西加拿大盆地都沃内(Duvernay)海相页岩油气富集机制研究

西加拿大盆地上泥盆统Duvernay页岩是最大海侵期形成的一套页岩油气富集与生产层系。为明确Duvernay页岩油气富集控制因素,在Duvernay页岩地质背景分析的基础上,运用岩心、测井、薄片、扫描电镜、3D孔隙重建信息及有机地化资料,对有机质富集的沉积因素、流体分布、储层质量及影响因素进行了分析,认为Duvernay页岩油气富集主要受盆内成因的硅质页岩沉积环境、有机质热演化、页岩储层质量及稳定构造背景的共同控制。研究发现,Duvernay组为晚泥盆世的深水陆棚环境,岩性以泥灰岩、灰泥岩和泥页岩为主,可识别出10种岩石相,其中硅质页岩最为发育;Duvernay页岩中主要发育Ⅱ、Ⅲ型海相有机质,有机质热演化程度中等,处于凝析气-湿气阶段,因此凝析油含量高;油气主要富集在黏土级矿物形成的富含有机孔的硅质页岩中,孔隙类型以有机质孔和粒内孔为主,有效孔隙度占比高,连通孔隙非常发育且横向连续分布,并具有垂向上相互连通的特征;成岩作用改善了页岩储层物性,天然裂缝提高了页岩储层的渗透率,而稳定的构造发育特征是Duvernay页岩油能够较好地保存至今的关键。

黔西晚二叠世煤系基底凝灰岩中稀土元素的富集机制

我国西南地区晚二叠世含煤岩系基底蚀变凝灰岩中高度富集稀土元素等多种关键金属。低温热液作用通常对煤和煤系中稀土元素的富集成矿有重要贡献,黔西地区位于世界著名的大范围低温热液作用区内,是研究低温热液作用下煤系稀土元素富集机理的良好对象。蚀变凝灰岩的地球化学和矿物学组成可以提供凝灰岩蚀变过程中流体演化、热演化和成矿过程等信息,但以前的研究对凝灰岩中蚀变矿物组成以及矿物的共伴生关系还缺乏深入探讨,限制了对关键金属富集过程的认识。研究结果表明:凝灰岩具有与高钛玄武岩一致的地球化学组成;火山玻璃以及由长石、辉石等交代蚀变形成的次生矿物,可能形成于表生风化或早期成岩阶段。稀土元素主要赋存在后期热液成因的脉状独居石中。本文提出了西南地区晚二叠世煤系基底凝灰岩中稀土元素富集的模式:降落后火山灰经历了表生风化作用,地表水和周期性海水的作用导致凝灰岩层顶部样品中的稀土元素发生淋滤而向下迁移,后期出渗型热液流体与凝灰岩发生的水岩作用,导致下部凝灰岩中的稀土元素被析出并随热液流体迁移到凝灰岩层上部而富集。

山东南吕—欣木金矿床金的赋存状态及富集机制

为探讨南吕—欣木金矿床金的赋存状态及富集机制,结合矿区地质特征,采用能谱和电子探针(EPMA)对研究区内采集的岩(矿)石标本进行分析,获取矿物生成顺序,分析金矿物的形态、粒度、成色和赋存状态,探讨金的富集机制。研究表明:南吕—欣木金矿床成矿阶段可划分为4个阶段,即黄铁矿—石英(Ⅰ)、金—石英—黄铁矿(Ⅱ)、金—石英—多金属硫化物(Ⅲ)和石英—方解石(Ⅳ),其中第Ⅰ、Ⅲ阶段是金的主要成矿阶段。金的赋存状态有晶隙金(占49.87%)、裂隙金(占42.81%)和包体金(占7.32%)。裂隙金的大小为7~20μm。金成色变化范围在886~943之间,平均成色为845,变化系数为11.72%。相关分析结果显示:相关性显著的元素是Ag和Ag、Fe和S。金与其他元素的相关性大小依次是Au→Ag→Cr→Fe→S,与Pb、Cu和Zn等元素相关性不大。黄铁矿是主要的载金矿物。金从矿源层(古老变质岩和玲珑复合岩体)溶滤出来,以简单的氯化物和络合物等迁移,富集在2个成矿阶段叠加部位。研究结果为揭示区域金的赋存状态和矿床成因提供了证据,也为总结焦家金成矿带成矿规律提供了科学依据。

