Structural characterisation of the high-pressure phase CaAl4Si2O11

Single crystals of CaAl₄Si₂O₁₁ were synthesised at 1,500?°C and 14 GPa in a multi-anvil press, and the structure of the phase determined by single-crystal X-ray diffraction at room conditions. The structure-type is that of the “hexagonal barium ferrites”. The space group of the average structure is P6 ₃ /mmc and the cell parameters are a?=?5.4223(4) Å, c?=?12.7041(6) Å, V?=?323.28(5) ų, with Z?=?2, and its density is 3.905?g?cm^?3, which is reasonable for a high-pressure alumino-silicate phase. The 22 oxygen and two calcium atoms within the unit-cell form an approximate hexagonal-close-packed array. Ten of the twelve octahedral interstices within this array that have only oxygen atoms for apices are filled with Si and/or Al. M1 octahedra share edges to form a spinel-like sheet of octahedra. The average bond length ?=?1.833 Å suggests mixed occupancy by Si and Al. The M1 octahedral sheets are linked by shared corners to pairs of face-sharing M2 octahedra containing Al, with ?= 1.918 Å. The remaining two cations of the unit-cell contents statistically occupy four tetrahedrally-coordinated interstices, which occur as face-sharing pairs. The average bond length for these sites (1.742 Å) suggests that they are occupied by Al, although Si occupancy cannot be excluded by the data. It is proposed that only one interstice of each pair is locally occupied, with the possibility of some short-range ordering of such occupancies. Complete long-range order leading to the acentric space group P6 ₃ mc is excluded by the data, as is the possibility of the average structure being comprised of merohedral (0?0?0?1) twins of P6 ₃ mc symmetry.     

陆表海台地沉积充填模式及内克拉通碳酸盐岩勘探新启示

内克拉通陆表海盆地是古老碳酸盐建造形成的重要场所。除其顶部风化壳岩溶储层外,广泛分布的内幕非岩溶改造的白云岩勘探长期未受到足够的重视。近年来,随着深层、超深层勘探技术的进步,内幕陆表海白云岩陆续获得油气勘探新发现,但其预测难度远比镶边台地中的礁滩"移动靶"更大。为更好地揭示这类未经岩溶改造的白云岩储层的宏观发育分布规律,本文研究了鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟期和四川盆地雷口坡期陆表海台地的高精度岩相古地理和沉积充填模式。结果表明:陆表海台地一般形成于温室期低纬度干燥气候下的稳定内克拉通盆地,与盐湖伴生的台地潮坪广泛分布是其标志性的沉积特征,微环境可进一步划分为潮上带泥云坪、上潮间带云坪、上潮间带微生物席、下潮间带席状潮缘滩、上潮下带灰云质澙湖、下潮下带膏云质澙湖;虽然内克拉通陆表海台地是一个相对静态的沉积环境,其沉积建造并非平板一块,海平面的升降变化往往会在相对平坦的陆表海内引起大幅度的相带迁移,造成潮上带、潮间带、潮下带频繁交互;相带频繁往复迁移过程中,潮间带的晶粒/颗粒/微生物白云岩受到盐湖、古隆起或潮坪岛的制约,形成大面积分布的席状富孔白云岩透镜体;陆表海沉积层序结构为典型的向上变浅序列,主要发育潮坪进积楔和潮坪岛拼嵌两种沉积充填模式,这两种模式形成的席状白云岩透镜体在层序结构和厚度都能很好地对比,通常延伸都在100km以上,甚至可跨越整个陆表海台地,是一个能够媲美台缘礁滩相的油气勘探新领域。     

天然气水合物沉积环境的自生矿物特点及其在南海的发育情况

天然气水合物沉积环境出现的岩石矿物主要为碳酸盐岩、黄铁矿、石膏等。自生碳酸盐岩的典型特点为极负的δ13CPDB值（最低可达-70．0‰）、正的δ18OPD。值（＋2．5‰-＋6．5‰），碳酸盐矿物主要为镁方解石、文石、白云石和菱铁矿。黄铁矿以霉球状、条状为主。石膏则主要为自形晶体，透明。此类自生岩石矿物与甲烷厌氧氧化过程或水合物的形成效应有关。南海沉积物中出现的自生碳酸盐岩、黄铁矿和石膏，其特点与水合物沉积环境中的十分类似，预示了南海可能存在有利于水合物成藏的地球化学过程。     

