利用伊／蒙混层矿物对山东济阳坳陷古地温和剥蚀深度的反演

山东济阳坳陷盆地是受太平洋板块构造俯冲运动的影响,形成于古近系的古新世-始新世(Ek-Es).本文通过对济阳坳陷盆地中Es4-Ek地层自生伊/蒙混层矿物的研究,探讨了其经历的古地温和古地温梯度,在此基础上,对Es4-Ek地层的剥蚀深度进行了估算.研究发现,东营凹陷郝科1井处自生伊/蒙混层矿物反映的Es4-Ek古地温梯度为3.90℃/100 m,剥蚀厚度为360 m左右;惠民凹陷盘深3井中Ek古地温梯度为3.92℃/100 m,剥蚀厚度为135 m左右;沾化凹陷桩深1井中Es4-Ek古地温梯度为3.82℃/100 m,而该处Es4-Ek地层基本没有剥蚀.但从沾化凹陷中自生伊/蒙混层矿物的分布特征看,在义170井处的Es4地层剥蚀厚度达390 m,可见沾化凹陷中Es4-Ek地层剥蚀厚度变化较大.另外,济阳坳陷盆地的古地温梯度普遍高于现今地温梯度,该盆地自形成以来一直处于降温状态.研究结果说明利用伊/蒙混层矿物特征来探讨古地温,获取古地温梯度,并恢复剥蚀厚度是一个比较有效的方法.

伊/蒙混层粘土矿物研究现状与展望

本文在总结前人研究成果的基础上,对伊/蒙混层矿物的形成机制、结构分析及其在地学领域的应用三个方面作了详细的介绍。总结出六种不同的伊利石-蒙脱石转化模型,并对各种转化模型的优缺点进行了分析;介绍了利用XRD图谱推断伊/蒙混层矿物混层形式的计算方法,并对各计算方法作了简要说明;详细介绍了伊/蒙混层矿物在地质学领域的应用现状以及取得的成果,最后指出伊/蒙混层矿物研究工作中存在的两个问题。

成岩过程中干酪根成熟度与伊蒙混层矿物组分的对比

对采自不同盆地不同地质时代的六套沉积物，用热解Tmax值计算的干酪根成熟度与伊蒙混层矿物蒙脱石层含量进行了比较。对相同蒙脱石层含量（等蒙脱石含量或相同粘土成熟阶段），当Tmax，计算干酪根转化百分数与样品时代进行比较时，产生了非常有意义的相关关系。在粘土反应系列的末端（蒙脱石含量为10％），Ⅲ型干酪根转化百分数与蒙脱石层含量显示了有规律的关系，这包含了时代为200－100百万年沉积物潜在的生油、气范围。低成熟，较高蒙脱石含量的伊蒙混层粘土矿物与干酪根成熟度之间的关系目前尚不清楚。

准噶尔盆地阜东斜坡带头屯河组伊/蒙混层分布规律及其主控因素研究

准噶尔盆地阜东斜坡带侏罗系头屯河组中存在大量伊/蒙混层矿物。为提高储集层评价准确性,以便后期开发方式的调整,通过野外剖面和岩心观察,结合薄片分析、扫描电镜、X-衍射等微观测试分析手段,对研究区头屯河组砂岩储集层中伊/蒙混层的成因、分布规律及其主控因素进行了详细研究。研究区成岩成因的伊/蒙混层较为普遍,镜下呈不规则弯曲片状、似花朵状包绕碎屑。伊/蒙混层相对质量分数在纵向上呈现旋回式变化,平面上分布主要和沉积微相及距剥蚀线远近有关。研究结果表明,凝灰岩岩屑以及长石矿物为伊/蒙混层形成的物质基础,流体动力环境对伊/蒙混层的分布起到重要控制作用。

山东昌潍古近系原型盆地粘土矿物的成岩演化与古地温

山东昌潍盆地形成于古近系的古新世-始新世早期(Ek-Es_4),本文主要研究昌潍盆地的粘土矿物特征及其古地温。昌雄古近系(Ek-Es_4)原型盆地的粘土矿物种类有:无序高岭石、伊/蒙混层矿物、伊利石和辉绿泥石(铁斜绿泥石)。利用粘土矿物温度计估算了盆地埋藏深度的古地温,探讨了古近系(Ek-Es_4)原型盆地的成岩作用和有机质热演化阶段。研究表明:随着埋藏深度的增加,伊/蒙混层矿物(L/S)由无序向有序连续转变;高岭石的有序性、伊利石和绿泥石的结晶程度趋于增强。根据伊/蒙混层矿物(L/S)地温计获得盆地不同深度的成岩温度范围;成油深度约为3000～4000m±。现今地温与古地温的对比,显示盆地存在热异常,导致热异常的形成可能有以下几方面因素:(1)盆地曾经历过地壳抬升阶段;(2)盆地内有岩浆活动热事件发生;(3)盆地裂陷期的构造动力学作用导致古地温梯度过高。昌潍原型盆地较高的古地温梯度吻合于裂陷盆地构造动力学演化的模式。

