中国油页岩富集与地质事件研究

油页岩是一种有机质富集的细粒沉积岩,高古湖泊生产力和稳定的还原环境是油页岩成矿的关键。越来越多的学者研究发现,在含油页岩沉积组合序列中,经常出现火山、热液、大洋缺氧、气候突变、海侵、重力流等地质事件。通过对全国50个盆地、95个含矿区油页岩成因和分布规律的总结和归纳,揭示出火山、热液、大洋缺氧、气候突变、海侵、重力流等事件不同程度地改变古湖泊水体条件,引发湖泊表层高生产力,促进藻类勃发和微生物繁盛,并形成稳定的湖泊分层环境,成为油页岩富集的有利因素。但若过量的火山灰、频繁火山爆发释放大量气体、高温高压的间歇性热液流体以及频繁的重力流作用将不利于油页岩富集。针对这些地质事件研究,目前还只停留在对单个事件的分析,未来需要从地球系统科学整体出发,促进沉积学、地球化学、微生物学等多学科交叉,揭示非常规油气资源沉积富集与重大地质环境突变的生态循环过程,进一步深入加强多种地质事件耦合作用对油页岩成矿影响,丰富非常规油气沉积学理论。     

桦甸盆地始新统油页岩稀土元素地球化学特征及其地质意义

稀土元素因其稳定的地球化学性质已经成为研究油页岩等细粒湖泊沉积物的物源、古环境、古气候等变化的良好指示剂,具有重要的研究意义。笔者测试并重点分析了桦甸盆地始新统桦甸组油页岩REE地球化学特征。分析结果表明：桦甸含油页岩段稀土元素含量要低于上下段泥岩和炭质页岩样品,油页岩稀土元素总量（∑REE）为（91.51～355.98）×10^-6,平均值为162.56×10^-6,高于全球平均大陆上地壳成分（UCC）,略低于北美页岩;∑LREE/∑HREE及(La/Yb)_N等化学参数表明轻、重稀土元素分异明显,REE分布模式为明显的轻稀土元素富集、重稀土元素亏损呈平坦状、具中等程度的负Eu异常和弱负Ce异常。以Ce异常值反映水介质的氧化还原性,桦甸油页岩形成于缺氧的还原环境;以REE的分异程度来表征油页岩的沉积速率,桦甸组自下而上(La/Yb)_N值呈逐渐由增大→降低→增大的变化趋势,含油页岩段的沉积速率普遍比下段和上段低,与根据恢复压实后的桦甸组地层厚度和孢粉年龄估算得出的沉积速率结果相吻合,说明较低的沉积速率更有利于有机质的聚集和保存;以∑REE的纵向变化作为古气候波动的代用指标,高∑REE值指示暖湿的气候环境,低∑REE值指示冷干的气候环境。桦甸油页岩形成于干旱与温湿交替的气候环境,气候通过影响湖泊水体蒸发量与补给量的平衡而控制着湖平面的变化,从而控制了油页岩的层数和厚度。     

松辽盆地北部青一段油页岩地球化学特征及其记录的古湖泊学信息

油页岩地球化学特征及其记录的古湖泊学信息是揭示油页岩成矿富集规律的关键佐证。根据含油率、TOC、岩石热解、元素分析、生物标志化合物检测及有机显微组分分析,精细刻画了松辽盆地北部ZY1井青一段油页岩的地球化学特征,并分析了其记录的古湖泊学信息,探讨了古湖泊对油页岩有机质富集的控制作用。结果表明：青一段发育8层中等偏好品质的油页岩,下部为高品质油页岩富集层段;油页岩的含油率和TOC质量分数相关性极好,处于未熟—低成熟度演化阶段,生烃潜力大;油页岩中含丰富的萜类和甾类化合物,有机质类型主要为Ⅰ型,有机质来源主要为层状藻占优势的湖泊水生生物。地球化学参数指示,青一段下部古湖泊生产力呈现3个低→高的旋回,对应的古湖泊水体盐度呈现为3个半咸水-咸水旋回、古湖泊水体氧化还原性表现为还原-强还原-还原的厌氧环境,其中旋回Ⅱ后期湖泊生产力最高,对应的水体盐度最高、还原性最强。表明湖泊富营养化造成的高湖泊生产力是青一段高品质油页岩有机质富集的物质基础,盐度分层控制下强还原的湖底环境是高品质油页岩有机质富集的良好保存条件。     

