湘中地区早寒武世牛蹄塘组黑色岩系地球化学特征与有机质富集机理

中国南方扬子板块寒武纪早期广泛发育一套富有机质黑色岩系,为了研究其有机质富集特征及控制因素,对湘中地区AY-1井牛蹄塘组32件岩芯样品总有机碳质量分数w(TOC)、主微量和稀土元素质量分数等地球化学特征参数进行测试。研究结果表明:研究区牛蹄塘组黑色页岩有机质丰度高,与热液相关的Ni和Sb等微量元素富集以及热液指标w(Co)+w(Ni)较高;w(P生物)和w(Ba生物)显示牛蹄塘组生产力在中—高等水平,w(U)/w(Al),w(V)/w(Al),w(Ni)/w(Co),w(V)/w(Cr)和w(U)/w(Th)共同指示水体基本处于缺氧、还原环境;从底部至顶部,页岩受热液作用强度、生产力水平和水体还原性变化均表现为由弱—强—弱的趋势,且与有机质丰度呈现正相关;顶部生产力水平虽然较高且趋于稳定,但沉积时海平面下降使水体还原性减弱,有机质无法良好地保存。强热液活动、高古生产力和强还原环境使牛蹄塘组中部形成高有机碳丰度的页岩层系,成为页岩气勘探的有利层段。     

鄂西地区陡山沱组页岩段有机质富集的差异性

探讨鄂西地区下震旦统陡山沱组黑色页岩段有机质富集的差异性。通过鄂西地区陡山沱组野外露头、地质、地球化学综合研究分析,结果表明鄂西地区陡山沱组沉积环境主要为潮坪、台内盆地、台缘浅滩和斜坡。黑色页岩段主要发育于台内盆地,而潮坪主要发育白云岩;鄂西地区陡山沱组黑色页岩发育于B段和D段,其TOC的质量分数大多数2%,D段TOC的质量分数高于B段,两者相差3%,这种差异与页岩形成的沉积环境密切相关。环境的差异性表现为水体动力条件、古盐度环境和氧化-还原环境的地球化学指标差异。     

米仓山-汉南隆起区牛蹄塘组页岩古氧相及其与有机质富集的关系

为了探讨上扬子北缘米仓山-汉南隆起区下寒武统牛蹄塘组页岩形成环境及其与有机质富集的关系,利用大量野外露头页岩样品,进行微量元素、稀土元素、氩离子抛光-场发射扫描电镜、w(总有机碳)等测试分析.牛蹄塘组稀土元素北美页岩标准化配式比较平坦,轻重稀土元素分异程度较小,且稀土元素总量相对较低;亲氧Sr元素强烈亏损, V、U、Mo等元素共同富集;草莓状黄铁矿粒径较窄且集中分布在2.0～6.0μm; w(U)/w(Th)、w(Ni)/w(Co)、w(V)/w(Cr)偏低,多指示次氧-氧化条件.米仓山-汉南隆起区牛蹄塘组页岩在以深水缺氧沉积环境为主,伴随后期短暂次氧-氧化环境中形成保存.牛蹄塘组页岩中U、V、Mo等指示还原条件的元素以及指示海洋古生产力或有机质通量的w(Ba)、w(Ni)、w(Cu)均与w(总有机碳)呈一定正相关性,揭示深水还原条件以及较高的藻类、微生物等古海洋生产力是牛蹄塘组页岩有机质形成、保存、富集的主控因素.     

涪陵焦石坝地区五峰组—龙马溪组页岩古氧相研究

焦石坝五峰组—龙马溪组页岩下段与龙马溪组页岩上段两类页岩层开发效果迥异,为了探索其产生差异的根本原因,以地球化学特征分析为依据,结合晚奥陶世—早志留世的沉积学和古生态学资料,研究了焦石坝五峰组—龙马溪组页岩古氧相。五峰组—龙马溪组页岩下段地层Fe、Mn含量低,U含量高,w(U)/w(Th)0.75,Uau(即自生U质量分数)大于5×10-6,生物化石和沉积纹层保存完好,表现为典型的贫氧-厌氧沉积环境,有利于生物遗体的富集和保存,有机质含量高;随深度增加,龙马溪组页岩上段地层Fe、Mn含量逐渐降低,U、S含量增高,沉积水体还原性逐渐增强,S含量与TOC含量呈明显的正相关关系,地层上部为典型的富氧沉积环境,生物遗体难以保存,有机碳含量低,地层下部为贫氧—富氧过渡性沉积环境,TOC含量较高,具有一定的勘探潜力。古氧化-还原环境的差异是导致两类页岩品质差异的根本原因。     

