华北克拉通南缘古-中生代构造转换期的泥岩地球化学特征响应

豫西宜阳地区晚古生代—早中生代连续的沉积记录为研究华北南缘沉积和构造演化提供了重要窗口。通过对研究区中二叠统—下三叠统的泥岩主量、微量和稀土元素地球化学特征分析,讨论包括源岩成分、源区化学风化条件和源区构造背景在内的源区属性特征,对沉积物源区进行限定。结果表明:宜阳地区中二叠统—下三叠统泥岩源岩整体上都以上地壳长英质物源为主,源岩性质主要为花岗岩类并伴有古老沉积岩成分参与;石盒子组的源岩经历了强烈的化学风化作用,沉积物可能经历了稳定构造环境下的沉积再循环,从孙家沟组开始,化学风化作用降低,沉积物开始向构造活动区域的初次沉积转变;源区构造背景在垂向上由石盒子组的以被动大陆边缘为主向孙家沟组的以被动大陆边缘、大陆岛弧和活动大陆边缘多种性质混合背景过渡,最后向刘家沟组与和尚沟组的以大陆岛弧和活动大陆边缘为主的趋势演变。结合古流向和碎屑锆石等证据,指示华北南缘和北秦岭可能从孙家沟组平顶山砂岩段开始,产生了强烈隆起并成为华北克拉通南缘宜阳地区的主要物源区,其显著的地球化学特征差异为华北克拉通南缘古-中生代产生的构造转换提供了重要的地球化学依据。     

豫西偃龙地区本溪组含铝岩系的原岩恢复及其地质意义

为了揭示华北陆块上古生界最底部上石炭统-下二叠统本溪组含铝岩系承载的地质信息,以华北陆块南部豫西偃龙地区ZK0008钻孔为研究对象,系统采集本溪组含铝岩系样品,利用多种测试方法,确定含铝岩系矿物成分、矿物赋存状态、元素含量及其垂向变化,并依据土壤化学基本原理,分析本溪组含铝岩系矿物成因及矿物垂向变化的原因,进而恢复该区含铝岩系的原岩并讨论其地质意义。结果表明:该区本溪组含铝岩系矿物成分主要为硬水铝石矿物和黏土矿物,多为隐晶质集合体;相对难迁移元素主要富集在豆鲕状铝土矿中,相对易迁移元素主要富集在铝土质泥岩中;含铝岩系中矿物成分垂向上的变化是原岩不同程度富铁铝化的结果,原岩主要为来自北秦岭造山带、成分成熟度很低的长石和/或岩屑粉砂岩;本溪组原岩沉积时,海平面抬升可抵达北秦岭造山带的山前地区,可能由突发式的快速海侵引起,缓慢的海退可将来自北秦岭造山带的长石和/或岩屑带到离物源区较远的区域沉积;湿热多雨气候条件下,本溪组原始沉积物暴露地表时迅速彻底富铁铝化,形成一个典型的富铁铝化剖面,海平面多次升降旋回造成本溪组含铝岩系多个富铁铝化剖面叠置。     

鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组物源区分析

鄂尔多斯盆地西缘羊虎沟组物源特征对天然气勘探尤为重要。通过砂岩的碎屑组分、岩屑组分、重矿物组合以及石英阴极发光等研究,认为研究区羊虎沟组受到北部、西南部、南部物源控制,各个方位物源在研究区中部吴忠—马家滩地区汇合。通过砂岩轻、重矿物组合和碎屑组分的Dickinson三角图解,以及泥岩的稀土元素特征等分析,认为研究区羊虎沟组源岩以大陆上地壳岩石为主。研究区北部砂岩物源区为再旋回造山带物源区,泥岩球粒陨石标准化稀土元素配分模式与阿拉善古陆浅变质岩相似,具有亲缘性; 西南部及南部砂岩物源区为稳定陆块区和再旋回造山带物源区,泥岩球粒陨石标准化稀土元素配分模式与祁连—北秦岭造山带中浅变质岩相似。综上所述,研究区北部母岩主要为阿拉善古陆的浅变质岩夹少许火山岩,西南部及南部母岩主要为祁连—北秦岭造山带的中浅变质岩,其次为碳酸盐岩和火山岩。     