豫西铁炉坪银铅矿床银的赋存状态和富集机制研究

铁炉坪矿床是豫西重要的大型脉状银多金属矿床之一,为了查明该矿床银的赋存状态和富集机制,开展了矿物学、C-O-S同位素和流体包裹体显微测温研究。结果显示,铁炉坪矿床中银主要以(银)黝铜矿、硫锑铜银矿、辉银矿和自然银等含银矿物产出,少量以次显微包裹体银赋存在硫化物中;碳酸盐矿物的δ^(13)C_(V-PDB)和δ^(18)O_(SMOW)值分别为-3.03‰~-0.61‰和7.93‰~13.73‰,硫化物的δ^(34)S值为-4.49‰~+1.75‰(平均值为-1.53‰),指示铁炉坪矿床成矿流体具有岩浆流体特征。流体包裹体显微测温结果显示,铁炉坪矿床成矿流体具有中低温(113~296℃)、中低盐度(2.07%~12.51%)特征。综合研究表明,成矿流体温度、盐度降低以及p H升高是导致铁炉坪矿床矿石矿物沉淀的主要因素。

西藏羊八井—当雄断裂带地热系统B、Li、Rb、Cs富集机制

【目的】西藏地热资源丰富,大部分温泉水体或泉华沉积物中罕见富集B、Li、Rb、Cs等元素,除自身具有矿产资源价值外,更被认为是青藏高原盐湖资源的重要矿源。开展地热水体B、Li、Rb、Cs物源、演化富集规律研究,既有基础理论意义,也对正确评价其潜在资源价值有指导作用。【方法】对最为典型的羊八井—当雄断裂带温泉、河流、泉华等样品化学组成与B、Li同位素系统分析可知,沸泉水多为Na-Cl型且中偏碱性,属于大陆非火山型地热。温泉最显著的地球化学特征是δ^(11)B值普遍偏负,且具有B、Li浓度越高,B、Li同位素越偏负的典型分布规律。【结果与结论】地壳重熔型残余岩浆流体上涌,可以合理解释地热系统独特的元素富集组合特征与同位素分布规律,以及极高的热储温度等。基于岩浆活动与各类元素富集规律之间的耦合关系,类似羊八井—当雄深大断裂带地热系统不但具有良好的地热能开发前景,而且各类异常或超常富集的B、Li、Rb、Cs等元素也具有作为矿产资源进行综合回收利用的潜力。

尼尔森选矿机富集机制对金矿分选效果的影响研究

尼尔森选矿机广泛应用于金矿选矿领域,查清重矿物富集机制对提高选矿效率具有重要意义。以甘肃某石英脉型金矿石(金品位为6.5×10^(-6))为原料,探究了MD3型尼尔森选矿机富集准数(X)与富集机制之间的关系,并考察了不同富集机制下的分选效果。结果表明:当X>9、5<X<9和X<5时,分别对应表面富集、置换富集和淘析富集;当富集锥转速为1465 r/min、水流量为3.0 L/min时,获得精矿金品位为124.4×10^(-6),金回收率为70.36%,选矿效果最好;该条件下粗、中粒金在底层富集环中置换富集,微、细粒金在上层富集环中以表面富集和钻隙沉降的方式富集。当富集准数X值过大时,床层压实,过载现象出现过早;当X值过小时,强烈的反冲水作用导致微、细金流失,二者均不利于金回收,在工业实践中应尽量避免。