松辽盆地北部青山口组黑色页岩的地质特征与海水侵入的成因模式

以松辽盆地青山口组黑色页岩为研究对象，对页岩的岩石学特征、岩相组合、平面分布和有机碳分布规律进行研究，并结合古气候、古盐度、氧化还原环境探讨海侵事件对富有机质页岩的影响。研究认为，盆地东西两大凹陷页岩的地质地化特征存在较大差异：西部齐家—古龙凹陷页岩厚度大，有机碳丰度中—高，粉砂岩、介壳灰岩夹层发育；东部三肇—朝长地区页岩厚度相对薄，有机碳丰度极高，灰岩、白云岩薄夹层发育。白垩纪全球海侵造成青山口组湖海沟通，海水从盆地东南方向侵入造成东西水体盐度不均一、不对称格局。古生物、微量元素和分子标志化合物等证据证明，海侵提升了水体古盐度和古生产力，促进水岩界面的还原环境，为有机质的生产、聚集和保存提供了有利条件。青山口组页岩成因模式为海侵背景下的水体分层模式，可与白垩纪Cenomanian-Turonian期大洋缺氧事件层对标，是白垩纪全球缺氧事件在陆相湖盆的地质响应。     

川南地区五峰-龙马溪组页岩沉积环境及风化作用对页岩含气性指标的影响

通过对四川盆地南部兴文县僰王山镇上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组露头剖面的61个样品进行有机碳质量分数w(TOC)、硫质量分数w(S)和有机质碳同位素(δ~(13)C_(org-PDB))组成分析,并与长宁剖面和长芯一井的分析结果进行对比,研究了w(TOC)、w(S)、δ~(13)C_(org-PDB)等页岩含气性评价指标受风化作用的影响程度.分析结果显示兴文地区五峰-龙马溪组底部约25 m的层段w(TOC)较高,达2.28%~5.06%,平均4.01%,向上残余w(TOC)变低(0.83%~1.93%)并趋于稳定.δ~(13)C_(org-PDB)=-31.5‰~-28.8‰,平均-30.3‰.w(TOC)的分布范围及垂向上的变化特征与长宁剖面和长芯一井有良好的可对比性,表明五峰-龙马溪组页岩中高演化的残余有机质芳构化程度高、抗风化能力强,基本没有受到风化作用的影响.兴文地区五峰-马溪组页岩w(S)=0.02%~3.15%,剖面底部20m层段的w(S)远低于长宁剖面,表明底部高有机质层段页岩中的黄铁矿受风化作用的影响已基本流失(0.1%),w(S)普遍很低,用于反演有机质沉积环境已失去了有效性.兴文地区五峰-龙马溪组页岩w(TOC)与δ~(13)C_(org-PDB)总体上呈负相关关系,随着w(TOC)增大,δ~(13)C_(org-PDB)变小,显示有利于有机质保存的还原条件增强.通过长宁剖面、长芯一井和兴文剖面对比研究,结合五峰组-龙马溪页岩的岩石学和地球化学特征,认为控制龙马溪组烃源岩有机质富集的主要原因是海平面升高和深水还原环境导致有机质保存较好.川南沉积中心五峰组和龙马溪组底部高有机质海相泥岩,是页岩气富集的最有利层段.     

贵州地区下寒武统牛蹄塘组黑色页岩地质特征及其油气资源意义

贵州地区下寒武统牛蹄塘组黑色页岩发育广泛,并受该区早寒武世岩相古地理类型的控制,主要发育在中、东部地区的页岩盆地相地区中,少部分发育在页岩盆地相和碎屑岩台地相的过渡相中,极少发育在西部的碎屑岩台地相中.研究区牛蹄塘组黑色页岩沉积环境为缺氧还原性沉积环境,有机质母源主要为水生低等菌藻类生物,并混有少部分陆源高等植物.研究区牛蹄塘组黑色页岩具有有机质丰度高、母质类型好、有机质转化为烃类能力强的特征,显示出较大的生烃潜力和油气资源意义.但其高演化阶段作为成油的烃源岩意义不明显,作为成页岩气的源岩则前景乐观.     