渤海湾盆地石炭二叠系稀土元素特征及其地质意义

采集了渤海湾盆地周缘露头剖面和盆内钻井岩心的泥岩及少量灰岩样品,采用电感耦合等离子质谱技术对样品进行了系统的稀土元素测试分析。测试样品稀土总量平均值为290.39 μg/g ,明显大于北美页岩组合样。各样品δEu为0.42~0.83,平均0.67,中度Eu负异常;大多样品Ce含量正常,δCe为0.51~1.22,平均0.97。稀土元素配分模式总体为轻稀土富集、重稀土亏损型,轻稀土段曲线明显“右倾”,重稀土段则较为“平坦”。灰岩及部分泥岩中Ce的负异常指示了晚石炭世本区陆表海的沉积环境特点,古海水为氧化环境。根据稀土元素的Eu异常及总的元素组合特点,判断渤海湾盆地石炭—二叠系沉积物主要来自盆地北缘的阴山古陆,母岩类型为花岗岩。     

羌塘盆地白垩系海相油页岩特征及其形成条件分析

近年来,在羌塘盆地胜利河、长梁山、长蛇山、托纳木等地发现的油页岩为目前我国规模最大的海相油页岩矿床,具有重要的工业开采价值。海相油页岩的主要矿物成分为碳酸盐、粘土矿物和石英,并见有黄铁矿、石膏、菱镁矿等矿物。粘土矿物以伊利石为主,少量高岭石,不含蒙脱石。有机地球化学分析表明,这些油页岩的有机质丰度较高,有机质类型较好。胜利河油页岩TOC含量在4.31%~21.37%之间,均值为8.40%;托纳木油页岩的TOC含量也较高,最大值为25.68%,平均为9.32%;长梁山剖面油页岩的TOC含量在2.96%~23.47%之间,平均值为9.56%;长蛇山油页岩的TOC含量在4.53%~9.49%之间,平均值为7.74%。长蛇山油页岩干酪根类型主要为Ⅱ1型,少数为Ⅱ2和Ⅲ型;胜利河油页岩主要为Ⅱ1和Ⅱ2型干酪根,而托纳木油页岩的干酪根类型主要为Ⅱ1型和Ⅰ型。白垩系海相油页岩的形成受多方面因素控制,包括缺氧富氧状态、古生产力、古气候、粘土矿物的混积作用、古地形条件以及海平面变化等。其中,油页岩的总有机碳含量(TOC)与古环境元素指标Mo、V存在较强的相关关系,相关系数分别为0.975和0.917,而与古生产力指标P/Ti、Ba/Al之间为弱相关或无相关关系,相关系数分别为0.481和-0.739。因此,本文认为海相油页岩的形成以"保存模式"为主,有机质沉积时的水体环境对高有机质含量的油页岩的形成起主导作用,并在此基础上建立了海相油页岩的形成演化模式。     

中国西北地区石炭系泥岩稀土元素地球化学特征及其地质意义

详细研究了中国西北地区石炭系泥岩的稀土元素地球化学特征。各样品稀土总量为18 86× 10 -6～ 6 2 0 4× 10 -6,变化较大 ,其中祁连地区REE总量为 76 49× 10 -6～ 6 2 0 4×10 -6,甘肃永昌煤山子剖面的稀土总量最高 ,新疆北部地区泥岩和灰岩 (泥灰岩 )的稀土总量均较低。各泥岩样品的轻稀土富集 ,Eu负异常 ,δEu介于 0 44～ 0 90之间 ,δCe部分为正异常 (>1) ,部分为负异常 (<1)。研究区样品的Sm含量与北美页岩样品相比为正异常 ,Dy出现负异常的样品较多。根据稀土元素δCe和Ceanow的变化 ,反映当时新疆北部地区水介质环境大部分为缺氧的还原条件 ;祁连地区为海陆过渡环境 ,部分为氧化条件 ,另一部分为缺氧的还原条件 ,这与其他相标志所显示的结果是一致的。根据稀土元素组合及比值的变化 ,显示物源区母岩为花岗岩和玄武岩的混合来源 ,稀土分布模式均为轻稀土富集、重稀土亏损型 ,重稀土配分曲线较为平坦 ,显示源岩为粘土岩、花岗岩和中性岩的混合来源。     