安徽庐枞盆地西湾铅锌矿床闪锌矿中镉的赋存状态和富集机制研究

镉(Cd)是一种重要的关键金属元素,对国家安全和新兴产业发展具有重大意义。闪锌矿是最具经济意义的富镉矿物,查明闪锌矿中镉的赋存状态,对研究镉的富集机制具有重要的意义;但受限于研究手段,闪锌矿纳米尺度上镉的赋存状态研究仍相对薄弱。西湾矿床是长江中下游成矿带庐枞矿集区内新发现的大型铅锌矿床,矿床中产出富镉闪锌矿。本次研究使用LA-ICP-MS对闪锌矿进行原位微量元素含量和Mapping分析,查明闪锌矿微米尺度镉的分布规律;在此基础上使用扫描透射电镜(STEM)查明纳米级闪锌矿的微观形貌和高分辨原子像,明确纳米尺度镉的赋存状态。研究结果表明,西湾矿床闪锌矿中镉含量的变化范围为2186×10^(-6)~9859×10^(-6),镉在闪锌矿中分布不均匀,闪锌矿孔洞发育的区域相对富镉,而闪锌矿均质区域相对贫镉。通过高分辨原子像的晶面间距和原子线扫描结果,确定西湾矿床闪锌矿中Cd原子以原位替代Zn原子的形式赋存在闪锌矿晶格中,未发现纳米级镉的独立矿物。对比金顶和牛角塘等富镉铅锌矿床,长江中下游成矿带的铅锌矿床中平均镉含量不高,推测成矿带可能缺乏充足的镉物质来源。

贵州织金早寒武世磷块岩中稀土富集机制

稀土元素和钇(REY)是极其重要的战略资源,被誉为“工业维生素”(蒋训雄等,2011),随着科技的进步和应用技术的不断突破,稀土氧化物的价值越来越大,全球市场对稀土(尤其是重稀土)的需求量与日俱增。我国是世界上稀土资源最丰富的国家,白云鄂博稀土矿床和华南离子吸附粘土型矿床提供了世界REY产量的95%以上(Emsbo et al.,2015)。

沉积磷灰石中稀土元素富集机制

稀土元素对国民经济、国家安全和科技发展都具有重要的战略意义。沉积磷灰石是现代沉积物和古代磷矿床中稀土元素(尤其是重稀土元素)的重要载体。然而,由于沉积磷灰石一般颗粒小、来源复杂,严重限制了对其中稀土元素富集的理解,导致沉积磷矿床中稀土元素的地球化学行为、精细成矿作用和资源潜力等还存在很大争议,已成为制约沉积稀土矿床开发、综合利用的短板。本文主要综述了沉积磷灰石中稀土元素富集的控制因素,分析沉积磷灰石中REY的赋存状态、分布规律、迁移历史、富集机制和物质来源等关键要素,以期为磷矿床中稀土元素开采提供指导。

东天山小热泉子铜锌矿床伴生硒富集机制

小热泉子矿床位于东天山大南湖—头苏泉岛弧带西段,是赋存于石炭纪火山-沉积建造中的火山块状硫化物(VMS)矿床。小热泉子矿床伴生硒等关键金属,但硒赋存状态及富集机制研究较为薄弱,制约了硒的综合利用。在矿床地质特征研究基础上,对不同成矿期次的矿石中硫化物开展全自动综合矿物分析、电子探针成分分析,探索小热泉子矿床中硒赋存状态和富集机制。结果表明:小热泉子矿床中硒主要呈硒独立矿物硒方铅矿或赋存于硫化物的晶格中。硒方铅矿呈半自形—他形产出,粒径多小于30μm,包裹于喷流沉积期和热液叠加期的黄铜矿中,其Se含量(质量分数,下同)为20.25%~23.87%,平均值为22.15%,S含量为1.11%~2.61%,平均值为1.92%,Pb含量为72.49%~76.57%,平均值为74.51%,平均化学式为Pb(Se_(0.78)S_(0.17)),S/Se值为0.087。不同期次黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿等硫化物中的Se含量分别为0.07%、0.15%和0.29%,S/Se平均值分别为716、222和110。其中,喷流沉积期硫化物的Se平均含量为0.20%,S/Se平均值为212,热液叠加期硫化物的Se平均含量为0.05%,S/Se平均值为938,显示Se含量具有下降趋势。结合前人流体包裹体研究结果,小热泉子矿床中硒富集机制归因于较高温、较高氧逸度的岩浆流体环境,硒富集伴随成矿系统温度和氧逸度的降低而减弱。

矿物样品中稀有金属的富集机制和潜在资源评估

本文研究聚焦于矿物样品中稀有金属的富集机制和潜在资源评估,旨在深入了解地球内稀有金属的分布、形成过程以及资源量的可靠评估.通过系统的地质学、地球化学和地球物理学方法,揭示了矿床形成机制的复杂性,包括岩浆活动、热液循环和沉积过程等.这不仅为当前矿床的勘探提供了指导,也为未来潜在矿床的发现提供了科学依据.

