碳氧同位素在潜江凹陷潜江组层序分析中应用

结合盐湖层序地层分析 ,在系统测试了潜江凹陷潜江组碳、氧同位素后 ,对其演化规律与层序地层的关系进行了探讨 ,研究结果表明 :潜江组内δ13 C和δ18O值的变化范围分别是- 7.37‰— - 2 .35‰和 - 6.42‰— 0 .2 3‰ (PDB)。在低位体系域的初期和高位体系域的末期 ,其碳、氧同位素的值偏大 ;而在水进体系域时期 ,碳、氧同位素的值也偏低。然而在对潜江组的潜四段进行研究时 ,却发现碳、氧同位素的分布不具上述规律。在潜四段盐岩不仅分布于低位体系域的初期和高位体系域的末期 ,而且在水进体系域中也可见盐岩。因此 ,认为潜江凹陷潜江组可能存在另一种成盐模式———深水事件性成盐。     

潜江凹陷盐湖层序地层岩石地球化学古环境研究

盐湖作为陆相湖盆中的特殊单元 ,是在特定地质与气候等因素的综合影响下形成的。潜江凹陷潜江组盐湖发育了巨厚的湖相盐韵律沉积 ,平面分布范围广 ,是盐湖盆地层序地层学研究的典范。文章运用层序地层学基本原理 ,以岩石地球化学为手段 ,通过选取硼 (B)、锶 (Sr)、钡 (Ba)、钒 (V)和镍 (Ni)等微量元素及其部分比值和碳 (C)、氧 (O)、硫 (S)等同位素对沉积环境反映最为敏感的地化指标 ,分析研究了其在不同层序、不同体系域的变化特征 ,认为潜江凹陷盐湖沉积环境为较高盐度陆相咸化湖泊     

延长组砂岩中碳酸盐胶结物氧碳同位素组成特征

碳酸盐胶结物中氧碳同位素组成研究有助于阐明成岩过程中流体-岩石相互作用的机理。为此，综合运用岩石学、矿物学和地球化学方法，对鄂尔多斯盆地三叠系延长组砂岩中普遍存在的不同期次碳酸盐胶结物的成因机理和物质来源进行了系统研究。结果表明，研究区早期碳酸盐胶结物主要为方解石，其碳同位素值相对较重，为-0.3‰～-0.1‰，氧同位素值较轻，分布范围为-22.1‰～-19.5‰，与碱性湖水中碳酸钙发生过饱和沉淀有关。铁方解石的碳同位素值相对较轻，为-8.02‰～-3.23‰，氧同位素值也较轻，分布范围为-22.9‰～-19.7‰，它的形成明显与早成岩阶段晚期-晚成岩阶段早期的有机质脱羧基作用有关，属于成岩阶段中晚期产物，可以作为指示烃类在油气储层中正在发生显著运移的标型自生矿物。晚期铁白云石的碳同位素值相对较重，为-1.92‰～-0.84‰，氧同位素值变化较大，分布范围为-20.5‰～-12.6‰，它的形成与晚成岩阶段中晚期形成的碱性成岩环境及古代海相碳酸盐岩岩屑提供的碳有关。     

塔北地区甲烷碳同位素特征与烃类运移方式

不同的烃类运移方式产生了不同的甲烷碳同位素分馏效应。其中,以扩散型方式运移的烃类甲烷碳同位素具有随运移距离的增加而显示趋重的变化特征,例如塔北地区不同井中甲烷碳同位素由深层三叠系的-46.98‰～-55.98‰至浅层第四系为-31.47‰～-37.51‰。北海富提斯油田近地表沉积物甲烷碳同位素在油气田上方分布着较轻的甲烷碳同位素(δ¹³C₁值为-40‰),向外围,随着距离的增加甲烷碳同位素(δ¹³C₁值为-30‰)也呈明显趋重的变化分布。渗漏型方式运移的烃类甲烷碳同位素则不随运移距离而变化,如塔北地区阿克库木构造奥陶系烃源岩天然气甲烷碳同位素值-34.85‰～-34.98‰,地表化探甲烷碳同位素值稳定在-34.62‰～-36.56‰,与地下奥陶系天然气甲烷碳同位素值近似或等同,显示出地表甲烷碳同位素与地下甲烷碳同位素之间具有同源的关系。不同烃类的运移方式,甲烷碳同位素明显不同的规律性变化,主要是由于扩散型运移,甲烷中轻碳同位素分子因溶解而分馏,从而形成酸解烃甲烷碳同位素沿着地层剖面向上的趋重分馏,渗漏型运移由于天然气运移规模大、速度快,甲烷在水中的微量溶解难以改变大规模运移中的甲烷碳同位素特征。     