松辽盆地南部油页岩微量元素特征及其成矿期古环境恢复

油页岩成矿期的古环境控制着油页岩有机质类型与丰度,而油页岩的有机质类型和丰度对于研究油页岩成因及富集规律具有重要的意义.松辽盆地南部含油页岩层段总体为深湖-半深湖相稳定沉积,微量元素特征对古环境的变化敏感,可利用油页岩微量元素含量的测试及其比值分析的方法恢复油页岩成矿期的古环境.通过对松辽盆地南部油页岩样品中20余种微量元素含量的测试及其比值的分析,恢复了青山口组与嫩江组油页岩成矿期的古环境.研究结果表明,油页岩成矿期的古气候为温暖湿润-半湿润半干热的气候,水介质为微咸水-半咸水的还原环境.青山口期相对嫩江期气候和盐度变化较稳定,气候略为干热,盐度也略高.     

湘西、黔北地区志留系稀土元素地球化学特征及其地质意义

中国南方志留系是加里东运动末期沉积的一套以碎屑岩为主的地层,同时其底部广泛发育一套优质烃源岩,对该套地层沉积古环境和古构造背景的恢复有重要的地质意义。通过对中国南方湘西和黔北典型剖面系统的地球化学分析表明该区志留系泥岩的稀土总量较高,w(ΣLREE)/w(ΣHREE)及w(La)N/w(Yb)N等比值显示轻、重稀土分异明显,REE分布模式为明显的轻稀土元素富集、重稀土元素呈平坦状及显著的负Eu异常。以Ceanom值反映水体介质的氧化还原性,志留纪早期的海水还原性较强,更有利于有机质的保存并形成优质的烃源岩。将REE的分异程度作为一种指示剂来表征沉积物沉积速率,志留系剖面自下向上,w(La)n/w(Yb)n值有逐步降低的趋势,表明研究区志留系下部的沉积速率普遍比上部低,更有利于有机质聚集和保存。根据稀土元素组合及其比值特征,结合古地理研究成果,认为研究区的物源来自雪峰古隆起和黔中古隆起,源岩为花岗岩和沉积岩的混合。     

鄂尔多斯盆地南缘铜川地区油页岩元素地球化学特征及古湖泊水体环境

为研究鄂尔多斯盆地南缘铜川地区三叠系延长组油页岩形成时的古湖泊水体环境,对采自研究区内3条剖面上的样品进行了主量及微量元素分析。结果表明,该区油页岩含磷、铁较高,可能是湖盆周边火山灰喷发带来的营养物质所致。油页岩的Sr/Ba、V/(V+Ni)、Ni/Co、U/Th、Sr/Cu、Mn O、Fe O/Fe2O3均值分别为0.32、0.91、3.11、3.83、2.6、0.027、0.55,指示研究区油页岩发育于温暖湿润气候下的半深湖-深湖相淡水缺氧陆相湖泊。根据Mo明显富集和较高的Ba/Al值,以及根据有机碳和古生产力关系式计算得出的较高的古湖泊生产力值,均表明油页岩沉积时期古湖泊生产力较高。     

