一类新型沉积岩:地幔热液喷积岩--以中国新疆三塘湖地区为例

中国西部新疆三塘湖地区的二叠系芦草沟组是一套以內源碎屑为特征的新型沉积组合-地幔热液喷流沉积岩（简称喷积岩）。该套岩石呈毫米级纹层状,沉积厚度大,岩石类型多样,是地球深部岩浆－热液流体脉动式喷流沉积的累积物,表现出富含幔源热液矿物和岩浆微屑的特点。按物质来源、形成方式和结构构造可划分为:以岩浆喷发爆破的岩浆碎屑为特征的喷爆岩;以岩浆溢流显示岩浆矿物及结构构造为特征的喷溢岩;以热液喷流显示“黑、白烟囱”型矿物组合为特征的喷流岩;以岩浆矿物碎屑、热液喷流物质和湖水均匀混合沉积为特征的喷混岩以及与热液活动相
关的嗜热嗜毒生物岩。该套岩石组合形成于陆内裂谷欠补偿深水湖盆中。     

三塘湖盆地二叠系芦草沟组喷爆岩岩石学、矿物学特征及相关问题探讨

在对新疆北东部三塘湖盆地二叠系芦草沟组黑色细粒岩系进行研究时发现,这套长期被当作由黑色泥岩、凝灰岩和碳酸盐岩组成的岩系里还发育一套既不同于陆源碎屑、内碎屑沉积岩,也不同于热水沉积岩(喷流岩)的岩石,认为是一套以夹层形式发育在纹层状泥/页岩中,由气、液、固三相共存的深源岩浆—热液物质流体上涌进入湖(海)底喷流通道,由喷口喷出后与热液流体或与湖(海)水混合沉积形成的沉积岩—喷爆岩。喷爆岩呈薄层—纹层状展布,矿物组成种类单一,以不稳定、次稳定矿物为主。晶质颗粒碎屑或团块均呈大小混杂、形态各异的棱角状,分选差,分布无规律。基于大量岩芯、岩石薄片观察,结合电子探针及相关数据,以构成岩石碎屑颗粒的主要组成矿物为依据,将喷爆岩分为方解石喷爆岩、白云石喷爆岩、透辉石喷爆岩及长英质喷爆岩四类,并详细论述了各类岩石学、矿物学特征。研究结果显示构成喷爆岩的碎屑颗粒不再是传统认识的来自周缘母岩风化搬运或热液沉淀,而是在陆内裂谷欠补偿湖盆背景下、源自地球内部不同深度、不同性质的岩浆—热液物质流体。在此基础上,对喷爆岩与碎屑沉积岩、火山碎屑岩及喷流岩区别进行讨论,认为喷爆岩分别在矿物组成、物质来源、分布规模、形成方式等方面有别于上述三者。     

新疆三塘湖盆地芦草沟组混积岩型致密油形成条件与富集因素

新疆三塘湖盆地芦草沟组发育一套火山碎屑岩、云质岩及泥质岩混杂沉积的湖相沉积建造,为典型的混积岩系沉积,具有独特的致密油形成条件,明确其富集团素对研究致密油分布、厘定有利探区具有重要意义。对芦草沟组形成条件与关键成藏条件进行分析,研究表明,芦草沟组形成于咸水—半咸水水体环境,主体为浅湖—半深湖环境,暗色细粒沉积物发育,具有优越的生油条件,其中有机质丰度大于2%、厚度大于100 m的优质烃源岩分布面积超过1200 km²。受火山活动、裂缝、溶蚀作用等因素控制,有利储层较发育。芦草沟组源储互层、紧密接触,为规模致密油的形成奠定了良好的基础,油气富集主要受烃源岩品质、储层品质、源储配置、异常压力等因素的控制。     

