红层砂岩纳米级致色剂赋存状态及地质意义——以鄂尔多斯盆地下白垩统志丹群红层砂岩为例

红层是地球上广泛分布且具有特定指示环境意义的沉积物,一般认为在水体氧化环境下形成的赤铁矿胶结物是其主要致色矿物。目前,针对红层致色矿物的研究多停留在矿物识别层面,缺乏对其微观赋存状态及成因机制的深入研究。本文以鄂尔多斯盆地下白垩统志丹群陆相红层为例,采用岩芯-薄片-阴极发光-氩离子抛光扫描电镜的多尺度表征技术,首次揭示了红层砂岩纳米级致色剂——赤铁矿胶结物的微观赋存状态,并在此基础重新探讨了其成因机制。研究发现,红层砂岩致色剂赤铁矿胶结物主要为针状或片状,具有两种微观赋存状态:①呈包裹型发育在净砂岩的颗粒周缘,单个矿物颗粒长度在500~1000nm之间,宽度在50nm以下;②呈充填型发育在黏土矿物及云母等矿物颗粒的解理缝中,常常顺解理定向排列,受解理缝空间限制,单个矿物颗粒更小,长度一般小于500nm,宽度在30nm以下。红层砂岩中赤铁矿的产状和赋存状态表明其为褐铁矿早期脱水形成,在此之后又发育两期方解石胶结物,因此赤铁矿胶结物应主要形成于沉积和浅埋藏期,而非沉积后的抬升期。砂岩中赤铁矿胶结物的形成过程指示了一个干旱内陆沉积背景下大气水氧含量高的环境特征,这同样也是地质历史时期内的冰室状态,说明鄂尔多斯盆地下白垩统志丹群的红层砂岩对研究该时期全球冰室状态也具有重要启示意义。

页岩气析出过程中的H同位素分馏及地质意义

通过长时间储层温度下页岩气现场解吸实验,揭示页岩气析出过程中气体赋存状态变换与气体组分及甲烷H、C稳定同位素的关联性。结果表明,与解吸气甲烷C同位素(δ^(13)C_(1))早期变化幅度较小、后期持续变重的现象不同,甲烷H同位素(δD(CH_(4)))具有先变轻后变重的规律,且在解吸至40%~50%阶段后与δ^(13)C_(1)变重同步。依据δD(CH_(4))变化规律及页岩含气性、气体渗流特征,可将页岩气析出过程划分为游离气压差渗流、游离气渗流–吸附气解吸扩散共存和吸附气解吸扩散3个阶段:阶段Ⅰ裂隙及基质孔隙中的游离气在压差作用下渗流,产出页岩气的δD(CH_(4))和δ^(13)C_(1)基本不变;阶段Ⅱ游离气渗流与吸附气解吸扩散共存,质量较轻的12CH_(4)优先脱附,吸附气的补给使产出气体的δD(CH_(4))显著变轻(变轻4‰~10‰),而δ^(13)C_(1)变轻的现象不显著;阶段Ⅲ析出的气体主要来自吸附气解吸,受吸附–解吸和扩散作用的共同影响,产出气体的δD(CH_(4))(变重15‰~20‰)和δ^(13)C_(1)(变重21.9‰~32.9‰)显著变重。δD(CH_(4))对页岩气析出过程气体赋存状态变换的响应比δ^(13)C_(1)更敏感和有效,因此有望建立一种基于页岩气析出过程中δD(CH_(4))变化规律预测页岩气产量的定量评价方法。

