北京地区中元古界下马岭组页岩地球化学特征及其地质意义

对采自北京地区中元古界下马岭组的页岩样品,进行了地球化学研究,结果表明:主量元素Al2O3、Ca O和Na2O含量明显偏低,K2O和Mn O含量稍微偏低,Si O2、Ti O2及Fe2O3T含量同上地壳基本一致。微量元素及其比值特征显示源岩为混合源岩。稀土元素总量较高,轻稀土富集、重稀土平坦,铕明显负异常、铈弱负异常,各样品稀土元素配分模式与大陆上地壳一致,显示了沉积物具有同源性。源岩为来自于内蒙古隆起的花岗岩类、闪长岩类及基性岩的混合。微量元素比值及铈弱负异常的特征表明中元古界下马岭组页岩为覆水较深的还原环境沉积,源区构造背景为大陆岛弧。     

华北青白口系下马岭组凝灰岩锆石SHRIMP U-Pb定年

华北中、新元古代地层一直是建立中国晚前寒武纪地层标准剖面的主要目标,其年代地层位置一直是地学界关注的基础地质问题。然而,许多关键层位仍缺乏高质量同位素年龄的约束。首次在华北青白口系下马岭组凝灰岩中获得大量岩浆型锆石,利用SHRIMPII技术进行了高精度定年,测得凝灰岩层锆石206Pb/238U加权平均年龄为1368Ma±12Ma。进而结合区域资料讨论了锆石年龄的地质意义。该同位素年代学资料为华北青白口系下马岭组最新的资料,不仅准确地确定了地层的形成时代,而且对整个华北地台中、新元古代地层地质演化史的认识有着重要的意义。     

海相油页岩的生烃动力学特征——以燕山地区下马岭组油页岩为例

油页岩是未来重要的补充与替代能源。通过开放体系程序升温热模拟实验,对燕山地区下马岭组海相油页岩进行了研究。结果表明:其热裂解反应主要发生在440～480℃,表观生烃活化能集中分布于170～290 kJ/mol,主峰约为240 kJ/mol,明显高于陆相油页岩(抚顺油页岩和茂名油页岩),而与下古生界海相烃源岩(甘肃平凉奥陶系灰岩及爱沙尼亚奥陶系Kukersite油页岩)活化能分布范围及主峰位置相似。以ICP技术规范为例,在相同热历史条件下,通过数值模拟认识到下马岭组海相油页岩主生烃温度为275～325℃,高于湖相油页岩(265～305℃),而与下古生界海相烃源岩相似,表明其可能具有与古生界海相有机质相似的生烃机理。     

济阳坳陷古近系沙河街组页岩有机质热演化特征

钻探显示渤海湾盆地济阳坳陷古近系沙河街地层具有良好的页岩油资源潜力,成熟页岩厚度超过1 000 m,其有机质热演化特征备受关注。通过对研究区5口页岩油钻井岩石热解地化参数详细统计和对烃源岩原始有机碳、可转换碳、页岩含油量以及生烃潜力等页岩有机质特征的分析,探讨了页岩镜质体反射率动力学应用范畴。沙河街组（沙三段下亚段和沙四段上亚段）页岩最大热解温度（Tmax）为423～450 ℃,有机质成熟度（Ro）为0.45%～0.94%,平均为0.73%,Ⅱ型烃源岩原始有机碳（TOCo）含量为0.92%～5.67%,平均为4.23%,可转换碳（Cc）比例为51%～63%,平均为59%,页岩含油量(S1)为（10～75）×104 t/km2,平均为39.67×104 t/km2,生烃潜力(S2)为（20～465）×104 t/km2,平均为293×104 t/km2,热解产量指数(PI)为0.03～0.47。综合研究认为,济阳坳陷沙河街组优质烃源岩主要集中在东营凹陷和沾化凹陷,有机质成熟度对页岩油的生成和聚集至关重要,当Ro为0.70%～0.74%时,油气开始大量生成,并且开始排烃。     