新疆三塘湖盆地古生代晚期火山岩地球化学特征及其构造-岩浆演化意义

三塘湖盆地早石炭世安山岩（ECA）、早二叠世粗面岩类（EPT）以及中二叠世玄武岩（MPB）样品都具有大离子亲石元素（LILE）相对于高场强元素（HFSE）富集，Nb和Ta强烈亏损，轻稀土元素（LREE）相对于重稀土元素（HREE）富集，类似于和俯冲带相关的岩浆特征。ECA具有高的Zr／Nb（4．67～12．39），低的Nb／La（0．27～0．30），Ce／Ce＊=0．63～0．89，Sr／Sr＊=1．32．2．49，并具有Ti的负异常，另外（^87Sr／^86Sr）i=0．70408～0．70451，εNd（t）=＋7．42-＋7．88。与ECA相比，EPT大离子亲石元素更为富集，Ti和P的负异常明显，特别是Ce／Ce＊=0．72—1．64，Sr／Sr＊=0．38～1．87，相对较低的Al2O3和CaO含量以及（^87Sr／^86Sr）；=0．70414～0.70481和εNd（t）=＋4．93～＋6．13而区别于ECA。MPB与ECA相比具有较低的大离子亲石元素含量和较高的Nb、Ta含量，Ce／Ce＊=0．69～0．84，Sr／Sr＊=1、44～2．13，未有明显的Ti负异常，（^87St／^86Sr）i=0．70388～0．70396，εNd（t）=＋7．10-＋7．99。所有的地球化学特征表明：早石炭世或更早，三塘湖盆地为与俯冲带相关的构造背景，ECA是典型的弧火山岩，其岩浆主要源于被流体或沉积物交待改造的亏损地幔楔。早石炭世以后，三塘湖地区逐渐进入碰撞后伸展拉张阶段，EPT和MPB都为后造山火山岩。EPT岩浆主要源于亏损软流圈底侵前二叠纪形成的造山组分的部分熔融；MPB的岩浆主要源于亏损地幔的部分熔融，并被前二叠纪形成的造山组分或是年轻地壳混染。三塘湖地区二叠纪伸展拉张的动力学机制主要是由于造山带增厚的岩石圈大范围拆沉而导致的大范围亏损地幔部分熔融岩浆和上部造山组分或是年轻地壳的相互作用，这种造山组分或是年轻地壳具有低的（^87Sr／^86Sr），比值和正的εNd（t）值。火山岩地球化学特征指示没有明显地幔柱的作用特征。     

白云岩成因探讨:新疆三塘湖盆地发现二叠系湖相喷流型热水白云岩

晚石炭世—早二叠世是新疆北部地区构造转换、海陆变迁的重要变革时期,包括三塘湖盆地在内的北疆地区该时期发育多个呈近东西向分布的陆内裂谷,其中存在大量基性、酸性及中性火山岩,它们以裂隙式喷发为特征。中二叠世芦草沟期,北疆地区发育裂谷期后半深湖沉积,沉积了厚层暗色泥岩、凝灰质泥岩、白云质泥岩夹白云质泥晶灰岩、凝灰岩、白云岩及火山岩的岩石组合,在暗色泥岩、凝灰质泥岩中普遍发育吐鲁番鳕鱼、双壳、叶肢介、介形虫等化石。其中的白云岩具如下特征:以铁白云石为主,多呈泥晶和粉晶状,与泥晶石英和有机质（含藻类）构成纹层;与方沸石岩互层,并作为方沸石的胶结物同时交代方沸石;伴生纳长石、伊利石、硬石膏、黄铁矿等多种热液矿物。此类白云岩及其热液矿物为本研究区首次发现,其分布与上石炭统火山岩的分布范围一致,表现出裂隙式、点式分布特点;火山岩中发育丰富的网状、树枝状裂缝并被热液矿物充填,可见火山岩具角砾状构造,可能反映了热液喷流口的沉积特征。初步分析认为该白云岩是一种与岩浆作用、深部热液作用相关的喷流型湖相热水沉积白云岩。     