准噶尔南缘膏泥岩地层井壁失稳机理

准噶尔盆地南缘山前安集海河组和紫泥泉子组地层钻井过程中易发生遇阻、卡钻、井漏等井下复杂事故。为研究这两组地层井壁失稳的原因,从岩心的黏土矿物组分、微观结构、力学性能、分散膨胀性能的角度,同时结合典型井的测井等数据,研究地层的坍塌压力和破裂压力的当量密度,综合分析井壁失稳机理。研究认为:安集海河组和紫泥泉子组地层均具有黏土含量高(30%)、伊/蒙混层含量高(57%)且混层比高(55%)的特点,电镜扫描显示岩心表面含有大量伊/蒙混结构,因此,钻井液滤液依靠压差和毛细管作用侵入地层是造成地层非均匀水化膨胀是地层失稳的主要原因;岩屑的回收率和膨胀率结果可见地层具有高分散高膨胀的特点,极易造成井壁坍塌及钻井液性能恶化;岩心实验显示岩心抗压强度较低,经水基钻井液浸泡后破碎或者产生裂纹,油基钻井液浸泡抗压强度下降,说明岩心本身的抗压强度低也是地层不稳定的本质原因;另外,地层孔隙压力高,钻井液安全密度窗口窄,钻井液密度控制不当也是导致地层失稳(漏失和坍塌)的重要原因。

南山矿深部高应力软岩矿物学特征研究

为了确定鹤岗南山矿深部高应力软岩巷道变形力学机制和支护对策,运用X-射线衍射、X-射线能谱分析与扫描电镜测试等技术手段,对巷道高应力软岩的矿物学特征进行实验研究。南山矿深部高应力软岩微裂隙发育,主要矿物成分为石英、长石和粘土矿物。长岩有淋滤蚀变现象,粘土矿物以伊/蒙混层为主,混层比较低,伊/蒙混层中蒙脱石以钠蒙脱石为主,混层中主要单晶形态呈丝发状、条片状、羽毛状及波状薄片,集合体形态呈蜂窝状、网络状、颗粒包壳状、"之"字形排列及毛发状,粒间孔隙中粘土矿物主要产出状态有桥式、分散质点式和薄膜式。

甲烷在页岩黏土矿物中吸附行为的分子模拟

为从微观角度研究页岩气在页岩黏土矿物中的吸附行为,利用分子模拟软件Materials studio构建了蒙脱石、伊利石及伊/蒙混层3种黏土矿物的模型,采用巨正则蒙特卡洛(GCMC)方法对页岩气主要成分甲烷在黏土矿物上的吸附行为进行模拟。研究表明,甲烷在不同孔径蒙脱石、伊/蒙混层和伊利石上的平均等量吸附热均小于42 kJ/mol,说明甲烷在黏土矿物表面发生物理吸附。甲烷在3种黏土矿物表面的吸附等温线呈现出相同的规律,均符合I型吸附曲线特征,Langmuir模型的拟合精度较高。3种黏土矿物对甲烷的吸附能力强度顺序为:蒙脱石>伊/蒙混层>伊利石。在伊/蒙混层矿物中,层间离子比甲烷分子更靠近黏土片层,蒙脱石片层一侧吸附的甲烷密度大于伊利石一侧,表明蒙脱石片层的吸附能力强于伊利石,但伊/蒙混层矿物中黏土片层的吸附作用对甲烷吸附层密度的影响随着压力升高而减弱。本文分别构建了孔径为1,2和4 nm的3种黏土矿物模型,从微观角度研究孔径对甲烷吸附的影响。模拟结果表明,黏土矿物孔径越小,甲烷吸附的等量吸附热越大,证明吸附更加牢固,对甲烷的吸附能力更强,但受到孔内有限空间的限制,甲烷在黏土矿物内的绝对吸附量及饱和吸附量随孔径减小而降低。

内蒙古杨树林剖面断层泥特征及其对断层活动的指示意义

以水泉子沟-天山口断裂带杨树林剖面为研究对象,利用传统黏土矿物地质温度计讨论断层活动特征及断层活动导致温度小幅升高的可能。通过X-射线粉末衍射(XRD)及X-射线荧光光谱(XRF)测试,分析了断层泥及其中黏土矿物的物相及主量元素特征,同时,利用扫描电镜(SEM)对断层泥中分离出来的石英颗粒微形貌进行了表征。研究结果表明,杨树林剖面所在的断层主要经历了黏滑事件,断层活动性较弱且水岩反应程度较低;断层泥中的黏土矿物主要为伊蒙混层矿物,垂直于断层面方向上的蒙脱石伊利石化程度及黏土矿物含量变化趋势表明伊蒙混层矿物可能受到了同震摩擦升温效应的影响;利用黏土矿物地质温度计估算得知,断层泥中伊蒙混层矿物的形成温度为140℃~160℃;断层泥中伊蒙混层矿物形成温度上下限的差值为20℃,代表了同震摩擦造成的断层内部温度小幅升高情况。