加拿大麦凯河油砂含油性差异的形成机理

油砂作为一种重要的非常规油气资源逐渐受到全世界的重视,但油砂储层通常存在非均质性强,含油性差异大等缺点,导致开发效率受限。本文基于岩心、铸体薄片和扫描电镜观测、测井数据、储集岩热解和可溶有机质色谱质谱分析结果,研究了加拿大阿萨巴斯卡地区麦凯河区块白垩系上麦克默里组油砂含油性差异的形成机理。麦凯河油砂成岩作用弱,基本不存在胶结物,岩石特征主要由粒径、分选和杂基含量3个参数决定,岩石类型可划分为杂砂岩、粉砂岩、细砂岩和极细砂岩。根据测井和岩心含水饱和度数据可以将麦凯河油砂储层评估为气、水、油和差油层4类,油水层由岩性和生物降解程度决定。生物标志物特征显示沥青属于同一族群且没有成熟度的差异,形成油砂含油性差异的原因可能是岩性差异导致降解程度和早期充注量不同。细砂岩连通性较好,受到水洗、氧化等降解作用严重,通常形成水层;粉砂岩致密程度较高,早期原油难以完全充注,通常形成差油层;杂砂岩物性介于二者之间,在不影响原油充注的前提下,受到降解程度也相对较低,通常形成油层。

低温热年代学和构造模拟约束下逆冲推覆带的构造-热演化及剥露历史恢复

利用古温标进行热史模拟时,需要设置时间域和温度域的地质约束,其中时间域约束条件的设置限制了热史结果的准确性。逆冲推覆带发生逆冲推覆时,地层抬升和冷却的同时也发生差异水平滑移,使得同一逆冲席的构造抬升过程存在差异,但古温标模拟热史仅揭示样品的冷却过程,无法获得水平位移的信息,因此如何设置合适的时间域约束模拟热史并准确揭示逆冲推覆带的构造-热演化过程是低温热年代学领域探索研究的科学难题。本文以华南地区川东逆冲推覆带为示例,介绍了一种联合构造模拟、平衡剖面解析和低温热年代学、镜质组反射率等多种古温标的热运动学方法,实现“点-面”结合和整体-局部定量耦合,精细剖析逆冲推覆过程抬升剥露的起始时间、方式、速率、期次和幅度,为逆冲推覆带构造-热演化研究提供思路参考。

烃源岩TOC值变化与其生排烃效率关系的探讨

采用实验模拟和数值模拟相结合的方法揭示了烃源岩有机碳(TOC%)的损失率DTOC一(TOC°-TOC)/TOC°的变化规律。当烃源岩生排烃效率很低时,DTOC都为负值,即在成熟演化过程TOC是增加的。随着生排烃效率提高,有机碳变化率DTOC逐渐增加(TOC损失率增大),烃源岩逐步由“增碳”进程转变为“减碳”进程。但只有生烃潜力很高的Ⅰ型有机质岩石,在生烃降解率和排烃效率极高的“理想”条件下,DTOC的增加(减碳进程)幅度才十分显著。指出基于有机质原始丰度恢复的碳酸盐岩烃源岩评价标准,可能过分强调了“减碳”的进程,很多情形下会美化原本比较差的烃源岩。

论南方海相层系有效供烃能力的主要控制因素

通过对烃源条件和天然气成藏过程的动力学分析,从高有机质丰度海相碎屑岩层段发育、构造沉积类型特征、高—过成熟阶段烃源灶性质演变形成的气源接替效应以及生烃强度与非构造性散失强度(速率)在地质历史中数量关系等若干方面,探讨了影响中国南方海相层系天然气成藏的有效供烃能力的主要地质-地球化学因素。指出有效供烃效率是烃源岩性质、构造-沉积类型、烃源灶类型及其叠合、生烃强度历史演化和天然气散失速率诸控制要素的综合效应。提出烃源条件分级评价指标,并对南方海相层系的有效供烃能力进行了初步评价。

成藏流体历史分析——以黄骅坳陷三马地区为例

应用储集层岩石烃类流体包裹体研究方法 ,对黄骅坳陷三马地区沙一段油藏进行了重建成藏流体历史的尝试。对包裹体流体状态的分析表明 ,成藏流体具有高密度、高矿化度的性质 ,被捕获时的温度约为 110～ 14 0℃。成藏流体的主要充注时期在明化镇组沉积期 ,距今约 10～ 4Ma之前。充注成藏后的小幅度构造抬升可能使原先油水界面以下的地层水矿化度发生变化 ,导致现今储集层流体矿化度比包裹体流体矿化度明显下降。图 5表 2参 6 (钟宁宁摘 )