鄂尔多斯盆地延长组长7段沉积速率及其对烃源岩有机质丰度的影响

以鄂尔多斯盆地延长组长7段富有机质页岩为对象,基于米兰科维奇旋回理论,计算了该段3个小层的沉积速率,发现长7段的沉积速率整体较小(平均1.31 cm·a~(-1)),并且具有从长73到长71逐渐增大的特征。另外,利用△logR法对已经计算了沉积速率的井进行TOC含量测井预测,并结合沉积速率和TOC含量的数据建立了两者的相关关系。研究表明:当沉积速率小于1.35 cm·a~(-1)时,TOC含量与沉积速率没有明显的相关关系,沉积物中的有机质丰度主要受其他因素的控制,如古生产力条件和保存条件;当沉积速率大于1.35 cm·a~(-1)时,TOC含量具有随沉积速率变大而逐渐减小的趋势,说明沉积速率越大,沉积物中的有机质被稀释或破坏越严重,有机质丰度就越小。     

湘中地区中奥陶统烟溪组富有机质页岩地质特征

通过野外地质调查与室内分析测试,对湘中地区中奥陶统富有机质页岩分布、有机地球化学特征、储层特征进行研究,总结湘中地区中奥陶统烟溪组黑色页岩的地质特征。研究结果表明:研究区中奥陶统烟溪组黑色页岩分布广、厚度大(40～160 m),有机碳质量分数较高(0.87%～6.20%),普遍大于2.00%;演化程度处于成熟—过成熟阶段,干酪根类型属于Ⅰ型,页岩生气条件良好;页岩的矿物组成包括石英、长石、方解石、白云石、黏土矿物和少量黄铁矿等,其中脆性矿物质量分数为47%～87%,孔隙类型包括粒间孔、晶间孔、铸模孔、溶蚀孔、有机质孔等,属大孔至毛细孔,孔隙度为3.4%～10.8%,渗透率为(0.003～0.015)×10~(-3)μm~2,平均为0.005×10~(-3)μm~2,与四川盆地东南缘页岩气发现区的相当,具备页岩气形成的地质条件;中奥陶统烟溪组是湖南省页岩气勘探研究的新层位,其中新宁—祁东—宁远地区是有利勘探区。     

肃北县红山铁矿硅质岩地球化学特征及地质意义

通过主量、微量与稀土元素的研究,红山铁矿区内硅质岩具低Si、高Fe和低Al的特征.(w(Fe)+w(Mn))/w(Ti)、w(Fe)/w(Ti)、w(Al)/(w(Al)+w(Fe)+w(Mn))显示热水沉积硅质岩特征.硅质岩微量元素相对于地壳丰度大多亏损,其中Ba富集较为明显.w(U)/w(Th)与w(Sr)/w(Ba)表明具热水沉积特征.稀土元素总量低,轻稀土较重稀土富集,经北美页岩标准化,Eu负异常、Ce异常不明显.(w(La)/w(Ce))_(CN)=1.082~1.353,具大陆边缘深海的硅质岩特征.红山铁矿为热水沉积成因有关的铁矿床,有陆源物质介入,当时形成于大陆边缘深海环境.     

埃迪卡拉纪末期华南盆地深水环境的微量元素约束

对沉积于埃迪卡拉纪末期(551～542 Ma)华南盆地深水的老堡组硅岩样品中微量元素进行了研究.老堡组硅岩的元素地球化学特征显示岩石中微量元素主要来源于沉积水体,它们的质量分数和相关比值具有良好的环境指示意义.老堡组硅岩微量元素具有极低的w(Th)/w(U)(0.15～1.36,平均0.78),高的w(V)/(w(V)+w(Ni))(0.58～0.91,平均0.77),氧化还原敏感元素富集(U,V,Mo的富集系数较高),Mn的质量分数(10.9×10~(-6)～27.6×10~(-6))和富集系数均低的地球化学特征.这些特征表明埃迪卡拉纪末期华南盆地深水是缺氧的.然而,硅岩样品相对低的U,V,Mo质量分数以及缺乏黄铁矿指示了当时深水不是硫化的,而是缺氧含铁的,这种水体环境可能为多细胞后生动物的出现和快速演化提供了必要条件.     