盐湖盆地层序地层特征

盐湖盆地与碳酸岩盐的层序地层是有区别的。因此,须从气候、构造和盐类物质来源等方面分析岩盐沉积,利用岩盐沉积物中的地球化学特征揭示湖平面的变化并划分岩盐层序。潜江凹陷潜江组的碳、氧同位素在水进体系域中较轻,而在高位和低位体系域中较重;硼含量亦有类似的变化规律,低位域和高位域末期的硼含量一般较高,而在水进体系域中则变小。综合分析潜江凹陷潜江组不同物源及古地形等因素,可将潜江组划分为 3大体系域和 7个层序。     

天然气水合物中甲烷的地球化学研究

采集了世界各地的水下天然气水合物样品并分析了其中烃类气体成分和甲烷碳同位素组成后认为,进入水晶格结构中的甲烷分子主要是微生物还原沉积有机质的CO_2而产生的。典型的测试结果为:甲烷含量占烃类气体总量的99％以上;甲烷碳同位素组成(δ~(13)C PDB)范围在-57‰～-73‰。仅在墨西哥湾和里海两处发现了主要由热成因甲烷形成的天然气水合物,烃类气体中甲烷含量为21％～97％,甲烷碳同位素值为-29‰～-57‰。少数地区天然气水合物中的甲烷为混合成因,以微生物成因的甲烷为主。在阿拉斯加和俄罗斯的陆上气体水合物中,甲烷含量亦大于烃类气体总量的99％,碳同位素组成则为-41‰～-49‰,这种甲烷也属混合成因,但似乎以热成因的甲烷为主。     

四川盆地北部栖霞组-茅口组热液白云岩特征与成因

以四川盆地北部广元峡沟煤矿剖面白云岩为研究对象,剖面由下部地层向上,白云岩化程度逐渐增强,颜色由深到浅,岩性由生屑灰岩逐渐过渡到斑状白云岩,然后再到中-粗晶白云岩,上部覆盖茅口组泥灰(云)岩。中-粗晶白云岩发育于栖霞组顶部和茅口组底部,由中晶到粗晶的半自形-自形白云石组成,其中可见鞍状白云石。岩石中溶蚀孔洞发育,孔隙内有沥青充填。微晶灰岩的δ¹³C(PDB)值为3.23‰,δ¹⁸O(PDB)值为-5.03‰;白云石样品的碳、氧同位素具有一定的差异,δ¹³C(PDB)值为3.29‰~4.14‰,δ¹⁸O(PDB)值为-6.07‰~-6.75‰。流体来源可能为岩浆热液,或者是经历了深循环的大气降水。在断裂活动时,深部热液流体沿断裂向上运移,当运移到栖霞组和茅口组时,由于吴家坪组泥灰岩和泥云岩的封堵,流体的运移被减缓甚至停滞,促使围岩发生白云岩化,溶蚀作用也同时发生,产生溶蚀孔隙。由此,在栖霞组顶部和茅口组底部可能形成热液白云岩储层,该储层具有一定的储集意义。     

不同成煤母质热解烃类气体氢碳同位素组成特征

为了认识草本沼泽和森林沼泽成煤物质以及煤显微组分对热解煤层气同位素,特别是氢同位素的影响,对草本沼泽和森林沼泽泥炭以及具有略微不同显微组分的煤进行了热解模拟实验,研究了它们热解烃类气体氢碳同位素组成差异,以及这种差异随成熟度的变化,讨论了引起这种差异的原因。结果表明:草本沼泽泥炭热解甲烷, 乙烷和丙烷δD平均值分别为-235‰, -200‰和-209‰,森林沼泽泥炭的平均值分别为-226‰, -188‰和-191‰。草本沼泽泥炭热解甲烷, 乙烷和丙烷δ¹³C平均值分别为-36.2‰、-27.4‰和-31.6‰,森林沼泽泥炭的平均值分别为 -33.7‰、-20.7‰和-25.6‰。表现为草本沼泽泥炭热解的烃类气体氢碳同位素组成轻于森林沼泽泥炭,并且从泥炭连续热解至R_O值分别为2.5％, 3.5％和5.5％时,甲烷氢同位素值分别平均低18‰, 11‰和9‰,碳同位素值分别平均低3.4‰, 3.8‰和1.8‰。煤显微组分微小的差异对热解烃类气体碳同位素有明显的影响,表现为具有较高壳质组的煤热解甲烷的碳同位素组成较轻,可是煤热解烃类气体氢同位素组成主要与成煤环境因素有关。这些研究成果为自然煤层气的成因判识提供了科学数据。     

