新工科背景下地球化学课程教学改革的探索与实践

地球化学作为地质类本科专业的核心基础课程,其教学改革与实践受到了广泛关注。本文综述了国内外多所高校在地球化学及相关课程教学方面的改革探索,旨在为我国地球化学课程的教学改革提供参考和启示。通过分析新工科的内涵和地球化学学科的重要性,本文提出了一系列地球化学课程教学改革的建议,包括明确地球化学课程的学科定位、转变教学理念、优化教学方法以激发学生兴趣,以及采用多元化的考核方式。这些措施强调以学生为中心,理论与实践相结合,并充分利用网络资源和学术热点,以提高教学质量和学生的学习积极性,培养学生的创新能力和实践技能,以期培养适应新时代需求的卓越工程科技人才。

松辽盆地白垩系青山口组页岩沉积环境及其含油性特征

松辽盆地上白垩统青山口组页岩地层厚度大、分布广泛,有机质丰度高,蕴含了丰富的页岩油资源。对页岩地层形成时沉积环境的研究,以及对页岩油富集层段含油性特征的探索,可为页岩油富集层段与甜点的预测提供理论依据。结合前人的研究成果,通过对比松辽盆地中央坳陷区不同凹陷的2口典型井——古龙凹陷GY8HC井和三肇凹陷ZY1井部分样品的总有机碳(TOC)含量、热解数据、有机显微组分类型以及主、微量元素,深入研究了2个凹陷青山口组页岩的含油性差异与沉积环境特征,进而对含油性差异的影响因素进行了分析。研究区青山口组2口典型井的页岩含油性相关指标显示,ZY1井页岩TOC含量显著高于GY8HC井,但其游离烃含量与含油饱和度指数比GY8HC井低。页岩形成时的地球化学环境控制着有机质的富集。对比2口井样品的主、微量元素发现,ZY1井青山口组沉积时期气候更加湿润、水体还原性强,且其古生产力以及古水深要显著高于GY8HC井。这些条件都有利于有机质的保存,因而形成了ZY1井页岩更高的有机质丰度。GY8HC井有机质类型是以腐泥质为主的Ⅰ型干酪根,且处于成熟—高成熟阶段;而ZY1井有机质类型以Ⅱ1型干酪根为主,Ⅰ型含量较少,并处于低熟—成熟阶段,因此,GY8HC井页岩的生油潜力更好。

冀北坳陷中元古界流体包裹体与油气成藏期次研究

冀北坳陷中元古界地层分布有广泛的沥青、油苗显示,说明该地区曾发生过大规模的生烃成藏历史。文章运用显微岩相学观察和流体包裹体分析技术,对冀北坳陷芦家庄古油藏和双洞古油藏进行了油气成藏期次研究。通过显微岩相学及包裹体测温显示,芦家庄古油藏在中元古代经历了第一次大规模的油气成藏后,在燕山期经历了第二期次的油气成藏过程;双洞古油藏则在燕山期经历了两个期次的油气成藏过程。包裹体均一温度分析显示,两个古油藏在燕山期的油气成藏时间集中于185~150 Ma。研究表明,冀北坳陷古油藏的成藏关键期与燕山期区域性火山活动异常活跃所致的古地温高温期有关。

松辽盆地嫩江组泥页岩有机质富集模式探讨——以嫩江组一、二段油页岩为例

通过理论模型推演与地质研究实例相结合的方式,以松辽盆地白垩系嫩江组一、二段发育的富有机质页岩(油页岩)为例,重点利用松科1井(南孔)嫩江组取芯井已有测试分析资料,综合有机碳(TOC)含量、黄铁矿硫同位素、全岩元素,以及相关测井、地震资料,综合探讨分析了嫩江组油页岩的成因机制以及油气勘探意义。研究认为:(1)将松辽盆地嫩江组油页岩的形成机制完全归因于海水侵入湖盆很可能是不全面的。虽然海侵能够导致湖盆水体咸化以及藻类勃发,但由于海侵时富氧表层海水对湖盆底部氧化还原环境的改变,"海侵"发生时可能在一定程度上抑制有机质在沉积物中的富集保存,这一点可以从松科1井连续地化剖面上得到验证;(2)海侵对富有机质页岩沉积的促进因素很可能主要体现在海侵结束后湖盆的持续咸化带来的藻类勃发;(3)嫩江组泥岩内存在全盆地广泛分布的火山凝灰岩沉积,且通常与油页岩呈共生关系。古松辽湖盆生产力的提升与火山灰输入所带来的营养物质,如磷、铁等直接相关;(4)嫩江组一、二段油页岩的形成可能是海侵结束后湖盆水体咸化与火山灰瞬间大量输入所诱发的湖盆水体富营养化事件多因素共同作用的结果。油页岩含油率分布规律显示在湖盆生产力普遍较高的情况下,沉积区水体深度越深、越远离河流碎屑输入,则有机质的富集保存条件越好,油页岩品质越高。