桦甸盆地始新世古湖泊生产力与有机质富集机制

通过对桦甸盆地桦甸组泥岩和油页岩样品的地球化学分析并利用有机碳法定性和定量恢复始新世古湖泊生产力,探讨湖泊演化过程中生产力变化、水体环境及其有机质富集机制。结果表明:桦甸组古湖泊生产力的演化由大到小为中部含油页岩段、上部含煤段、下部含黄铁矿段;中部油页岩段沉积时期湖泊生产力最高,最大值达1 033.09 g/(m2.a),为富营养湖,该时期有机质来源以藻类和细菌为主,湖泊水体环境为稳定缺氧的淡水—半咸水还原环境,反映了高的湖泊生产力与藻类勃发有关,直接影响有机质来源和丰度,湖水盐度的交替变化使底层水处于稳定的缺氧条件,是有机质保存的良好环境;上部含煤段和下部黄铁矿段沉积时期为明显的贫营养湖,水体均为缺氧的淡水环境,生产力平均值分别为153.26和143.82 g/(m2.a);高湖泊生产力是油页岩中有机质富集的首要条件,高的湖泊生产力和稳定的底层水缺氧是有机质富集的最理想环境。     

干旱区湖泊沉积物代用指标意义——猪野泽表层沉积物样品为例

于猪野泽古湖盆南北向中心线及湖盆边缘东北部两个区域内采集表层沉积物样品共45个,既包含来源于地表径流的沉积物,也有在湖泊内部形成的沉积物.分别对其粒度、TOC、w(C)/w(N)及δ13C等分析后发现猪野泽表层沉积物颗粒随地势自高向低逐渐变细,且沉积物中的TOC和w(C)/w(N)逐渐升高,δ13C则相反.据此可知,猪野泽古湖泊表层沉积物的粒度及地球化学指标特征符合干旱区内陆河终端湖泊沉积物千年尺度上的一般规律,故可使用这些指标推测猪野泽古湖泊的水动力条件和湖面水位等.     

疏伐措施对大熊猫廊道云杉林土壤养分特征及微生物碳氮的短期影响

以大熊猫廊道云杉人工林为研究对象,对次生低效云杉林进行了透光疏伐和林下植被改造,分析了疏伐1a后云杉林不同土层养分和微生物碳氮特征.结果表明:与未疏伐的云杉林相比,疏伐后云杉林总养分有所下降,但有效养分增加,且土壤微生物碳氮也增加.疏伐后表层土土壤有机碳(TOC)、全氮(TN)和全磷(TP)分别下降了20.65%、20.73%和75.72%,而硝态氮(NN)、铵态氮(AN)、速效钾(AK)和有效磷(AP)分别升高了40.70%、13.26%和37.20%和43.30%,土壤微生物碳(MBC)、土壤微生物氮(MBN)、微生物碳熵(qMBC=w(MBC)/w(TOC))、微生物氮熵(qMBN=w(MBN)/w(TN))分别升高了27.23%、25.24%和42.42%、28.93%,亚表层土也具有相似的结果.疏伐后表土层碳磷比(C/P=w(TOC)/w(TP))和氮磷比(N/P=w(TN)/w(TP))大幅度升高,而亚表层碳氮比(C/N=w(TOC)/w(TN))和微生物碳氮比(MBC/MBN=w(MBC)/w(MBN))显著降低. MBC、MBN与各有效养分呈正相关,MBC与TN、TOC无相关性,MBC/MBN与TN、TOC、AN、AK、C/N呈显著负相关.疏伐改造一方面提高了云杉人工林土壤有效养分和微生物量,但另一方面可能导致土壤有机质有所不足,在后续措施中需要加强林地特别是林下层对有机质的补偿作用.     

