原油裂解气和干酪根裂解气的地球化学研究(Ⅰ)——模拟实验和产物分析

采用高温模拟技术,对原油、氯仿沥青"A"、原油族组分(饱和烃馏分、芳烃馏分、非烃馏分和沥青质馏分)、烃源岩和干酪根样品进行模拟实验并对其产物进行系统地球化学研究.结果表明不同类型样品模拟实验的气态烃产率特征存在着明显差异,尤其是原油组分中各馏分由于化学结构上的不同,这种差异性更加明显.此外,不同类型样品裂解气体组分中C2/C3值不仅与C2/iC4值而且与模拟温度具有较好的对应关系,模拟温度在500~550℃时,C2/C3值约为2,对应的C2/iC4值约为10.当模拟温度大于500℃以后,烃源岩和干酪根裂解气的C1/C2,C1/C3明显高于原油和氯仿沥青"A"的裂解气.在同样的模拟温度下,烃源岩和干酪根裂解气的干燥系数明显高于原油和氯仿沥青"A"裂解气,当模拟温度在500~800℃范围内,两者的差值总体上在10%以上.这些特征为原油裂解气和干酪根裂解气的区分提供了重要理论依据和地球化学参数.     

中国部分盆地原油氮同位素地球化学特征

测定了中国部分盆地不同性质原油的氮同位素组成, 结合分子有机地球化学的部分方法, 对中国不同盆地原油的氮同位素地球化学进行了初步研究. 所测定中国不同性质原油氮同位素组成分布在−6‰~20‰之间. 不同类型盆地原油的氮同位素组成有不同分布, 淡水沉积环境原油的δ¹⁵N较低, 大致在1‰~5‰左右; 咸水和半咸水沉积环境形成的干酪根和原油δ¹⁵N较高, 通常在10‰以上, 有些甚至超过17‰. 塔里木塔中地区奥陶系原油δ¹⁵N最低, 大多在0以下, 反映出可能以海相碳酸盐岩有机质为主要来源的特点. 分馏作用影响氮同位素的分布范围. 微生物的降解作用往往会引起δ¹⁵N明显增加. 油气运移过程导致同位素比值下降, 但近距离的运移对同位素组成分布影响不大.     

原油裂解气和干酪根裂解气的地球化学研究(Ⅱ)—原油裂解气和干酪根裂解气的区分方法

有关原油裂解气和干酪根裂解气的区分问题,以往的研究中主要采用了Behar等和Pinzhofer等的研究成果,即C2/C3比值在干酪根的初次裂解气中基本是一个常数,C1/C2逐渐增加,而在原油裂解生气过程中C2/C3迅速增加,C1/C2保持相对稳定.模拟实验的研究表明,无论是原油还是干酪根,在其裂解生气过程中,随热力条件的增加,C2/C3,C1/C2,C1/C3均会增加;比较而言,C2/C3受天然气来源类型的影响相对较小,主要反映天然气的成熟度特征.当C2/C3约为2,C2/iC4约等于10时,对应的Ro值约为1.5%~1.6%.而C1/C2,C1/C3则明显受来源特征的影响.在C2/C3接近的条件下,原油裂解气的C1/C2,C1/C3值明显低于干酪根裂解气,且其干燥系数也相应较低.这一认识与以往的区分方法在理论上存在较大差异.实例分析表明,运用上述基本观点,可有效解决原油裂解气和干酪根裂解气的区分问题.     

不同压力体系下原油裂解的地球化学演化特征

为探讨原油裂解成气过程中正构烷烃、甾烷和萜烷等生物标志物地球化学的演化规律及压力的影响,对东营凹陷古近系的低熟原油样品在高压釜中进行了原油裂解成气模拟实验,实验设计了2种不同的实验压力条件下（常压开放体系和20MPa压力封闭体系）,以升温速率30℃／h升温到650℃．从300℃开始,每隔50℃对实验产物进行特征检测,加压实验通过注水加压实现．样品来源于中国东部东营凹陷古近系的低熟原油．实验结果显示,常压和20MPa下,原油在达到450℃后进入原油裂解成气阶段．在原油裂解成气之前的一定温度范围内,原油已经开始不同层次地裂解,包括高分子正构烷烃向低分子正构烷烃的演变．原油裂解成气过程存在重烃气二次裂解生成甲烷气的过程,主要发生在550～650℃,表现为Ln（C1／C2）,Ln（C1／C3）和干燥系数显示升高的特征．压力（20MPa）对原油裂解总体是一个抑制的过程：相对常压开放性体系,20MPa下原油转化率降低,原油主裂解成气门限温度升高和原油裂解主成气温阶时间延迟,高温下较高碳数的正构烷烃或其他化合物得到保留,∑C21^-／∑C22^＋,Ln（C1／C2）,Ln（C1／C3）和Ln（C2／iC4）和干燥系数等参数值在主原油裂解成气温阶内降低,Ph／nC18,Pr／nC17在二次裂解阶段（550～600℃）下降．压力不同程度地影响了Ts,Tm,C31升藿烷和C29甾烷等生物标志物及其成熟度参数在原油裂解高温阶段的演化,并且在不同的温阶这种影响表现出差异性．     

