鄂西宜昌地区五峰组--龙马溪组黑色岩系硅质来源及其油气地质意义

为了查明鄂西五峰组-龙马溪组富有机质页岩的硅质来源,明确不同硅质来源的页岩气地质意义,促进页岩气勘探开发,本文通过系统的样品采集与分析测试,对宜昌地区五峰组-龙马溪组下部黑色岩系的硅质来源、特征及其对有机质富集和储层特征的影响进行了深入研究。结果表明,鄂西宜昌地区五峰组-龙马溪组黑色岩系硅质矿物含量高,过量硅含量在2.59%~88.31%,平均27.91%,且过量硅主要发育于凯迪阶与鲁丹阶的深水陆棚环境;显微镜下可见大量棱角状陆源碎屑石英,硅质岩中可见具有溶蚀边的硅质生物化石,如放射虫、海绵骨针等;页岩样品TiO2与Al2O3平均含量只有0.63%和12.41%,且SiO2与TiO2、Al2O3呈现明显的负相关,Si/(Si+Al+Fe)和A1/(A1+Fe+Mn)比值分别为0.81和0.77,Eu/Eu*具有明显的负异常,过量硅与U/Th、Ni含量之间相关性不明显,表明鄂西宜昌地区五峰组-龙马溪组黑色岩系硅质来源以陆源硅和生物硅为主,没有受到热液的影响,且五峰组凯迪阶-龙马溪组鲁丹阶以生物硅为主,向上陆源硅影响逐渐增大。深水缺氧还原环境是生物硅发育的有利条件,但生物硅的发育与古生产力、氧化还原条件没有绝对的正相关线性关系,主要表现为不同来源的硅质矿物含量与TOC峰值之间呈正态分布曲线特征,当Al2O3含量达到10%左右,过量硅含量在40%左右所对应的页岩有机碳可出现峰值,而不是硅质矿物含量越高有机质一定越富集。此外,硅质矿物特别是以微晶方式赋存的生物硅的发育不仅可以有效保护页岩储集空间,还能促进裂缝的发育,极大的改善页岩储层的储渗能力,并为后期获得良好的储层压裂改造效果提供有利条件。

浙江新昌硅化木的硅质来源

在浙江新昌早白垩世盆地西侧馆头组地层中存在丰富的硅化木。该地硅化木保留清晰的植物结构 ,均由显微结晶质石英组成。从岩石学角度 ,它们属木化石硅质岩。硅化木的硅氧同位素组成δ3 0 Si值为 - 0 .4‰～ - 1 .3‰ ,δ1 8O值为 1 8.1‰～ 2 3 .1‰。根据硅化木的硅、氧同位素组成及周围岩石的岩石化学成分 ,作者讨论了硅化木的硅质来源和成因 ,认为它们具有热水硅质岩的特点 ,系河湖水和海水向下渗透 ,并在一定深度内发生循环然后上涌 ,火山活动为热水提供热源 ,二氧化硅来源于热水流经的地层和岩石 ,富含二氧化硅的热水交代古树木形成硅化木。根据氧同位素地质温度计 ,计算出硅化木形成时的热水温度为 70 .8～ 1 0 8.

晴隆大厂锑矿床容矿层硅质来源的研究

在研究大厂锑矿床容矿层及顶底板岩石特征、化学成分及硫同位素组成的基础上,笔者认为其岩石中丰富的硅质与峨眉山玄武岩喷发作用、玄武岩侵入水体发生海解和埋藏变质过程密切有关,成矿过程将硅质运移到位,使大厂层及顶底板岩石多阶段硅化;

鄂尔多斯盆地延长组泥页岩硅质来源与油气富集

为了弄清鄂尔多斯盆地上三叠统延长组长7段和长9段泥页岩硅质来源与油气富集上的差异性,进行了主微量元素分析、全岩黏土X衍射、岩石热解、有机碳分析和扫描电镜观察研究。延长组泥页岩中长7~2亚段和长9段在硅质来源、矿物组成、元素组成和有机地化特征方面表现出更多相似之处,而长7~3亚段泥页岩与前面2套泥页岩则表现出一定的差异性。长7~2亚段和长9段泥页岩中的硅质主要来自于陆源碎屑物质,而长7~3亚段泥页岩硅质则表现出2种来源特征,即陆源碎屑来源和湖底热液喷流。延长组长7段和长9段泥页岩均是非常优质的烃源岩。但相比之下,受湖底热液作用的影响,长7~3亚段泥页岩残留烃和干酪根含量更高,干酪根类型也更好,页岩油饱和度指数更高。因此,长7~3亚段要优于长7~2亚段和长9段泥页岩,具有更高的开采价值。