白云北坡泥岩地球化学特征及源区性质

为了明确珠江口盆地白云北坡纵向上沉积物物源的演化过程,以P1井泥岩的主量元素、微量元素和稀土元素测试数据为基础,采用数值对比和图版判别的方法对珠海组、珠江组及韩江组沉积时期的物源属性、构造背景和古气候条件进行了研究,认为白云北坡沉积物物源区构造背景以被动大陆边缘为主,但在珠江组上段、韩江组时期沉积物物源受活动大陆边缘的影响.结果表明:在K_2O/Na_2O-SiO_2/Al_2O_3图解中,白云北坡泥岩样品点主要落在被动大陆边缘区域,珠江组上段、韩江组有少量样品点落在活动大陆边缘区域;在La-Th-Sc图解中,泥岩样品点主要落在大陆边缘区域;泥岩的δCe值均介于1.03~1.13之间,平均值为1.09.珠海组沉积时期以附近华南花岗岩为主,珠江组下段沉积时期以华南地块古老的沉积岩钙质泥岩为主,而珠江组上段、韩江组沉积时期以云贵高原滇桂交界区碱性玄武岩为主.物源区整体处于湿热的气候条件,但珠海组、珠江组下段沉积时期湿热程度较高,化学风化程度较强,而珠江组上段、韩江组沉积时期湿热程度较低,化学风化程度较弱.     

渤海湾盆地黄骅坳陷上古生界暗色泥岩地球化学特征及其发育机制

上古生界暗色泥岩是渤海湾盆地黄骅坳陷主力烃源岩之一,具有重要的勘探价值。为进一步明确黄骅坳陷上古生界暗色泥岩有机质富集环境与形成机制,开展了岩石学、元素地球化学、有机地球化学分析。结果表明:渤海湾盆地黄骅坳陷上古生界暗色泥岩具有近源沉积特点,沉积时处于炎热潮湿向温暖湿润气候转换期,整体处于中高风化程度,沉积分选与再循环作用较弱,较好地保存了物源信息,且源岩为长英质岩石; 暗色泥岩从太原组沉积期到下石盒子组沉积期,有机质的富集不是由单一因素所控制的,而是氧化-还原条件、古生产力、古气候、沉积速率等多个要素共同控制与相互耦合的结果; 太原组沉积期,表层水具有较高的生产力和相对还原-硫化的水底环境,有利于有机质富集和保存; 山西组沉积期,在炎热潮湿的气候条件下表层水体也保持较高的初级生产力,同时较高的沉积速率有利于有机质的保存; 下石盒子组沉积期,温暖湿润的气候有利于有机质的富集,但较低的沉积速率导致有机质被黏土矿物以及其他无机矿物稀释,相对较难保存。     

山西古交矿区含煤岩系泥岩地球化学特征及地质意义

古交矿区富有丰富的煤炭资源,查明该区域含煤岩系元素参数、沉积环境、沉积物的来源等,不仅可以为研究地质运动发展提供资料,同时也能保障煤矿的安全开采.针对古交矿区含煤岩系中泥岩的样品进行化学检测,研究表明:研究区微量元素中高场强元素及亲石元素含量较上地壳中含量高,而亲铁和亲铜元素与上地壳中含量接近,在稀土元素方面出现轻稀土元素较富集而重稀土元素亏损的现象.根据Sr/Cu、V/(V+Ni)等指标可以判断研究区当时气候干热,整体沉积环境表现为还原厌氧环境中的海陆过渡相沉积,且形成泥岩的物源以碎屑沉积物为主,同时发现山西组还含有一些花岗岩物质,由此推测含煤岩系的物源区应该处于活动大陆边缘及海陆接触处.     

内蒙古霍各乞铜矿的稀土元素地球化学

矿床不同岩、矿石中稀土元素含量相对富集．裂谷系表生沉积作用过程中，稀土总量及轻、重稀土元素发生分异，远离物源的沉积岩中ΣＲＥＥ减少，轻稀土所占比例相对增加，重稀土比例相对减少；岩石变质过程中，稀土元素发生分离，其中，Ｌａ，Ｅｕ亏损最明显，含铜石英岩的稀土地球化学特征与碳质泥岩相近，而与岩浆岩明显不同，矿床属沉积变质热液成因．     

豫西偃师-龙门地区铝土矿三水铝石的赋存特征及成因分析

在豫西偃师-龙门地区本溪组地表露头新发现三水铝石,这一发现不仅可以为岩溶堆积型铝土矿的存在提供直接证据,而且其赋存特征和成因分析也具有重要的理论意义。新发现的三水铝石主要赋存在马家沟组灰岩和本溪组铝土质泥岩接触处的白色与红色沉积物条带中,以及本溪组杂色铝土质泥岩中,对上述沉积物条带和铝土质泥岩分别采集样品并进行X衍射、差热和SEM-EDS分析。结果表明,新发现的三水铝石具有典型的三水铝石的X衍射特征峰和差热吸收峰,宏观上主要呈条带状和团块状,微观上为致密状集合体。在此基础上,根据土壤地球化学基本原理,认为这些三水铝石是本溪组铝土矿抬升地表后再次富铁铝化作用的结果。     

