鄂尔多斯盆地东部上石炭统铝土岩系储集层特征及形成模式

基于岩心观察、岩石薄片、X射线衍射、扫描电镜、低温气体吸附和等温吸附等实验,分析鄂尔多斯盆地东部上石炭统铝土岩系岩性和孔隙特征,以揭示铝土岩系储集层形成演化过程。研究表明:(1)提出以铝的氢氧化物、铁矿物和黏土矿物三单元的铝土岩系岩石学命名分类方案;(2)铝质泥岩产状主要为致密块状和碎屑状,(泥质)铝土岩多呈致密块状、豆状、鲕状、多孔土状和碎屑状,溶蚀孔、晶间孔和微裂缝是主要储气空间,孔隙度一般小于10%,以介孔为主;(3)华北地区铝土岩系纵向上总体上可分为5段,即铁岩(山西式铁矿,A段)、铝质泥岩(B段)、铝土岩(C段)、铝质泥岩(含碎屑)(D段)和暗色泥岩-煤岩段(E段);(4)在岩溶平台、缓坡和洼地分别发育潜穴/漏斗状、透镜状、层状/块状铝土岩沉积,岩溶平台及缓坡处有利于地表水淋滤,岩溶改造作用强,孔隙发育,储集层厚度大且物性好,但连贯性差,低洼处物性较差但储集层相对连续稳定。铝土岩天然气富集受源岩-储集层-裂缝综合控制,相关认识可为该层段和类似铝土岩系天然气勘探开发提供地质依据。

柴东地区欧南凹陷上石炭统地震相及沉积展布特征

柴达木盆地东部欧南凹陷石炭系是新区、新层系油气勘探重点区域,钻井和露头揭示平面上上石炭统沉积特征差异大,沉积相展布特征认识不清,影响着柴东地区上石炭统油气勘探的部署。文章利用欧南凹陷二维地震资料,分析其地震反射内部结构和外部几何形态特征,在欧南凹陷上石炭统内共识别出平行席状地震相、亚平行席状地震相、丘状地震相、楔状地震相、斜交前积地震相和杂乱状地震相6种,并对其特征进行了详细的描述,建立了欧南凹陷上石炭统地震相的平面组合图;综合区域地质资料、露头、测井和地震资料,在地震沉积学和大陆架沉积理论的指导下,建立了欧南凹陷上石炭统地震相与沉积相之间的联系,并预测了其沉积相的展布特征。研究结果表明,上石炭世欧南凹陷由东向西依次发育河流−三角洲平原沉积体系、三角洲前缘沉积体系和前三角洲−深水陆棚沉积体系。

豫西巩义地区上石炭统本溪组泥岩地球化学和富锂特征及其控制因素

泥岩的沉积序列和地球化学特征包含大量地质信息,广泛应用于沉积学及其物源分析等。豫西巩义地区上石炭统本溪组富集锂资源,但对于锂资源的来源、沉积条件等控制因素及赋存的矿物等不明确。基于野外露头等资料,综合分析豫西巩义地区上石炭统本溪组主量、微量和稀土元素特征,阐明本溪组锂富集特征,探讨本溪组的源岩、岩石风化程度、沉积物分选状况和古环境特征,进而分析本溪组锂富集的成因。结果表明:本溪组锂资源丰富,主要富集在泥岩中(Li平均质量分数为1487×10^(-6)),而铝土矿Li含量较低;沉积序列表明,本溪组主要以细粒沉积物为主,形成于潟湖环境;B/Ga、Sr/Cu值等参数表明沉积时期海水为微咸水,气候条件为温湿-干热气候,处于还原环境;微量和稀土元素等综合图解分析表明,物源区母岩以长英质岩浆岩为主,灰岩和泥岩等是次要物源,化学蚀变指数、风化指数参数及图解表明源岩遭受强烈的风化作用,经历沉积再旋回作用。本溪组富锂泥岩的物源、沉积特征等综合分析表明,锂资源的富集与泥岩中高岭石、绿泥石等黏土矿物关系密切,本溪组源岩为锂富集提供物质基础,沉积物的再旋回过程、沉积环境等沉积特征影响锂资源的富集。