塔里木盆地塔中隆起断裂系统特征及其对海相碳酸盐岩油气的控制作用

结合新三维地震与区域地质资料研究,塔里木克拉通中部的塔中隆起挤压断裂与走滑断裂发育,张性断裂欠发育,断裂系统具有构造样式的多样性、形成演化的多期性、构造发育的继承性及平面展布的区段性。新资料表明挤压断裂缺少基底卷入型,多在中寒武统盐膏层滑脱,主要发育4种断裂样式,形成于早奥陶世末,多具有扭压作用与分段性。塔中隆起北斜坡新发现一系列北东向左旋走滑断裂带,剖面上以负花状构造、直立型构造、正花状构造为主,平面上发育向西南方向收敛的雁列构造、羽状构造、帚状构造等;塔中地区经历志留纪晚期、中泥盆世、晚二叠世等三期走滑断裂作用,东南方向强烈斜向挤压作用是走滑断裂形成的动力机制。塔中隆起断裂主要分布在下古生界,三类、三级、四组方向断裂控制了塔中隆起纵向分层、南北分带、东西分块的构造格局。塔中隆起经历新元古代强伸展-弱挤压的断裂发育阶段、寒武纪-奥陶纪局部弱伸展-强挤压逆冲断裂发育阶段、志留纪-中泥盆世走滑断裂发育阶段、石炭纪-早三叠世局部断裂继承性发育阶段等4阶段9期的差异发育演化史。塔中隆起断裂对下古生界海相碳酸盐岩油气分布控制作用明显,断裂控制了油气的纵向复式聚集,断裂带储层发育、油气富集;不同时期、不同类型断裂控油作用有差异性,断裂带横向上的变化造成油气分布的区段性;油气源断裂与储层组成的运聚体系内具有流体分布的有序性。     

“白云岩问题”与“前寒武纪之谜”研究进展

白云岩的成因是沉积学界倍受关注的研究主题;众多的白云岩化模式可以用来解释各种成岩白云岩的成因;然而原生白云岩的成因一直是困扰沉积学界的难题,被称为“白云岩问题”。究其原因主要在于：在近地表环境的常温、常压实验条件下不能生成完美有序的白云石矿物。近年来,野外观测和实验模拟研究发现某些微生物的生命活动可导致白云石于地表常温、常压条件下发生沉淀。如硫酸盐还原细菌和产烷菌的调节作用可以克服白云石晶核形成的动力学障碍,在这些厌氧菌的参与下,白云石晶核形成和沉淀并不需要高镁离子和过饱和状态的溶液环境。这种微生物学和沉积学的结合代表了一个新的研究方向,同时也为解决“白云岩问题”带来了新希望。泥晶白云岩化作用（mimetic dolomization）可以保留原矿物（文石或方解石）的晶形、原岩的微细组构,对解释地史时期保存原生构造的白云岩具重要的启示。“前寒武纪之谜”是指前寒武纪叠层石中缺乏钙化蓝细菌化石的现象。参与碳酸盐岩叠层石建造的微生物群组成可能随着地质历史的演化发生变化,蓝细菌在显生宙的叠层石建造过程中起主导作用,细胞体积更小的真细菌很可能是参与前寒武纪叠层石建造的主要微生物。     

碳酸盐团簇同位素在沉积盆地热演化中的应用——以塔里木盆地顺托果勒地区为例

塔里木盆地奥陶系碳酸盐岩储层是近年来油气勘探的热点.然而,由于碳酸盐岩地层缺乏有效的古温标,极大的制约了热历史的研究.团簇同位素作为一种新的有效古温标,为碳酸盐岩地层的热历史恢复提供了可能.本文通过测试塔里木盆地顺托果勒地区奥陶系碳酸盐岩储层中不同结构组分的团簇同位素,利用固态重排模型重建了塔里木盆地顺托果勒地区不同构造单元的奥陶纪以来的热历史.塔里木盆地顺北、顺托和顺南地区泥晶基质的团簇同位素温度(TΔ47)平均值分别为92.34℃、124.35℃和170.27℃,除了顺南地区SN501井和SN4井外,其他的所有样品在最高埋藏温度下尚未达到完全热平衡,可用于热历史重建.通过对顺托果勒地区典型单井设置不同的热史路径,进而明确最高埋藏温度的上限为170～190℃.此外,二叠纪的异常高温可能是地层抬升剥蚀和岩浆活动热事件共同作用的结果,顺托果勒地区二叠纪地温梯度范围为26～46℃/km,呈现西北高东南低的趋势,地温梯度的空间变化表明可能与岩浆活动有关,且岩浆活动中心可能位于塔北地区附近,岩浆活动造成热响应可能在SN3井附近终止.     

