全球天然氢气勘探开发利用进展及中国的勘探前景

在全球能源脱碳背景下,天然氢气作为一种一次能源,因其零碳、可再生的优点而备受关注,但中国目前还未开展专门针对天然氢气的勘探工作。通过介绍全球已知高含量天然氢气(体积分数大于10%)气藏的主要形成地质环境及成因类型,系统总结了天然氢气富集的有利地质条件,并结合国外天然氢气的勘探开发现状,评价了中国天然氢气的勘探前景。研究结果表明:(1)全球高含量天然氢气主要发育于蛇绿岩带、裂谷和前寒武系富铁地层中,且以无机成因为主,富铁矿物的蛇纹石化过程是天然氢气最主要的成因来源,其次为地球深部脱气和水的辐解。(2)优质的氢源与良好的运移通道是氢气富集的前提,而盖层的封盖能力是天然氢气能否成藏的关键要素;天然氢气作为伴生气时,传统盖层对其具备封盖能力,但当其含量较高时,传统盖层可能难以形成有效封盖;裂谷环境、蛇绿岩发育区以及断裂发育的前寒武系富铁地层是富氢气藏的勘探有利区。(3)国外多个国家和地区已制定了天然氢气的勘探开发和利用计划,其中,马里已实现天然氢气的商业开采,美国、澳大利亚也已成功钻探天然氢气勘探井。(4)中国高含量氢气区与富氢地质条件高度匹配,天然氢气勘探前景良好,郯庐断裂带及周缘裂陷盆地区、阿尔金断裂带及两侧盆地区、三江构造带—龙门山断裂带及周缘盆地区的天然氢气勘探潜力较大;中国应尽快开展天然氢气普查工作,加强氢气成藏过程研究和潜力评价,并进行勘探技术、开采分离技术和储运技术的攻关,为天然氢气的大规模开发利用做好技术储备。

内蒙古阿拉善地区前寒武纪变质岩系形成时代的初步研究

根据锆石SHRIMP和单颗粒逐层蒸发法的研究,初步确定了内蒙古阿拉善地区早前寒武纪变质岩系的形成时代。迭布斯格岩群下部依肯乌苏岩组的形成时代为2700Ma左右,并经历了新太古代晚期和古元古代末两期变质改造,同时在其中发现了目前该区最老的3.5Ga的残留碎屑锆石。巴彦乌拉山岩组形成于2500～2264Ma,属于古元古代。在阿拉善岩群中获得了1367Ma和1617Ma的离子探针分析结果,因此不能排除部分阿拉善岩群属于中元古代的可能性。初步的同位素年代学研究表明,该区的变质岩系由不同时代的多套变质岩系组成,具有各自的组成特点,应将它们划分开。

内蒙古中部大青山—乌拉山地区早前寒武系研究的重要进展及对高级变质区开展地层工作的几点建议

介绍了1996—2003年期间,通过内蒙古大青山—乌拉山地区1∶5万和1∶25万区域地质调查,在本区早前寒武纪地层尤其是高级变质地层研究方面取得的重要进展。这些进展是:重建了一个由4个岩群12个岩组构成的早前寒武纪地层系统;发现了枣儿沟角度不整合面和新建了古元古代的美岱召岩群;提出了适合高级变质地层发育区地层工作的“构造-岩层-事件法”的工作思路和方法。在这一思路和方法指导下,明确了本区构造样式演化与高级区地层系统重建的关系,提出了主期构造决定岩石地层现今展布特征,早期构造造成地层组成、结构特征、空间叠置及接触关系性质,后期构造导致区内高级变质地层局部复杂化和再造的基本规律性的认识。最后对高级区开展地层研究提出4点建议。

中国“震旦生物群”

本文将以“震旦生物群”来总括中国境内所发现的震旦纪范围内的后生生物化石类群,避免更多具有同时代意义的地方特色的名词术语。本文归纳了“震旦生物群”各类群的主要组合面貌,强调其演化特征和地层对比意义,并总结了迄今为止中国“震旦生物群”的地理分布和地层分布。

