松辽盆地古龙页岩纳米孔喉体系中页岩油组分及成熟度分异效应

陆相页岩油储层中石油的微运移效应会导致微观孔隙空间中赋存的页岩油性质发生分异,然而页岩储层孔隙半径较小,孔喉结构复杂,很难通过常规手段对其进行精细刻画,导致对页岩油的微观富集机理认识不清。通过对松辽盆地古龙凹陷青山口组页岩岩心样品进行分步-接力抽提、低温氮气吸附实验,并开展全烃气相色谱、族组分定量、饱和烃气相色谱质谱和金刚烷双质谱等地球化学分析,揭示出页岩储层纳米孔喉体系内的石油组分和成熟度分异效应。结果表明,古龙页岩孔隙以介孔为主,随着页岩样品粒径的逐级减小,更多初始连通性较差的孔隙会被释放出来,同时微观纳米孔喉中烃类的重质组分相对增加,极性更强,页岩油的成熟度也相对更高,这与不同连通性孔隙空间中页岩油的排烃和微运移效应具有一定的相关性。研究成果可为精细表征页岩油的微观赋存特征,阐明页岩油储层烃类微观差异富集机理提供有效的技术手段,同时也为页岩油的可动性评价和甜点优选提供可靠的理论依据。

构造-沉积分异原理及其地质意义

构造-沉积分异是地球表层的常见地质现象,发生于沉积盆地、造山带与克拉通等岩石圈构造单元,表现为岩石圈的深、中、浅层始终发生着沉积物、流体、能量与力的交换与分异过程。文中从物质组成、时空分布与力学机制等方面阐述构造-沉积分异的基本特征,并以中国沉积盆地为例进行分析。作者首先将构造-沉积分异定义为“由构造应力、热力、重力、地幔动力等因素引起地表地形差异,从而导致沉积物源、搬运体系与沉积作用变化的过程”;认为构造-沉积分异发生在不同尺度的洋-陆系统、盆-山系统、隆-坳系统、凸-凹系统与高-低地貌系统,受基底结构、强度与活动性的明显控制,构造应力、重力、热力、地幔动力等控制了该分异机制;强调随时间演变出现构造-沉积分异演化旋回,表现为伸展期裂陷向聚敛期隆坳转变,碳酸盐岩分异台地向统一台地转变。上述控制因素与机制在时空上可以发生复合,导致多类构造-沉积分异作用出现。研究构造-沉积分异作用,可以为重建地球历史、加快矿产资源勘查和改善人类宜居环境做出贡献。

新疆大喀拉苏伟晶岩型Be-Nb-Ta矿床铍成矿机制研究

大喀拉苏1号伟晶岩脉是阿尔泰造山带中重要的伟晶岩型铍矿床。主要的矿石矿物为绿柱石,其矿物学特征可用于指示伟晶岩演化程度;其熔体-流体演化过程可揭示伟晶岩的形成和Be成矿机制。野外工作揭示,1号伟晶岩脉可分为粗粒边缘带(Ⅰ)、块体中间带(Ⅱ)和晶洞(Ⅲ),对应矿物组合分别为粗粒绿柱石+电气石+微斜长石+石英+磷灰石+石榴子石+白云母±钠长石(Ⅰ带)、块体绿柱石+钠长石+微斜长石+白云母+铌钽铁矿+石英(Ⅱ带)、绿柱石+钠长石+白云母+石英(Ⅲ带)。绿柱石、铌钽矿、锆石、云母等矿物的微区矿物化学分析表明,从花岗岩到伟晶岩的粗粒边缘带、块体中间带,不相容元素(如Mg,Fe,Rb,Cs,Ta,Hf等)含量逐渐升高,与酸性岩浆结晶分异模式一致,采用瑞利分馏模式模拟计算得出,结晶分异程度达95%时可造成熔体大量富集Be,Nb,Ta,继而晶出绿柱石、铌钽矿等稀有金属矿物。绿柱石、石英中的原生熔体-流体包裹体组合显示,熔体成分包括贫水熔体和富水、P,F熔体,共生流体富含CO2、CH4、NaCl。富水熔体包裹体包含气相、液相和熔体相,其中液相包围气相且体积可达35%,并发育磷灰石、水羟磷铀矿、独居石、磷钙钍石等矿物。贫水熔体包裹体主要包含气相和熔体相,少量包裹体可见液相(占总体积的5~10%),并发育绿柱石、云母、钠长石、石英、钾长石等矿物。原生流体包裹体均一温度和最低捕获压力分别为260℃~320℃和140~198 MPa。综上,大喀拉苏矿床稀有金属富集主要受结晶分异和熔体-熔体-流体不混溶机制控制。