浅析湖平面变化与地球化学特征的关系--以潜江凹陷为例

通过研究江汉盆地潜江凹陷的地球化学特征分析 ,本文主要讨论了在一个湖平面变化的周期里 ,碳、氧、氯同位素以及粘土矿物中Al2O3 MgO比值等参数的变化特征。潜江凹陷岩心实测资料的研究表明 ,层序地层单元中各种体系域具有一定的地球化学特征。作者认为可利用这些地球化学指标来判断湖平面的变化 ,划分三级层序以及内部的体系域是可能的     

川西北低成熟沥青产气特征及生烃动力学应用

选择川西北矿山梁地区低成熟沥青,采用封闭金管-高压釜体系,以20℃/h和2℃/h的升温速率进行生烃热模拟实验,分析了气体产物组分、产率和烃类气体碳同位素组成及变化特征。结果表明,沥青具有较强的产气潜力,是一种重要的生气有机母质;甲烷、乙烷和丙烷气体的碳同位素值分别为-50.85‰~-37.53‰、-37.93‰~-13.75‰和-37.10‰~-6.45‰。低演化阶段出现δ¹³C₂>δ¹³C₃,之后,不同碳数烃类气体碳同位素组成关系为δ¹³C₁ <δ¹³C₂ <δ¹³C₃。沥青热模拟甲烷最终碳同位素值为-37.53‰,轻于川中威远地区震旦系-寒武系常规天然气(-32.3‰~-34.7‰)和页岩气(-35.1‰~-37.3‰)的甲烷碳同位素值。川中威远地区常规天然气可能为具较重甲烷碳同位素的干酪根裂解气与具较轻甲烷碳同位素的原油裂解气的混合气。而页岩气中则可能富含更多的原油裂解气,干酪根裂解气相对较少。将生烃动力学结果应用到川中高科1井可见,早-中侏罗世,寒武系烃源岩进入主生油期,生成原油排出,部分进入到震旦系继续生气,侏罗纪进入主生气期及其在早白垩世后期进入生气末期,气态烃转化率达94%,比残留在寒武系中的沥青多约20%。     

鄂尔多斯盆地奥陶系白云岩碳氧同位素分析

对鄂尔多斯盆地奥陶系白云岩成因类型与碳氧同位素的关系进行了研究。准同生白云岩碳氧同位素值重,δ13C介于0.639‰~-2.2‰之间,δ18O值介于-0.2‰~-8.668‰,产生于咸化水体;成岩白云岩的δ13C介于0.9‰~-3.2‰,δ18O介于-1.7‰~-7.607‰,产生于高镁咸化水体;深埋白云岩碳氧同位素值轻,δ13C介于0.580‰~-3.7‰,δ18O介于-6.88‰~-9.97‰,形成于温度较高、盐度较低、含镁亦较低的环境。白云岩中的碳酸盐脉δ13C集中在-1.00‰~-5.66‰,而灰岩中碳酸盐脉δ13C集中在-1.30‰~-8.65‰;碳酸盐脉氧同位素值较轻且变化较小,δ18O介于-10.66‰~-18.91‰,Z峰值集中在100和110,表明碳酸盐脉形成受到淡水淋滤。      

微量元素分析在判别沉积环境中的应用——以江汉盆地潜江组为例

湖泊沉积岩中的粘土矿物、泥岩和膏岩中的微量元素组成对沉积环境的水文变化很敏感,可以有效揭示湖平面的变化。封闭盐湖的沉积记录在垂向上以显著的岩性变化为特征,它们取决于河水补给与蒸发、沉淀和渗透之间的平衡作用,并导致湖平面的相应变化和湖岸线的频繁迁移。文中选取江汉盆地潜江组中对沉积环境反映最为敏感的硼(B)、锶(Sr)、钡(Ba)、钛(Ti)、铁(Fe)、磷(P)、锰(Mn)等微量元素指标,分析其在不同层序、不同体系域的变化特征,并讨论其环境意义。沉积岩中B含量一般比岩浆岩高,在页岩中其含量可达135×10-6,砂岩中较低,一般为(1~40)×10-6。Sr元素在咸水中含量一般为0.8‰~1‰,在淡水中的含量一般为0.1‰~0.3‰。      