华北地区南部晚古生代煤的变质成因——地下水热液对煤变质作用影响的进一步探讨

在分析造成华北地区南部晚古生代煤变质分带性的地质因素基础上,阐述了煤变质成因与区域构造格局演化的密切联系;从古地热异常形成机制出发,着重讨论了地下水热液对煤变质作用的影响,建立了煤的地下水效液变质作用地质模式;用古地热-煤变质系统的概念,根据热源、载热体和通道、聚热体3个要素的配置,分析了煤变质成因。

中国主要煤系倾气倾油性主控因素

从成煤物质基础与生油气物质基础的关系、煤系有机质的原始气油比分配特征及含煤建造特征与煤系烃源岩形成、演化特点的关系等方面,探讨煤系倾气倾油性的主要控制因素。煤岩显微组分组成的分布密度型式、煤化作用过程中岩系的气油比再分配效应和含煤建造层序基准面变化类型是影响煤系总体倾气倾油性的关键因素。中国主要煤系(煤盆地)的显微组分组成有镜质组-壳质组/腐泥组组合型(吉普斯兰型或加里曼丹型)、镜质组-惰质组组合型(库珀型)和过渡组合型3种分布密度型式,分别代表了倾油型、倾气型和过渡型的煤系。受煤系层序基准面变化控制,后两种类型较常见,因而中国多数煤系都是倾气性的。

河南石炭二叠纪含煤岩系煤热变质作用下的变化——地下水热液对煤变质作用影响的初步探讨

河南石炭二叠纪含煤岩系在热液活动影响下,煤及其围岩都发生了变化。作者研究了尉岩变化特征及热液的性质,认为热液是大气降水来源的地下水热液。并以地下水热液系统形成机制为核心,把水文地质学中的有关观点应用于煤变质问题研究,指出地下水热液是煤热变质作用过程中的对流传热媒介。此外,用围岩粘土矿物变化特征划分了围岩变化阶段,使之与煤变质阶段对应了起来。

煤系低熟油形成机制及其意义

从煤系有机质组成的复杂性和“显微组分分期生油”的角度，讨论了煤系中低熟油生成的可能性。结合实例阐述了树脂体早期生烃和木栓质体早期生烃两种煤系低熟油形成机制。根据对煤的物理性质与煤层排液过程关系的分析指出，低熟油生成时期恰好是煤层释放液态烃类的最佳时期。因此，煤系存在低熟油形成机制可能是煤成油有效聚集的先决条件之一。

显微组分荧光性变化——烃源岩有机质演化的一个重要方面

采用人工模拟热演化和地质热演化两个系列样品,研究了成熟作用对孢子体、藻类体等显微组分荧光性的影响。茂名油页岩从室温被加热至600℃的过程中,藻类体的荧光性在250℃～300℃发生突变,标志其化学结构中联系在芳香核上的各种官能团和脂族基团开始大量脱落,液态产物大量生成;之后,随着加热温度增高,藻类体荧光性消失,镜质体反射率猛增。伊敏盆地五牧场地区煤系烃源岩样品中,随成熟作用的增强,孢子体荧光光谱发生“红移”;同时,荧光强度衰减,这种变化与显微组分的成烃作用密切相关。在成熟作用初期,荧光光谱面貌的变化往往标志大量生油阶段的开始,而荧光的“淬灭”则与“液烃窗”的结束有关。上述研究表明,显微组分荧光性变化是烃源岩有机质演化的一个重要方面,它反映了显微组分化学结构变化和成烃作用的特征。

煤系芳烃的可见荧光特性及其地质意义

对我国煤系100多个抽提物芳烃组分样品的可见荧光特性的研究结果表明,有机质成熟过程中高度缩合芳香化合物的增加,导致荧光的“红移”,而风化、氧化作用则导致荧光的“紫移”,芳烃的可见荧光特性参数是潜在的比较理想的成熟度参数。