中国碳酸盐岩油气藏探明储量分布特征

通过对我国1465个碳酸盐岩油气藏(或储量计算单元)探明储量的统计分析研究,提出了"生储组合分类法",并把这些碳酸盐岩油气藏类型划分为湖相型、海生海储型、新生古储型和新生新储型四类。石油地质储量以海生海储型和新生古储型为主,分别占碳酸盐岩油气藏石油总储量的40.11%和37.12%;天然气地质储量则以海生海储型独占绝对优势,占碳酸盐岩油气藏天然气总储量的93.28%。从油公司、盆地、层系、埋深以及油品等多角度进行了探明储量分布特征的研究,揭示了各种分布规律。     

TSR产物对碳酸盐岩储层是否具有改良作用——实验地质学的依据

采用SYS-1型碳酸盐岩溶蚀速率测定仪,选取四川东北地区5种碳酸盐岩样进行溶蚀实验,研究了三种主要TSR流体产物对碳酸盐岩的改造作用。H2S的溶蚀能力相对较强,在120℃温度下对微晶灰岩的溶蚀率可达17.09%;CO2的溶蚀能力次之;水的溶蚀作用可以忽略不计。H2S和CO2这两种酸性溶液的溶蚀能力从常温到200℃呈较强—强—弱的变化趋势,其中CO2的最大溶蚀率所处温度范围为60～90℃,H2S的最大溶蚀率所处温度范围为60～150℃。TSR产物中的酸性气体可以对储层进行改造,但不一定能够改良储层,而TSR过程中石膏向方解石的转变可以使储层孔隙度增加,从而改良储层物性。     

济阳坳陷下古生界碳酸盐岩二次生烃及其动力学研究

以济阳坳陷下古生界海相碳酸盐岩作为研究重点,用生烃动力学方法来研究碳酸盐岩生油气过程,对各组分的生烃动力学参数进行标定,并应用热解动力学参数确定海相碳酸盐岩的生烃定量方法.在此基础上进行二次生烃动力学特征和生烃史研究,探讨下古生界碳酸盐岩的生烃潜力.燕山期古地热场具有高地温梯度和高大地热流分布广泛的特征,是古生界二次生...     

Diagenetic controls on the isotopic composition of carbonate‐associated sulphate in the Permian Capitan Reef Complex,West Texas

Late Palaeozoic‐age strata from the Capitan Reef in west Texas show facies‐dependent heterogeneity in the sulphur isotopic composition of carbonate‐associated sulphate, which is trace sulphate incorporated into carbonate minerals that is often used to reconstruct the sulphur isotopic composition of ancient seawater. However, diagenetic pore fluid processes may influence the sulphur isotopic composition of carbonate‐associated sulphate. These processes variously modify the sulphur isotopic composition of incorporated sulphate from syndepositional seawater in shelf crest, outer shelf, shelf margin and slope depositional settings. This study used a new multicollector inductively‐coupled plasma mass spectrometry technique to determine the sulphur isotopic composition of samples of individual depositional and diagenetic textures. Carbonate rocks representing peritidal facies in the Yates and Tansill formations preserve the sulphur isotopic composition of Guadalupian seawater sulphate despite alteration of the carbon and oxygen isotopic compositions by meteoric and dolomitizing diagenetic processes. However, sulphur isotopic data indicate that limestones deposited in reef and slope facies in the Capitan and Bell Canyon formations largely incorporate sulphate from anoxic marine‐phreatic pore fluids isotopically modified from seawater by microbial sulphate reduction, despite generally preserving the carbon and oxygen isotopic compositions of Permian seawater. Some early and all late meteoric calcite cements have carbonate‐associated sulphate with a sulphur isotopic composition distinct from that of Permian seawater. Detailed petrographic and sedimentary context for carbonate‐associated sulphate analyses will allow for improved reconstructions of ancient seawater composition and diagenetic conditions in ancient carbonate platforms. The results of this study indicate that carbonate rocks that diagenetically stabilize in high‐energy environments without pore fluid sulphate gradients can provide a robust archive of ancient seawater's sulphur isotopic composition.