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。

铝土岩系和煤系地层中沉积黏土型锂矿床:研究现状与展望

沉积岩型锂矿是自然界中最主要的锂矿床之一,我国铝土岩系和煤系地层中沉积黏土型锂矿主要分布在扬子地块西南部和华北地块,该类型锂矿分布广、储量大,对其进行研究对破解我国未来锂资源困局具有重要意义。本文总结了我国铝土岩系和煤系地层中黏土型锂矿的分布状况,锂的赋存状态、来源,以及开发利用现状等方面的研究进展。锂的富集过程主要与风化-沉积作用及火山岩浆活动有关,锂主要来源于火山凝灰岩、早期形成的岩浆岩、黏土岩等富锂基底岩石。锂以锂绿泥石独立矿物或者类质同象/吸附在黏土矿物、三水铝石和勃姆石中。锂的提取流程与锂的赋存状态密切相关。随着实验及工业提锂技术的发展,该类型锂资源具有广阔的前景。

鄂尔多斯盆地陇东地区二叠系太原组铝土岩系储层特征及勘探意义

近期,鄂尔多斯盆地西南缘陇东地区二叠系太原组铝土岩系天然气勘探获重大突破,开辟了盆地找气新领域。为系统探究铝土岩这一新的储层类型,基于岩心观察、测井、地震、岩石薄片、X射线衍射全岩分析、扫描电镜—能谱、高压压汞、低温氮气吸附等方法,详细研究了铝土岩系储层岩石学特征和孔隙结构特征,进而阐述了盆地铝土岩系储层的主控因素和勘探意义。结果表明:(1)岩性垂向上具有三段式的结构特征,上部和下部以铝土质泥岩为主,中部以铝土岩为主,溶蚀孔隙发育,是铝土岩系主要储层发育段;(2)太原组铝土岩系矿物组成以铝质矿物和黏土矿物为主,主要矿物为一水硬铝石、高岭石、伊利石及绿泥石,矿物晶体细小,以隐晶、微晶及隐晶质团块为主;(3)铝土岩储集空间主要是颗粒内溶孔、基质溶孔、粒间溶孔、晶间孔隙及微裂隙等,孔径主要介于20~200μm;储层主流喉道孔径介于150 nm~4μm,孔隙结构较好,退汞效率高,整体上以亚微米—微米级孔喉为主;储层物性孔隙度平均为10.6%,渗透率平均为4.04×10^(-3)μm^(2),大于0.3×10^(-3)μm^(2)以上的占到36%,储集条件较好;(4)沉积环境和古地貌控制了铝土岩储层的分布,潜坑和阶地型微古地貌富集铝土岩,是主要的勘探有利区。该研究成果可为华北等地区铝土岩天然气勘探提供借鉴。

鄂尔多斯盆地西南部上古生界风化壳型铝土岩系发育过程及优势储层分布规律

鄂尔多斯盆地西南部陇东探区上古生界二叠系太原组铝土岩系天然气勘探近期取得重大突破,开辟了新的勘探领域。但是目前对于铝土岩系分布及储层发育特征认识不清,制约了勘探进程。基于岩心观察、薄片、测录井及地震等资料,通过分析铝土岩系的物源、沉积环境及形成过程并探讨铝土岩系储层特征及形成机理,建立了铝土岩系形成分布模式及储层发育模式。研究认为:(1)陇东地区铝土岩系物源主要来自下古生界马家沟组碳酸盐岩。(2)铝土岩系发育在海退背景下温热多雨的沉积环境,垂向结构包括漏斗状、透镜状及似层状3种岩性组合类型,不同成因组合类型受岩溶的容积空间和淋滤程度等因素影响。平面上分布受古地貌控制,高地岩溶潜坑区发育漏斗状铝土岩系,垂向厚度大。斜坡区岩溶阶地以连续透镜状铝土岩为主,且横向分布具有一定范围。洼地区发育似层状铝土岩系。(3)岩溶负地形是控制铝土岩系发育的重要因素,泄水通道的存在是控制优势储层发育的关键因素。高地潜坑和斜坡阶地微古地貌单元是理想的铝土岩系优势储层发育区。该研究成果可为盆地内寻找铝土岩系优质储层提供依据,对新类型天然气勘探提供借鉴。