桂西南喀斯特-北部湾海岸带生态环境脆弱性时空分异与驱动机制研究

为揭示生态环境脆弱性的时空分异和驱动因子,本研究在山江海视角下,以桂西南喀斯特-北部湾海岸带为典型研究区,运用空间主成分分析法,地理探测器模型,结合生态环境脆弱性综合指数,系统分析桂西南喀斯特-北部湾海岸带生态环境脆弱性的时空分异特征及驱动机制。结果表明:(1)研究区2008、2013、2018年脆弱性指数分别为0.54、0.61、0.69,多年平均值为0.61,整体处于中度脆弱,在空间上,由城市中心向四周逐渐降低的趋势;在时间上,生态环境脆弱等级呈微恶化趋势;(2)在单因子作用中6个驱动因子对生态环境脆弱性的解释力强度为汛期降雨量(0.457)>植被覆盖度(0.384)>高温季节温度(0.311)>废水入海量(0.248)>NPP(0.184)>人口密度(0.036)。在多因子交互中,只有汛期降水量和NPP,NPP和高温季节温度、废水入海量和NPP呈非线性增强,其余的交互作用均为双线性增强,而且汛期降水量和植被覆盖度的单因子影响较强,交互作用后影响也是最强(0.679),说明了汛期降水量和植被覆盖度为该区域的主要驱动因子。

湖北庙垭碳酸岩杂岩体中铌赋存状态及富集机制:矿物化学制约

庙垭碳酸岩杂岩体位于南秦岭武当地块西南缘,主要由富铌、稀土的碳酸岩和正长岩组成,是我国第二大碳酸岩型铌矿床.前人对碳酸岩中稀土元素的矿化机理进行了详细的研究,但铌元素的富集机制还尚未清楚.因此对其开展了详细的岩石学、矿物学及矿物化学研究.庙垭杂岩体主要由碳酸岩和正长岩组成,碳酸岩多呈岩脉或岩株状侵入正长岩中.庙垭铌-稀土矿床含铌矿物主要有铌金红石、含Nb-Ti-Zr矿物、铌铁矿、富铀烧绿石和铌钛铀矿等.铌金红石和Nb-Ti-Zr氧化物呈自形-半自形,Nb_(2)O_(5)含量较高(分别为1.10%~3.35%和8.58%~18.64%).Nb-Ti-Zr硅酸盐赋存于Nb-Ti-Zr氧化物裂隙内或沿其边缘分布,常与钠长石细脉伴生,Nb_(2)O_(5)含量为1.75%~6.00%.铌铁矿呈它形细粒状结构,空间上与含Nb-Ti-Zr氧化物共生,显示较高的Nb_(2)O_(5)及FeO含量(72.30%~75.75%和18.52%~18.81%).富铀烧绿石呈不规则粒状或者交生结构,具有较高含量的Nb_(2)O_(5)(35.42%~36.45%)和UO_(2)(25.68%~26.76%),高的A位空缺值(0.55~0.74 apfu)和低的Na_(2)O、F含量(低于检测线和0.32%~0.79%).铌钛铀矿呈残骸状或椭圆状假晶,空间上依次伴生赤铁矿和黄铁矿,显著富集Nb_(2)O_(5)、UO_(2)和TiO_(2).(结论).综上,初步认为庙垭碳酸岩杂岩体中铌富集受控于岩浆和热液过程.贫铌矿物和富F矿物在富Nb母岩浆中早先结晶导致残余熔体中Nb含量逐渐升高,最终结晶出铌金红石、Nb-Ti-Zr氧化物、富铀烧绿石、铌钛铀矿.后期富Na、Si、Fe热液沿裂隙交代原生含铌矿物,经活化、迁移、沉淀形成了次生含铌矿物(Nb-Ti-Zr硅酸盐、铌铁矿等).

断陷湖盆斜坡区油气富集理论与勘探实践——以黄骅坳陷古近系为例

斜坡区是中国东部断陷湖盆的主要构造单元,是渤海湾盆地重要的油气规模增储区带。在斜坡区多年综合研究和勘探实践的基础上,提出了斜坡区(大型缓坡带)具有高、中、低分异性的新认识,即高、中、低斜坡在沉降速率、沉积相序、储层物性、生烃演化、地层压力、流体性质、油气藏类型等七方面的地质差异性,形成了断陷湖盆斜坡区优势相油气富集理论,其理论内涵为:高斜坡沟槽控砂,优势运移汇聚相富集;中斜坡坡折控砂,优势构造岩性相富集;低斜坡远扇控砂,优势源储耦合相富集。以此理论为指导,开展斜坡区精细勘探与钻探部署,斜坡区地层岩性油气藏勘探取得重要勘探成果,近5年来新增三级石油地质储量超过3×10~8t,发现了4个千万吨级效益建产区块和3个亿吨级规模增储区,证实了斜坡区优势相油气富集理论在规模效益增储及高效建产区块中的重要指导意义。