氯仿沥青“A”、原油及其族组分裂解气轻烃地球化学特征

对原油、氯仿沥青"A"、饱和烃馏分、芳烃馏分和沥青质馏分在裂解过程中轻烃化合物的组成特征系统研究显示,随着模拟温度的增高,样品中轻烃化合物正构烷烃、支链烷烃和环烷烃逐渐减少,最终消耗殆尽;而甲烷、苯及其同系物的丰度明显增加,成为主要产物.不仅提出了苯/正己烷与甲苯/正庚烷比值可作为原油裂解程度的指标;而且发现不同类型样品在裂解过程中,轻烃常用的成熟度参数iC4/nC4,iC5/nC5,异庚烷值、2,2-二甲基丁烷/正己烷与(2-甲基己烷+3-甲基己烷)/正庚烷比值,随着模拟温度的增加其变化规律与油气藏中发现的现象一致,揭示这些参数可能是油气演化过程中有效的成熟度指标.     

金龙山-丘岭金矿床地质地球化学特征及成因:秦岭式卡林型金矿成矿动力学机制

秦岭卡林型金矿带是世界第２大卡林型金矿集中区,与形成于新生代活动大 陆边缘盆岭省的美国西部卡林型金矿不同,产于中生代大陆内部碰撞造山带,成矿同 位素年龄集中于 １９７．４５－１２９．４５ Ｍａ,属碰撞造山挤压伸展转变期的减压增温体制,表明成矿与碰撞同步．包裹体、同位素和成矿元素地球化学研究揭示成矿流体和成矿物质主要来自海西－印支构造层,中生代时海西－印支构造层沿双河－公馆断裂等的陆内俯冲导 致了金龙山等金矿床形成,基此建立了“秦岭式”卡林型金矿构造成矿模式．     

华北埃达克质岩与克拉通破坏：实验岩石学和地球化学依据

华北埃达克质花岗岩和火山岩与岩石圈减薄时空一致性使得它们成为窥视克拉通破坏过程和机制的一个重要窗口.本文通过实验岩石学资料限定华北埃达克质岩石的主要源区岩石为中钾和高钾基性变质岩,并通过基性变质岩体系相平衡、长英质熔体TiO2溶解度、埃达克质岩石Nb/La随La/Yb变化规律等研究论证大别、胶东和克拉通北缘许多埃达克质岩石的源区存在残留金红石,岩浆形成深度超过50km,从而揭示华北克拉通破坏涉及超过15km的地壳厚度减薄或下地壳拆沉.     

岩浆底侵作用与汉诺坝现今壳-幔边界组成--捕虏体岩石学与地球化学证据

从汉诺坝新生代玄武岩中岩浆底侵成因的麻粒岩相和榴辉岩相堆晶岩、橄榄岩和辉石岩捕虏体的岩石矿物组合、岩石结构、矿物学、主微量元素和同位素地球化学特征, 讨论和限定了壳-幔边界岩石组成, 并得到岩石高温高压波速实验和深部地球物理探测结果的支持. 现今下部下地壳主要由麻粒岩相镁铁质堆晶岩(以斜长二辉岩为主)组成; 壳-幔过渡带主要由榴辉岩相石榴辉石岩、辉石岩和尖晶石二辉橄榄岩等组成; 太古代地体麻粒岩只是名义上的早期下地壳. 发生在壳-幔边界的岩浆底侵作用导致地壳的垂向增生和壳-幔过渡带的形成, 是显生宙以来壳-幔边界组成和化学调整的重要机制.     