碎屑岩与碳酸盐岩混合沉积模式——以新疆塔西南地区上石炭统卡拉乌依组为例

塔西南地区阿尔塔什剖面上石炭统卡拉乌依组广泛发育碎屑岩与碳酸盐岩混合沉积,文中通过野外剖面实测和镜下薄片鉴定,对阿尔塔什剖面上石炭统卡拉乌依组的混合沉积特征进行了详细研究。研究表明:研究区混合沉积特征为碎屑岩与碳酸盐岩的层序混积以及陆源碎屑与碳酸盐岩的结构组分混积;混积层序类型主要有碎屑岩-碳酸盐岩混积层序、碎屑岩-混积岩混积层序、碳酸盐岩-混积岩混积层序3种;混积岩类型主要有灰质细砂岩、灰质粉砂岩、含砂生屑鲕粒灰岩和含砂生屑灰岩4种。根据混积岩岩石学特征及混积层序特点,结合当时的沉积环境,对混合沉积成因及控制因素进行了探讨,建立了混合沉积模式。

柴达木盆地东部上石炭统海陆过渡相烃源岩生烃特征:来自天然气地球化学的证据

推进柴达木盆地东部(以下简称柴东地区)上石炭统油气勘探进程亟待明确其烃类地球化学特征、赋存状态及其生成过程。为此,通过天然气组分与碳同位素测试,探讨了柴东地区欧南凹陷2口关键井上石炭统天然气的成因与来源,在此基础上厘清了上石炭统海陆过渡相烃源岩生烃过程及烃类赋存状态。研究结果表明:①上石炭统天然气中烃类气平均含量为94.51%,非烃气平均含量为5.49%,干燥系数介于0.28~1.00,干气为主,湿气仅发育于上石炭统浅层,深层天然气干燥系数较高;②浅层气甲烷碳同位素明显偏轻,乙烷碳同位素和二氧化碳碳同位素分布范围大,低碳烷烃以腐泥型干酪根初次热解为主,早期产出的液态烃经微生物降解形成生物甲烷,高碳烷烃与原油裂解作用密切相关,腐殖型干酪根初步热解的煤成气多以吸附态形式赋存;③深层低碳烷烃为裂解反应较充分的原油裂解气混入部分煤型游离气,高碳烷烃可能与腐泥型干酪根二次活化裂解有关;④天然气中二氧化碳不仅存在干酪根热降解有机成因类型,也发育碳酸盐矿物化学反应释放的无机成因类型。结论认为,上石炭统烃源岩混合了海洋、陆地两种环境来源的生物有机质,海相腐泥型有机质因热化学活化能低而优先进入生烃门限生成液态烃及伴生油型湿气,原油裂解和陆相腐殖型干酪根生气在高成熟阶段逐步启动,在过成熟阶段2种生气机制的作用愈发突显,残余腐泥型干酪根也因高温条件发生二次活化裂解并生成少量高碳烷烃。

铜陵矿集区上石炭统碳酸盐岩矿物学与地球化学的区域对比研究

通过对安徽铜陵和巢湖上石炭统黄龙—船山组剖面碳酸盐岩矿物学和微量元素进行对比研究,结果表明:铜陵黄龙组底部为一套含草莓黄铁矿的白云岩,中、下部和船山组均是灰岩,矿物组合为:黄龙组底部的白云石+高岭石+黄铁矿+石英(黄龙组底部)→方解石+高岭石+石英(黄龙组中下部)→方解石+伊利石+石英(黄龙组上部和船山组)。而巢湖黄龙—船山组碳酸盐岩为一套含高岭石、石英的灰岩,但从黄龙组底部至船山组顶部剖面中高岭石有增加趋势。微量元素显示,铜陵黄龙—船山组碳酸盐(特别是黄龙组底部白云岩)的V/Cr、Ni/Co、V/Sc比值显著高于巢湖,且Ce与Fe、Mn的无相关性,显著不同于巢湖碳酸盐的正相关特征。矿物学和地球化学特征表明,铜陵黄龙组底部碳酸盐沉积于偏还原的环境,黄龙组中上部和船山组碳酸盐沉积于相对贫氧的环境,而巢湖碳酸盐则形成于更加氧化的环境。结合前人研究成果认为,早石炭世铜陵古岛的存在可能是导致铜陵沉积环境有别于巢湖的主要原因,该沉积环境为铜陵地区胶状黄铁矿形成的有利地质条件。