中国铝土岩系中伴生钪资源富集规律及富集机制初探

钪(Sc)作为新世纪的重要资源,广泛分布于自然界中,但其分布极为稀散,钪的独立矿物稀少,独立矿床几乎没有。铝土岩系中的钪资源储量巨大,本文统计了中国各铝土矿成矿带Sc数据,在对比山西(断隆)成铝区、华北陆块南缘成铝区、渝南—黔北成铝带、黔中成铝区和滇东南—桂西成铝区的数据基础上,发现滇东南—桂西成铝区的Sc含量最高,含钪铝土岩系形成时代主要为石炭纪和二叠纪。通过对比分析A/S与钪的关系,在A/S小于2.5,钪的含量总体较高,且与A/S正相关,大于2.5后,与A/S负相关。从而得出在铝土岩系中,Sc分布在顶层的黏土岩、中部的铁质铝土矿以及底部的铁质黏土岩、铁质岩,尤其是在含铁铝土岩系中高度富集。通过对比分析铝土岩系各元素含量,发现钪与铁、铌、钒、铬元素成正相关,综合铝土岩系中其他元素的矿物表现形式,推测钪在铝土岩系中的赋存形式可能为:类质同象、离子吸附、和超显微非结构混入物。本文初步探讨总结钪在铝土岩系中可能的赋存形式、时空分布规律及钪的迁移转化机制,为铝土矿中伴生钪资源的综合利用开发提供理论支撑。

鄂尔多斯盆地东部本溪组铝土岩系的物质来源

鄂尔多斯盆地铝土岩气勘探取得重大突破,然而铝土岩成因仍不清楚,其中一个关键问题是物质来源问题尚未解决。采用碎屑锆石年代学和稳定元素地球化学的方法对鄂尔多斯盆地东部神木—米脂地区本溪组铝土岩系开展了物质来源分析。结果显示:铝土岩系中的碎屑锆石为棱角状的岩浆锆石,粒径以0.03~0.06 mm为主,年龄峰值为500~400 Ma和350~300 Ma。铝土岩系上覆碎屑岩中的锆石主要为椭圆状变质成因锆石,粒径介于0.06~0.13 mm之间,约一半的锆石年龄是不谐和的,谐和年龄峰值为2600~2300 Ma和2100~1700 Ma。铝土岩系明显富集稳定元素,且与下伏碳酸盐岩具有相近的Zr/Nb值,但明显不同于上覆碎屑岩和盆内马家沟组凝灰岩的Zr/Nb值。对比分析后认为,盆地北部的华北板块基底是上覆碎屑岩的物源,但对铝土岩系的物质贡献较少。盆内下古生界和石炭纪凝灰岩是铝土岩系中碎屑锆石的直接来源,但它们对铝土岩系的物质贡献也极其有限。铝土岩系的主要物质来源为盆内下古生界碳酸盐岩。

鄂尔多斯盆地陇东地区太原组铝土岩系地球化学特征及其地质意义

鄂尔多斯盆地陇东地区太原组铝土岩系天然气勘探的突破标志着铝土岩系不仅可以作为区域盖层,在局部地区也可以作为优质储层。通过岩心观察、岩石铸体薄片鉴定等手段,并结合常量、微量及稀土元素地球化学分析,研究了铝土岩系的元素分布特征和变化规律,查明了铝土岩系沉积环境和元素迁移特征。结果表明:①陇东地区太原组铝土岩系具有高铝、低硅、含铁、含钛的特点;②稀土元素整体表现为相对富集,这与母岩风化时稀土元素呈离子状态被吸附于黏土矿物、云母类矿物及铝矿物的表面及晶格内有关,但总量变化较大;微量元素Ni、Co、V、Ga、Hf和Sc具有相似的变化特征,表明这些元素在铝土岩成岩演化过程中具有很好的稳定性;③研究区铝土岩系的成岩环境经历多次氧化还原环境的交替,主要以陆相淡水沉积环境为主,并有过渡相和海相沉积的特征。该成果可为进一步研究陇东地区太原组铝土岩的沉积环境和物质来源提供借鉴。