燕辽海盆中元古界下马岭组沉积期的物源性质与古地理环境

通过对河北省张家口下花园区夏家沟-古城梁、怀来县赵家山等剖面地质测量,分析了1400 Ma前沉积的下马岭组岩性变化、沉积序列与海平面升降演化、岩石矿物组分与重矿物组合,认为下马岭组沉积时期发育温暖湿润的气候条件及多期热带风暴作用,早期的大规模风暴与浊流等事件沉积,晚期的浅海陆棚风暴岩、深水陆棚泥页岩、细粒浊积岩及安静水体的泥灰岩透镜体(灰泥饼)等是其鲜明的沉积响应。该时期发育一次长期缓慢的海平面上升-下降过程,对应一个二级层序。内幕可细分为五次海平面升降变化,对应五个三级层序;下马岭组沉积早期的物质组分主要以砂质、泥质为主,晚期转化为以泥质、灰质、云质为主,砂质减少,两种类型的物质组合系统先后影响燕辽裂陷槽;下马岭组沉积时期,具有双物源性质,除了主要来自于东部的山海关古隆起外,晚期可能也有西部山西古陆提供物源,来自北部的沉积物源不发育,推测北部的内蒙-冀北隆起(内蒙地轴)不存在,燕辽盆地具有西陡东缓的箕状断陷盆地特征,盆地古地形、物源供给变化与多级次海平面振荡变化控制了下马岭组沉积物的时空演化特征。该研究为1400 Ma前华北克拉通北部燕辽盆地岩相古地理的恢复提供了重要参考。     

蓟县中元古界下马岭组地层中菱铁矿的发现及其意义

蓟县剖面中元古界下马岭组地层下部黑色岩系中发现丰富的铁质结核,经X射线粉晶衍射、显微镜下观察、能谱分析等方法鉴定,确定铁质结核主要由菱铁矿构成.这些菱铁矿可能具有经济意义.另外,野外和室内研究表明,无论是铁质结核还是黑色岩系本身,都匮乏硫化物.这一发现说明中元古代下马岭期的燕辽海盆水体贫氧、富铁、贫硫,不是硫化的海洋.     

海底热水活动与海相富有机质层形成的关系——以华北新元古界青白口系下马岭组为例

对华北新元古界青白口系下马岭组富有机质层段的常量元素、微量元素和有机质含量进行了系统分析，其基本特征是富有机质沉积层段的SiO2含量明显高于泥质岩中的含量，SiO2含量与TOC成正相关系，与TiO2含量成反比，Si／(Si Al Fe)比值与TOC成正相关关系；与海底热水流体活动有关的P、Cu、Zn、Co、Ni、V等元素含量明显富集，Ba／Sr比值远远大于1，且与TOC之间成正相关关系。在下马岭组剖面上，从Qb1x^3向上纹层～薄层状硅质岩夹层蹭多，有机质含量也开始急剧增高。地质地球化学特征表明，在下马岭组富有机质沉积层段形成时，盆地拉张沉降作用强烈，海底热水活动与之紧密相伴，而且海底热水流体活动是导致该富有机质沉积层段形成的主要原因。     

蓟县下马岭组富菱铁矿地层的基本地质特征

天津蓟县铁岭子村附近新出露的下马岭组下部黑色岩系中富含菱铁矿,本文从野外产出特征、岩石学特征及常量元素特征等3个方面对这一富菱铁矿地层的基本地质特征进行了报道.该剖面地层主要以黑色页岩、粉砂质富铁层/菱铁矿结核层互层产出为特征,夹有少量粉砂岩.部分富铁层由于风化严重,野外露头以褐铁矿层出现.菱铁矿为地层中主要的铁矿物相,可以形成菱铁矿结核,显微镜下具泥晶或微晶结构;也可以与含量相当的石英粉砂一起,构成致密粉砂质富铁层;亦或呈颗粒状零星分布于黑色页岩、粉砂岩中;另外褐铁矿层中亦存在极少量的菱铁矿残余.地层的常量元素特征整体表现为富含SiO2、TFe及有机质,而贫MnO、CaO、MgO、P2O5及S元素,且除风化层位中的铁多呈三价外,其余多呈二价.总有机碳(TOC)含量由高到低依次为菱铁矿结核、粉砂质富铁层、黑色页岩、粉砂岩.TFe与Al2O3含量的相关性图解显示,在富铁地层中,二者呈现出很好的负相关关系,而在正常的黑色页岩和粉砂岩中,二者则呈现一定的正相关关系,表明富铁地层中的铁主要为海洋自身铁的化学沉积,而正常的黑色页岩和粉砂岩中的铁主要源自陆源碎屑.同时新鲜样品中FeO与TOC含量呈现出很好的正相关关系,表明菱铁矿的形成可能与有机质有关.     