新疆北部地区二叠系幔源碳酸岩质喷积岩研究*

新疆北部地区的二叠纪芦草沟期发育陆内裂谷型欠补偿湖盆,形成了中二叠统芦草沟组的重要烃源岩系。该烃源岩系中夹有一套以深源碎屑为特征的新型沉积组合,即薄层、纹层状地幔岩浆—热液喷流型沉积岩——喷积岩。本文报道的碳酸岩质喷积岩包括喷爆岩和喷溢岩2种类型。碳酸岩质喷爆岩厚0.5~4 cm,岩石以微粒晶质方解石矿物为碎屑,方解石碎屑颗粒呈大小不一、形态各异的角砾状,星散分布于黑色基质中,并显示粒序特征;碳酸岩质喷溢岩多呈2~4 mm厚的纹层和2~3 cm厚的薄层被夹于黑色含油沉凝灰岩、含油凝灰质泥晶白云岩等纹层岩中。纹层中的方解石具有典型的镶嵌粒状结构、环带结构。喷爆岩中方解石的流体包裹体测温高达435 ℃以上;C-O、Sr-Nd同位素显示碳酸岩质喷积岩中的方解石源自地幔,但受到湖水的较大影响。研究表明,本区的碳酸岩质喷积岩是一种源自地幔的碳酸岩质岩浆—热物质流体喷发、溢流入湖底,与湖水混合沉积而成的一类新型沉积岩。     

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、...     

新疆阿尔泰3号伟晶岩脉中的铯沸石：内部成分不均一性与岩浆-热液作用

通过运用X射线粉晶衍射技术和电子探针定量分析、面分析技术，对阿尔泰3号伟晶岩脉各结构带中共生矿物及其化学成分进行了研究。在不同结构带中，铯沸石有着不同的共生矿物和化学成分。在叶钠长石-锂辉石带形成早期。铯沸石常和电气石、富铯的锂云母共生，为成分均一的原生铯沸石，其CRK和Si／Al平均值分别为74．5和2．34。到叶钠长石-锂辉石带形成晚期及石英-锂辉石带形成阶段，原生铯沸石发生再平衡作用，在相对封闭体系中经历出溶作用后，形成团块状的富Na铯沸石和富CS的铯沸石脉，并与富铯的锂云母共生。到白云母-薄片钠长石带阶段。在热液作用下，原生铯沸石被次生铯沸石所交代。该次生端员铯沸石的CRK和Si／Al平均值分别为93．4和2．05。它的出现表明岩浆演化从岩浆-热液阶段进入热液阶段。总之，铯沸石作为原始伟晶岩熔体最晚期的产物．记录了3号伟晶岩脉原始岩浆中碱金属经过了极度分异作用。     

火山灰影响下的湖相富有机质页岩油成藏条件分析 ——以三塘湖盆地条湖-马朗凹陷芦草沟组为例

三塘湖盆地条湖-马朗凹陷芦草沟组二段(芦二段)广泛发育一套火山灰与碳酸盐岩混合沉积的地层,但是芦二段页岩油的成藏条件和主控因素仍然不明确.本研究开展了有机/无机地球化学分析、岩芯常规分析(孔隙度、渗透率、含油饱和度)、全岩X射线衍射(XRD)、薄片、氩离子抛光-扫描电镜(FESEM)、高压压汞(HPMI)-核磁共振(N...     

新疆尾亚钒钛磁铁矿--一个岩浆分异-贯入-热液型复成因矿床

由于特殊的矿化组合与大地构造环境,尾亚地区向来为研究东天山地区的地质学家所重视,然而关于尾亚矿床本身的研究尚不多见,本文试图对该矿床的地质特征和成因做一初步剖析,以期抛砖引玉,弥补东天山地区矿床研究的空缺。在详细的野外地质工作基础上,系统归纳整理了该矿床的地质特征,通过对矿石特征的研究,厘定了矿床的3个主要矿化阶段：岩浆结晶分凝阶段（形成似层状、浸染状和块状矿石）、贯入阶段（形成贯入式块状矿石）和岩浆热液阶段（形成伟晶状矿石）。对含矿岩石和矿石矿物进行了地球化学研究,计算出成矿的物理化学条件。含矿辉长岩的成岩温度为1296～1009℃,压力为296MPa左右,氧逸度为10^-5.62～10^-7.43;成矿温度（硫化物）为571～449℃,硫逸度为10^-19.35～10^-19.77。该矿床属于与碱性超镁铁质-镁铁质杂岩有关的岩浆型矿床;矿床形成以岩浆分凝和贯入式为主,晚期出现少量岩浆热液作用,为一岩浆分异-贯入-热液型复成因矿床。     