南天山中段上石炭统碎屑岩岩石学、地球化学、重矿物和锆石年代学特征及其对物源区、构造演化的约束

晚古生代是天山构造带发生变革的关键时期，对南天山层序清楚尚未变质的晚古生代沉积记录进行研究，对于恢复南天山晚古生代的构造古地理、并对其构造演化史提供约束，具有重要地质意义。南天山中段上石炭统阿依里河组砂岩主要为含砾砂岩、岩屑砂岩、次岩屑砂岩、长石砂岩和含铁岩屑砂岩，砂岩中石英颗粒含量67．41％，岩屑25．07％，长石7．52％，Q／（F＋L）平均为2．07，岩石具有低的结构成熟度和成分成熟度。碎屑岩Sio2平均为64．78％，Al2O310．22％，TiO20．35％，TFe2O34．23％，MgO1．37％，CaO7．16％，K202．13％，Na2O0．93％。稀土总量∑REE平均为130．1×10-6，δEu异常0．74，LaN／YbN9．4。砂岩中重矿物组合主要为锆石、白钛石、赤褐铁矿和黄铁矿，其次有电气石、磷灰石、金红石、石榴子石、铬铁矿和锐钛矿。阿依里河组的源岩主要为中-酸性火成岩、低级-中级变质岩和沉积岩，还有少量基性岩等。根据QFL判别，砂岩物源区主要为消减杂岩源区，其次是弧造山带和碰撞造山带源区。根据稀土元素、微量元素特征，以及Th-Co-Zr／10、Th-Sc-Zr／IO和Ti／Zr-La／Sc判别图，阿依里河组碎屑岩物源区属于大陆岛弧区和活动大陆边缘区，与上地壳源区相比，有铁镁质的叠加。校正后的碎屑岩化学风化指数CIAcorr．平均为71．25（52．25～89．40），指示源区主要经历了中等程度的化学风化。砂岩碎屑LA-ICP-Ms锆石U-Pb年龄测定表明，锆石年龄分为两期，主要为404542Ma，其次是1797～2436Ma，表明物源区地质体时代主要为早古生代和古元古代，它们和南天山早古生代消减带弧和塔里木北缘库鲁克塔格古元古代基底比较吻合。同时，进一步将南天山造山带开始碰撞的时间限制在早泥盆世末-中泥盆世，俯冲汇聚在早古生代，大规模的隆升剥露在二叠纪以后。

柴达木盆地北缘上石炭统烃源岩评价

柴达木盆地北缘(以下简称柴北缘)石炭系烃源岩主要发育在上石炭统克鲁克组,其暗色碳酸盐岩达到了烃源岩评价标准,泥岩为较好—好的烃源岩,煤为较差的烃源岩。考虑到演化作用与风化作用的影响,推测柴北缘石炭系碳酸盐岩和泥岩均达到了好烃源岩评价标准,其有机质演化处在成熟—高成熟阶段。认为该地区石炭系具有良好的油气勘探前景。

河南省上石炭统—下二叠统本溪组沉积时期古地理特征

河南省上石炭统—下二叠统本溪组沉积主要形成于陆表海环境,发育了一套以含铁矿和铝土矿的铁铝质泥岩为特色的潟湖相,间有潮坪、碳酸盐岩局限台地及砂坝(障壁岛)相沉积。基于地层厚度、碳酸盐岩厚度和砂岩含量等值线的变化趋势分析以及指相化石、微量元素的分布特征和沉积组合类型,可划分出4种岩相区,包括滨岸潟湖泥岩相区,潟湖—潮坪砂岩、泥岩相区,局限台地碳酸盐岩、碎屑岩相区和砂坝(障壁岛)碎屑岩相区。当时沉积古地理特征表现为:豫西南为伏牛古陆,豫西为中条古陆,受该两条古陆的控制,沉积区域呈向东撒开的扇形;总体地势呈南高北低,西高东低,中部有一较大水下隆起区;海水从南东和北东方向侵入河南并逐渐向西延伸;物源主要来自盆地西侧的中条古陆;沉积最大厚度区位于豫北和豫东两大区域。