东太平洋海隆13°N附近Fe-氧羟化物的形成: 矿物和地球化学证据

测定了东太平洋海隆13ºN附近1个站位(103º54.48′W, 12º42.30′N, 水深2655m)的Fe-氧羟化物的矿物和化学组成. Fe-氧羟化物为隐晶质, 含少量闪锌矿微晶. 与其他海区的Fe-氧羟化物相比, 其化学组成的变化范围较小, Fe, Si, Mn含量分别达39.90%, 8.92%和1.59%, 具有高Cu(0.88%~1.85%)和Co(66×10^-6~704×10^-6)含量, 以及Co+Cu+Zn+Ni>1.01%的特点, 微量元素As, Co, Ni, Cu, Zn, Ba, Sr和常量元素Fe, Ca, Mg, Al的含量落在东太平洋海隆13ºN附近热液硫化物的变化范围内, 反映出其是热液硫化物经次生氧化作用形成的产物. 东太平洋海隆13ºN附近1个站位Fe-氧羟化物的SREE较低(5.44×10^-6~17.01×10^-6), 具有明显的负Ce异常(0.12~0.28), 与海水具有相似的球粒陨石标准化REE配分模式形态, 明显不同于热液柱中悬浮物和喷口流体的REE组成特征, 表明Fe-氧羟化物形成过程中REE主要来自海水, 可构成海水中REE的一个汇. 热液柱颗粒物的快速沉淀导致了其REE含量较低和Mn含量偏高, Fe-氧羟化物对海水的吸附作用, 使其从海水中捕获了部分V和P等元素. 东太平洋海隆13ºN附近该站位Fe-氧羟化物的形成过程是一个低温、有氧条件下的硫化物次生氧化过程, 所形成的Fe-氧羟化物与东太平洋海隆13°附近的硫化物平均值相比, 具有较高的Fe, Cu, Co含量, 和较低的Zn, Pb, Cd含量.     

华北克拉通北缘包头东正长岩的成因:来自岩石矿物学和地球化学的证据

包头东正长岩位于内蒙古包头市东,阴山南麓,是华北克拉通北缘三叠纪碱性岩带最西端的岩体.本文对此岩体进行了锆石U-Pb年代学、矿物化学、岩石地球化学和Sr-Nd同位素的研究,讨论了其成因及源区地幔性质.岩体由霞石辉石正长岩和碱性长石正长岩组成,锆石LA-ICPMS U-Pb年龄为(214.7±1.1)Ma,为晚三叠世岩浆活动的产物.单斜辉石(从核部到边部,成分由透辉石向霓石-普通辉石演化),黑云母,正长石和霞石是岩体主要组成矿物.岩体稀土总量较高,稀土配分模式为右倾,无明显铕异常;相对富集轻稀土元素和大离子亲石元素(如Rb、Ba、Sr和Pb),亏损重稀土元素和高场强元素(如Nb、Ta和Ti);具有富集的Sr-Nd同位素组成,初始~(87)Sr/~(86)Sr为0.7061~0.7067,εNd(t)值为–9.0~–11.2.矿物学和地球化学数据揭示包头东正长岩属于硅不饱和钾质-超钾质碱性岩岩浆系列,高CaO、Fe_2O_3、K_2O、Na_2O含量,低SiO_2含量,富水,高温,高氧逸度;岩体起源于位于石榴石稳定区富含金云母的古老,富集岩石圈地幔.包括包头东正长岩在内的华北克拉通北缘三叠纪钾质碱性岩带的发育,揭示华北克拉通北缘下覆岩石圈地幔受到了来自古亚洲洋俯冲板片(及上覆沉积物)流体/熔体的交代改造;晚三叠世,华北克拉通北缘已经进入了被破坏大陆边缘的强烈伸展演化阶段.     

桐柏-大别山南缘的志留纪A型花岗岩类: SHRIMP锆石年代学和地球化学证据

采用锆石SHRIMP U-Pb定年方法, 获得桐柏-大别山南缘随州黄羊山岩体中钠闪石石英正长岩的岩浆锆石年龄为439±6 Ma. 根据锆石形貌特征和高的Th/U比值, 该年龄代表了岩体的结晶年龄. 黄羊山岩体岩石类型主要为过碱性石英正长岩、碱性花岗岩和正长岩, 它们具有高的碱性指数(A.I. = (Na + K)/Al, 摩尔比)和Fe/Mg指数[FeO_T/(FeO_T+MgO)], 低CaO和MgO等特征, 岩石富含Nb, Zr, Ga, Y, Hf等高场强元素、轻稀土富集、具明显负Eu异常和高的Ga/Al比值, 与非造山环境中的A型花岗岩类的地球化学特征相一致. 黄羊山A型花岗岩类为南秦岭-南大别古生代碱性岩带的一部分, 是在古特提斯洋扩张背景下扬子克拉通北缘伸展作用的产物.     