三塘湖盆地低熟油的发现及其地球化学特征

三塘湖盆地目前所发现的原油的C₂₉甾烷 20S/(20S +20R)值大部分小于 0.42,属于低 (未 )熟油的范畴。与国内外报道的低熟油相比,三塘湖盆地物性特征也具有高密度、高粘度及高含蜡量等特征,但其物性偏好。经油源分析,这些低熟油主要来源于上二叠统芦草沟组。该组烃源岩演化程度较低,有机质丰度较高,属较好生油岩。通过有机显微组分分析,发现芦草沟组烃源岩以富含腐泥无定形富氢显微组分而有别于三塘湖盆地其它低熟源岩。经热解分析,腐泥无定形是芦草沟组烃源岩主要生烃贡献者,并且其主生烃期Ro 在 0.35 %～ 0.6 %之间。因此,腐泥无定形低熟生烃是三塘湖盆地低熟油的主要生烃机制。另外,在三塘湖盆地原油以及芦草沟组源岩中都检测到 17α(H) 2 5 降霍烷系列化合物,说明三塘湖盆地的低熟油可能与陆源有机质细菌降解改造作用有关。     

新疆三塘湖盆地中二叠统芦草沟组湖相白云岩成因*

新疆三塘湖盆地中二叠统芦草沟组发育湖泊背景下的白云岩、灰岩、黑色泥岩、页岩及碎屑岩的互层沉积。白云岩主要有两类：一类为粉—泥晶白云岩,主要由含量约70％的泥晶白云石和含量约30％的粉晶白云石构成,白云石有序度为0.48,扫描电镜下主要有菱形、他形、球状和管状4种微形态,自形程度较好的菱形晶体多为含铁白云石;另一类为方沸钾长白云岩,主要由晶粒为0.08～0.35mm的细粒方沸石、泥晶钾长石（透长石）、泥晶白云石和铁白云石构成,个别为粗晶白云石,白云石有序度0.58。与粉—泥晶白云岩中的白云石相比,方沸钾长白云岩中的白云石以高的铁、锰含量为特征,扫描电镜下多为半自形的菱形晶体。两类白云岩中白云石的有序度均较低,且均为富Sr白云石,内部均缺乏次生交代证据。通过对两类白云岩成分、微量元素及稳定同位素的差异性分析,认为尽管两类白云岩都形成于浅—半深湖相强还原沉积环境,但是它们的形成机制有所不同,粉—泥晶白云岩具有原生沉淀白云石的特征,其中球状及管状的白云石可能与微生物吸附作用有关,而他形及菱形的白云石为直接沉淀的原生白云石;另一类方沸钾长白云岩中的白云石及铁白云石可能与湖底热泉的喷流沉积作用有关。     

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷中二叠统芦草沟组云质岩沉积环境及白云石成因探讨*

准噶尔盆地吉木萨尔凹陷中二叠统芦草沟组发育一套陆内裂谷背景下,由粉砂级-泥级陆源碎屑、凝灰碎屑、碳酸盐及热液矿物组成的湖相细粒云质岩。本研究以云质岩为研究对象,通过岩石学、矿物学及地球化学研究探讨其形成环境和白云石形成机理。云质岩岩矿特征和主、微量元素特征表明,在中二叠世为处于干旱气候的浅水咸化湖盆,区域火山活动强烈,湖盆内幔源热液活动发育。云质岩中的白云石主要呈自形-半自形的微粉晶颗粒,形成细纹层或与其他组分混合,局部可见自形-半自形的细晶白云石,微粉晶白云石为低有序度白云石(0.46),成分均匀,被纹层包绕,细晶白云石交代残留结构发育,为成岩交代的产物;两类白云石均富锶贫镁,细晶白云石较微粉晶白云石更富铁和锰。微粉晶白云石具有较低的δ¹⁸O_PDB(平均为-4.72‰),基于白云石的形成流体由湖水和幔源热液混合的假设,所计算得到的形成温度介于54.61~186.46 ℃之间;δ¹³C_PDB偏高(平均为8.79‰),推测其与芦草沟组高的有机质埋藏量及产甲烷古菌的代谢活动有关。微粉晶白云石为同生期-准同生期沉淀或交代的原白云石,其Mg²⁺来自于咸化湖水、凝灰碎屑和幔源热液,热液带来的高温和产甲烷古菌的代谢活动打破了白云石形成的动力学屏障。     