豫西地区太原组遗迹化石与古环境变化的响应

为探讨豫西地区石炭-二叠系太原组中遗迹化石与其沉积环境的演变特征,采用遗迹学和沉积学的研究方法,重点分析该研究区太原组灰岩中所含Zoophycos遗迹化石的个体大小和潜穴充填物颜色的变化、产状与分布特征以及宿主岩的沉积环境,取得3点认识:(1)密集分布的小型遗迹个体以及充填物为黑色的Zoophycos,与较深水环境和贫氧环境具有明显的相关性。(2)Zoophycos可作为古水深变化的判释标志,尤其是以小型个体和具黑色充填物的Zoophycos可作为较深水沉积层的对比标志,依此标志的区域对比分析表明,太原组沉积期经历过2次大的海侵,出现2次最大海泛面,并可作为全区等时界面。(3)基于沉积环境的时空对比分析,提出豫西地区太原组沉积期海水进退变化规律。研究区太原组自下而上由2次较大海侵与海退旋回组成,每个旋回的沉积环境演化的早期几乎都出现海湾瀉湖相带为主的沉积,间夹潮坪沼泽和砂质障壁岛相带的沉积,然后变为近岸-远岸-近岸的浅海相带沉积,间夹潮坪沼泽相带沉积,最后又变为海湾瀉湖相带和潮坪沼泽相带沉积。     

吐鲁番坳陷侏罗系物源体系变迁及其油气意义

为明确吐鲁番坳陷侏罗系物源体系特征,基于重矿物特征、砂岩碎屑组分、元素地球化学、碎屑锆石U-Pb测年等物证,从不同角度对坳陷中东部的物源方向和沉积体系进行了系统研究.认为中下侏罗统存在南、北2个物源区,坳陷不同部位、不同时期主物源体系存在明显差异.物源的变迁控制着沉积体系的演化,北部山前掩伏带为找油新领域.研究结果表明:水西沟群沉积早中期,轻、重矿物及源岩判别图解(La-Th,La/Yb-∑REE等)显示的物源方向一致,坳陷北部碎屑锆石显示2组年龄峰值,主峰值为(297±2)Ma,次峰值为(427±4)Ma,对应于2期构造热事件,与南缘觉罗塔格山具有良好的亲缘性.受南缘长物源控制,坳陷发育北西-南东向展布的远源、长轴三角洲沉积体系,北部博格达地区为汇水沉积区,V/V+Ni,V/Cr,Ni/Co等泥岩地化指标表明古水介质为还原环境,有利于油气的形成.在水西沟晚期和三间房沉积期,重矿物和碎屑成分具有明显分区性,坳陷北部物源和沉积环境均具有近源沉积的特征,主物源来自博格达山,表明水西沟晚期是博格达山再次隆升的初始时间.     

鄂尔多斯盆地东缘柳林—子洲地区本溪组富有机质泥页岩发育影响因素与发育模式

鄂尔多斯盆地东缘上石炭统本溪组海陆过渡相泥页岩是该区潜在的页岩气勘探目标。在盆地东缘柳林—子洲地区本溪组代表性剖面和重点探井的系统观测和采样分析基础上,对该区本溪组富有机质泥页岩的发育影响因素与发育模式进行了研究,并建立了本溪组“缓慢沉降、陆源供给、封闭保存”的海陆过渡相富有机质泥页岩的发育模式。结果表明:鄂尔多斯盆地柳林—子洲地区本溪组富有机质泥页岩主要发育在晋祠段和畔沟段,以黏土质泥页岩为主,含少量硅质泥页岩; 其有机质丰度高,有机质类型主要为腐殖型; 本溪期炎热潮湿的气候导致区域内成煤植物繁盛,沉积水体有机质供应充足; 在鄂尔多斯盆地东缘整体缓慢沉降的海侵背景下,障壁岛-瀉湖-浅海泥质陆棚体系在水体底层形成较高盐度的缺氧还原性水体,为沉积有机质的保存和富集提供了良好场所。     