北秦岭微古陆形成与演化的地球化学证据

由东秦岭相邻构造单元中前寒武纪基底岩石和显生宙花岗岩长石铅同位素组成、幔源镁铁质岩石钕同位素组成和某些不相容元素对比值的对比研究,结合沉积岩地球化学分析,论证了北秦岭不属于华北克拉通的组成部分,而应为于古元古代在强亏损型上地幔之上的新生地壳基础上发展形成的微古陆,最初可能具有洋岛性质,并位于临近华北陆块边缘的地方。     

喜马拉雅造山带地壳深熔作用: 来自聂拉木群混合岩的地球化学和年代学证据

高喜马拉雅结晶岩系中存在的混合岩化现象是地壳深熔作用的结果. 广泛发育于高喜马拉雅结晶岩系中的混合岩(称为高喜马拉雅混合岩)为研究地壳深熔过程及其与喜马拉雅淡色花岗岩(简称为淡色花岗岩)的成因联系, 为探讨地壳深熔在碰撞造山后地壳演化中的作用提供了重要的线索. 目前对于混合岩与淡色花岗岩的形成是否存在成因关联, 混合岩与深部断裂构造的形成和发展之间的关系问题, 在认识上存在分歧. 缺乏该混合岩形成的直接年代学资料是产生分歧的重要原因之一. 对高喜马拉雅结晶岩系中的混合岩的3个基本组成单元——中色体、浅色体和暗色体进行了详细的地球化学研究; 对其中的浅色体进行了K-Ar年代学研究. 结果表明Ⅰ-类浅色体的形成年龄约为23 Ma. 该年龄与喜马拉雅主中央断层开始活动的时代一致或略早于其形成时代, 显示地壳深熔在主中央断层的形成中可能起着关键的作用. Ⅱ-类浅色体的形成年龄与淡色花岗岩的形成时代一致, 从年代学上为淡色花岗岩与混合岩中浅色体的成因联系提供了新的约束. 本次研究在聂拉木地区获得了6.23 Ma浅色体形成年龄, 这是目前在高喜马拉雅中段获得的最年轻的淡色花岗岩岩浆活动的证据.     

西藏泽当英云闪长岩的地球化学和Sr-Nd同位素特征: 特提斯洋内俯冲的新证据

对雅鲁藏布江缝合带泽当段岛弧火成岩组合中英云闪长岩的分析表明, 该岩石具有与典型埃达克岩相似的特征: 高SiO₂(58%~63%), Al₂O₃(18.4%~22.4%), Sr(810×10^-6~940×10^-6), Sr/Y(77~106), 低HREE(Y=9×10^-6~11×10^-6, Yb＝1×10^-6~1.3×10^-6), 富集LREE, 并有微弱的Eu正异常. I_Sr(0.70421~0.70487)较低, 而¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd (0.512896~0.512929)和εNd(t)值(+6.7~+7.3)较高. 以上特征表明, 泽当英云闪长岩是由洋壳俯冲到一定深度后部分熔融而成, 熔融过程中可能卷入了少量大洋沉积物. 这套俯冲洋壳成因的埃达克岩的厘定, 指示中生代时特提斯洋开始发生洋内俯冲, 印证了前人所提出的洋内岛弧的存在.     