四川盆地下古生界硅质页岩层系中硅质来源及其对有机质保存的影响初探

四川盆地下古生界两套硅质页岩层系(寒武系底部页岩和奥陶系—志留系五峰组—龙马溪组页岩)是其重要的页岩气产层,五峰组—龙马溪组硅质含量与TOC及含气量呈正相关性,暗示硅质矿物对该地区页岩气的生成具有重要意义。但硅质来源复杂,且存在后期硅质流体的注入。因此,本文在总结前人的研究成果基础上,对四川盆地寒武系底部硅质岩系和五峰组—龙马溪组硅质岩系的硅质特征进行了详细的岩石学分析,揭示了3种硅质来源特征:(1)同沉积无机硅质流体;(2)生物硅;(3)后期无机硅质流体。其中寒武系底部以同沉积无机硅质流体和生物硅来源为主,同沉积硅质流体导致有机质快速石化埋藏,有机质内部结构及形态保存较好;五峰组—龙马溪组硅质来源以后期无机硅质流体和生物硅来源为主,有机质在保存过程中受硅质流体的影响很小,有机质腐泥化作用充分,内部结构和形态多数保存较差。该研究初步揭示了两套页岩层系的硅质发育岩石学特征,及其对有机质保存的影响,期望能为四川盆地两套页岩气储层差异性提供新的思路和基础地质数据。

论定边地区山西组致密砂岩地层中石英次生加大硅质来源

为了解定边地区石英次生加大的硅质来源,对定边地区数十口井的岩心进行薄片观察。在阴极发光镜下,定边地区山西组地层具如下鲜明特征:(1)整个地层以岩屑砂岩和岩屑石英砂岩为主,且地层中的石英颗粒之间含有大量高岭石和方解石;(2)大多数石英颗粒发生交代现象,其颗粒边缘表现的参差不齐;(3)地层中含有一定数量的云母、千枚岩等铝硅酸盐矿物,但是缺少长石;(4)在较深的层段,颗粒之间的压溶现象普遍发育,一部分颗粒发育缝合线,有些颗粒甚至发生破裂。这些特征反映了该地区石英次生加大的硅质最主要来源于长石的溶解和火山物质的蚀变,其次来源于石英颗粒之间的压溶,最后有少量来源于其它铝硅酸盐矿物的溶解和粘土矿物之间的转化。

致密砂岩中硅质胶结物的硅质来源及其对储层的影响——以川西坳陷新场构造带须家河组二段为例

运用薄片鉴定、扫描电镜、包裹体测温、岩心观察等手段研究了川西新场构造带须二段砂岩中硅质胶结物的硅质来源及其对储层的影响。结果表明:研究区须二段硅质胶结物的主要产出形式为次生加大石英和孔隙充填自生石英,硅质来源有内部和外部2种来源。内部来源主要包括碎屑石英因压溶作用、砂岩内部的黏土矿物转化释放的游离硅,外部来源主要为下伏泥岩段的黏土矿物转化释放并通过裂缝向上运移进入须二段砂岩的SiO2和少量热液硅质来源。以不同岩石类型的硅质来源及其对储层的影响为基础,结合储层物性综合分析表明,须二段大部分硅质胶结物对储层起破坏作用,少量早期分散的次生加大石英对储层孔隙起一定的保持性作用。