抚顺盆地油页岩地质特征及其成矿过程

抚顺盆地位于郯庐断裂带北延东支[CD2]抚顺[CD1]密山断裂带上,盆内赋存有厚达200 m的巨厚油页岩层,按含油率高低,可分为上部富矿层和下部贫矿层。富矿层中水平层理发育,含油率多为5%~8%,最高可达12%;贫矿层中层理很少,多数层段含油率小于3%。地球化学分析结果显示,油页岩中有机碳含量较高,最高可达13.1%。油页岩属Ⅰ[CD*2]Ⅱ型干酪根,成熟度较低。整个含油页岩岩系的形成经历了盆地初始裂陷、加速裂陷、稳定发育、较快速裂陷、较慢速裂陷、终止裂陷6个阶段。综合分析表明,油页岩贫矿层形成于盆地周缘夷平程度较高、物源供给较少、盆地基底沉降相对较快、有机质堆积比例较低的浅湖环境;油页岩富矿层形成于盆地周缘夷平程度较高、物源供给较少、盆地基底沉降速率相对缓慢、有机质堆积比例相对较高的浅湖环境。     

内蒙古自治区胜利煤田煤-锗矿床元素地球化学性质研究

内蒙古自治区胜利煤田煤-锗矿是新近发现的特大型锗矿床,矿区元素地球化学性质表现为:碱性元素Ca、K、Na、Mg、Al等相对富集,锗与其关系为正相关;轻重稀土元素分异度较大,轻稀土元素较为富集,随锗含量的递增,轻稀土元素由富集逐渐减弱,重稀土元素逐渐出现较弱富集;锗含量与REE、LREE负相关,与LREE/REE、δEu正相关,与La/Yb、La/Sm、(La/Yb)n、(La/Sm)n、δCe值均呈负相关关系;而锗含量与灰分指数呈负相关关系。成煤沼泽中比较平静停滞的水文条件有利于溶液中的锗被有机质充分吸附。胜利煤田煤-锗矿形成环境为弱碱性及还原性较强的环境。煤-锗矿床的稀土元素地球化学特征具有继承性,稀土主要来自物源区的无机物质,胜利煤田西南部盆缘的岩石富含锗,可能就是煤-锗矿床中锗的原始来源。锗源母岩区全锗的供给和全锗进入成煤沼泽后的水文地质条件对锗在泥炭中的富集具有控制作用。     

Rare earth element studies of surficial sediments from the southwestern Carlsberg Ridge,Indian Ocean

The rare earth element (REE) contents of sixteen surficial calcareous sediments from the southwestern Carlsberg Ridge, Indian Ocean, have been determined. The total REE vary from 35 ppm to 126 ppm and are inversely related to the calcium carbonate content. REEs show a strong positive correlation with Al + Fe + K + Mg + Na (r ²= 0.98) and Mn + Fe + Cu + Ni (r ²= 0.86) suggesting that the REE is associated with a combined phase of clays (mainly illite) and Mn-Fe oxyhydroxides. The aeolian input into these sediments is suggested from the weak positive Eu/Eu* anomaly. Shale-normalized (NASC) pattern along with La_(n)/Yb_(n) ratio suggest enrichment of heavy REE (HREE) relative to the light REE (LREE) with a negative Ce/Ce* anomaly implying retention of a bottom water REE pattern. An erratum to this article is available at .     

Geochemistry and origin of rare earth elements (REEs) in the Shengli River oil shale, northern Tibet, China

The Shengli River-Changshe Mountain oil shale zone, located in the North Qiangtang depression, northern Tibet plateau, represents a potentially large marine oil shale resource in China. Twenty-eight samples including oil shale, micritic limestone and marl were collected from the Shengli River area to determine the contents and distribution patterns of rare earth elements (REEs) in marine oil shale. Oil shale samples from the Shengli River area have high ash yield (61.86–67.48%) and TOC content (8.02–13.67%) with low total sulfur (S_t,d) content (0.76–1.39%) and intermediate shale oil content (3.60–16.30%). The total rare earth element (ΣREE) content in oil shale samples is notably depleted (46.79–67.90 μg/g), approximately one third of the mean value of the North American Shale Composite (NASC), and lower than that of world-wide black shales and Chinese coals, but higher than that of world-wide coals and micritic limestone samples (29.21 μg/g) from the Shengli River area. The oil shale samples from the Shengli River area exhibit shale-like Chondrite or NASC-normalized REE patterns similar to those of micritic limestone and marl samples from this area, indicating that REEs of these different lithological samples may have been derived from a similar terrigenous source.REE contents of oil shale samples are highly positive correlated with ash yield and show a positive correlation with Fe and a weakly positive correlation with organic sulfur, and the vertical variations of REEs mainly follow those of Si, Al, K and Ti. All these facts indicate that the REE contents in oil shale seams are mainly controlled by clay minerals and, to a lesser extent, by pyrite, as well as partly associated with oil shale organic constituents. Rare earth elements in the Shengli River oil shale have originated from two sources: a felsic volcanic rock source and a clastic or/and limestone source.     

