高价Mn氧化物介导下轻烃热化学氧化的模拟实验研究

研究烃类的热化学氧化对分析油气保存条件和探讨深部碳循环机制都具有重要意义。本文以轻烃-MnO₂-水体系为例,基于熔融石英毛细硅管和拉曼光谱分析技术的在线观测热液实验技术,对油气藏中常见的轻烃热化学氧化反应的发生温度和变化规律进行了研究。结果表明,轻烃热化学氧化温度随烃类碳数的增大而降低,从丁烷到十三烷,其反应发生温度从125℃降到约100℃,与热化学氧化反应的吉布斯自由能变化顺序一致。表明烃类热化学氧化需要的温度条件并不苛刻,在3000 m以下埋深且含有氧化性地层的沉积盆地中即可发生。实验结果与准噶尔盆地地质实例基本相符,油气充注中心区优先氧化高碳数烃类,远离充注中心缺乏液态烃的井区发生甲烷等轻烃氧化,烃类的热氧化过程受烃类氧化顺序和油气充注时空差异性两大因素制约。     

塔里木盆地寒武系—奥陶系白云岩稀土元素特征及其成因意义

塔里木盆地寒武系—奥陶系白云岩是重要的油气储集层,按能反映成因的结构构造特征将其分为4类,即泥晶—粉晶白云岩、藻纹层白云岩、斑状白云岩及重结晶白云岩。通过分析各类白云岩的稀土元素组成特征,并结合岩石学研究,探讨了各类白云岩成岩流体性质及其水岩比的相对大小。4类白云岩的ΣREE差别较大,但稀土元素配分模式均具LREE轻微富集、HREE亏损、Eu负异常且与海相泥晶灰岩相似的特征,其稀土元素配分模式主要受海水的影响。4类白云岩经受的成岩作用差别明显,但REE迁移行为类似,无明显分馏。泥晶—粉晶白云岩中ΣREE平均值为51.55×10-6,与泥晶灰岩相近,其ΣREE主要受控于原岩,受后期成岩作用的影响相对较小,其成岩过程的水岩比较小。藻纹层白云岩的ΣREE平均值为21.37×10-6,不及海相泥晶灰岩的1/2;岩石学及地球化学资料反映其成因与藻类密切相关,其低ΣREE可能是由ΣREE极低的藻类参与白云岩化所致,后期成岩改造作用对其影响并不明显。斑状白云岩的ΣREE平均值为28.89×10-6,远低于泥晶灰岩及泥晶—粉晶白云岩,反映其白云岩化过程的水岩比远高于泥晶—粉晶白云岩。重结晶白云岩的ΣREE平均值为13.64×10-6,不及泥晶灰岩的1/4,在4类白云岩中最低,岩石学特征表明此类白云岩经受了白云岩化及后期强烈重结晶2期主要成岩作用,而这2期成岩作用均需极高的水岩比,此类白云岩的稀土元素组成特征主要是这2期成岩作用叠加的结果,其低ΣREE值可能是大量ΣREE含量极低的成岩流体改造的结果。     