鄂尔多斯盆地陇东地区太原组铝土岩系地质特征及分布预测

鄂尔多斯盆地陇东地区太原组铝土岩气藏是一种新的非常规气藏,具有“小而肥”的特点,勘探潜力大,但铝土岩系变化快,分布不稳定,严重限制了勘探拓展。在采用印模法恢复太原组沉积前古地貌形态的基础上,精细刻画微古地貌单元,并结合岩心、录井和测井等资料研究铝土岩系地质特征及发育模式。结果表明:陇东地区太原组沉积前岩溶古地貌发育岩溶高地、岩溶斜坡及岩溶洼地3个次级岩溶古地貌单元,对应发育潜坑、沟槽及溶蚀洼地等负向微古地貌单元;主要发育泥质铝土质+铝土岩+煤/泥岩、铁质泥岩+双铝土岩段+炭质泥岩、铁质泥岩+厚层铝土岩/泥质铝土岩+泥岩/煤及铁质泥岩+铝质泥岩+泥/灰岩4种垂向岩性组合;受岩溶古地貌、海平面变化及淋滤作用强度控制,铝土岩系形成经历了红土残积物形成、原始铝土矿层形成、负向地貌单元铝土岩堆积、淋滤改造形成多孔铝土岩及广泛海侵煤泥覆盖5个主要阶段。同时,根据铝土岩系与围岩岩性和物性差异大的特征,利用叠后地震属性及叠前反演技术,对铝土岩系分布进行了刻画及预测,结果显示陇东地区太原组铝土岩在岩溶古地貌各级地貌单元中呈孤岛状、带状、片状有序分布,铝土岩系总分布面积为613 km^(2),其中孤岛状及带状发育区是铝土岩勘探最有利区。

贵州务—正—道地区铝土矿含铝岩系中稀土元素富集规律及赋存形式

务川-正安-道真(务-正-道)地区是贵州省重要的铝土矿集区,提交铝土矿石资源储量超过7亿吨。区内铝土矿含铝岩系为下二叠统大竹园组,其中广泛富集稀土元素,由于这类稀土元素富集规律和赋存形式尚存在较大争议,综合利用和地质勘探依然缺少实际理论依据。本文通过对该区铝土矿含铝岩系的地质特征及其中伴生稀土元素研究,以总结分析稀土元素地球化学特征和富集规律,并讨论其赋存形式。研究结果表明,务-正-道地区含铝岩系中稀土元素基本呈右倾的配分模式,LREE表现为明显富集,Eu负异常明显。该套含铝岩系中上部样品普遍具有Ce正异常,而底部绿泥石泥岩则为Ce负异常。总体而言,稀土元素在研究区北西部和南东部向斜中的含量相对较高,而在中部向斜含铝岩系中相对较低。稀土元素主要赋存在底部的绿泥石泥岩中。其赋存形式可能主要以离子吸附或类质同象置换的形式赋存于铝矿物和黏土矿物表面或晶格中,也存在稀土元素的独立矿物。本研究为该类资源地质勘探和综合利用提供地质地球化学依据。

渝南大佛岩矿区铝土岩系炭质页岩孢粉组合特征及其意义

渝南地区红土风化原地残积-搬运再沉积型铝土矿是渝黔地区铝土矿的重要组成部分,因含矿层位横向上变化多端,不同矿区的沉积时代存在比较大的差异。渝南大佛岩矿区代表剖面顶部炭质页岩存在8种指示早石炭世的具环孢子,以及7种具囊和单沟的花粉再沉积组合,但未见指示早二叠世早期的科达类花粉Florinites出现。据此孢粉组合特征,认为大佛岩矿区顶部炭质页岩的部分物源区的沉积时代早于晚石炭世早期,本区铝土岩(矿)的部分物源有可能来自早于晚石炭世早期沉积的底板地层。结合区域地质背景,认为渝南地区铝土矿含矿岩系是一个穿时性地层单位。

黔中-渝南石炭纪铝土矿含矿岩系中的海相沉积特征

黔中—渝南地区于紫云运动初期的泥盆纪末已准平原化,在石炭纪铝土矿含矿岩系沉积过程中,含矿岩系下段(铁质-粘土岩段)主要为近海湖泊相,含矿岩系上段(铝质岩段)为近海平原相。在这种大环境前提下,经常会受到海泛与强风暴潮的影响与改造,使得主要是陆相环境沉积形成的铝土矿含矿岩系中,含有少量海相大化石(腕足类)和微体生物化石(疑源类和牙形石);另在下段和上段岩矿层间,时夹海相碳酸盐岩透镜体,具明显海相沉积特征。以上表明,黔中—渝南石炭系铝土矿含矿岩系形成环境具有显著的多样性和复杂性,而非单纯的陆相沉积环境所能概括的。