塔里木盆地顺北碳酸盐岩元素地球化学特征与油气富集机制

石油和天然气是重要的战略资源。深地油气因其储量丰富但地质条件复杂,成为近年来油气行业广泛关注的热点。作为中国石化首个以“深地工程”命名的油气项目,塔里木盆地顺北地区油气田深地油气勘探基础理论研究对中国更好地端牢能源饭碗具有重要意义。选取采自塔里木盆地顺北地区控制油气储量区的工业油气流井——SB47钻井岩心(屑)样品进行元素地球化学分析,结合测井、录井、钻井实际工况以及矿物学与岩石学资料,探讨顺北地区奥陶系碳酸盐岩元素地球化学特征和孔缝洞建造机理与油气富集机制,以期为该地区油气勘探开发工作提供理论支撑。主要成果:(1)SB47井的元素地球化学特征可以很好地指示顺北地区奥陶系碳酸盐岩普遍存在的白云岩化现象。顺北地区奥陶系碳酸盐岩Ca、Mg元素的“镜像”变化趋势反映了白云岩化作用的强弱变化;Fe、Mn、Sr、Ba含量与Ca、Mg含量的协同变化反映了白云岩化作用对元素富集和迁移的控制作用。(2)结合声波时差、电阻率、气测全烃以及成像测井等测录井资料,SB47井的元素地球化学特征可以很好地判断顺北地区奥陶系碳酸盐岩孔缝洞的成因和充填物类型。声波时差大、电阻率低和气测全烃值高表明地层发育孔缝洞或伴有油气水充填,Ca、Mg元素的“镜像”变化表明地层发育白云岩化成因孔缝洞,Si、Fe、Mn、Ti、Al、K的含量增大表明孔缝洞为泥质充填。基于研究成果及顺北地区控制天然气储层和工业油气流井均沿断裂带发育的客观事实,提出顺北地区奥陶系碳酸盐岩孔缝洞建造机理与油气富集机制。结论认为,构造裂缝形成低压区,利于油气富集产出;构造裂缝为地表水自上而下运移、热液流体自下而上运移及深埋藏封存流体侧向运移提供了通道,导致断裂带附近成岩作用明显和孔缝洞的发育,进而成为油气聚集带。

四川盆地大中型天然气田(藏)中H_2S形成及富集机制

通过对四川盆地含硫天然气田(藏)时空分布、地球化学特征及模拟实验结果等的综合研究,揭示H2S形成机理并进行分布预测。P2ch—T1f储集层中足够的含镁SO42-溶液和丰富的烃类(古油藏)在高温条件下发生硫酸盐热化学还原反应(TSR)是四川盆地大中型天然气田中大量H2S形成的主要途径;充足的物源基础、足够的能量供给、适宜的储集空间和苛刻的还原环境下发生的原地反应是高含硫天然气田(藏)形成的主要机制。而以与P2ch—T1f礁滩相储集层同期异相的致密碳酸盐岩为主的斜坡带、陆棚内部以及嘉陵江组、雷口坡组等因缺乏物源、能量等难以形成高丰度H2S,即使有自P2ch—T1f储集层运移而来的高含硫天然气,也因远距离运移H2S被消耗而变为富烃低硫天然气。预测川东北黑池梁礁滩相沉积区有发育高含硫天然气藏的可能性。

成矿流体运动系统与金质来源和富集机制讨论

以吉林和山东地区大型、超大型金矿为例 ,从运动学和动力学角度 ,系统研究其成矿作用的起点 (岩石—岩浆—流体间的物理化学作用 )和终点 (矿富集于断裂复合处或交汇部位 ) ,以及成矿流体在运动中的渗透、振荡、气—液态交替、流速的突变及多层次循环流体的萃取、沟通等多方面的共同作用。结果表明 ,巨量金质来源和富集的关键取决于各层次流体循环系统间的沟通 ,地幔富 C-H-O流体循环系统、中—下部地壳富硅流体循环系统、浅—表部 (主体位于浅部地壳和主体位于海底 )富硫流体循环系统3个层次的流体相互沟通、混合 ,导致流体循环持续时间增长 ,萃取围岩有用元素增多 ,成矿元素丰度升高 ,并最终形成金矿集中区。