松辽盆地后金沟剖面上白垩统烃源岩氧化还原环境重建

松辽盆地是中国大型陆相湖盆,其上白垩统嫩江组一段(K2n1)和二段(K2n2)烃源岩沉积时期的形成环境一直备受争议。文章选取盆地后金沟剖面为研究地区,通过测定和分析烃源岩中的稳定氮同位素等地球化学指标,重建了氧化还原条件。结果表明,后金沟剖面嫩一段(H层位)和嫩二段(N2层位)具有明显的差异:嫩二段相较嫩一段而言,有机碳(TOC)值偏高、有机碳同位素(δ13Corg)值负偏,而且稳定氮同位素(δ15N)值偏小,一致指示海侵事件发生之后导致嫩二段形成了缺氧环境。结合微量元素比值分析,古生产力参数Ba/Al、Ba/Ca,反映嫩二段具有更高的生产力,这与TOC的含量变化一致;Mo/Al、V/Cr等氧化还原参数表明嫩二段沉积时的水体环境还原性更强,这与δ15N值偏小指示嫩二段形成缺氧环境的结论相符,重建了沉积时期水体的氧化还原环境。研究结果不仅可以预测优质烃源岩的沉积分布,还可以为国内其它湖相页岩沉积环境的研究提供借鉴,为油气勘探提供新的依据。

松辽盆地三肇凹陷青山口组页岩中碳酸盐矿物成因研究

为了揭示陆相页岩中碳酸盐矿物对于页岩油气勘探与开发的意义,以松辽盆地三肇凹陷青山口组碳酸盐矿物发育的页岩为研究对象,通过薄片观察、X射线衍射(XRD)、碳氧同位素分析以及主、微量元素分析等实验方法,对碳酸盐矿物的类型及发育特征进行了深入分析,探讨了碳酸盐矿物生成的物质来源和成因机制,并详细说明了碳酸盐矿物发育如何影响页岩油气的富集。研究揭示三肇凹陷青山口组页岩发育三类方解石(生物壳体型碳酸盐、泥晶方解石、亮晶方解石)和两类白云石(泥晶白云石、细晶白云石)。通过稳定碳、氧同位素及主、微量元素的测试分析,表明研究区碳酸盐主要形成于咸化分层、缺氧还原以及中—高生产力的封闭湖泊水体环境中。不同类型的碳酸盐矿物成因各异,生物壳体型碳酸盐、泥晶方解石和泥晶白云石主要受生物化学作用控制,亮晶方解石和细晶白云石则是通过重结晶作用形成。岩石有机碳与岩石热解测定结果表明碳酸盐含量与总有机碳(TOC)含量呈正相关关系,TOC含量与生烃潜量(S_(1)+S_(2))具有正相关关系,表明陆相页岩中碳酸盐矿物发育的层段是优质页岩的发育层段。同时,与碳酸盐矿物相关的晶间孔和溶蚀孔的形成,为页岩中油气的聚集创造了储存条件。

松辽盆地青山口组页岩有机碳含量分布特征

总有机碳(TOC)含量是页岩油气资源量评价的关键参数之一.为定量分析松辽盆地青山口组页岩TOC含量分布特征,预测有利勘探区,以测井资料为基础,首先建立研究区构造模型,应用恢复古埋深法计算镜质体反射率(Ro),通过Δlog R方法预测研究区TOC含量,最后利用地质统计学方法建立了研究区页岩TOC三维量化模型.结果表明,纵向上,青一段页岩TOC含量整体分布在0%~4%范围,青二段和青三段TOC含量明显低于青一段.平面上,青一段TOC含量在三肇凹陷南部及朝阳沟阶地中部最高,青二段TOC含量整体低于2%,其在古龙凹陷北部最高,青三段TOC含量普遍低于1.4%.研究成果为松辽盆地页岩油勘探开发有利区选取提供了重要指导和参考.