可容空间的增长速率相平衡.太原组的以"根土岩-煤层-海相石灰岩"旋回为代表的四级层序中的煤层可能形成于"海相灰岩层滞后时段",即从海平面抬升到陆棚之上到碳酸盐岩真正沉积下来之前的时段,因为缓慢的海平面抬升速率与泥炭堆积速率保持较长时间的平衡,从而聚集了厚层的泥炭/煤层.     

沁水盆地西南缘石炭-二叠纪含煤岩系层序地层及聚煤特征

沁水盆地石炭-二叠系含煤地层,其空间展布受沉积环境和层序地层的控制。以沁水盆地西南缘为研究对象,利用岩心、钻井等资料分析含煤地层岩相类型、沉积相、层序地层及聚煤作用特征,得到以下认识:①石炭-二叠系主要由粗砂岩、中细砂岩、粉砂岩、泥岩、灰岩和可燃有机岩组成,发育三角洲平原相、三角洲前缘相等三角洲沉积体系及障壁-滨外陆棚沉积体系;②识别出区域不整合面、下切谷冲刷面及沉积体系转换面等3种层序界面,将石炭-二叠系含煤地层划分为3个三级层序,并进一步划分出低位、海(湖)侵及高位体系域,其中层序Ⅰ、层序Ⅲ中发育厚度稳定的可采煤层;③障壁-滨外陆棚环境下煤层在层序地层格架中位于最大海泛面附近,三角洲平原环境下煤层位于湖侵体系域早中期,可容空间增加速率与泥炭堆积速率相平衡条件下,形成厚层煤层。     

沁水盆地石炭——二叠纪含煤岩系高分辨率层序地层及聚煤模式

晋东南沁水盆地的煤层气储层主要是石炭-二叠系煤层,其厚度变化明显受控于当时的沉积环境及层序地层格架。本文对该盆地含煤岩系的太原组和山西组进行了高分辨率层序地层分析,并探讨了主采煤层15号和3号煤层在层序地层格架下的分布模式。以区域性分布的与下切谷砂岩共生的间断面、不整合面、海侵方向转换面、下切谷砂岩底面、由深变浅-再由浅变深的沉积相转换面以及共生的古土壤层为界,将含煤岩系划分为3个三级复合层序和9个四级层序。15号厚煤层和3号厚煤层位于三级海侵(泛)面附近,前者形成于障壁——潟湖及滨外陆棚沉积环境,较低的泥岩堆积速率与较慢的可容空间增长速率相平衡;后者形成于三角洲平原分流间湾环境,较高的泥炭堆积速率与较高的可容空间的增长速率相平衡。太原组的以“根土岩——煤层——海相石灰岩”旋回为代表的四级层序中的煤层可能形成于“海相灰岩层滞后时段”,即从海平面抬升到陆棚之上到碳酸盐岩真正沉积下来之前的时段,因为缓慢的海平面抬升速率与泥炭堆积速率保持较长时间的平衡,从而聚集了厚层的泥炭/煤层。     

中亚盆地群石炭-二叠纪岩相古地理恢复及演化

近十年来,尽管准噶尔盆地上古生界油气勘探不断获得突破,准噶尔周缘盆地也相继有油气显示,但北疆地区含油气盆地的宏观构造背景与中亚含油气盆地群的关系还不清楚,尤其缺少板块尺度的岩相古地理分析。因此深入分析中亚盆地群石炭-二叠系的构造-岩相古地理是十分必要的。本文充分调研中亚盆地群区域地质、油气地质资料,从中亚盆地群古板块、古地理环境分析准噶尔盆地与中亚盆地群的大地构造背景,并结合构造大剖面和岩相发育特征,对中亚盆地群石炭-二叠纪岩相古地理进行研究,研究结果表明：（1）中亚盆地群石炭-二叠系的岩相特征具有明显的东西分带性,西侧的滨里海盆地、图尔盖盆地和楚-萨雷苏盆地以碳酸盐岩发育为主要岩性特征,东侧的斋桑盆地、准噶尔盆地和三塘湖盆地以火山岩和砂泥岩为主要岩性特征;（2）石炭纪时期,中亚西侧盆地群处于低纬度,气温较高,具有较为稳定的台地环境,广泛沉积碳酸盐岩,而中亚东侧盆地群处于中-低纬度,多以岛弧相为主,沉积火山岩和碎屑岩;（3）二叠纪时期,中亚盆地群已由海相沉积转化为陆相沉积,晚二叠世,中亚盆地群整体遭受抬升剥蚀,地层缺失,普遍存在不整合特征;（4）中亚地区石炭-二叠系岩相上的湖相中心和残余洋盆可作为石炭-二叠系油气勘探的重点。     