内蒙古大青山地区早前寒武纪变质地层的组成及特征

内蒙古大青山地区是华北克拉通北缘早前寒武纪变质杂岩发育地区，也是高级变质地层发育地区。多年来，对该区早前寒武纪变质地层的组成和划分一直存在着争议。近几年来，作者以相同或相似的岩性组合为基本填图单位，以变形变质作用特征的研究为主线，结合岩浆活动作用、原岩建造等方面的研究，通过对内蒙古大青山地区的６幅 １∶５万区域地质调查，提出自该区早前寒武纪变质地层自下而上可划分为古太古代兴和岩群、中太古代乌拉山岩群和古元古代美岱召岩群３个岩群，并进一步划分为８个岩组。其中兴和岩群和乌拉山岩群均遭受了麻粒岩相－高角闪岩相条件下的多期强烈的变形变质作用改造，并相互参差交错地共生在一起。详细地构造解析结果表明，兴和岩群和乌拉山岩群均遭受到一期下地壳麻粒岩相环境下的近水平剪切变形和高角闪岩相条件下的近南北向和近东西向纵向构造置换作用的改造。早期近水平剪切导致乌拉山岩群的各个地层单元以透镜状岩片叠置于兴和岩群之上，后期纵向构造置换作用导致兴和岩群和鸟拉山岩群的不同地层单元沿现存叶理相互穿插，造成以现存叶理为标志的“假互层”或“假夹层”。美岱召岩群为一套浅变质的碎屑沉积岩系，仅遭受绿片岩相变质，变形特征也不同于乌拉山岩群。

内蒙古大青山地区孔兹岩系的地层结构

内蒙古大青山地区普遍发育由孔兹岩系、黑云角闪片麻岩系、麻粒岩系和侵位其中的变质深成岩构成的高级变质杂岩。由于多期强烈的变形变质作用 ,区内孔兹岩系的地层结构十分复杂。近几年的 1∶5万区调研究查明 ,孔兹岩系是以构造不整合覆盖在麻粒岩系之上的一套高级变质地层 ,主要由榴云片麻岩岩组、透辉片麻岩岩组、大理岩岩组组成。它们均遭受了早期下地壳麻粒岩相环境的近水平顺层韧性剪切变形和后期高角闪岩相条件的近南北和近东西向构造变形 ,分别导致孔兹岩系变质地层的“岩层缺失、隔层相触”、“犬牙交错、搀杂产出”特征 ,对这些变质地层早期结构的恢复发现 ,区内孔兹岩系各岩组之间均以近水平剪切界面接触 。

海南岛前寒武纪地层的确定其大地构造演化

通过钐—钕同位素测定,抱板群中的斜长角闪片岩、混合花岗片麻岩及其中的暗色包体等时线年龄分别为1.7Ga、1.4Ga和2.9Ga.用单矿物铅同位素测斜长角闪片岩、混合花岗片麻岩年龄分别为1.1～1.2Ga和940Ma.铷—锶全岩等时线法测得抱板群斜长角闪片岩和石碌群、抱板群中的云母片岩为1.3Ga和1.2Ga。因此,海南岛存在着前寒武纪地层,其中,具有花岗—绿岩且含有玄武质科马提岩组合的抱板群是前寒武纪结晶基底或前地槽构造层.石碌群是地槽早期发展阶段形成的构造亚层。海南岛大地构造演化经历了前地槽(X)、地槽(Ⅰ)、地台(Ⅱ)、地洼(Ⅲ)等多个发展阶段。