南岭燕山早期后造山花岗岩类: 岩石学制约和地球动力学背景

在南岭花岗岩带中燕山早期的岩浆岩套花岗岩类占绝对优势, 以二长花岗岩和钾长花岗岩为主. 在岩带的东段赣南和闽西南地区, 存在燕山早期的A型花岗岩类(176~178 Ma)和双峰式火山岩(158~179 Ma)组合, 在岩带中部湘南地区存在燕山早期的玄武岩类(177~178 Ma). 赣南地区的双峰式火山岩组合中酸性端员流纹岩和A型花岗岩类同具有板内花岗质岩石的地球化学特征, 基性端员玄武岩为板内拉斑玄武岩, 湘南地区的玄武质岩石不仅为板内拉斑玄武岩而且发育有板内碱性玄武岩. 鉴此, 南岭地区燕山早期的岩浆岩套无疑是一种典型的后造山(Post-orogenic)岩石组合. 后造山岩套是后碰撞(Post-collision or Late orogenic)事件结束和泛大陆开始裂解的标志, 预示着一个新的造山的威尔逊旋回即将来临. 因此可以认为南岭地区燕山早期应是继印支造山运动以后的一种后造山的大陆裂解的地球动力学背景, 并非自白垩纪以来才开始裂解.     

地应力测量及其对油气运移和断层封堵性影响的发展现状与趋势

地应力是地下地质结构发生改变的主要影响因素,是断层活动的主要驱动力.它的大小、方向、作用效果等直接决定了断层是否具有封闭性,能否对其周围的油气进行封堵,从 而确定油气开发的有利区带.为了更清楚地认识地应力以及其对油气运移的作用,本文首先对地应力的测量方法进行分类和总结,阐述不同测量方法的工作原理、使用条件以及各自的优缺...     

腾冲火山起源的地球物理和地球化学研究进展

腾冲新生代火山位于印度板块与欧亚板块碰撞边界上.该区域构造活动强烈,火山具有潜在的喷发性,研究腾冲火山起源对于认识板块俯冲过程、火山活动规律具有重要意义.本文总结了近年来腾冲火山起源的最新进展,包括地球物理和地球化学的新成果,探讨了火山岩浆来源和火山形成的深部动力学机制.这些研究发现腾冲火山的形成主要与板块俯冲有关,早期俯冲形成的残余大洋板片和现今俯冲的印度板块都可能是交代物质的来源,大洋板片在深部释放融流体形成富集软流圈地幔和岩石圈地幔.后期岩石圈的伸展作用可能诱导了富集软流圈地幔的部分熔融,导致岩浆物质喷出地表.根据⁸⁷Sr/⁸⁶Sr与SiO₂的相关性,得到腾冲玄武岩遭受到地壳混染作用不明显,而安山岩和英安岩遭受地壳混染作用明显.地球物理成像显示腾冲火山下方地壳中有不同尺度的岩浆囊,其中上地壳有若干小岩浆囊,在中下地壳有大岩浆囊.地震成像显示地壳中的低速体向下延伸至上地幔,很可能反映地壳中的岩浆囊有地幔热物质的持续供给.     

腾冲热海地区NW向断裂活动性的地球化学证据

腾冲热海是中国最著名的火山地热区 ,近期区内水热流体活动异常强烈。研究区内几乎所有 95℃以上的沸泉、喷沸泉以及 1993年以来发生的 2 0余次水热爆炸点均沿NW向断裂分布 ,显示该断裂目前处于强烈活动之中。钍、氡射气测量结果确定了NW向断裂的存在和具体位置。研究认为 ,NW向断裂的形成和异常活动可能与火山区壳内岩浆活动有关     

1908年俄罗斯西伯利亚通古斯大爆炸物体性质的地球化学证据

用ICP-MS分析了西伯利亚中部通古斯地区的沉积物和附近的岩石样品, 在1908年爆炸事件影响层中分别发现和证实了Pd, Ni, Co, REE, Ti和Sr等元素的异常,比背景值高出4~35倍. 事件影响层中, Pd与Ni, Co, ∑REE之间均具有良好的相关性, 而这些元素在非事件层中则不具相关性, 表明它们应具有相同的来源, 即通古斯爆炸物体. 事件影响层中REE的碳质球粒陨石标准化配分曲线比较平坦, 而非事件层中的配分曲线更为陡峭, 前者的(La/Yb)N为2.1～3.2, 后者则为7.0～143.2; 附近的岩石样品中REE与球粒陨石的比值为10~100, 而事件影响层样品中的该比值为1左右; 并且影响层的Ti/Ni比值以及Sr/Co比值与彗星的相近, 表明这些元素异常不可能由地内物质污染所致, 而是由通古斯爆炸事件引起的, 爆炸物体的成分可能与碳质球粒陨石相似, 很可能是彗星. 此外, 根据事件层中Pd的异常丰度, 估算出爆炸物体的质量大于107吨, 半径大于126 m.