黔北大竹园地区铝土矿含矿岩系沉积环境及形成机制

黔北大竹园地区铝土矿含矿岩系的岩石地层为上石炭统大竹园组,是在晚石炭世马平期渝鄂海湾南西侧近海湖泊群中的濯水湖沉积形成的。大竹园组下段沉积时期,距渝鄂海湾的海岸线较近,濯水湖面积较大(约480 km^2),水位较高,属永久性低能浅水湖泊,以化学沉积作用为主,沉积了大面积的绿泥石岩、绿泥石黏土岩、铁质黏土岩以及少量鲕绿泥石铁矿和赤铁矿。大竹园组上段沉积时期,与渝鄂海湾海岸线间距拉大,湖水变浅,面积缩小(约288km^2),成为间歇性洪控高能浅水湖泊,以物理沉积作用为主,沉积了分布连续、面积巨大的碎屑状铝土矿(岩)体。

黔中—渝南铝土矿含矿岩系时代探讨

通过对黔中—黔北—渝南铝土矿含矿岩系9条代表性剖面岩石地层的描述,根据区内石炭系九架炉组、大竹园组和中二叠统梁山组大量孢粉属种的详细统计,结合前人研究成果及其他地质特征,论述了黔中清镇、修文到遵义一带九架炉组形成时代为早石炭世大塘期早—中期,黔北—渝南一带大竹园组形成时代为晚石炭世马平期早期。

黔中—渝南岩溶型铝土矿含矿岩系特征、控制条件及生成发展模式

早石炭世九架炉组与晚石炭世大竹园组,皆属黔中—渝南岩溶型铝土矿含矿岩系。按岩溶形态组合特征,主要可分为溶蚀洼地型和岩溶湖泊型,两种类型的含矿岩系下段,皆以铁质黏土岩、绿泥石黏土岩为主,间夹赤铁矿层,时夹白云岩、石灰岩透镜体,二者均为永久性、低能、浅水、海源湖泊沉积产物。溶蚀洼地型含矿岩系上段的铝土矿、铝土岩和黏土岩等,皆产于陆地上各种形态的溶蚀洼地中。岩溶湖泊型含矿岩系上段的各种铝土矿、铝土岩和黏土岩等,皆为间歇性、洪控、高能、浅水、陆源湖泊中沉积而成的。因距海较近,在海泛和强风暴潮的影响下,含矿岩系上段的陆相沉积物中时显海相、过渡相沉积特征。在赤道附近有利的地质、气候、水文、植物等条件下,母岩经红土化形成的风化壳物质,被流水短距离搬运到溶蚀洼地和岩溶湖泊中,沉积形成的岩溶型铝土矿含矿岩系,是在同一时间段内连续发生、发展和演化的过程,其间没有明显的间断时期。

贵州务川-正安-道真铝土矿含矿岩系变化特征

本文通过含矿岩系岩石类型、剖面类型、厚度变化及底板灰岩变化特征阐述，概括了贵州务JII-正安一道真铝土矿的含矿岩系变化特征。

贵州铝土矿含矿岩系特征、形成时代、古地理环境及成因探讨——纪念黔中发现铝土矿80周年

罗绳武、蒋溶、乐森璕等老一辈地质学家,于1941年在黔中发现铝土矿至今已80周年。80年来,贵州共发现铝土矿矿床78个,其中超大型矿床3个,大型8个,中型21个,小型46个,累计探明铝土矿资源量109714万吨。贵州铝土矿形成时代,已从黔中清镇-修文、息烽-遵义的早石炭世杜内期晚期至维宪期中期,扩展到黔北—渝南晚石炭世逍遥期(卡西莫夫期—格舍尔期),黔东凯里—黄平中二叠世罗甸期(空谷期早期)等。这些不同时代铝土矿含矿岩系,分别形成于黔中古陆、黔北—渝南古陆和湘黔桂古陆之上,均靠近并面向大海。各时代铝土矿含矿岩系沉积区,皆位于赤道附近,炎热湿润的热带气候条件,既有利于母岩的红土化,也有利于母岩中碳酸盐岩的岩溶化。正地形上的红土风化壳物质,可被流水搬运到附近各种形态的岩溶负地形中沉积下来,形成为岩溶型铝土矿含矿岩系。红土化、岩溶化、搬运、沉积,大致是在同一种环境、同一时间段内连续进行的。

山西铝土矿含矿岩系勘查研究进展及存在问题

山西省是国内铝土矿保有资源量最多的省份,但铝土矿资源保证程度低,难以满足已建成的铝土矿消耗企业对铝土矿资源的需求。本文在总结山西铝土矿含矿岩系资源现状基础上,系统论述了近年在山西铝土矿含矿岩系地质勘查中的新发现、新手段、矿石加工的新技术、含矿岩系"三稀"元素以及成矿物质来源等方面取得的新认识和新进展,提出了山西铝土矿含矿岩系资源评价程度低、资源工业利用率低、无矿工程以及赤泥综合利用等方面存在的问题,以期对山西铝土矿含矿岩系资源勘查开发提供参考。