塔里木盆地下古生界白云石微区REE配分特征及其成因研究

利用LA-ICP-MS分析手段, 对塔里木盆地下古生界不同类型白云石进行了微区REE分析, 并利用标准海水对白云石REE含量进行了标准化处理(SWN, Sea Water Normalized). 总体上看, 白云石SREE多低于20 ppm (1 ppm=1 mg/g), 绝大多数样品REESWN配分特征类似, 表现为轻稀土富集, 重稀土曲线平缓, Ce正异常明显, 说明它们具有类似的白云岩化流体来源, 即海水来源. 根据白云石成因与成岩特征, 将白云石分为准同生白云石与成岩(改造)白云石两大类, 各自具有不同的REE配分特点: (1) 准同生白云石具有最高的REE含量(大于20 ppm), 且其边部REE含量明显低于核部. 高的REE含量记录了浓缩海水与灰质沉积物相互作用而发生白云岩化的过程, 低REE含量的白云石边缘乃是后期成岩过程中较淡的孔隙流体对其改造的结果. (2) 成岩(改造)白云石又可细分为4类: a) 埋藏白云石, 其REE含量低于准同生白云石, 但高于灰岩, 且边部REE含量高于核部, 说明浓度较高的孔隙流体交代早期灰岩而形成; b) 孔隙充填白云石, 产于白云岩较大孔隙/洞中, 与基质白云石具有类似的REESWN配分特征, Eu异常不明显, 说明白云岩化流体源自成岩流体; c) 重结晶白云石, REE含量普遍较低, 说明重结晶过程中伴随有REE的流失; d) 热液改造充填白云石, REE含量最低, 并具有明显的Eu正异常, 反映其形成与热液活动有关, 并且伴随着REE的大量流失. 因此, 不同类型白云石REE含量变化与配分特征, 较好地记录了它们形成的原始条件与后期变化过程, 是深入研究白云石成因与成岩演化的良好示踪标志.     

C-H-O-N体系挥发分的拉曼定量分析:压力、温度和流体组成的影响

拉曼光谱是定量分析流体包裹体中挥发分组成和压力的重要手段,而这又是恢复流体捕获温度、压力的前提。本文收集了CH₄-N₂、CH₄-N₂-H₂O和CH₄-N₂-CO₂-CO体系在21～350℃和1～60 MPa条件下的原位拉曼光谱,获取了CH₄、N₂、CO₂和CO特征拉曼光谱的峰位和峰面积等光谱参数,并以上述体系为例,探讨了应用拉曼光谱定量分析C-H-O-N体系挥发分组成的关键技术问题,即压力、温度和流体组成对分析结果的影响。首先,在温度恒定的条件下,v₁-CH₄、v₁-N₂、(v₁-2v₂)-CO₂高频峰和v₁-CO峰位随着压力的升高而发生负向偏移。在压力恒定的条件下,v     

下扬子宜兴葛山三叠系周冲村组白云岩化过程及元素地球化学响应

下扬子区宜兴葛山剖面自下而上出露三叠系周冲村组灰岩、白云质灰岩、灰质白云岩和白云岩四种不同白云岩化程度的产物,为研究白云岩化过程中碳酸盐岩的元素地球化学行为提供了优选素材。岩石学观察表明,白云岩化从方解石边部开始,白云岩化程度不同可形成从灰岩到白云岩的过渡类型。主元素和微量元素的分析发现,随着白云岩化作用的增强,岩石中镁含量增加,同时锶含量急剧减少,而锰含量有增加的趋势。因此,认为白云岩化作用是一个锶减少、锰增加的过程。另外,白云岩化过程中SiO2、Al2O3、K2O、Ti2O和V这5种组分的地球化学行为较一致,其含量与白云岩化强度关系不明显。综合岩石学观察和主元素、微量元素地球化学的分析,认为剖面底部白云岩夹层形成于同生-准同生期,而剖面中部和顶部白云岩则由准同生期或早成岩期卤水回流渗透形成。     

方解石与含硅流体的水-岩反应实验及其对“硅化碳酸盐岩”储层成因的启示

近年来的油气勘探表明, 含硅热液是碳酸盐岩层系中一种重要的溶蚀性流体, 查明其与碳酸盐岩的水-岩反应机理是揭示“硅化碳酸盐岩”储层发育机制并实现储层分布预测的基础和关键问题之一。文章采用熔融毛细硅管和水热反应釜为反应腔,开展了200~375℃范围内方解石和含硅流体的水岩反应实验。利用原位拉曼光谱技术在线描述反应过程中体系组成的变化,对于淬火后的固相样品,则采用扫描电镜—能谱分析进行形貌观测和成分鉴定。首先,查明了含硅流体与方解石脱碳反应发生的温度条件。方解石和含硅流体在275℃以上反应形成CO₂,固相为非硅灰石的钙硅酸盐,其结构有待进一步揭示。该结果表明单纯的硅质组分难以在储层温度条件下与灰岩发生反应;其次,提出高盐度、富CO2流体作用是造成灰岩溶蚀的重要因素;最后, CO₂的存在能够促进硅质（含石英）沉淀。在上述实验认识的基础上,结合前人研究结果探讨了塔里木盆地顺托果勒地区“硅化碳酸盐岩”储层的发育机制。含硅热液沿深大断裂上移,途径震旦系—下奥陶统白云岩层系,其中的硅质组分将与白云石反应形成富镁硅酸盐和CO₂。CO₂是重要的酸性组分,有利于鹰山组碳酸盐的溶蚀和孔隙的保存。流体温度和压力的降低以及CO₂的存在促进了石英沉淀,并形成了大量的石英晶间孔隙。     