塔里木盆地库车坳陷东部上三叠统—中侏罗统物源特征及其地质意义

根据砂岩岩石薄片、石英阴极发光和重矿物组合分析,结合沉积构造及地震解释成果,对塔里木盆地库车坳陷东部上三叠统—中侏罗统物源体系及其演化进行详细分析,确定了物源方向及母岩性质。结果表明:塔里木盆地库车坳陷东部上三叠统—中侏罗统物源主要来自北部南天山造山带物源区,以岩浆岩和变质岩母岩为主,兼有少量沉积岩物源的影响。其中,塔里奇克组砂岩中陆源碎屑岩岩屑含量较高,阴极发光条件下不发光石英含量较高,重矿物组合具有高锆石、白钛矿和磁铁矿含量以及低石榴子石含量的特征,母岩可能为上奥陶统—上三叠统早期沉积; 阿合组及阳霞组砂岩中岩浆岩岩屑含量升高,重矿物组合以较高的石榴子石含量为特征,阴极发光条件下石英主要为蓝紫色及棕褐色发光,其母岩主要来自二叠系及其下伏地层; 克孜勒努尔组及恰克马克组砂岩中变质岩岩屑含量明显升高,石榴子石含量极高,阴极发光条件下棕褐色发光石英含量增多,表明变质岩母岩的影响增强。晚三叠世—中侏罗世,研究区物源区母岩演化具有明显规律性,即晚三叠世受较多沉积岩母岩影响,早侏罗世岩浆岩母岩供给增多,中侏罗世以变质岩母岩为主。晚三叠世,库车坳陷东部南天山造山带大幅抬升,导致大量变质岩母岩卷入造山带遭受剥蚀; 早—中侏罗世,南天山造山带中段构造活动具有东西分段的特点,吐格尔明30团剖面以东早侏罗世砂岩率先具有高石榴子石含量的特点,而西部地区中侏罗世砂岩才大量出现石榴子石,表明南天山造山带中段的虎拉山及额尔宾山在早侏罗世隆升-剥蚀强烈,而哈尔克山在中侏罗世才进入强烈抬升期。     

四川盆地晚二叠世—早三叠世沉积演化及其对天然气富集的意义

四川盆地上二叠统—下三叠统碳酸盐岩地层中富集天然气,天然气藏的分布受优质烃源岩和礁滩相储层的控制。为了揭示四川盆地沉积演化背景下天然气的富集规律及预测成藏有利区,对晚二叠世—早三叠世扬子古板块地质构造背景进行分析,讨论地质构造背景控制下四川盆地晚二叠世—早三叠世沉积演化特征;根据不同时期构造和沉积演化特征确定优质烃源岩和储层的发育机理和分布范围;结合天然气成藏模式的认识,确定天然气成藏有利区。结果表明:四川盆地晚二叠世—早三叠世海湾及其后陆棚的发育演化控制了该区龙潭组主力烃源岩与长兴组—飞仙关组礁滩相储层的发育分布,形成了下生上储的有利配置关系;川东北地区长兴组—飞仙关组台地边缘礁滩相储层邻近龙潭组海湾相优质烃源岩的区域为天然气成藏最有利区。总之,四川盆地晚二叠世—早三叠世沉积演化特征控制了海相优质烃源岩和储层的发育分布,决定了天然气的富集与分布。     

鄂尔多斯盆地东缘临兴地区天然气成因类型及气源分析

鄂尔多斯盆地东缘临兴地区致密砂岩气勘探程度低,对其天然气地球化学特征及天然气源岩的认识较为局限。通过对天然气组分和碳同位素特征分析,利用生烃动力学实验计算煤岩、碳质泥岩、暗色泥岩3类烃源岩生烃强度,结合3类烃源岩生烃潜力,建立天然气源岩生气贡献率计算模型。结果表明:临兴地区烃源岩母质类型以Ⅲ型、Ⅱ^₂型干酪根为主,有机质丰度高,全区烃源岩大都处于热演化成熟阶段;天然气碳同位素值较重,显示出煤型气特征;天然气碳同位素值在纵向运移过程中未发生分异作用,在平面比值变化上未发生倒转,表现出近源、持续充注的特点;天然气主要来源于本溪组—太原组煤岩,其生气贡献率分别为43.3%、43.8%;天然气与烃源岩具有良好的垂向关系,有效烃源岩区可在一定程度上控制临兴地区天然气有利区的勘探。     

江汉盆地盐湖碳酸盐岩成藏条件及潜力——以新沟地区新沟嘴组下段Ⅱ油组为例

在物源、古地形、古气候的控制下,江汉盆地新沟嘴组下段Ⅱ油组自北而南发育有砂岩相、泥岩相、碳酸盐岩相、硫酸盐以及氯化盐岩相,盆地中南部斜坡带为碳酸盐岩的主要分布区,具有碳酸盐岩与薄层泥岩频繁互层沉积特征;其中碳酸盐岩晶间孔发育,具有较好的储集条件,泥岩有机质丰度高,具有较好的生烃能力,生储配置关系良好;新沟嘴组下段Ⅱ油组碳酸盐岩成藏条件优越,油气成藏主要受有利烃源岩分布范围、岩性岩相、物性控制,具有烃源岩控藏、岩性物性控富的特征;江汉盆地碳酸盐岩油藏分布广泛,具有较好的勘探开发前景。     