中国铝土矿含铝岩系伴生稀土资源分布特征及富集机制

在广泛搜集公开数据的基础上,对中国铝土矿含铝岩系伴生稀土资源进行了研究,提出了中国铝土矿含铝岩系伴生稀土富集机制。从矿床成因类型来看,沉积型含铝岩系伴生稀土含量最高,其次是红土型、堆积型;配分特征上,伴生稀土都具有明显的右倾特征,属于轻稀土富集型;区域分布上总体具有"北高南低"的特点。主要含铝岩系在稀土含量与富稀岩性上存在差异,但在剖面上都具有由上到下含量逐渐增高的趋势。离子吸附、类质同象以及稀土独立矿物都可能是含铝岩系伴生稀土的存在形式,但沉积型含铝岩系中的伴生稀土由于经过了成岩作用,其离子吸附机制与中国南方现代风化壳离子吸附型稀土矿存在差异。相对于基岩的稀土含量与含铝岩系的矿物组成,沉积环境的酸碱度才是主导含铝岩系伴生稀土迁移与富集的主导因素。原始铝土物质的沉积过程伴随着频繁的潜水面波动,由此引起沉积环境酸碱度的转换,而潜水面波动的频度及水位的持续性在不同含铝岩系形成过程中势必存在差异,正是这一差异影响了沉积物中稀土的活动性及迁移距离,最终形成了不同含铝岩系间稀土含量与富稀岩性的差异。

塔里木盆地北部志留系顶面不整合中陆相原油的成藏历史与油气富集机制

塔里木盆地志留系发育厚层沥青砂,显示优越的含油气性。继塔中地区志留系原油勘探取得突破之后,塔北地区志留系砂岩风化壳型储层也发现了工业油藏。根据原油的甾、萜烷和噻吩类生物标记化合物的分布特征,结合原油的物理化学性质以及族组分稳定碳同位素特征分析,明确了塔北西部英买35井区志留系风化壳原油来源于库车凹陷三叠系黄山街组湖相烃源岩,与塔北东部同发育在志留系风化壳剥蚀尖灭线附近的哈得18C井海相原油形成鲜明对比。通过志留系砂岩流体包裹体均一温度测试,结合地层埋藏史研究成果,推断英买35井区志留系砂岩主要成藏时间为距今5～8Ma的晚喜山期。结合库车凹陷两套陆相烃源岩的生烃演化重构了该区域湖相原油的成藏过程,表明康村组沉积后白垩系卡普沙良群与志留系风化壳是湖相油气向台盆区输导的重要通道,预示着湖相原油运移充注的范围十分广泛。成藏机理分析表明,志留系风化壳的构造幅度和面积控制了油气的充注范围,直接盖层的封盖条件控制了风化壳储层的含油气性。塔北地区东、西部志留系风化壳的暴露时间和地层组合关系的差异,是东部形成海相含油气系统,而西部发育海、陆相油藏垂向上叠置,互不交叉的复式含油气系统的重要原因。