东营凹陷沙河街组泥页岩中正丙基胆甾烷与异海绵烷的研究:硫循环对有机质富集的影响

中国东部陆相渤海湾盆地东营凹陷古近系沙河街组油页岩中有机质的富集机制一直是研究热点,但关于异养生物及硫循环对有机质富集过程影响的研究较少.通过有机地球化方法对东营凹陷沙河街组第三、四段富有机质烃源岩进行精细研究,认为伴随着明显的水体分层,藻类勃发进一步加剧了底水缺氧的条件,海水带来了丰富的硫酸盐促进了强烈的细菌硫还原(Bacterial Sulfur Reduction,BSR)作用,将这种缺氧条件进一步扩展到水柱上部形成透光层缺氧(Photic Zone Euxinia,PZE),而PZE有利于光合自养绿硫菌的剧烈活动.强烈的BSR作用及间歇性的PZE控制东营凹陷古湖盆中藻类等水生生物的组成,原核细菌及海相金藻类对有机质富集有一定贡献.通过分析海相藻类生物标志物C_(30)24-正丙基胆甾烷和透光层缺氧生物标志物异海绵烷与有机碳丰度的关系,研究认为在相对丰富的外源硫酸盐输入、厌氧异养细菌作用、光能自养细菌作用和透光层缺氧条件下形成的硫循环,对东营古湖盆沙河街组烃源岩有机质的富集起主要控制作用.     

海陆交互相与陆相页岩储层差异性特征:以鄂尔多斯盆地东北部临兴—神府工区山西组为例

海陆过渡相页岩和陆相页岩所处的沉积环境较为复杂,非均质性强,目前未形成统一性认识,对2类页岩的储层发育特征及其影响因素的研究尚显薄弱。为此,选取鄂尔多斯盆地东北部临兴—神府地区山西组页岩为研究对象,对比分析海陆交互相和陆相页岩的储层特征,以研究不同沉积环境下页岩的储层差异性及影响孔隙发育的因素。首先,通过总有机碳w(TOC)、镜质体反射率Ro和岩石矿物组分分析实验,分别说明2种沉积环境页岩的有机质特征和矿物质量分数;其次,结合氩离子抛光-扫描电镜,直观地观察页岩孔隙的形态特征;最后,通过高压压汞、氮气吸附/脱附和二氧化碳吸附实验,定量表征页岩孔隙发育特征。研究结果表明:陆相页岩的w(TOC)均值为2.62%,Ro均值为1.03%,w(石英)均值为55.31%,总孔隙体积均值为0.010 6 cm3/g,以发育无机孔为主,可见微米级有机质孔;海陆交互相页岩的w(TOC)均值为1.49%,Ro均值为1.04%,w(石英)均值为45.57%,总孔隙体积均值为0.009 4 cm3/g,多发育无机孔和与有机质相关的微裂缝。相比海陆过渡相页岩,陆相页岩的储层发育特征较优,且w(TOC)与2种沉积环境的页岩孔隙体积均呈现弱负相关性,而由于不同沉积环境的黏土矿物成分的差异性,导致w(黏土矿物)与海陆交互相页岩的孔隙体积呈反比,而与陆相页岩孔隙体积呈正比。     

新疆乌伦古湖表层沉积物元素地球化学行为研究

利用X-荧光法对新疆乌伦古湖26个表层沉积物样品进行常量和微量元素分析,在样品采集时对采样点的水化学参数pH、电导率、盐度等进行测定.结果表明:乌伦古湖表层沉积物主要组成物质中w(CaO)、w(Al_2O_3)、w(Fe_2O_3)、w(MgC))均与w(SiO_2)之间有较好的相关性,w(K_2O)与w(SiO_2)之间的相关性较差(R~2=0.198),w(Na_2O)与w(SiO_2)之间几乎没有相关性(R~2=0.02).大多数微量元素与细粒沉积物有关,湖泊环境对金属元素的迁移和富集起到重要的控制作用.w(Si)/w(Al)可以用来指示封闭湖泊湖面升降变化,w(Si)/w(Al)越低,代表水体越深、水动力越弱的环境;w(Si)/w(Al)越高,代表水动力较强的环境.w(Fe)/w(Mn)对乌伦古湖泊水体深度指示不明显.     

