淮南煤田山西组泥页岩微量元素地球化学特征及其意义

泥页岩中微量元素特征对反演泥页岩形成时的沉积和古地理气候条件具有重要意义。采集淮南煤田山西组泥页岩样品,利用ICP-MS对泥页岩中微量元素进行了测试分析,探讨了研究区山西组泥页岩中微量元素的地球化学特征及其意义。结果表明,B、Cr、U、Ga、Li、Sn、Pb、Mo、Th、W等元素富集,Cd、Co、Cu、Ti、Zn、Sc、Ba、Mn、Ni、Sr等元素亏损;揭示淮南煤田山西组形成于温暖湿润和半咸水-高咸水的沉积环境中,沉积体系为开放型,体系内为弱氧化-还原环境,其中以弱还原-还原环境为主,且表现出从早期弱氧化到中后期的还原环境的演化特征;依据U/Th、Ni/Co、Sr/Cu、B/Ga、Sr/Ba、TOC等地球化学参数结果推测,盐度和氧化还原条件受到多种因素的影响,有机质的原始堆积量是影响山西组泥页岩中有机质含量的主要因素,而盐度和氧化还原条件影响有机质中各显微组分含量。研究区温暖湿润的气候和较为还原的环境为有机质的堆积和保存提供了有利条件,为页岩气的成藏提供了物质基础。      

层状页岩岩石力学特性及其脆性评价

页岩气储层的岩石力学特性对压裂改造效果影响极大,开展页岩破坏机理、力学特性和脆性评价方面的研究,可以为页岩气开采中大规模体积压裂提供技术支持。本文对龙马溪组黑色炭质页岩进行单轴压缩试验,得到以下结论:（1）黑色页岩具有明显的层状薄片矿物结构,矿物主要成分为石英和方解石,结构面固有强度较高;（2）由于强结构面的影响,倾斜层理试件具有较高的弹性模量与单轴抗压强度,但是总体积应变量较小;平行或者垂直层理试件的弹性模量与单轴抗压强度较小,总体积应变量反而大;（3）随着层理倾角β的增大,层状页岩单轴压缩试验测得的起裂应力水平指标表现为"中间小两头大"的U型规律,即层理倾角为30°或60°时测量值较小,而0°或90°时较大;（4）岩石脆性是可压裂性的关键因素,层理角度为30°或者60°时,脆性指标较大,页岩的可压裂性更强,脆性指标的变化规律大致呈倒U型。本文的研究对评价页岩的可压裂性、提高压裂改造效果具有重要的现实意义和应用价值。     

单轴加载条件下页岩层理角度对水力压裂缝扩展规律影响研究

水力压裂作为一种改造储层渗透性、压裂增产的技术,对页岩气开采具有重要意义。为研究射孔附近水力压裂过程中页岩各向异性特征对破裂压力及裂缝扩展的影响规律,开展了单轴试验条件下不同层理角度的页岩水力压裂试验。研究表明:页岩的破裂压力存在明显的各向异性,破裂压力随层理角度的分布曲线呈U型分布,其中0°和90°破裂压力最大,30°最小;页岩的破裂形态主要有两种,一种为沿着最大主应力方向即竖直方向起裂并延伸,另一种模式为裂缝先沿着最大主应力方向起裂并延伸,延伸过程中直接穿过层理面,随后渐渐转向为沿层理面方向扩展;破裂机制则包括拉张破坏和拉张剪切混合破坏。研究结果对于深入了解页岩裂缝起裂和延伸机理、水力压裂施工设计等具有重要的意义。     

湘西北牛蹄塘组页岩可压裂性评价

为了深入了解湘西北下寒武统牛蹄塘组的页岩气资源潜力,需对该地区牛蹄塘组中下部硅质页岩和碳质页岩层段进行可压裂性评价。通过室内实验等手段分析了影响页岩可压裂性的4类关键物理和力学因素。结果显示:牛蹄塘组中下部硅质页岩的脆性矿物平均含量(51.58%)高于碳质页岩(40.55%),而其黏土矿物平均含量(14.13%)低于碳质页岩(24.49%);硅质页岩的脆性系数(基于泊松比和弹性模量)比碳质页岩高34%;硅质页岩的内摩擦角较大,碳质页岩的黏聚力较小;碳质页岩的孔隙度(平均3.67%)较大,但硅质页岩充填性天然裂缝发育程度较高。结合影响因素分析和前人经验,构建了涉及6项指标的页岩可压裂性评价体系。分别求得硅质页岩、碳质页岩和北美Barnett页岩的可压裂系数为0.59、0.29、0.62~0.64。从可压裂系数可以看出,湘西北牛蹄塘组中下部硅质页岩层段的压裂预期效果与北美Barnett页岩相当,且高出碳质页岩1倍,具有较高的开发潜力。     

济阳坳陷页岩油富集要素与富集模式研究

通过数理统计、典型解剖,结合模拟实验,对济阳坳陷页岩油富集要素进行深入剖析,认为济阳坳陷页岩油富集要素主要包括岩相、可动性、微裂缝和压力,其中富有机质纹层状岩相是页岩油富集的基础,可动性是页岩油有利产出的先决条件,微裂缝是页岩油富集产出的关键,异常高压是页岩油富集产出的重要条件;依据出油井段页岩油富集要素演化及组合规律,结合页岩油富集产出特征,建立了陆相断陷湖盆页岩油有机网络-微裂缝体系富集模式,主要包括生烃增压、应力调整和油气富集3个阶段,认为页岩油在生烃高压驱动下沿着有机网络体系和微裂缝网络体系向高压区中的相对低压区富集,预示着成熟度较高微裂缝发育的优质烃源岩才可能具有产能,页岩油主要富集在有效烃源岩初次运移通道附近,暗示着非常规页岩油气与常规油气富集过程的统一性;该成果为研究区下一步页岩油井位的部署提供了理论依据。     