贵州碳酸盐岩风化壳中晶体石英的硅同位素组成及硅质来源探讨

本文报道了黔北、黔东地区三个碳酸盐岩风化壳剖面中晶体石英的δ^30Si值,利用硅同位素作为示踪剂,通过分析剖面中晶体石英的硅同位素组成来判别其硅质来源。结果表明：晶体石英的δ^30Si值在0.8‰~1.7‰范围内,具有较高的同位素组成特征,与火山和热液（水）作用产物的δ^30Si值不同,结合已有的资料证明晶体石英与火山或热液（水）作用无直接关系,而是来自碳酸盐岩酸不溶物中含硅物质风化产生的硅质流体,其中以硅酸矿物风化释放的硅质流体为主。利用植物岩中Ge/Si很小的特点来验证植物作用对研究剖面中硅质流体的影响,结果表明植物作用的贡献相对较小,但在表土层植物作用的影响可能不容忽视。

硅质岩研究进展与思考

硅质岩具有独特的物理与地球化学性质,能够较好地保留形成时的古地理、古环境和沉积相带等信息,可以为解决硅质岩的硅质来源、成因模式及沉积环境等地质问题提供有利条件,同时也可以为找油、找矿提供重要指导与借鉴。国内外硅质岩研究主要集中在硅质岩沉积与成岩作用、成因类型、硅质源区和环境示踪等方面,研究手段主要有岩石学特征、地球化学分析等传统方法以及扫描电镜、流体包裹体、阴极发光等新方法。阐述了硅质岩的岩相学特征及沉积成岩作用,总结了主量元素、微量元素、稀土元素及硅氧同位素等地球化学特征的研究现状,系统探讨了硅质岩不同成因模式及其沉积环境,指出了当前研究中存在的问题,并对未来的硅质岩研究工作提出了若干思考。

页岩中的石英类型、成因及意义

石英作为页岩中重要组成部分,厘清其成因机制对重建页岩成岩过程及页岩油气储集层形成至关重要。页岩中石英成因复杂,利用普通薄片观察、扫描电镜、能谱分析、阴极发光等手段,可以识别出页岩中石英主要类型包括陆源碎屑石英、生物成因石英和成岩自生石英,其中成岩自生石英硅质来源主要有黏土矿物转化、长英质溶蚀和生物硅溶解、火山—热液活动。陆源碎屑石英多呈粉砂级,阴极发光下强发光,光谱一般为2个峰值,微米级生物成因石英不发光,黏土矿物成因石英多在伊利石等黏土矿物周围或嵌入其中。不同类型石英除形貌及赋存特征外,地球化学元素也存在差异。受热液活动影响的石英多富集Fe、Mn元素;陆源碎屑石英多富Ti、Al元素,SiO_(2)与Zr呈正相关;生物成因石英常与TOC含量呈正相关,Fe/Ti值介于0.4~20之间。成岩自生石英为多阶段形成,与页岩埋藏成岩过程有着密切关联,影响着页岩储集层性质,主要形成于早、中成岩阶段。陆源碎屑石英与生物成因石英有利于抑制压实作用,保护原生孔隙,黏土矿物转化、长英质溶蚀等成岩自生石英过程发育溶蚀孔、有机孔等孔隙,石英充填部分孔隙降低孔隙度。明确页岩中石英成因,对于页岩沉积环境分析及有利储集层的分布预测都有重要意义。

新疆西天山备战铁矿床硅质岩的发现及其地质意义

新疆西天山备战铁矿床出露下石炭统大哈拉军山组第三亚组火山岩和沉积岩,剖面测量和岩相学研究发现其中还发育硅质岩,呈层状、似层状分布于灰岩、英安岩和凝灰岩中。硅质岩主要由玉髓和微粒石英组成,岩石具微晶结构、块状构造和层理构造。硅质岩SiO_(2)含量(质量分数,下同)(67.26%~83.52%)、Al_(2)O_(3)含量(5.85%~15.88%)和TiO_(2)含量(0.30%~0.68%)较高,且Al_(2)O_(3)/(Al_(2)O_(3)+Fe_(2)O_(3))值较高(0.89~0.99),而K_(2)O含量(0.27%~4.09%)和P_(2)O_(5)含量(0.06%~0.12%)较低,且MnO/TiO_(2)值较低(0.02~0.13),稀土元素总含量较高((11.32~119.14)×10^(-6)),球粒陨石标准化稀土元素配分模式为右倾型。岩相学和岩石地球化学特征表明,备战铁矿区硅质岩为火山沉积成因,硅质主要来源于海底火山喷发,有少量陆源碎屑物质加入,硅质岩形成于大陆边缘环境,其沉积环境为浅海、弱碱性、氧化环境,有利于磁铁矿的形成。综上所述,备战铁矿区硅质岩的发现对确定备战铁矿床的成矿构造背景、形成环境及成因具有重要的指示意义。