吉林省前寒武纪地层

吉林省前寒武纪地层可见有太古宙变质表壳岩系、古元古代中深变质火山-沉积岩系、吉南新元古代陆源碎屑岩-碳酸盐岩组成的盖层沉积岩系和吉北造山带新元古代变质火山-沉积岩系4种类型.其中太古宙地层龙岗陆块具有多陆块拼贴的特点,可划分为龙岗岩群(四道砬子河岩组、杨家店岩组)、夹皮沟岩群(三道沟岩组、老牛沟岩组)、板石沟岩群、南岗岩群(鸡南岩组、官地岩组)、清原岩群.分别代表白山镇地块、夹皮沟镇地块、板石沟地块、和龙地块和清原地块的变质表壳岩系,其中除龙岗岩群可能为中太古代外,其余地质体的时代均为新太古代.古元古代地层有集安岩群、光华岩群和老岭岩群,前两者为古元古代早期裂谷环境沉积,分别可进一步划分为蚂蚁河岩组、荒岔沟岩组、大东岔岩组、双庙岩组和同心岩组,沉积时限为2 300～2 100Ma;后者为古元古代晚期内克拉通凹陷沉积,可进一步划分为林家沟岩组/达台山岩组、珍珠门岩组、花山岩组、临江岩组和大栗子岩组,沉积时限为1 900～1 800Ma.吉南新元古代地层的岩石地层学属性基本清楚,按新元古代三分的观点,其中细河群及其以下地层时代为青白口纪.浑江群时代为震旦纪,吉南地区缺失南华系.吉林省北部造山带中沿色洛河-海沟-青龙村-江域一线的元古宙地层事实上为不同时代、不同性质的构造岩片堆叠体,属于构造地层学范畴;具有层状地层特征的仅有敦化地区的塔东岩群、蛟河地区的新兴岩组、九台地区的机房沟岩群、辽源地区的西保安岩组以及安图地区的万宝岩组,时代可暂置于新元古代.

辽南、苏皖北部、鲁西鲁东晚前寒武纪地层的划分与对比

辽南、苏皖北部地区的晚前寒武纪地层层序 ,以及鲁东蓬莱群与鲁西土门群的上下层位 ,存在着“叠接”与“叠置”的错误 .本文通过对辽南及苏皖北部地区的晚前寒武纪地层层序和鲁东蓬莱群与鲁西土门群层位问题进行深入剖析 ,在厘清地层层序的基础上提出新的划分与对比方案 .新方案中这些地层在我国晚前寒武纪地层柱中的位置 。

新疆伊犁果子沟晚前寒武纪地层沉积特征及对比研究

北天山西段果子沟地区晚前寒武纪地层由下到上分为喀英迪组、塔尔恰特组和塔里萨伊组。喀英迪组和塔尔恰特组为间冰期沉积,塔里萨伊组为冰期沉积。喀英迪组主要由泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、岩屑粗砂岩和长石岩屑砂岩组成,平行层理、水平纹层、脉状层理、透镜状层理及槽状交错层理等沉积构造发育,为海相沉积,可划分为滨海亚相(包括混合坪微相和沙坪微相)和浅海陆棚亚相(包括正常浅海微相和浅海风暴沉积微相);塔尔恰特组主要由泥质粉砂岩、粉砂质泥岩组成,泥质含量较高,大量发育水平纹层,具3个由深变浅的沉积序列,为浅海亚相碎屑沉积;塔里萨伊组为冰期沉积的冰碛岩,划分出基底冰碛亚相、冰前滨海亚相以及冰筏海洋亚相。通过沉积类型、沉积序列、沉积相划分以及与新疆库鲁克塔格地区地层对比等方面的研究,并结合前人研究结果,认为该套地层不应该属于震旦系,而应归属于南华系,并认为该区喀英迪组和塔尔恰特组可以与库鲁克塔格地区南华系中统的黄羊沟组对比,塔里萨伊组可以与库鲁克塔格地区南华系上统的特瑞爱肯组对比。此外,还根据南华系岩石学特征对伊犁地区是否存在古陆进行探讨。

河北省早前寒武纪变质基底的划分和对比

近十年来 1 5万区调新成果 ,以及大量科研资料表明 ,河北省早前寒武纪变质基底的组成 ,除表壳岩外 ,尚包含有大量的变质深成岩和混合片麻岩。依据大量同位素测年资料 ,将其分别划分为 :古太古代 (～ 32 0 0Ma)、中太古代 (32 0 0～ 2 80 0Ma)、新太代早期 (2 80 0～ 2 6 5 0Ma)、新太古代晚期 (2 6 5 0～ 2 5 0 0Ma)及古元古代 (25 0 0～ 185 0Ma)五个阶段。又根据不同地区基底变质岩系原岩建造类型及其所经历的地质改造作用的差异 ,划分出 4个II级和 5个III级变质构造岩区 (或亚区 ) ,对各岩区内所出露的表壳岩及其变质深成岩类的岩石单位进行了重新厘定和清理 ,并在此基础上编制了划分对比表。