燕山地区冀北坳陷元古界下马岭组沥青砂岩岩石学特征和沉积环境

通过对冀北坳陷中新元古界下马岭组进行剖面实测,对下马岭组底部的沥青砂岩进行室内薄片鉴定和扫描电镜分析,观察与分析了下马岭组沥青砂岩的出露分布特征,镜下研究了此砂岩的碎屑颗粒和填隙物的组分特征和磨圆、分选、粒度等结构特征,依据岩石学特征、粒度分析系列参数等研究了沥青砂岩的沉积环境。结果表明此砂岩为成分与结构成熟度均高的纯石英砂岩和石英砂岩,硅质与沥青质填隙、沥青含量达5%~15%,细粒为主,分选好到极好。粒度分析是本段松散状沥青砂有效环境判别标志。综合分析认为下马岭沥青砂岩形成于无障壁海岸体系的滨浅海环境,形成于前滨到临滨的海相高能环境,可能的沉积位置是前滨下部到中上临滨;此砂岩主要来自临滨潮下高能带的沉积物、含部分前滨下部沉积物、也夹少量潮汐水道沉积物。不同剖面位置所处的沉积环境不同,凌源地区和平泉地区为临滨带的中上部的水下高能带沉积为主,宽城地区为临滨带上部沉积和前滨下部沉积,凌源地区和宽城地区也包含少量的潮汐水道沉积。     

辽西坳陷牛营子地区中元古界下马岭组生物标志化合物特征——以小庄户剖面为例

正辽西坳陷地区位于燕辽裂陷带东部,在中新元古界时期沉降缓慢、地层发育齐全、厚度巨大,前人大量研究表明中-新元古界完全具备形成与富集规模性油气资源的条件。本文通过牛营子地区小庄户实测剖面的第一手数据,拟采用气相色谱、气相色谱-质谱技术,以小庄户剖面下马岭组烃源岩为研究目标,剖析其生物标志化合物分布特征,解译有机质生源、沉积环境等方面的信息。     

Hydrothermal Dolomite in the Upper Sinian (Upper Proterozoic) Dengying Formation,East Sichuan Basin,China

Hydrothermal Dolomite （HTD） is present in the Upper Sinian （Upper Proterozoic） Dengying Formation, east Sichuan Basin, China. The strata are comprised by primary dolomite. The HTD has various textures, including zebra dolomite, subhorizontal sheet-like cavities filled by saddle dolomite and breccias cemented by saddle dolomites as well occur as a fill of veins and fractures. Also co-occur MVT type lead-zinc ores in the study area. The δ13C and δ18O isotopes of HTD in the Upper Sinian Dengying Formation are lighter than those of the host rocks, while STSr/86Sr is higher. The apparent difference in carbon, oxygen and strontium isotopes, especially the large difference in S7Sr/S6Sr isotopes ratio indicate crystallization from hot basinal and/or hydrothermal fluids. Saddle dolomite was precipitated at temperatures of 270-320℃. The diagenetic parasequences of mineral assemblage deposited in the Dengying Formation are： （1） dolomite host rock →sphalerite-galena-barite-fluorite; （2） dolomite host rock →saddle dolomite →quartz; （3） dolomite host rock →saddle dolomite→bitumen; （4） dolomite host rock →saddle dolomite →barite. The mean chemical composition of the host dolomite matrix and HTD didn＇t change much during hydrothermal process. The fluids forming the HTDs in the Dengying Formation were mixtures of freshwater from the unconformity at the top of Sinian, fluids from diagenetic compaction and hydrocarbon generation ＆ expulsion from the Lower Cambrian Niutitang Formation mudstones or the Doushantuo Formation silty mudstones, and hydrothermal fluids from the basement. The hydrocarbon reservoirs associated with the HTD were mostly controlled by the basement faults and fractures and karsting processes at the unconformity separating Sinian and Cambrian strata. The hydrocarbon storage spaces of HTD included dissolved cavities and intercrystalline pores. Dissolution cavities are extensive at the top of Dengying Formation, up to about 46m below the unconformity between Sinian an     