川西—川西北地区上三叠统碎屑储集岩成岩作用

川西—川西北地区上三叠统包括须家河组和香溪群;主要沉积相类型有河流三角洲、海湾、湖泊和冲积扇.上三叠统储集岩主要由长石岩屑砂岩、岩屑长石砂岩、岩屑砂岩、长石石英砂岩、岩屑石英砂岩及少量长石砂岩组成.岩石碎屑颗粒含量81%~95%,碎屑中有较多长石和岩屑,具低的成分成熟度和高的结构成熟度.原始孔隙度的45.0%~77.5%是由于压实作用而丧失的.胶结作用对储层的破坏性仅次于压实作用,包括自生石英、长石、粘土矿物和碳酸盐矿物的沉淀.石英加大的深度可能大于1 800~4 080 m.受有机质影响,碳酸盐胶结物具较低的δ13C值(PDB),为-4.85‰~2.91‰;由于淡水淋滤和深埋藏,有较低的δ18O值(PDB),为-16.97‰~-7.86‰.溶蚀作用是对储集岩最重要的建设性作用,以长石溶蚀最为常见.粘土矿物以伊利石为主,无蒙皂石.镜质体反射率为0.81%~2.48%,推测古地温大部分在85~160℃.储集岩成岩作用已进入到晚成岩作用阶段的中期.裂缝在很大程度上改善了储集性能.由于压实作用和胶结作用影响大,溶蚀作用影响小,储集岩以低孔、低渗为特征.      

柴达木盆地一里坪地区新近系沉积环境及碳酸盐岩碳氧同位素特征

柴达木盆地一里坪地区新近系是一个潜在的油气勘探领域,前人研究表明上油砂山组及上干柴沟组内部分层段发育有优质的烃源岩层段。为明确其沉积时期古湖泊的环境特征与优质烃源岩层段发育的控制因素,选取了研究区2口取心井:里3井的上油砂山组和博1井的下干柴沟组开展了有机地球化学、碳氧同位素分析等测试工作。分析结果表明:一里坪凹陷里3井上油砂山组沉积碳酸盐δ^13C值介于-6.4‰~-1.7‰之间,平均值为-3.2‰,δ^18O值介于-11.8‰~-6.4‰之间,平均值为-9.2‰;茫崖凹陷博1井,上干柴沟组沉积碳酸盐岩δ^13C值介于-2.1‰~-1.5‰之间,平均值为-1.84‰,δ^18O值介于-12.4‰~-4.9‰之间,平均值为-9.66‰。通过碳氧同位素、岩性及周缘大地构造背景综合判别表明:一里坪地区整体为处于半开放—开放、微咸水湖泊环境,湖平面震荡频繁,平均气温相对较低,气候变化频率较快。通过沉积环境与烃源岩分布关系研究,研究区相对优质烃源岩主要发育于咸化环境内,与柴西烃源岩发育特征一致;同时,湖水平静期、气候相对温暖湿润时期也发育较好的烃源岩。一里坪地区咸化中心是下一步天然气勘探的重要方向。     

过渡金属对有机质热解生烃过程的影响

利用热模拟实验, 探讨了过渡金属对有机质(胆甾醇和正十六烷) 热解生烃过程的影响。实验结果表明: 过渡金属的存在降低了有机质热解成烃的表观活化能, 使得生烃温度提前; 过渡金属的存在改变了热解产物的组成, 使饱和烃含量相对增加。认为过渡金属对低温下有机质成烃起着至关重要的作用。     

羌塘盆地南部布曲组含油白云岩中自生文石胶结物的鉴定及其成因探讨

在羌塘盆地南部隆鄂尼地区中侏罗统布曲组砂糖状白云岩中首次发现针柱状胶结物,分布于沥青充填的溶蚀孔隙中。显微结构、微区X射线衍射以及电子探针分析表明,胶结物类型为自生文石,呈针柱状晶形,簇状、放射状集合体,MgO和SrO质量分数呈正相关。微区同位素测试显示,文石胶结物δ13C_PDB值为3.5‰~3.98‰,δ18O_PDB值介于-11.63‰~-9.98‰。文石在地质历史时期形成的碳酸盐岩中很少发现,常通过新生变形作用或溶解作用转变为低镁方解石。砂糖状白云岩中自生文石碳氧同位素组成与现代海洋沉积和大气淡水成因的文石存在较大差异,其形成过程中淡水淋滤作用影响较小,δ18O值的负偏主要受埋藏期地温梯度控制。储层成岩序列显示文石胶结物形成于埋藏白云石化作用之后,有机酸溶蚀伴随着碳酸钙自生矿物沉淀,烃类充注抑制了文石向方解石的转化。文石胶结物形成于晚成岩阶段,属于埋藏环境下碳酸盐矿物溶解再沉淀的产物,烃类充注可能对文石的保存起重要的控制作用。      