武夷山南段前寒武纪浅变质岩系的划分与时代

武夷山南段前寒武纪地层分布较广。从下至上分为楼子坝群、丁屋岭组、南岩组和黄连组。过去因缺乏可靠的微古植物化石证据和同位素地质年龄资料,对其时代归属分歧颇大。为此,作者对该区的前寒武系进行了系统的微古植物取样、分析,参考最近的Nd同位素模式年龄资料,认为:楼子坝群为前震旦系,大致相当于蓟县系与青白口系;丁屋岭组为下震旦统;南岩组和黄连组为上震旦统;江西东南部的"下寒武统炭质板岩"应归入老虎塘组,属上震旦统。

论皖南地区前寒武纪浅变质岩系地层层序

安徽南部(皖南)前寒武纪浅变质岩地层发育,分布广泛,厚达数千米,称为沥口群和溪口群,传统上当做青白口纪和中元古代地层。可是,这套浅变质岩地层的时代归属、层序叠置关系等,长期以来一直存在争议。在分析现有地层划分方案的基础上,通过地层接触关系、沉积序列、物质组分特征和沉积体系演化研究,结合砂岩碎屑锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素定年,重新厘定了皖南地区浅变质岩系的地层格架。这套浅变质岩系主要为海底扇沉积体系和盆地平原沉积体系,分为上溪群和溪口群,分别代表北部盆地边缘相带和南部盆地中部相带,两者为同期异相沉积。300颗碎屑锆石的测试结果表明,68颗碎屑锆石U-Pb年龄为727±12Ma^835 Ma,最年青的碎屑锆石年龄(727±12Ma)限制了沉积物的最大沉积年龄,浅变质岩系地层时代为早—中南华世。上溪群分为两个组,下部湘东组,包括3个段,代表从滨岸—陆棚经海底扇到盆地平原的海侵沉积序列;上部羊栈岭组,包括4个段,代表从盆地平原经海底扇—陆棚—滨岸的海退沉积序列。溪口群包括漳前组、板桥组和木坑组,代表盆地中部外扇—盆地平原沉积。碎屑锆石的U-Pb年龄,Tu、U含量以及Tu/U比值,证实井潭组火山岩为浅变质岩提供了大量物源,上溪群和溪口群浅变质岩地层应该覆于火山岩之上。上溪群和溪口群假整合覆于铺岭组/井潭组火山岩系之上,其上为休宁组不整合覆盖,代表皖南地区早南华世—中南华世一次比较完整的海侵-海退旋回沉积。

兴蒙造山带南缘早古生代增生造山带内前寒武纪地层的识别及其地质意义

兴蒙造山带南缘早古生代增生造山带内是否存在陆壳一直缺少直接证据,制约了对增生带结构及演化的认识.在达茂旗东北部兴蒙造山带南缘增生带内识别出一套原地的变质地层,野外观察及锆石U-Pb年代学、Hf同位素地球化学研究表明,该套地层形成时代为中元古代晚期,可能代表了增生造山带内的古老地壳.地层的碎屑锆石峰值年龄集中于~1.8 Ga,并具有~3.0 Ga、~2.8 Ga、~2.5 Ga、~1.6 Ga等次级峰值,与华北北缘白云鄂博、化德、狼山群等地层碎屑锆石年龄组成一致;表明其应为华北陆块的一部分,物源则主要来自于华北克拉通内部不同时代地质体的剥蚀.该套地层的识别及其与华北陆块的亲缘性表明,早古生代兴蒙造山带南缘增生带内存在陆壳,构造环境上应为古亚洲洋向华北克拉通俯冲形成的活动陆缘;同时,其与车根达来构造带的关系显示后者并非蛇绿岩,更可能为弧后伸展引起的超基性岩对陆壳的侵入形成.