豫西偃师龙门地区上石炭统本溪组含铝岩系矿物学特征及其原岩分析

以华北陆块南部豫西偃师县龙门镇地区全取芯铝土矿钻孔ZK4704为主要研究对象,通过岩芯观察和垂向上连续取样,运用扫描电镜、能谱分析、X射线衍射分析、差热分析、红外光谱分析等手段对本溪组含铝岩系的矿物学特征及其垂向变化规律进行了分析。研究表明,偃龙地区本溪组含铝岩系的矿物均为自生矿物,除后期重结晶作用的影响外,主要以隐晶质或微晶存在,矿物成分在垂向上具有明显的变化规律:下部和上部泥岩以粘土矿物为主,但下部泥岩以伊利石为主,上部泥岩以高岭石为主。中部铝矿物含量较高,粘土矿物含量较少。在上述分析基础上,以化学风化作用的基本原理和产生的条件为联结本溪组含铝岩系矿物学特征和原岩的纽带,分析了铝土矿的原岩。认为,可以迅速水解的火山灰是最有可能的含铝岩系的原岩,而由弱碱性的海相环境逐渐转变为弱酸性沼泽环境的海退序列可以很好地解释水解过程中化学环境的变化,含铝岩系基底强烈的古岩溶作用,可以为硬水铝石的产生提供良好的泄水条件。偃龙地区本溪组铝土矿的火山灰物源可由华北陆块北缘和我国西部地区同时期强烈活动的火山作用提供。

甘肃北山地区北部上石炭统火山岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄及其构造意义

北山地区处于华北板块、塔里木板块和哈萨克斯坦板块的交会带,其晚古生代洋陆转化备受关注,但久有争议。该区晚古生代地层学研究不足,制约了对构造演化的深入讨论。通过LA-ICP-MS锆石U-Pb测年获得北山北部黑鹰山地区原定为下石炭统白山组火山岩的年龄分别为308.6Ma±1.0Ma和299.1Ma±2.4Ma,时代为晚石炭世。研究区内白山组时代的修订可以为该区构造演化提供一定的依据。

内蒙古西部额济纳旗及邻区上石炭统-下二叠统阿木山组火山岩的地球化学特征

分析了上石炭统小独山阶—下二叠统紫松阶阿木山组玄武岩地球化学特征,对玄武岩类型、岩石特征、构造环境等进行了探讨,结合前人的研究成果,阐述了石炭纪—二叠纪盆地的基本性质。Zr/TiO2-Nb/Y、SiO2-TFeO/MgO和Zr-Y-Nb图解显示,玄武岩类型主要为亚碱性的拉斑玄武岩;稀土元素球粒陨石配分模式为右倾曲线,(La/Yb)N值较高,轻重稀土元素分馏较强,(Gd/Lu)N值相对较低,重稀土元素分馏较弱,δEu在0.87～1.11之间,无明显Eu异常;N-MORB标准化的微量元素蛛网图显示,K2O、Rb、Ba、Th等不相容元素富集,Hf、Nb、Y等亏损。Zr-Zr/Y和Ta/Hf-Th/Hf构造环境图解表明,该玄武岩产于陆内裂谷,指示晚石炭世—早二叠世额济纳旗及其邻区已进入了陆内演化阶段,为拉张作用下的陆内裂谷(裂陷)盆地。