准噶尔盆地南缘柴窝堡凹陷泥页岩地球化学和矿物学特征研究

利用XRD、Rock-eval和气相色谱—质谱仪对准格尔南缘柴窝堡凹陷上石炭统、上二叠统及下侏罗统的泥页岩进行了地球化学和矿物学特征分析。有机地球化学实验结果指示,柴窝堡凹陷石炭纪至二叠纪经历了较长时期的淡水—微咸水沉积环境,有机质来源具有相似的母源输入特征,干酪根类型具有II型混合母质特征;有机质热演化特征表明,下侏罗统泥页岩处于低熟阶段,上石炭统与上二叠统泥页岩具有机质丰度较高、有机质类型丰富、热演化处于成熟—高成熟阶段等特点;矿物学特征显示,上二叠统泥页岩长石、石英等脆性矿物含量为73%,粘土矿物次之,指示其脆性指数较高,具有较好的可压裂性和粘土表面吸附性。结合前人认识,预测该段泥页岩中可能蕴藏着一定规模的页岩气资源,具有较好的页岩气资源前景和勘探潜力。     

西藏仲巴地体中433Ma伸展热事件：波库二云母花岗岩锆石年代学、地球化学和Hf同位素制约

喜马拉雅造山带中发育多期次淡色花岗岩,其成因与构造转换密切相关。波库二云母花岗岩位于仲巴地体西段,锆石U-Pb年龄为433.4±2.0Ma,εHf(t)=-11.18～-8.75。全岩地球化学显示具有较高的SiO2(72.38%～73.10%)、Al2O3(15.14%～15.38%)、CaO(1.54%～1.77%)、Sr(141×10-6～174×10-6)、Ba(386×10-6～574×10-6)含量和δEu值(平均0.8),以及较低K2O/Na2O(0.87～1.11)和Rb/Sr(0.86～1.09)比值,A/CNK=1.64～1.77,随着Ba含量的增加,Rb/Sr比值保持不变。这些特征表明波库二云母花岗岩为变泥质岩发生水致白云母部分熔融的产物,与原特提斯洋向冈瓦纳大陆北缘俯冲后仲巴地体-特提斯喜马拉雅地体与冈瓦纳大陆亲缘性的陆块发生碰撞后板片断离伸展环境下的岩浆热事件相关,与特提斯喜马拉雅429Ma吉隆白云母脱水部分熔融形成的淡色花岗岩的成因不同表明它们发生部分熔融作用的物理化学条件不同,亦指示仲巴地体与特提斯喜马拉雅地体在早古生代可能具有不同的构造演化环境。     

陆相页岩储集空间微观组合类型及成因

正东营凹陷作为渤海湾盆地断陷湖盆的典型,是胜利油田的重要工区。沙四中晚期—沙三时期是东营凹陷强烈断陷期,广泛分布的深水-半深水环境为泥页岩等细粒物质的沉积提供了有利的条件与场所。咸水-半咸水-淡水环境下的泥质白云岩、泥质灰岩、灰质泥岩、黏土岩和少量粉砂岩等细粒沉积岩构成了东营凹陷古近系一套重要的烃源岩,厚度达200～400 m。自下而上可分沙四上亚段和沙三下     

水城—紫云裂陷槽对石炭系黑色页岩的沉积控制——以紫云地区为例

正水城—紫云裂陷槽属于南盘江盆地北缘的次级构造,对贵州南部紫云地区地层沉积具有明显的控制作用,沿该裂陷槽石炭系发育有厚度较大的黑色页岩,近年通过页岩气调查工作显示具有良好的页岩气勘探前景。为了分析该裂陷槽对石炭系黑色页岩的沉积控制和对页岩气地质条件的影响,本文分析了紫云地球石炭系黑色页岩的分布范围及厚度变化特征,并对黑色页岩取样分析境之体反射率     

冈底斯岩浆弧东段变泥质岩的逆时针P-T-t轨迹与构造机制

青藏高原南部冈底斯岩浆弧东段出露的中-高级变质岩代表岩浆弧的中-下地壳,是研究岩浆弧深部组成与形成演化的理想载体。本文对冈底斯弧东段布久地区的变泥质岩,即石榴石夕线石云母片岩进行了岩石学、相平衡模拟和地质年代学研究。岩石学和相平衡模拟表明,片岩由黑云母、白云母、石榴石、夕线石、斜长石、石英及少量的钛铁矿、金红石组成,含或不含蓝晶石,经历了早期的低压麻粒岩相变质与部分熔融,变质温压条件为～7kbar和～770℃,中期的高压麻粒岩相变质与深熔作用,变质温压条件为～10. 5kbar和～775℃,以及晚期的角闪岩相退变质与熔体结晶作用,退变质温压条件为～7. 5kbar和～705℃,具有逆时针型的变质作用P-T-t轨迹。本文和现有年代学研究表明,片岩的早期的低压麻粒岩相变质与部分熔融发生在～70Ma,后续高压麻粒岩相变质与深熔发生在50～45Ma,晚期角闪岩相退变质与熔体结晶开始于45Ma,持续到25Ma。大体积幔源岩浆底侵导致的地壳加热与加厚,以及大陆碰撞导致的地壳缩短与加厚是冈底斯弧表壳岩在晚中生代至早新生代被埋藏到下地壳,经历长期持续高温、高压变质与部分熔融的构造机制,而加厚岩石圈地幔在渐新世的拆沉导致了岩浆弧加厚下地壳的折返。