石笋稀土元素含量的两种溶样方法测试结果对比分析

对于采自川东北诺水河溶洞群的石笋SJ3,采用2%的HNO3和HF+HNO3两种溶样方法分析测试了其稀土元素(REE)含量。结果表明:虽然多数石笋中存在碎屑物质,SJ3的少数样品在采用2%的HNO3溶解后有明显的残留物存在,但采用HF+HNO3全部溶解样品得到的SJ3的REE含量与采用稀HNO3溶样得到的结果并没有显著的差别。这表明SJ3的REE可能主要不是直接来自于地表土壤中难溶的硅酸盐矿物,而可能是土壤风化释放的REE通过吸附在颗粒/胶体态物质的表面,经过岩溶地下水的搬运而沉积到SJ3中。由此认为,采用稀酸溶样基本上可以将石笋SJ3的REE释放出来。      

内蒙古河套平原高砷地下水中稀土元素含量及分异特征

高砷地下水是世界范围内的一个重大环境问题。尽管已有工作在高砷地下水的地球化学特征、形成条件和富砷机理等方面取得了很大进展,但其稀土元素(REE)含量及分异特征却一直不清楚,这就限制了稀土方法在评价此类地下水中的应用。在对内蒙古河套盆地地下水样品进行现场测试、实验室分析检测的基础上,我们发现高砷地下水的REE浓度较低。对地下水REE浓度依照北美页岩平均组分(NASC)进行归一化处理后,我们发现大部分水样富集重稀土元素(HREEs),而贫化轻稀土元素(LREEs)。HREEs的富集与地下水中碳酸根对于REE的络合作用密切相关,而弱碱性环境下REE的再吸附可导致LREEs的贫化。所有地下水样表现为Eu正异常,其中大部分表现为Ce负异常。Eu正异常似乎与铁锰氧化物的还原性溶解和解吸附有关,地下水As浓度随[Eu]NASC的升高而升高。从某种意义上说,还原性含水系统中Eu正异常的程度也许可以反映地下水As的富集程度。     

鄂尔多斯盆地陇东地区三叠纪最大湖泛期沉积物稀土元素地球化学特征及其物源意义

上三叠统延长组长7沉积时期为鄂尔多斯盆地的最大湖泛期,对陇东地区及盆地周缘古陆的岩石样品进行稀土元素地球化学分析,发现研究区泥岩样品特征与大陆上地壳一致,其稀土元素配分模式与盆地北-东北缘阴山大青山、西南缘陇西古陆、西北缘阿拉善古陆和南缘秦岭的古老岩浆岩和变质岩的稀土元素配分模式基本一致,与东缘吕梁山古老花岗岩则极度不同。研究认为,研究区沉积物源岩主要来自于上地壳,以长英质岩石为主,长7时期周缘古陆均为湖盆提供物源,而吕梁山当时并未隆起,不提供物源。     