蓟县下马岭组菱铁矿的成因及古海洋意义

蓟县铁岭子村附近新出露的下马岭组下部黑色岩系中富含菱铁矿,对这些菱铁矿形成机制的认识直接关系到对下马岭期乃至中元古代古海洋氧化还原状态和地球化学性质的判断.文中利用碳同位素对其成因加以制约,进而反演该时期的古海洋环境.结果显示,研究区菱铁矿的δ13C的变化范围为-19.2‰～-7.8‰,平均约-15.0‰,明显富集碳的轻同位素.根据自然界中不同碳库的碳同位素组成特征,判定这些菱铁矿中的碳主要来源于有机碳.虽然海洋中大量有机质被氧化释放出富12C的CO2溶解于海水后可直接沉淀出轻同位素富集的碳酸盐岩,但这往往要求极端氧化的水体环境,而这种情况下并不能形成菱铁矿沉淀,因此认为研究区菱铁矿应是成岩过程中由有机质降解产生的CO2与孔隙水中的Fe2结合的产物.海洋中的铁首先以氧化铁或氢氧化铁的形式沉淀下来,并与有机质一起埋藏于海底缺氧带中,后在成岩过程中发生氧化还原反应,三价铁作为氧化剂氧化有机质使之生成CO2,有机质则作为还原剂将三价铁还原为二价铁,二者结合即构成菱铁矿.同时,有机质热脱羧反应提供的CO2保证了更多的二价铁以菱铁矿的形式保存在地层中.海洋中铁的沉淀形式表明,至少在燕辽海盆,下马岭期古海洋已呈现广泛氧化状态,其氧化程度足以将海洋中的铁氧化为三价铁.同时,地层中的硫含量极低,说明该时期古海洋贫硫.然而下马岭期燕辽海盆广泛氧化、贫硫的古海洋特征不同于传统的分层海洋模式,对此有必要进行更深入系统的研究.     

华北燕山东段下马岭组黑色岩系元素地球化学组成——对其沉积作用的约束

华北地区燕山东段下马岭组地层中发育一套黑色岩系,本文测定了该岩系代表性岩石的地球化学组成。主微量元素分析结果显示,样品主量元素含量变化较大(如SiO2=53.00%~78.83%,Al2O3=1.20%~17.57%);PAAS标准化稀土配分型式为重稀土富集型,具Ce负异常,与现代海水配分型式一致。样品具有较高的Al2O3+TiO2含量(1.31%~18.48%),其U含量(平均3.95×10-6)、Th/Sc值(0.97~1.26)、Th/U值(平均3.50)、球粒陨石标准化稀土配分型式及大陆地壳标准化微量元素蛛网图表明黑色岩系沉积过程中有较多陆源碎屑物质的加入。黑色岩系Ba/Sr值(9.28~22.79)、Co/Zn值(0.01~0.29)及相关图解显示其沉积过程明显受到海底热液作用的影响,但原始溶液中热液组分含量不足0.1%。主微量元素比值、Ce/Ce*PAAS值(0.82~0.93)及构造背景判别图解表明黑色岩系可能沉积于大陆岛弧背景下的深水缺氧环境。     

Process and Mechanisms of Deep Fluid Effects on Hydrocarbon Generation and Pore Space in Shale: A Case Study from the Mesoproterozoic Xiamaling Formation in the Zhaojiashan Section

Heat carried by deep fluid might greatly affect hydrocarbon generation and pore space in shale. Dyke intrusion carrying high levels of heat may be a means by which to explore the influence of deep fluid on shale reservoirs. This study evaluates hydrocarbon generation and analyzed the evolution of shale storage space in the third member of the Xiamaling Formation in the Zhaojiashan section, Hebei Province, based on experimental data such as TOC, SEM, VRo, low-temperature N2 adsorption and high-pressure mercury injection. The results show that the dyke intrusion reduced the shale TOC content drastically―by up to 77%―and also induced instantaneous hydrocarbon generation over a range about 1.4 times the thickness of the intrusion. Furthermore, the dyke intrusion might transform organic pores in surrounding shales into inorganic pores. There were two shale porosity peaks: one appeared when VRo = 2.0%, caused by the increase of organic pores as thermal maturity increased, the other occurred when the VRo value was between 3% and 4%, caused by the increase of inorganic mineral pores. It can be concluded that dyke intrusion can be an effective tool with which to study how deep fluid affects instantaneous hydrocarbon generation and pore space in shale.