塔里木盆地麦盖提斜坡西段上石炭统研究新进展

通过麦盖提斜坡西段上石炭统对比研究发现,该区石炭系内部存在两个重要的不整合面:一个不整合面位于二叠系南闸组与石炭系小海子组大套灰岩内,该不整合面在覆盖区不仅具有明显的岩电特征,而且还具有重要的控油作用;另一个不整合面在麦盖提斜坡西段石炭系卡拉沙依组顶部,是一个大的区域不整合面,推测该不整合面是受晚石炭世海退作用及构造运动共同影响的结果。

山西平朔矿区上石炭统太原组11号煤层沉积地球化学特征及成煤微环境

山西平朔矿区上石炭统太原组11号煤层具有中硫、高灰、较高有机硫的特征,但其中各煤分层的基本性质差异较大,指示其成煤微环境显著变化。地球化学研究表明,Ca/ (Ca +Fe)、Th/U、Al/Ti、V/Zn、δEu、δCe可作为指示11号煤层沉积水介质盐度的标志,St,d、So ,d/Sp,d可分别作为指示水介质氧化还原程度和酸碱度的标志,Ad、V/I、ΣREE可作为指示水介质动力条件的标志。在此基础上,分析了该煤层成煤微环境特征及其演化历程,认为11号煤层形成于波动式海进的半咸水—咸水沉积环境。在此过程中,海水对泥炭沼泽的影响经历了3个发展阶段:第1阶段,泥炭形成于微咸—半咸水条件,水动力条件逐渐增强;第2阶段,泥炭形成于半咸水—咸水条件,水动力条件总体上相对较强,沼泽水体从逐渐加深演化为显著变浅;第3阶段,泥炭形成于半咸水环境,海水影响再次逐渐增强,在泥炭沼泽演化末期水体显著变深,动力条件明显减弱,还原性显著增强。

鄂尔多斯盆地上石炭统本溪组致密气富集主控因素

鄂尔多斯盆地上古生界致密砂岩气勘探成效显著,较之于下二叠统山西组和中二叠统下石盒子组八段,上石炭统本溪组致密气的勘探潜力更大,但对于后者天然气成藏机理的认识却相对不足、致密气富集的主控因素不清,给油气勘探评价选区造成了困难。为了给该盆地本溪组致密砂岩气的勘探提供依据和参考,在统计分析本溪组165口井测试结果、总结气水分布特征和气井产能变化特征的基础上,采用地质分析、物理模拟和数值模拟相结合的方法,研究了致密砂岩气富集的主控因素,探讨了本溪组致密砂岩气的成藏机理,进而预测了致密砂岩气富集的有利区。研究结果表明:①本溪组致密砂岩气层在平面上主要分布在三角洲前缘分支河道相带和潮坪砂坝相带上,埋深在2800 m左右;②气井产能与煤层厚度、砂体厚度及渗透率存在着一定的正相关关系,但相关性不强;③烃源岩排烃强度与储层孔隙度耦合关系、储层储能系数和超压分布为气层分布的主控地质因素,其中烃源岩排烃强度与储层孔隙度耦合关系控制着致密气的分布范围,储能系数控制着致密气的富集层位,而超压分布则控制着致密气的富集程度。结论认为,鄂尔多斯盆地本溪组致密砂岩气富集有利区主要位于生气强度大于3×10^(8) m^(3)/km^(2)的潮控三角洲与浅海过渡带以及浅海砂坝区。

四川江油—广元地区上石炭统碳酸盐岩微相及其沉积环境分析

四川江油—广元地区上石炭统碳酸盐岩发育良好,厚度不大,化石丰富,含多层紫红色砾屑生物碎屑灰岩和泥岩韵律层,在整个华南同期沉积中颇具特色。根据野外观察和室内显微分析,共识别出15种微相类型。根据这些微相类型在纵向和横向上的组合与分布特点,参考Wilson的标准微相和镶边碳酸盐岩台地沉积模式,利用微相组合分析将这些微相组合划分到4个相带,即蒸发台地、局限台地、开阔台地和台地边缘浅滩。沉积相带的变化特征表明研究区晚石炭世存在着多期海侵—海退旋回,其中在黄龙组上段沉积中期海侵达到最大值,使得川西北大部分地区和川东地区广泛接受碳酸盐岩沉积。江油—广元地区上石炭统特殊岩层的研究表明:黄龙组下部4套红层具有浅海陆棚上部近积风暴岩的特征;船山组核形石灰岩粒序层及其地球化学特征表明核形石的形成可能与晚石炭世晚期全球冰期事件有密切的关系。