硅质岩的地球化学特征及最新研究进展

硅质岩的地球化学特征是沉积学研究中的一个重要领域,其对构造活动、沉积环境、古温度有着重要的意义。本文通过对硅质岩传统的研究方法的总结,探讨硅质岩常量元素、微量元素和同位素等地球化学特征,同时总结国内外近来年硅质岩的研究文献,详述最新研究进展,如数学地质、有机质研究和稀有气体等方法在硅质岩中的应用,并对中国南方扬子地区二叠系硅质岩的成因机制进行了探讨。

川东地区二叠系结核状、条带状及团块状硅岩成因

川东地区二叠系结核状、条带状和团块状硅岩发育,主要分布于茅口组上段及吴家坪组,夹于石灰岩层间或层内。通过野外露头观察、室内薄片鉴定以及主量元素、微量元素和稀土元素分析,对广元长江沟、旺苍双汇、宣汉立石河和巫溪尖山的二叠系硅岩进行了岩石学及地球化学研究,重点分析了硅质来源,并对其成因机制进行了探讨。结果表明,研究区硅岩形态多样、分布不均,硅岩中见残余的石灰岩;硅质成分主要为玉髓及微晶石英、灰质硅岩中玉髓"侵入"方解石、相邻石灰岩中少量生屑被硅化。硅岩的化学成分以SiO2为主(52.79%～99.21%,平均为85.18%),Fe/Ti值、(Fe+Mn)/Ti值及Al/(Al+Fe+Mn)值反映其形成与热水活动有关;硅岩的部分微量元素含量与地壳中该元素的平均含量差异明显,Co/Ni值与Th/U值较低;稀土元素总量低,Ce负异常,LREE/HREE值低,δEu值相对较高。综合分析认为研究区二叠系硅岩为交代成因,硅质以热水来源为主,玄武岩淋滤及上升流提供了部分硅质。复合来源的硅质通过同生断裂、表层淋滤及上升流进入碳酸盐沉积物中,在不同的成岩阶段交代碳酸盐沉积物(岩),形成了顺层面或层内分布的结核状、条带状及团块状硅岩。

安徽巢湖地区中二叠统栖霞组灰岩中燧石成因

安徽省巢湖地区中二叠统栖霞组以发育一套滨海沼泽-浅海碳酸盐台地环境为主的细碎屑岩至碳酸盐岩沉积建造为特征,灰岩中常见结核状及条带状燧石。燧石多为椭球状和串珠状,部分燧石与灰岩间发育宽约0.5 cm的过渡带。镜下观察灰岩为微晶生物碎屑灰岩;过渡带也多由微晶方解石组成,多数钙质生物壳体被石英充填或半充填,扫描电镜下可见方解石微溶、石英充填溶孔的现象;燧石主要为隐晶及微晶石英,生物碎屑类型与灰岩中基本一致,且多被石英交代。岩石学特征表明死亡的生物在腐烂降解过程中形成的有机酸抑制了碳酸钙的沉淀,并使部分生物碎屑及灰泥发生溶蚀,胶质二氧化硅沉淀,形成燧石结核。燧石中w(Al)/w(Al+Fe+Mn)平均值为0.63,远大于热水沉积硅质岩的最大值0.35;Fe/Ti平均值为9.5,小于热水成因的最小值20;Al-Fe-Mn三角图投点位于非热液成因区域;燧石中Al2O3含量平均值为0.20%,远高于MgO、Na2O、K2O的含量。分析认为,该区燧石结核的二氧化硅可能来源于陆源物质。