华北聚煤区南部煤变质作用类型及其控制因素探讨

华北聚煤区南部晚古生代煤系的煤在深成变质基础上,普遍经历了古地热场的叠加作用,促使高变质煤种的形成和明显的煤变质分带性。本文结合区域地质背景,研究本区煤变质特征,尤其强调了区域构造格局及其演化对煤变质作用的控制。从古地热异常形成机制出发,提出热液变质作用模式以及古地热-变质系统的概念。根据变质作用类型及其控制因素,划分出三个煤变质分区:豫西气水热液变质区、永夏淮北岩浆热变质区、平顶山淮南深成变质区。

沉积有机质激光热裂解-色谱-质谱探针分析技术的尝试及其前景探讨

激光热裂解-色谱-质谱分析方法具有从技术层面上融合分子地球化学方法和有机岩石学方法的潜能。通过抚顺煤镜质组分和树脂体的研究实例,介绍了激光热裂解-色谱-质谱探针分析的的基本原理及测试方法。抚顺煤显微组分的微区热裂解产物特征中,镜质组和树脂体热解产物的正烷烃、烷基萘和四氢化萘的总体面貌相似,但树脂体中正烷烃含量较低,而烷基四氢化萘明显较高,这可能反映显微组分形成过程中发生过低分子烃类在各显微组分之间的混合作用。除此之外,还把激光热裂解-色谱-质谱探针技术与传统的分子地球化学方法、有机岩石学方法进行比较。探讨了激光热裂解-色谱-质谱探针技术的应用前景以及尚待解决的技术问题。落射到样品表面的激光束能量(温度)的控制和激光辐射时间的确定,激光束斑大小、热解产物量、色谱-质谱检测灵敏度极限三者的关系等,都是限制新技术应用的技术问题。

电子探针方法在煤岩学研究中的初步应用

本文介绍了电子探针进行煤岩显微组分元素特征的精细研究。

地质条件下湖相烃源岩生排烃效率与模式

烃源岩排烃研究是油气地球化学研究中最薄弱的环节,而排烃效率又是准确评价常规油气与非常规页岩油气资源的关键参数.目前对于烃源岩排烃效率的认识差异很大,尚未建立完整的各种类型有机质湖相烃源岩在地质条件下生排烃效率与模式.本文以中国渤海湾、松辽等4个大型湖相含油气盆地以及酒泉青西凹陷、泌阳凹陷等9个中小型湖相富油盆地/断陷为对象,通过15000余个湖相烃源岩样品在自然热演化过程中热解生烃潜力指数的变化研究,揭示了湖相烃源岩在地质条件下的生排烃特征,构建了湖相烃源岩在地质条件下的生排烃效率与模型.无论是大型湖相沉积盆地还是中小型断陷盆地,甚至是盐湖相沉积盆地,烃源岩生排烃特征基本一致.随着成熟度的增高,湖相烃源岩排烃效率逐渐增高,在低成熟阶段排烃效率较低,在成熟与高成熟阶段具有高或很高的排烃效率.Ⅰ型、Ⅱ型有机质类型烃源岩排烃模式相似,相对排烃效率在低成熟阶段小于45％,成熟生油高峰时达85％～90％,至生油窗下限时达90％以上;累积排烃效率在低成熟阶段小于10％,生油高峰时达50％～60％,生油窗下限时达75％～85％,主要的排烃阶段在镜质组反射率0.7％～1.2％之间,生油窗阶段生成并排出了绝大部分烃类.湖相Ⅲ型有机质烃源岩排烃效率明显低于Ⅰ、Ⅱ型有机质烃源岩,生油窗阶段累积排烃效率仅为50％左右,主要生排烃阶段在镜质组反射率0.8％～2.0％之间.控制湖相烃源岩排烃量和排烃效率的主要因素是有机质丰度、类型和成熟度,而盆地类型、断裂发育程度、烃源岩沉积环境、相邻输导层孔渗条件等因素均不影响烃源岩排烃与排烃效率.