柴东石灰沟地区上石炭统烃源岩评价及潜力分析

柴东石灰沟地区发育上石炭统烃源岩,由于缺少系统井下烃源岩评价,其生烃潜力尚不十分明确。对研究区上石炭统烃源岩有机质丰度、类型、成熟度进行分析,结合油源对比及烃源岩展布研究,综合评价其生烃潜力。研究表明,上石炭统海陆过渡相暗色泥岩、碳质泥岩有机质丰度较高,总体达到中等-好烃源岩标准;有机质类型为Ⅱ-Ⅲ型,生烃潜力较大。海相灰岩为较差-中等烃源岩,有机质类型为Ⅰ-Ⅱ型,具备一定生烃能力。研究区上石炭统烃源岩总体处于成熟-高成熟热演化阶段,正处于生排烃高峰期。油源对比分析表明该区石炭系油苗源自石炭系烃源岩,证实了其生烃有效性。同时露头、钻井及前人研究揭示石灰沟地区上石炭统烃源岩分布范围较广、厚度较大,展示该区石炭系可能具有较好的勘探前景。

中国上石炭统上部及下二叠统海相地层中阶的划分

明确而详细地提出了中国上石炭统上部及下二叠统海相年代地层单位的具体框架。将上石炭统上部划分为逍遥阶、下杨家河阶;下二叠统划分为上杨家河阶、范家河阶、垭口阶及隆林阶。明确了阶的定义、动物群特征、磁性地层特征及其与相关地层的关系。所划分的阶均能与世界标准年代地层进行详细而有依据的对比。

塔里木西北缘乌什南上石炭统索格当他乌组微量稀土元素特征及地质意义

为探讨塔里木盆地西北缘柯坪地区上石炭统索格当他乌组沉积环境、物源属性和构造背景,在野外地质调查的基础上,对柯坪地区乌什南剖面上石炭统索格当他乌组细碎屑岩进行了系统的地球化学样品采集与测试分析。通过氧化还原敏感元素组合及微量元素特征比值对比,发现研究区索格当他乌组细碎屑岩形成于弱还原环境。再利用HfLa/Th、La/Sc-Co/Th和REE-La/Yb判别图解、微量元素特征比值(La/Sc、Sc/Th、Cr/Th及Co/Th),并结合岩石矿物薄片分析,认为索格当他乌组细碎屑岩与上地壳特征相似,母岩以长英质岩石为主,混有部分花岗岩和安山岩。对比不同构造背景下杂砂岩的稀土、微量元素特征,并结合碎屑岩La-Th-Sc、Th-Sc-Zr/10、Th-Co-Zr/10三角图解,认为研究区上石炭统索格当他乌组细碎屑岩源岩具有大陆岛弧、活动大陆边缘、被动大陆边缘多重构造背景。

北天山上石炭统奇尔古斯套组中发现早二叠世珊瑚化石

新近于北天山艾维尔沟北原划为上石炭统的奇尔古斯套组火山岩系所夹灰岩中,采到了结节脊板杯珊瑚Cy-athocariniatuberculataSoshkina,其时代属于早二叠世,表明该区奇尔古斯套组的一部分应属下二叠统。另外,于头屯河原划为上石炭统的奇尔古斯套组火山-碎屑岩系所含灰岩砾石中,采到伊万诺夫格鲁特珊瑚GrootiaivanoviDubrolyubova,时代属于晚石炭世,与达拉阶(即莫斯科阶)相当,故地层时代应晚于晚石炭世达拉期,根据区域对比推测该地层的一部分也应属于下二叠统。艾维尔沟一带早二叠世珊瑚化石的发现,表明北天山石炭纪强烈的拉张事件可以持续到早二叠世。