MB斜坡区T1b组自生黏土矿物分布特征及油气勘探意义

为明确MB斜坡区T1b组储层黏土矿物类型与含油性的关系,指导MB斜坡区优质储层预测,根据岩心观察、铸体薄片、扫描电镜、试油结果及区域成藏条件等进行综合分析.结果表明:MB斜坡区T1b组储层主要发育高岭石、伊蒙混层、伊利石自生黏土矿物;高岭石与储层物性呈正相关,伊蒙混层、伊利石与储层物性呈负相关,油层中相对贫伊利石、富高岭石,水层中相对贫高岭石、富伊利石;近岸水下分流河道/河口坝砂体组合自生高岭石含量较高,物性和含油性较优;远岸孤立河口坝砂体伊蒙混层、伊利石含量较高,物性和含油性较差;AH1、M18、M6一线南北及M003、M006一线以南,共约为500km2的扇三角洲前缘的近岸水下分流河道/河口坝组合相带,井控程度低,为勘探潜力区带.

沧口断裂断层泥膨胀机理研究

在青岛市城市地质调查中钻探获得的沧口断裂断层泥具有明显的膨胀性,为查明断层泥膨胀机理,对比测试了沧口断裂主断面处的断层泥和临近主断面处的泥质断层角砾岩的自由膨胀率、黏土矿物成分,并采用扫描电镜观测和定量分析其微组构特征。通过分析研究,揭示了断层泥的膨胀特性和膨胀机理:①沧口断裂断层泥自由膨胀率为92%~120%,属强膨胀,泥质断层角砾岩自由膨胀率为12%~55%,为无膨胀性或弱膨胀;②沧口断裂断层泥中黏土矿物主要为伊/蒙混层黏土矿物,含量为25%~48%,是主要的膨胀性黏土矿物;③强膨胀的断层泥具有大量伊/蒙混层黏土矿物围绕碎屑矿物半定向排列的微观结构,孔隙分形维数也体现出断层泥孔隙具有明显的自相似性,反映了在多期次压扭性构造应力作用下,断层泥形成了特殊的微观结构,这种微观结构特征增强了断层泥的膨胀潜势。

QY1井龙吟组页岩有机碳含量与含气量的特殊相关性

通过大量样品测试结果并结合地质录井资料分析,对QY1井下二叠统龙吟组页岩有机碳含量与含气量的关系进行了研究,并探讨了影响因素。结果表明:龙吟组页岩有机碳含量低、含气量较高,有机碳含量与含气量呈弱负相关性,具特殊的相关性。分析认为:低盐度的沉积环境是造成有机碳含量低的原因,伊/蒙混层矿物是影响有机碳含量的因素,富含氮气是页岩含气量高的主要原因。

松嫩平原北部寒变性土的研究

2008年在黑龙江省松嫩平原北部的北安市(47.53°N,126.16°E)和依安县(47.45°N,125.13°E)所在的乌裕尔河阶地上的寒均腐土地区,进一步观察了7个土壤剖面,发现其中有3个剖面具有变性特征。其母质有第四系中更新世(Qp2)黄土性冲-湖积物,和白垩系的泥页岩风化物(K2)。诊断特征:全剖面黏粒(<2μm)含量330～480 g.kg-1;心土层棱柱状结构破碎成棱块状;可见楔形结构,或滑擦面;旱季土壤开裂,冻融期和雨季闭合。线膨胀系数可高达0.19 cm.cm-1,土壤代换量在34～37 cmol.kg-1之间。黏土矿物以伊蒙混层、蒙皂石为主,控制层段的蒙皂石总量约占66%～70%。按美国土壤系统分类检索,符合变性土纲的鉴定标准,将其划归寒变性土亚纲(Cryerts),其中土类有简育寒变性土(Haplocryerts),亚类有典型简育寒变性土(Typic Haplocryerts)和艳色简育寒变性土(Chromic Haplocryerts)。研究认为,本地的寒变性土主要是由于原母质和某些寒均腐土的心土层累积了大量膨胀性的伊蒙混层和蒙皂石黏土矿物,在干湿交替的气候和加速土壤侵蚀等综合因素影响下,土壤变性土化作用日趋明显,已危及民房和路基的稳定性。

荣华煤矿软岩巷道黏土矿物变形特性分析

利用扫描电镜以及X 射线能谱仪对荣华煤矿软岩巷道围岩进行成分分析.巷道围岩成分主要由黏土矿物、长石和石英组成, 其中黏土矿物伊/ 蒙混层比为46% - 96%, 属于强膨胀性软岩巷道.由于巷道各段黏土矿物含量不同, 导致巷道整体变形随黏土矿物含量的不同而产生明显差异性.3 个月内最大累积变形量1. 1m, 并且未达到稳定, 通过扫描电镜实验分析发现, 岩样内部均出现大量絮状伊/ 蒙混层结构, 伊/ 蒙混层黏土矿物与长石、石英之间为泥性胶结.泥岩块体内部颗粒间胶结密实, 孔隙率低, 强度高, 但层理面周围胶结程度低, 强度较低.在分析黏土矿物水化膨胀机理之后, 通过现场变形监测证实黏土矿物膨胀变形具有长期性、快速性的特点, 建议采用阻断黏土矿物与水接触的控制方法, 避免水化膨胀现象的产生.