彩南油田多源混合原油的油源(一)——烃源岩基本地球化学特征与生物标志物特征

准噶尔盆地东部地区存在 4套烃源岩 ,其中 ,二叠系烃源岩生烃潜力大 ,是最好也是最主要的烃源岩 ;三叠系烃源岩次之 ;侏罗系和石炭系烃源岩有机质类型以Ⅲ型为主 ,丰度变化大 ,生烃潜力低于二叠系和三叠系。这 4套烃源岩在埋藏浅的地区尚处于未成熟或低成熟阶段 ,但在阜康凹陷均达成熟%D高成熟阶段 ,具备了生成大量原油的热演化条件。 4套烃源岩抽提物生物标志物组成特征差异明显 ,二叠系烃源岩以富含 β 胡萝卜烷、伽马蜡烷、C2 8和C2 9甾烷、几乎不含重排甾烷以及C2 7甾烷含量很低为主要特征 ;三叠系抽提物以富含Ts、C2 9Ts和重排甾烷以及伽马蜡烷含量低为主要特征 ;侏罗系烃源岩抽提物碳同位素明显重于二叠系和三叠系 ,δ13 C值一般大于 -2 8‰ ,Pr/Ph值一般大于 3 .0 ,以富含五环萜烷、C2 9甾烷和贫三环萜烷、伽马蜡烷、C2 7和C2 8甾烷为主要特征。图 3表 2参 2

三塘湖盆地原油地球化学特征及其成因类型

依据生物标志物分布和组成特征， 把三塘湖盆地的原油和油显示划分为中生界煤成油和上古生界湖相成因原油两大类。中生界煤成油以塘参１ 井中侏罗统西山窑组的原油为代表，含蜡量高（３０％ 以上） ， 其正构烷烃系列具有明显的奇碳优势，Ｐｒ／Ｐｈ 值高（ 大于４．０） ，四环萜烷／三环萜烷值大于１．０，三环萜烷系列中Ｃ１９ 、Ｃ２０ 相对丰度高于Ｃ２１ 、Ｃ２３ ，有Ｃ３１ 六环藿烷，无伽马蜡烷，Ｃ２９ 甾烷占绝对优势，此类原油源于中生界煤系烃源岩。上古生界湖相成因原油包括塘参３ 井、条２ 井、条３ 井油显示，其正构烷烃系列没有明显的奇偶优势，Ｐｒ／Ｐｈ 值低，三环萜烷／四环萜烷（ 仅检测到Ｃ２４ 一个化合物）值大于１．０，且Ｃ２１ 、Ｃ２３ 三环萜烷的相对丰度高于Ｃ１９ 、Ｃ２０ ，无Ｃ３１ 六环藿烷，但伽马蜡烷和β胡萝卜烷的含量高，Ｃ２７ 甾烷丰度较高， 此类原油源于上古生界湖相烃源岩。依据成熟度， 又可把上古生界原油分成未熟－ 低熟油和成熟油。

渝东南两套富有机质页岩的孔隙结构特征--来自FIB-SEM的新启示

使用聚焦离子束扫描电镜（FIB-SEM）对渝东南地区下寒武统牛蹄塘组和上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组2套富有机质页岩的孔隙结构进行了系统观察,并对页岩纳米级有机质孔隙进行了三维重构和孔隙结构参数定量分析。研究发现,五峰组—龙马溪组页岩内层间微裂隙、矿物粒内孔、矿物粒间孔和有机质孔隙均较为发育。其中,有机质孔隙呈蜂窝状均匀发育,孔隙半径集中在3-100 nm,孔隙连通性较好,FIB-SEM三维重构计算有机质孔隙度在9.13%-18.42%之间,岩石总孔隙度中有机质孔隙度的贡献受控于TOC含量;牛蹄塘组页岩内溶蚀孔和粒间孔较为发育,有机质孔隙发育不均匀,孔隙呈扁平状或针孔状,孔隙半径集中在3-25 nm,孔隙连通性较差,有机质孔隙度在1.59%以下,有机质孔隙度对岩石总孔隙度的贡献与TOC含量关系较小,页岩的总孔隙度主要来自于矿物基质孔。FIB-SEM揭示了2套页岩有机质孔隙结构存在较大差异。