四川盆地上三叠统马鞍塘组上部黑色页岩成因机制

通过剖面实测、黄铁矿粒径分析、页岩有机碳同位素、锶同位素、黏土矿物种类和含量以及全岩主、微量元素的测定,综合研究四川盆地马鞍塘组上部黑色页岩成因机制。结果表明:页岩段草莓状黄铁矿直径4μm、U/Th≥0. 75共同揭示其沉积于贫氧—缺氧水体中。化学蚀变指数CIA集中在80～90,层位中部w(87Sr)/w(86Sr)具有最小值0. 707 550,I/S突然增大,均表明源区化学风化作用强烈,板块构造活跃,气候湿热,降雨量激增。有机碳同位素的突然负漂移(最大2‰),表征火山活动造成的大气圈有大量轻碳注入。该套黑色页岩是龙门山前陆盆地发育的早期沉积记录,具有全球一致性的前陆盆地地层沉积建造模式,其形成机制主要受控于前陆盆地导致的构造挠曲沉降,在此基础上叠加了全球性的卡尼期洪水事件CPE这一气候扰动事件。东特提斯域边缘(松潘甘孜海盆)上升洋流、超级季风气候和降雨增加导致的陆源营养物质注入,促进了盆内水体表面初级生产力的提高,水体的分层缺氧条件利于有机质的保存,有机地化数据表明黑色页岩生烃潜量大。马鞍塘组黑色页岩是四川盆地海相页岩气的潜力勘探层位。     

下扬子皖南地区下寒武统大陈岭组页岩特征及其沉积环境

下扬子皖南地区下寒武统大陈岭组发育富有机质页岩,前期对该套页岩的关注和研究较为薄弱。为探索大陈岭组页岩特征及其沉积环境,以该区页岩气探井WY1井为研究对象,基于岩心、测井资料,通过全岩X射线衍射、氩离子抛光扫描电镜、有机地球化学、元素地球化学等测试手段,重点分析页岩岩石矿物组成特征、有机地球化学特征、孔隙特征,讨论其沉积环境。结果表明：大陈岭组页岩矿物组成以石英、黏土矿物为主,为生物成因硅质页岩,过量硅含量为33.77%～61.79%,占总硅质含量的46%～75%;页岩有机质丰度高,TOC分布在2.27%～7.42%之间,平均值为4.06%,等效镜质体反射率（Ro,eqv）为3.37％～5.53％,均处于过成熟演化阶段,有机质严重碳化,测井电阻率普遍低于1 ?·m;发育无机孔隙、有机质孔隙和微裂缝3种孔隙空间类型,有机质孔隙较发育,但主要为孔径10～20 nm的小孔,有效孔隙度平均为1.25%;大陈岭组形成于深海至滞流浅海,自下而上水体滞留程度增强,整体处于贫氧—厌氧的古水体环境,沉积期气候温暖湿润,古生物繁盛,古生产力较高,生物Ba含量为1 738.15～5 687.74 ug/g,平均值为3 309.63 ug/g,沉积环境有利于有机质的富集保存;皖南地区大陈岭组富有机质页岩发育,具备页岩气形成的基本条件,深化过热演化程度页岩气富集主控因素研究,评价优选保存条件较好的稳定区,有望实现勘探新突破。     

川南地区五峰组—龙马溪组沉积环境演化及其对页岩发育的控制

基于岩心观察、薄片观察、电镜观察、XRF元素扫描以及全岩X-衍射、ICP-MS元素分析、总有机碳含量测试等手段,对川南地区五峰组—龙马溪组页岩岩相类型及其沉积环境演化进行分析,并探讨沉积环境高频演化对岩相的控制作用。将川南地区五峰组—龙马溪组页岩划分为富有机质层状生物硅质页岩、富有机质纹层状(长英质-钙质)粉砂页岩、富有机质(钙质)粉砂页岩、富有机质纹层状钙质页岩、中有机质纹层状(长英质-钙质)粉砂页岩、中有机质块状黏土质页岩6种岩相类型。在岩相识别基础上借助特征元素比值Sr/Ba、U/Th、V/Cr、V/Ni、Ni/Co、Sr/Cu及Mo、Cu、Sr含量变化进行古沉积环境恢复,划分出7个演化阶段。结果表明：五峰组沉积早期气候温暖潮湿、水体较为氧化、盐度较低;五峰组沉积中期水体还原性增强、古生产力提高;五峰组晚期气候干冷,水体较为氧化,经历了赫南特冰期;龙马溪组自下而上古气候经历了暖湿—相对干热—暖湿—相对干热的演化,同时古水体也经历了还原—相对氧化—还原—相对氧化的演化。沉积环境高频演化对页岩岩相发育以及有机质富集具有明显的控制作用,不同岩相有机质含量与海洋古生产力和水体还原性均呈现...