三塘湖盆地上二叠统芦草沟组烃源岩地球化学特征

三塘湖盆地上二叠统芦草沟组分布面积广、厚度大、有机碳含量高,具好的生烃潜力,是盆地内主力烃源岩。烃源岩样品可溶有机质中含有丰富的脂肪酸、脂肪酸酯等含羰基化合物,随着埋深增加,饱和烃和芳烃含量递增,非烃含量和有机碳则呈递减趋势,表明含羰基化合物对源岩生烃有较大的贡献。饱和烃的各项指标显示,烃源岩的沉积环境为咸化湖相还原环境,母质输入以水生生物为主,陆源物质输入较少。诸多证据表明,在沉积初期和成岩早期细菌输入较多,细菌输入有机质构成了原始有机质的一部分,细菌改造原始有机质并产生前述含羰基化合物,在热作用和微生物作用下均可成烃。     

新疆三塘湖盆地马朗凹陷侏罗系西山窑组沉积特征及沉积模式

在岩心观察的基础上,结合录井资料、重矿物分析及地震资料,对三塘湖盆地马朗凹陷西山窑组物源方向、沉积相展布及沉积模式进行研究。研究认为马朗凹陷西山窑组主要发育辫状河三角洲和湖泊相2种沉积相。西山窑组下段沉积时期,辫状河三角洲在湖盆北侧大面积分布,辫状河三角洲前缘的水下分流河道频繁改道、迁移,相互切割,叠置成厚20～50m连片分布的砂体。西山窑组上段沉积时期,马朗凹陷以湖泊相沉积为主,有小规模的辫状河三角洲发育,局部发育滩坝砂体。西山窑组沉积整体呈现出一个水进过程。分析化验数据表明,西山窑组砂岩以岩屑砂岩和长石岩屑砂岩为主,储集层胶结作用不强,以压实减孔为主,主要发育剩余粒间孔;储集层质量主要受控于沉积微相,水下分流河道砂体是最好的储集砂体。     

准噶尔盆地乌—夏地区风城组云质岩类沉积环境及成因探讨

准噶尔盆地乌—夏地区二叠系风城组发育一套特殊的云质岩类,其沉积环境及成因复杂,目前仍存在较多争议。本文基于岩心观察（13口井）与系统取样测试分析（64个样品）,揭示了目标层位云质岩的岩石学和地球化学特征,探讨了不同类型云质岩的沉积环境及成因机制。研究结果表明：根据云质岩宏观结构特征,风城组可识别纹层状、星散状、丝絮状、团块状和不规则层状5种云质岩类型;高δ13CPDB值（平均4.0‰）、高古盐度值（平均13.0%）和深水沉积构造等特征表明目标层位沉积环境具有陆相低能、深水还原和咸水高矿化度等特点;纹层状云质岩为“高山深盆”盐湖卤水分层形成的准同生白云岩,团块状、不规则层状、丝絮状和星散状云质岩为埋藏交代白云岩。     

新疆三塘湖盆地石头梅地区芦草沟组油页岩测井响应特征及识别模型

为了研究三塘湖盆地石头梅地区油页岩测井响应特征,建立油页岩测井识别模型,基于样品测试数据和钻井测井数据分析,开展了油页岩特征分析、测井响应特征和ΔlogR模型搭建。研究表明,三塘湖盆地石头梅地区油页岩有机质丰度高,成熟度低,有机质类型为Ⅰ—Ⅱ1型,含油率中等。与围岩相比,油页岩具有高电阻率、高声波时差、低密度、高自然伽马的特征。泥岩的总有机碳(TOC)与电阻率和声波时差具有很好的相关性,利用2条曲线的叠合,建立了ΔlogR的计算公式。在此基础上,对TOC和ΔlogR进行耦合,建立了TOC的测井识别模型。油页岩的含油率与TOC具有良好的相关性,根据含油率和TOC的相关公式及TOC和ΔlogR的相关公式,建立了基于ΔlogR的油页岩含油率测井识别模型。基于此模型获得的预测的含油率与实测含油率相关系数可达0.86,具有较好的相关性,可为研究区后续油页岩的识别和老井资料的使用提供依据。