鄂尔多斯盆地塔巴庙地区断层对上古生界天然气富集成藏的控制

为了确定断层对鄂尔多斯盆地塔巴庙地区上古生界天然气富集成藏的控制作用,利用2 000 km²高精度三维地震资料,进行断层的精细解释及山西组、太原组煤系地层均方根振幅地震属性的提取,分析断层的分布、成因及形成期,研究断层与天然气高产层段和富集区的关系,建立塔巴庙气田天然气成藏模式。结果表明:上古生界存在北东向断裂系统,断层多为高角度的小断距断层,断距20～60 m; 这些断层主要是基底断裂在燕山运动中、晚期重新活动造成上覆沉积盖层撕裂形成的; 断层形成期与烃源岩生排烃期良好匹配,断层沟通了石炭系太原组、二叠系山西组煤系烃源岩和二叠系下石盒子组盒2段、盒3段岩性圈闭,既促使下伏天然气向盒2段、盒3段垂向汇流运移,同时又为有机酸的运移溶蚀提供通道,有效改善了邻近低渗砂体储层的孔渗性能,从而控制了塔巴庙地区主力目的层盒2段、盒3段天然气运聚成藏及高产富集区带的分布; 断裂和大面积相对高孔渗砂体的叠合区域是天然气的有利富集区。     

湘中地区下石炭统邵东组沉积相及海侵研究

湘中邵东组主要由细碎屑岩组成。研究表明邵东组是在滨外泥质陆棚沉积环境中形成的,沉积相主要有滨岸砂坝、滨外泥质陆棚及滨外碳酸盐陆棚。在邵东组占主要地位的滨外泥质陆棚相沉积,属于海侵沉积。因此邵东组及其底部的海侵与Johnson(1982)所提出的石炭纪底部全球性海侵事件一致,据此可认为邵东组形成时代可能仍属早石炭世早期。     

准格尔煤田高铝煤层夹矸中稀土元素地球化学特征及意义

利用电感耦合等离子质谱法(IPC-MS)详细研究了准格尔煤田石炭系太原组中高铝煤层夹矸的稀土元素地球化学特征。研究表明:样品稀土元素总量(ΣREE)为3.63~345.56μg/g,平均值为61.83μg/g,轻、重稀土元素的含量比值(LREE/HREE)为0.56~25.64,平均值为5.56,相对富集LREE;Eu负异常显著;δCe与δEu、(Dy/Sm)N、ΣREE三者之间相关性表明:该区高铝煤层夹矸的成岩作用对REE影响不明显;δCe和Ceanom值的变化反映了研究区高铝煤层夹矸形成于陆相环境,高铝矿物形成于氧化环境;稀土元素分配模式显示高铝煤层夹矸物源主要为盆地北缘阴山古陆的加里东海西期的花岗岩(斜长花岗岩、二长花岗岩、钾长花岗岩和细晶花岗岩),以及早期沉积的本溪组铝土矿。     

北京平原区东南缘钻孔TB02第四纪地层划分与沉积特征

第四纪地质对开发利用第四纪资源和城市地质安全具有重要意义。基于在北京市通州区南部永乐店镇实施的第四系钻孔TB02,通过系统的岩芯观察和编录、测井资料分析、AMS ¹⁴C测年和古地磁测年等手段,结合粒度参数指标特征,对钻孔TB02进行年代地层划分,并对沉积特征进行了探讨。结果表明:北京平原区东南缘第四系底界埋深为276.21 m,中更新统底界埋深为97.75 m,上更新统底界埋深为39.32 m,全新统底界埋深为6.40 m; 钻孔TB02沉积物以细粒物质为主,具有较好的分选性,呈现远源沉积的特征; 沉积水动力环境在2 588、1 539及781 ka发生了3次比较明显的变化。第四纪以来,北京平原区东南缘环境演化规律表现为:早更新世早期,沉积水体快速加深,以湖相沉积为主,沉积环境稳定且水动力较弱; 早更新世晚期,主要发育河流沉积,陆源碎屑供给较充足,沉积水动力较强; 中更新世以来,为泛滥平原沉积,水动力减弱,以沉积细粒物质为主,沉积地貌逐渐定型,形成了广阔的平原区。