沁水盆地晚古生代煤系层序地层及岩相古地理研究

运用层序地层学及沉积学的方法和原理,根据野外露头、钻井及区域地质资料分析,认为山西沁水盆地煤系主要存在碳酸盐岩台地、碎屑岩浅海和三角洲等沉积相类型.进行层序界面的识别、沉积相的分析和准层序的研究对比,将沁水盆地煤系划分为两个层序,每个层序又分为海侵体系域和高位体系域（缺低位体系域）.在此基础上,以体系域为单位编制了岩相古地理图,并分析了各个体系域的岩相古地理特征.     

石家庄市大气降尘重金属元素来源分析

本文对石家庄市大气降尘重金属含量水平进行了研究,从2007年11月起连续收集一年的大气降尘样品,分析了As、Cd、Hg、Pb、Cr、Cu、Zn、Ni、Mo、Mn、Al2O3、K2O等12项。结果表明,与土壤背景值相比,石家庄市大气降尘中除Al2O3外的重金属含量总体明显升高。采用相关分析和主成分分析,对降尘重金属元素来源进行解析,认为有3种主要来源:一是Pb、Cr、As、Hg、Mo、Cd、Mn与燃煤活动、道路交通有关;二是Ni、Cu、Zn除与燃煤活动有关外,还与工矿企业废气排放有关;三是Al2O3主要与土壤颗粒物有关(自然来源)。以Al作为参考元素计算重金属的富集因子表明,受工业活动影响的Cd、Hg、Zn具有较大的富集因子,大气降尘中的重金属含量高值区与工业区域的分布相吻合。     

拉萨市夏季大气降尘单颗粒矿物组成及其形貌特征

应用带能谱的电子扫描电镜(SEM-EDX)对拉萨市夏季正常天气下收集的大气自然沉降气溶胶样品进行分析,研究了拉萨市大气降尘矿物组成和各种物相形貌特征信息。拉萨市大气颗粒物含有硅酸盐颗粒、富钙颗粒、富铁颗粒、富碳颗粒(燃煤飞灰颗粒和燃油飞灰颗粒)和植物残体颗粒。根据颗粒物数量统计发现拉萨市大气颗粒物以硅酸盐颗粒为主,富钙颗粒和富铁颗粒次之,需要指出的是以燃油飞灰为主的富碳颗粒已占到一定比重,说明以燃油为主的机动车尾气对拉萨大气污染在加强。研究结果表明,大气降尘矿物成分及其形貌特征可以用作判定污染物来源的重要标志,拉萨大气中颗粒来源的多样性决定了治理措施也应综合进行。     

Particle size distribution analysis of sand-sized particles by laser diffraction: an experimental investigation of instrument sensitivity and the effects of particle shape

Laser diffraction is now widely used for particle size distribution analysis of sediments and soils. The technique can be very precise, and offers advantages of speed and cost over many other methods when used to analyse mixtures of sand, silt and clay. This study presents the results of an experimental investigation that examined the sensitivity of the Beckman-Coulter LS230 instrument to mixtures of different grain populations and differences in particle shape. The instrument was found to have high sensitivity to coarse particles in a finer matrix (detection threshold 1–2%), but much lower sensitivity to finer particles in a coarser mixture (detection threshold 12–17%). Experiments using near-spherical ballotini showed that laser analysis provides very similar values to dry sieving for the mean, median and mode, but for a range of natural sand samples values for the mean, median and mode were offset by 8–21%, with an average of ca 15%, compared with sieving. Analysis using a Beckman-Coulter RapidVUE instrument, which provides both size and shape information, provided support for the hypothesis that the differences between laser analysis and sieving are partly attributable to the effects of particle shape. However, an additional factor is the way in which the laser software interprets the optical diffraction data. The software predicts a high degree of log-normality in the size distribution, such that highly skewed, truncated or bimodal samples are poorly represented. Experiments using sieved fractions of ballotini indicated that, even with near-perfectly spherical particles, the particle size distribution predicted by the laser software includes a relatively large percentage of particles outside the sieve class limits.