鄂尔多斯盆地铝土岩天然气新领域勘探发现与理论技术进展

在梳理总结勘探成果、理论技术进展的基础上,系统评价鄂尔多斯盆地铝土岩气藏资源潜力,提出未来铝土岩气藏的发展方向。鄂尔多斯盆地铝土岩气藏是蕴藏在含铝岩系地层中的特殊气藏类型,该套含铝岩系在盆地广泛分布,位于下古生界风化壳与上古生界沉积地层之间,其成因属于喀斯特型。铝土岩气藏主体位于庆阳古陆东翼古地貌斜坡区的含铝岩系地层中,从岩性组合及矿物特征分析认为其分布与微古地貌和沉积相明显相关,具有原地堆积与二次搬运2种沉积建造特征,可进一步划分出高地潜坑型、斜坡阶地型、封闭潟湖型3种铝土岩气藏类型,且在平面上具有一定的分区性。勘探分别落实L47、CT3、L68、HT14、HT7等5个有利含气区,其中L47井区铝土岩具有连续“透镜状”分布特征。首口铝土岩水平井试气达353.4×10^(4)m^(3)/d,创盆地上古生界单井最高产量,气藏具有单体厚、点群式的“鸡窝状”分布特征,直井试气最高产量达100×10^(4)m^(3)/d以上,综合评价有利勘探面积为7000 km^(2),天然气资源量约为5000×10^(8)m^(3)。研究表明:鄂尔多斯盆地西南部特殊的古陆背景、湿热气候环境、长期风化淋滤作用是形成铝土岩气藏的优越条件;不同于其他类型储层,铝土岩储层在表生期、成岩期、成藏期均具有一定的变化,且在表生期已基本定型,优质储层分布主要受垂向岩溶作用和横向泄水通道发育程度控制;攻关形成的三维地震预测识别与测井评价技术、多组分耦合活性酸加砂压裂技术是发现铝土岩高效气藏的重要保障。自2021年铝土岩气藏发现以来勘探成效显著,更加明确了铝土岩作为高效气藏勘探的前景十分广阔,坚定了在古陆周边寻找铝土岩气藏规模储量的认识,同时积极完善新类型气藏配套技术,为高质量动用铝土岩气藏积累丰富技术经验。

海平面变化对沉积型铝土矿富集成矿的影响——以黔北铝土矿为例

黔北铝土矿是我国超大型铝土矿矿床,该矿床为沉积型铝土矿,其成矿过程受到海平面变化的影响。通过对研究区铝土矿含矿岩系沉积相和地球化学分析,可知含矿岩系铝土矿主要形成于湖泊相滨浅湖亚相,即铝土矿形成于淡水环境,并且不同相带分布着不同结构的铝土矿;含矿岩系绿泥石黏土岩和铝土岩形成于扇三角洲和潮坪相。海平面上升旋回以绿泥石岩和铝土岩沉积为主,而海平面下降旋回以铝土矿沉积为主。海平面下降旋回的跨时远大于海平面上升旋回的跨时,这也说明铝土矿形成于漫长的风化淋滤过程。研究区铝土矿含矿岩系最多可识别出3个海平面升降旋回,这3个旋回与研究区周缘同期的碳酸盐岩和碎屑岩沉积旋回具有一致性和可对比性。

黔北务正道地区沉积型铝土矿富集成矿主控因素分析

黔北务正道地区铝土矿是我国超大型铝土矿矿床,该矿床为沉积型铝土矿,其成矿过程主要受到沉积相和海平面变化的影响。通过对研究区铝土矿含矿岩系岩性和地球化学分析,认为该区铝土矿主要形成于湖泊相滨浅湖亚相,即铝土矿形成于淡水环境,含矿岩系的绿泥石黏土岩和铝土岩形成于扇三角洲和潮坪相。水动力条件和沉积分异作用控制着铝土矿类型:颗粒状铝土矿形成于滨湖等水动力较强的区域,而土状铝土矿形成与水动力较弱的浅湖区。海平面上升旋回以绿泥石岩和铝土岩沉积为主,而海平面下降旋回以铝土矿沉积为主。海平面下降旋回的跨时远大于海平面上升旋回,这也说明铝土矿的形成是漫长的风化过程。研究区铝土矿含矿岩系最多可识别出3个海平面升降旋回,这3个旋回与研究区周缘同期的碳酸盐岩和碎屑岩沉积旋回具有一致性和可对比性。