鄂尔多斯盆地北部杭锦旗区块下石盒子组自生石英形成机制

通过观察石英阴极发光颜色、扫描电镜及偏光显微镜下颗粒的微观特征,同时结合自生矿物的宏观分布特点及硅质来源阶段分析,发现鄂尔多斯盆地北部杭锦旗地区下石盒子组砂岩储层中石英硅质来源包括长石溶蚀、粘土矿物的转化及压溶作用,且以前两者为主;硅质运移及沉淀机制分析认为,长石溶蚀和粘土矿物蚀变形成的硅质以层内流体平流携带和扩散运移为主,压溶作用产生的硅质在颗粒表面沉淀或与蚀变提供的硅质来源混合发生运移;酸性流体侵入产生的pH值变化是控制石英沉淀的主要因素,温度、压力以及油气的充注对石英沉淀影响很小。

浙江遂昌治岭头金银矿床硅同位素研究

通过对浙江遂昌治岭头金银矿床的硅同位素组成特征研究，得出以下结论：（１）不同成因类型金矿床（化）中载金石英的δ（３０Ｓｉ）值具有一定的差异．其中变质热液型金矿化中的弱黄铁矿含金石英脉的δ（３０Ｓｉ）值为－０．１‰；叠加成因的硅化蚀变岩型和石英脉型第一成矿阶段的δ（３０Ｓｉ）值为－０．２‰；岩浆热液型含金石英脉为－０．４‰；（２）不同成因类型的围岩中石英的δ（３０Ｓｉ）值，差异也十分明显．其中斜长片麻岩的δ（３０Ｓｉ）值为－０．１‰，与变质分异作用形成的无矿石英脉一致；酸性火山岩－次火山岩中，石英的δ（３０Ｓｉ）值为－０．３‰，属岩浆成因．上述δ（３０Ｓｉ）值的变化规律，具有示踪意义，为有效地判别硅质来源，合理地解释该矿床的成因问题，提供了有力证据．

地质样品硅同位素分析影响因素

硅是地壳中分布最广的元素之一，硅同位素组成研究可为解决各类岩石、矿床（藏）成因，探讨硅质来源提供重要手段。国际上硅同位素研究始于上个世纪50年代，国内自80年代末丁悌平首次建立了高精度硅同位素五氟化溴研究方法，分析测试了大量地质样品的硅同位素组成，为硅同位素的地质应用研究奠定了基础。

富有机质页岩中石英的成因及对储层品质的指示意义——以四川盆地东南部及周缘龙马溪组龙一_(1)亚段为例

石英是海相富有机质页岩中最常见、最重要的矿物之一,其成因及含量与总有机碳含量同页岩气储层的可压裂性之间存在着较大的相关性,但目前对于其成因机制及对页岩气储层品质影响的研究还不够深入,尚缺乏统一的认识。为此,以四川盆地东南部及周缘下志留统龙马溪组龙一_(1)亚段页岩气储层为研究对象,在对该区5个典型野外露头剖面37块页岩样品进行X射线衍射分析、扫描电镜观察、能谱分析、阴极发光分析以及主微量元素测试分析的基础上,进行石英显微形貌观察;结合地球化学元素分析,厘清石英的硅质来源;分析石英的成因机制,定量表征不同成因石英的占比及变化;进而探讨了石英对页岩气储层品质的指示意义。研究结果表明:①龙一_(1)亚段页岩发育陆源碎屑石英、生物遗骸转化形成的自生石英、黏土矿物转化形成的陆源石英次生加大部分和黏土矿物转化形成的微米级石英颗粒共4类石英。②其中陆源石英指示陆源碎屑输入;生物石英形成大量的粒间孔,同时构成坚硬的格架避免原生孔隙的压实,为有机质的注入提供空间,对有机质孔起到保护作用,增加储层的脆性与可压裂性,并且生物石英含量与总有机碳含量成正比;黏土矿物转化石英形成于成岩作用中期,通常成为胶结物减少储层孔隙,同时增加储层的硬度与密度。③生物成因石英在龙一_(1)亚段底部占总石英含量的50%~80%,并且向上生物成因石英数量逐渐减少,陆源石英与黏土矿物转化石英数量逐渐增多。结论认为,龙一_(1)亚段最底部厚度为2~4 m的页岩段生物石英含量高,含有丰富的有机质,页岩气储集能力与可压裂性最好,是最优质的页岩气储层层段。