鄂尔多斯盆地陇东地区三叠纪最大湖泛期沉积物稀土元素地球化学特征及其物源意义

上三叠统延长组长7沉积时期为鄂尔多斯盆地的最大湖泛期,对陇东地区及盆地周缘古陆的岩石样品进行稀土元素地球化学分析,发现研究区泥岩样品特征与大陆上地壳一致,其稀土元素配分模式与盆地北—东北缘阴山大青山、西南缘陇西古陆、西北缘阿拉善古陆和南缘秦岭的古老岩浆岩和变质岩的稀土元素配分模式基本一致,与东缘吕梁山古老花岗岩则极度不同。研究认为,研究区沉积物源岩主要来自于上地壳,以长英质岩石为主,长7时期周缘古陆均为湖盆提供物源,而吕梁山当时并未隆起,不提供物源。     

Rare earth element transport and fractionation in small streams of a mixed basaltic–granitic catchment basin (Massif Central, France)

We present dissolved load (< 0.45 μm) rare earth element (REE) patterns of small streams from a catchment basin in the Massif Central in order to characterize the individual fractionation stages for the dissolved REE from the source to the catchment outlet. The upper part of the catchment is located on a basalt plateau, followed downstream by deep and narrow valleys with granitic and orthogneissic bedrock. Stream water has basalt-like REE patterns on the basaltic plateau close to the source, followed by a continuous depletion in light REE (La-Sm, LREE) downstream. Strontium and neodymium isotope ratios of stream water demonstrate that the dissolved REE are essentially of basaltic origin, even in the lower, granitic and gneissic part of the catchment. Mixing with gneiss or granite derived REE thus cannot explain the observed evolution of the REE patterns. There seems also to be no link with the calculated speciation of the dissolved REE. In contrast, a correlation between saturation indexes for hematite and La/Yb ratios suggests that REE fractionation is mainly controlled by precipitation of Fe-oxide particles that preferentially remove LREE from solution.     

Rare Earth Element Behaviour in theWunugetushan Copper - Molybdenum Deposit,Inner Mongolia, and Its Implications

Considering porphyry and wall rocks as a whole system, the behaviour of rare earth elements (REE) in hydrothermal alteration and mineralization of the exceedingly large Wunugetushan porphyry Cu-Mo deposit of Inner Mongolia has been studied. It has been found for the first time that there exists complementary REE variation in hydrothermal alteration between porphyry and wall rocks, and Eu depletion has certain significance in indicating mineralization. Based on an analysis of the variation in REE contents of relevant minerals during the hydrothermal alteration, the ore-forming fluids are inferred to be depleted in ∑REE, comparatively enriched in ∑Y and strongly depleted in Eu. In the intermediate-strong alteration zones, porphyry and wall rock took part in hydrothermal metasomatism and alteration almost in equal ratio mass. Furthermore, studies of REE and hydrogen and oxygen isotopes and fluid inclusions confirm the existence of hydrothermal convection and the possibility of supplying part of ore mater     

新疆阿勒泰市阿巴宫铁矿磷灰石微量和稀土元素特征及矿床成因探讨

阿巴宫铁矿床产于阿尔泰南缘晚志留世-早泥盆世的酸性火山岩中.矿体呈透镜状、脉状及似层状,受火山断裂构造控制,与围岩界线清楚;围岩蚀变不很发育,矿石品位较高;磷灰石与磁铁矿共生.其特征可以与瑞典北部Kiruna型铁矿床、宁芜玢岩铁矿床等进行对比.对阿巴宫铁矿床两个不同矿区磷灰石的稀土元素及微量元素组成的分析结果表明,磷灰石中∑REE变化于1352.96×10-6～6986.33×10-6之间,平均值为3717.70×10-6; (La/Yb)N比值变化于1.37～9.77之间,平均值5.22;δEu范围在0.22～0.30之间,平均值0.25;以轻稀土元素富集、轻重稀土元素分馏较弱和Eu的显著负异常为特征,与瑞典北部Kiruna型铁矿床、宁芜玢岩铁矿床相一致,表明阿巴宫铁矿床与上述铁矿床成因相同,均属岩浆分异成因.变质流纹岩稀土元素分布曲线形态与磷灰石的非常相似,微量元素特征也基本一致,表明铁的成矿作用与花岗质岩浆的分异-矿浆侵入有关. 