下扬子PTB界线深水相区粘土岩的火山成因研究及其对LPME的指示意义

全球,尤其是特提斯域二叠—三叠纪之交(PTB)剖面中普遍发育火山成因的粘土岩,对理解晚二叠世末生物大灭绝(LPME)的触发机制及相关基础地质问题具有重要意义。本文报道了在华南下扬子区新发现两条深水PTB剖面(皖南牛山和蔡村)的粘土岩工作,包括岩石学、矿物学和全岩地球化学等,填补了区域研究空白。研究结果发现,粘土岩主要由伊利石等粘土矿物,以及石英、岩浆锆石、长石等斑晶矿物组成。在地球化学上具有高K_2O、低Na_2O、相对富集大离子亲石元素(LILE)、相对亏损高场强元素(HFSE)等特征。据此,认为这些粘土岩为火山成因的钾质斑脱岩,其原岩可能为中酸性流纹英安岩,具有弧岩浆作用的源区背景。对比华南其他地区已发现的PTB界线粘土岩,发现它们成因类似,可能来源于古特提斯洋周缘陆陆碰撞,抑或是泛大洋俯冲潘吉亚大陆东缘(包括华南板块)所导致的长英质火山岩浆喷发,且具有多期多源性特点。PTB时期全球活跃的火山岩浆活动(包括镁铁质火山作用和华南地区火山灰所指征的长英质火山作用)可能是导致LPME的主要原因。     

赣南茅坪钨矿床黄玉单晶流体包裹体研究

文章以赣南茅坪大型钨矿床成矿早阶段形成的黄玉单晶为研究对象,对其中的流体包裹体开展了岩相学、显微测温以及激光拉曼光谱研究。结果显示,茅坪钨矿床黄玉单晶中的流体包裹体以富液两相包裹体为主,同时发育有单相包裹体、富二氧化碳的三相包裹体以及含子矿物包裹体。其中,含子矿物包裹体发育是本矿床黄玉中包裹体的重要特征,子矿物成分有方解石、石英、石盐等;流体包裹体的均一温度介于200~509℃之间,峰值位于420~500℃之间,盐度w(NaCl_(eq))为4.32%~19.22%,峰值介于17%~19%,较前人获得的石英脉型钨矿床成矿温度和盐度均高出许多,其峰值(420~500℃)在一定程度上衔接了石英脉型黑钨矿高温阶段的演化历史;黄玉单晶中包裹体还具有富含CO_2、CH_4、N_2等挥发分的特征。综上所述,笔者认为石英脉型钨矿的成矿流体在早阶段具有高温、中高盐度、富挥发分、富含多种离子的特征。     

塔里木盆地寒武系鞍状白云石孔隙充填物差异与成因

塔里木盆地寒武系发育有一套厚达千米的白云岩层系,其中发育的鞍状白云石,记录了成岩过程中流体演化过程。本次研究通过电子探针分析鞍状白云石充填物的形貌特征、内部结构和地球化学特征,将本区的鞍状白云石分为三种主要类型:去白云石化鞍状白云石、富铁鞍状白云石和富铁富锰鞍状白云石等。三类白云石形成于不同的环境中,其形成流体的性质也存在很大的差异。去白云石环带白云石可能与层内流体有一定关系,富铁环带和富铁锰环带白云石都受到了与断裂相关流体的影响,而富铁锰环带的形成流体深度更深。