Formation of fine crystalline dolomites in lacustrine carbonates of the Eocene Sikou Depression,Bohai Bay Basin,East China

The genesis of the fine crystalline dolomites that exhibit good to excellent reservoir properties in the upper fourth member of the Eocene Shahejie Formation(Es_4~s)around the Sikou Sag, Bohai Bay Basin, is uncertain. This paper investigates the formation mechanisms of this fine crystalline dolomite using XRD, SEM, thin section analysis and geochemical data. The stratigraphy of the Sikou lacustrine carbonate is dominated by the repetition of metre-scale, high-frequency deposition cycles, and the amount of dolomite within a cycle increases upward from the cycle bottom. These dolomite crystals are 2–30 μm in length, subhedral to anhedral in shape and typically replace both grains and matrix. They also occur as rim cement and have thin lamellae within ooid cortices. Textural relations indicate that the dolomite predates equant sparry calcite cement and coarse calcite cement. The Sr concentrations of dolomites range from 900 to 1200 ppm. Dolomite δ~(18)O values(-11.3 to-8.2 ‰ PDB) are depleted relative to calcite mudstone(-8.3 to-5.4 ‰ PDB) that precipitated from lake water, while δ~(13)C values(0.06–1.74 ‰ PDB) are within the normal range of calcite mudstone values(-2.13 to 1.99 ‰ PDB). High~(87)Sr/~(86)Sr values(0.710210–0.710844) indicate that amounts of Ca~(2+) and Mg~(2+)have been derived from the chemical weathering of Palaeozoic carbonate bedrocks. The high strontium concentration indicates that hypersaline conditions were maintainedduring the formation of the dolomites and that the dolomites were formed by the replacement of precursor calcite or by direct precipitation.     

燕山地区中元古界碳酸盐岩碳、氧同位素特征及其环境意义

燕山地区中元古界高于庄组-雾迷山组主要为海相碳酸盐岩潮坪相沉积,按潮汐作用可划分为潮上带、潮间带和潮下带3个沉积相带。对研究区112件碳酸盐岩碳、氧同位素样品进行了测试和原始性验证,认为其原始组分保存良好。并根据地质统计学原理,探讨不同沉积相带碳、氧同位素的分布规律,结果表明：δ^13C值变化范围为2．2‰～1．6‰,均值为-0．1‰;δ^18O值在9‰～2．3‰之间变化,均值为5．53‰。进一步对不同沉积相带主要分布区间进行统计,得出潮上带8”C值为1．5‰～-0．5‰,8”0值为-6‰～-4‰,Z值（古盐度）为120～125;潮间带δ^13C值为0．5‰～1‰,δ^18O值为8‰～-4‰,Z值为123～127;潮下带舻。C值为0～1.5‰。分析认为：沉积环境从潮上带→潮间带→潮下带,δ^13C值、Z值呈升高趋势,δ^18O值呈降低趋势。δ^13C值主要受有机碳氧化与有机碳的埋藏速率因素影响;δ^18O值主要受海平面升降变化影响,与之呈负相关关系;Z值同时反映碳、氧同位素组成,且更受碳同位素的影响。     

鄂尔多斯盆地苏里格地区奥陶系马家沟组白云石化

苏里格地区马家沟组为一套碳酸盐岩为主,夹蒸发岩的地层,沉积于超盐度的局限陆表海环境。白云石分为以泥晶结构为主的,以细—中晶结构为主和充填于孔、缝中3类。白云石Na含量(0~2099)×10-6,Sr含量(0~70)×10-6,Mn含量(0~112)×10-6,Fe含量(39~86746)×10-6,以变化较大的Na含量、低的Sr和Mn含量、高的Fe含量为特征。白云石δ18O值在-16.00‰~-5.73‰之间,δ13C值在-11.46‰~1.90‰之间,说明碳酸盐岩经历了淋滤作用和埋藏作用。大多数孔、缝充填白云石较围岩组分有较低的δ18O和δ13C值,说明孔缝充填的白云石形成较晚。白云石以低的有序度,非理想配比的CaCO₃和MgCO₃含量为特征。白云石的87Sr/86Sr值为0.707977±0.000070至0.711791±0.000064,绝大部分高于全球中、上奥陶统分界线对应的87Sr/86Sr值。微生物白云石化是形成白云石的机理。