离子吸附型稀土矿床形成的矿物表/界面反应机制

华南离子吸附型稀土矿床提供了全球超过90%的重稀土,是我国优势的战略性关键金属矿产资源。掌握这类矿床的成矿机制和禀赋特征,可为增加稀土资源储量和高效利用稀土资源提供理论支撑。离子吸附型稀土矿床主要发育在富稀土花岗岩、浅变质岩及火山岩的风化壳中。基岩中的(含)稀土矿物是风化壳中离子态稀土的主要来源,其矿物组合很大程度上决定了稀土矿床的禀赋和分异特征。在物理-化学风化和微生物作用下,造岩矿物、含稀土矿物和稀土独立矿物逐渐溶解,使稀土元素活化和再富集。一方面,母岩风化形成的黏土矿物和铁锰氧化物具有较大的比表面积和一定的表面电荷密度,是稀土离子的主要载体;另一方面,稀土离子通过离子交换、表面吸附与络合、共沉淀,以及形成次生稀土矿物等途径富集在次生矿物表面,其富集-分异特征和赋存状态受矿物类型、pH、微生物活动等因素所控制。利用高分辨透射电镜结合选区电子衍射和电子能量损失谱,以及同步辐射X射线吸收精细结构谱,有望在原子级尺度查明稀土的微观赋存状态。未来研究需更多关注基岩中(含)稀土矿物组合及其演化路径的制约因素、微生物风化对离子吸附型稀土矿床成矿作用的约束,以及稀土元素的微观赋存状态等问题。

城乡发展系统耦合协调的效率漏损及时空分异研究--以四川省21市(州)数据为例

“要素-结构-功能”是城乡发展系统的重要认知维度,城乡协调发展具有三维度驱动力和正向或负向反馈的耦合效应。基于对城乡发展系统三维度耦合协调识别和实现机制的探讨,采用耦合协调度模型和空间MoraY I指数等方法,以四川省2012〜2017年市(州)级面板数据为例,实证研究城乡发展系统耦合协调的多维度效率漏损及时序变化和空间集聚特征等。研究表明:近年来四川省城乡协调发展水平总体呈缓慢增长态势,但不同地区城乡发展系统耦合协调在不同时期存在不同层面的单维度或多维度效率漏损;全省城乡协调发展的空间优化布局特征愈加明显,但城乡发展耦合协调的空间关联性逐渐减弱,地区间由于区位条件、资源禀赋差异等导致的区域和城乡间发展差距呈扩大趋势。

稀土元素在岩浆和水热系统的实验岩石学和地球化学研究进展

稀土元素对绿色科技的发展具有至关重要的作用,随着世界范围内新兴技术的发展进程对稀土的需求日益提高,稀土矿床成矿机理的研究已经成为目前国际地学的研究热点。稀土元素分配行为的高温高压实验能够为研究稀土在岩浆和水热系统中的迁移、分异和沉淀机制提供有效制约,为了解稀土元素地球化学行为和稀土成矿作用提供重要的理论基础。本文总结了近年来关于稀土元素在岩浆-热液体系中分配行为的高温高压实验研究进展,其中包括部分熔融作用稀土的分配行为,液态不混熔过程中稀土在共轭熔体相之间的分配系数,分离结晶作用过程中稀土在结晶矿物相与残余熔体相之间的分配系数,岩浆演化后期稀土在熔体和分异流体相之间的分配行为,以及稀土在热液流体中的迁移、分异和沉淀机制的相关研究。基于目前的实验研究结果,本文提出了稀土实验地球化学研究中依旧存在的一些问题:部分熔融作用对于成矿物质组成的影响,碳酸盐熔体和硅酸盐熔体液态不混熔对于碳酸岩稀土成矿作用的影响,岩浆晚期演化的热液流体对于稀土成矿作用的影响,稀土元素在液态不混熔、分离结晶和热液交代过程中的分异和富集机制等,并对未来需要继续完善和拓展的方向提出了展望。

安全、发展与开放关联下的中国边境地域功能演化及时段划分

边境地域是国土安全-地方发展-对外开放三大地域功能关联影响的特殊地域,承担着守护国家主权安全、支撑本地发展和承载对外开放空间的责任,具有多尺度、多维度、动态演化的特征。本文搭建安全-发展-开放关联下的边境地域功能理论分析框架,从本体论、指标与测度、政策话语与实践等维度测度、刻画与剖析边境地域系统的动态演化特征及其机制。以县级尺度的中国边境地域为案例,分析边境地域功能的演化。主要结论是:①边境发展经历了谨慎探索期(1978—1991年)、加速推进期(1992—1998年)、持续发展期(1999—2008年)、全新开放期(2009—2019年)、动态开放期(2020年以来)5个时期,边境开放合作取得飞速发展,但疫情后“再边境化”趋势增强。②中国边境地域功能时空分异特征显著,持续发展期以来,中国边境地域功能大幅提升,县域间差距略减,但空间分异明显,东部边境发展优于西部;全新开放期以来,各段边境发展功能均得到提升,西藏边境安全功能占比仍然很高,而东北、内蒙古、新疆、云桂边境均呈现向开放、发展转变的趋势,对外经济取得明显提升,但整体上边境主导功能仍以安全为主。后疫情时期,应在保障国土安全的前提下,突破传统的封闭边境发展模式,以“双循环”为抓手,实现边境地域的全方位沿边开放转型与兴边固边共同发展。