煤成气多层系富集机制与全含气系统模式--以鄂尔多斯盆地东缘临兴区块为例

鄂尔多斯盆地发育以煤成气为主要气源的多层系常规和非常规含气系统,不断在新区、新层系、新类型和新领域中取得勘探突破。为了进一步提升盆地油气勘探效率,重新认识油气地质理论,在系统剖析盆地东缘临兴区块下古生界、上古生界和中生界含气层系分布规律基础上,探讨奥陶系—三叠系的含气序列,刻画了多层含气系统形成条件及富集特征,揭示了煤成气在源岩层系滞留、源外层系富集的成藏过程,并建立了全含气系统模式。研究结果表明:①研究区发育煤系烃源岩主控的石炭系—二叠系连续型煤层气、页岩气、铝土岩天然气和准连续型致密砂岩气,圈闭条件主控的不连续型三叠系岩性—构造气藏,输导条件主控的奥陶系马家沟组碳酸盐岩气藏;②多层系气藏垂向叠置分布,形成煤系及其上覆下伏层系全含气系统,该系统受沉积、储层和输导体系等综合控制,发育连续型、堆叠型、侧叠型、孤立型等含气层;③全含气系统形成的基础是煤系生烃持续充注,核心是天然气“生—运—聚—散”动态变化,体现为常规构造—岩性气藏和非常规连续型气藏有序共生、垂向叠置,需要立体勘探开发。结论认为:①盆地天然气勘探应从源储耦合、有序聚集的视角寻找煤系及其上覆下伏地层的滞留气、近距离充注气和远距离运移气,以期实现多层系、多类型天然气有效开发;②研究成果有效指导了临兴区块天然气立体开发,为鄂尔多斯盆地和其他含煤盆地天然气持续勘探提供了参考。

川东北地区飞仙关组—长兴组天然气富集机制

飞仙关组—长兴组气藏在川东北不同地区成藏要素基本相同,但是区域上天然气富集程度有所不同。为了揭示天然气的富集机制,通过烃源岩分析测试资料、岩心和薄片观察资料、测井和岩屑录井资料等,分析了川东北地区飞仙关组—长兴组天然气的来源、主力烃源岩生烃强度、储层性质与规模、天然气的保存条件、生烃演化史和油气藏的调整过程。研究表明:(1)川东北地区处于或邻近生烃中心,油气初次运移距离短;(2)礁滩岩性气藏相对独立,礁滩储层分布范围控制着古油藏的规模;(3)气藏上覆多套膏盐岩盖层,天然气保存条件好;(4)早期的古油藏经历高温已经全部裂解,形成现今的气藏;在构造作用控制下,天然气聚集成藏经历了古油藏的形成、古油藏裂解及古气藏的形成和现今气藏的形成3个阶段。对川东北天然气富集机制的探讨,有助于进一步寻找有利靶区,指导天然气勘探。

浙江长兴“金钉子”灰岩Re-Os富集机制研究

通过对浙江长兴煤山D剖面二叠—三叠"金钉子"灰岩样品Re-Os同位素、主微量元素和有机碳测定,对不同层位灰岩的沉积环境进行了判别。通过分析灰岩主微量元素、有机碳与Re、Os含量的相关性,探索性地研究了灰岩中Re、Os富集机制。研究发现,灰岩中Re、Os的富集主要受氧化还原作用影响,Re只有在还原环境下,才会被灰岩中的有机物富集,此时灰岩中Re含量较高,适用于Re-Os同位素定年,而Re在氧化环境下很难被灰岩中有机质富集。Os在还原环境下同样被有机质富集,但氧化环境下,部分Os也可以被灰岩地层中含铁、铜等自生矿物吸附富集,含铁、铜等自生矿物Os同位素比值可以代表沉积时海水Os同位素特征。Re、Os在灰岩中的富集机制研究对于将Re-Os同位素应用于灰岩地层精确定年及古环境示踪具有重要意义。Re、Os在不同氧化还原条件下的富集差异导致了还原环境沉积的灰岩中187 Re/188 Os要大于氧化环境灰岩中187 Re/188 Os,灰岩中187 Re/188 Os变化对研究古海洋沉积氧化还原环境可能具有一定指示意义。

白云鄂博地区碳酸岩脉侵位序列与稀土元素富集机制

白云鄂博地区发育大量的火成碳酸岩脉。按照矿物组成,碳酸岩脉可分为白云石型、白云石-方解石共存型和方解石型。野外穿插关系表明,白云石型碳酸岩脉形成得早,而方解石型碳酸岩脉形成得晚。白云鄂博地区的碳酸岩浆存在由白云石型到共存型再到方解石型的先后结晶顺序和演化趋势。碳酸岩脉的主量、稀土和微量元素组成特征表明,随着碳酸岩脉中方解石矿物组分的增加,轻稀土元素的含量呈明显富集趋势,而长期的结晶分异作用正是稀土元素,尤其是轻稀土元素在晚期岩浆中强烈富集的内在机制。