鄂尔多斯盆地南缘上二叠统——中下三叠统地球化学特征及其古气候、古环境指示意义

为探索陆相湖泊环境记录中二叠纪—三叠纪之交古气候演化的信息,以鄂尔多斯盆地南缘陕西铜川石川河剖面上二叠统石千峰组(P3s)和三叠系的刘家沟组(T1l)、和尚沟组(T1h)、纸坊组(T2z)为研究对象,对界面上下地层开展了系统的矿物学、岩石学和地球化学研究。通过主量和微量元素、碳氧同位素以及TOC测试对古盐度、古氧化还原环境和古气候演化规律进行分析。测试结果显示在二叠系—三叠系(P/T)界线附近主、微量元素和碳、氧同位素发生较明显的变化,气候环境代用化学指标的波动指示了从晚二叠世至早中三叠世鄂尔多斯盆地的古气候、古环境的变化。研究结果表明上二叠统石千峰组形成于河流-三角洲沉积环境,氧化程度相对低,古气候相对温暖湿润;下三叠统刘家沟组与和尚沟组的紫红色砂泥岩代表水体较浅的河流-三角洲相,强氧化环境,气候干旱炎热;而到中三叠统纸坊组沉积期,湖平面上升,元素的迁移作用加强,氧化程度变弱,气温降低,气候转为半干旱半湿润气候。碳同位素分析结果显示,鄂尔多斯盆地陆相P/T界线上δ^13CPDB存在显著负偏,与全球范围内的海相P/T界线具有一致性,说明在华北地台陆相P/T界线上同样存在气候突变和生物灭绝等重大地质事件的沉积记录,与海相地层可对比。     

基于传输线法模拟探地雷达在多层介质模型中的传播

数值模拟是研究探地雷达电磁波在多层介质中传播规律的有效手段,传输线算法是一种基于Huygens原理的时域分析电磁场方法。这里阐述了TLM方法的基本原理及基本关系式,用TLM方法对多层介质进行了正演模拟,将模拟结果与FDTD方法合成结果进行了对比,结果表明了TLM用于GPR正演计算的正确性及有效性。应用该算法对已有模型进行了定性分析,验证了随着介电常数和电导率增大,雷达电磁波衰减加快的结论。     

鄂尔多斯盆地下三叠统刘家沟组与和尚沟组红层成色机制

鄂尔多斯盆地下三叠统刘家沟组与和尚沟组为一套规模巨大的红色砂泥岩沉积,其形成原因,仍存在疑问。以下三叠统刘家沟组与和尚沟组为研究对象,借助钻井岩心和野外剖面的观察描述、偏光显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射矿物成分分析以及主、微量元素分析等手段,结合红层上下其他颜色地层的对比,对这套红层的沉积特征和形成古气候背景进行研究,探讨其成因和成色机制。通过研究发现鄂尔多斯盆地的下三叠统刘家沟组与和尚沟组的红层是干旱炎热气候和强氧化环境的沉积产物,为原生成因,其红色主要来自作为染色剂的赤铁矿。通过上下不同颜色沉积岩对比研究发现,沉积岩出现不同的颜色主要是由于矿物组成不同,是盆地构造演化和气候环境变迁的结果。     

TSR成因H2S的硫同位素分馏特征与机制

热化学硫酸盐还原反应(TSR)是深层碳酸盐岩油气藏中硫化氢的主要成因机制,目前已在全球发现了50多个TSR成因的大中型含硫化氢天然气田。通过对中国四川盆地含硫化氢气田硫化物的采集与同位素分析,结合全球含硫化氢天然气田硫同位素分析数据,研究了TSR过程中硫同位素的地球化学行为和分馏特征。研究发现,TSR成因的高含硫化氢天然气中,硫化氢与硫酸盐的硫同位素分馏值小于15‰,主要分布范围为2.5‰~13.82‰,平均在10‰。四川盆地海相层系膏岩的硫同位素值分布较宽,并呈现阶梯状变化,而硫化氢的硫同位素则呈现出相似的分布规律,表明各主要含硫化氢气田硫化氢中的硫来自于本层系的硫酸盐,TSR主要发生在各自的储集层中。四川盆地各气田TSR发生的温度条件相似,硫同位素分馏比较接近。TSR过程中硫同位素的分馏过程与硫酸盐本身硫同位素值的高低无关,而与TSR反应程度有关。TSR反应程度越高,硫化氢的硫同位素值与地层硫酸盐的硫同位素越相近。通过系统分析整理全球含硫化氢气田的硫化物硫同位素数据,并结合四川盆地地质条件和油气演化过程,揭示了TSR过程中硫同位素的分馏特征,并绘制出四川盆地和全球各时代硫化氢和石膏的硫同位素分布曲线图,为研究含油气盆地蒸发岩沉积演化和硫化氢成因提供了参考。     

塔里木盆地阿克苏地区下寒武统玉尔吐斯组两套黑色岩系的差异及成因

玉尔吐斯组黑色页岩是塔里木盆地寒武系盐下最具有潜力的烃源岩之一,普遍认为其沉积于统一、相似的沉积环境(斜坡相),而作者的研究结果与上述结论不符。为了探讨两套在岩石矿物组合方面完全不同的黑色岩系分布规律和成因,并重建其各自的沉积模式,本文对研究区12条剖面进行了详细描述、测量,从沉积学特征、岩矿鉴定入手,结合扫描电子显微镜、X-衍射、地球化学等分析手段,着重研究了库勒剖面和于提希剖面两套黑色岩系的沉积学特征和地球化学特征差异。沉积层序、岩石矿物组合、微量元素富集系数、氧化还原敏感元素比值(V/(V+Ni)、V/Cr、U/Th)、REE+Y配分模式、有机质含量以及饱和烃色谱特征分析结果表明:两套黑色页岩均为有机质高度富集的,处于热成熟生油阶段的海相优质烃源岩(干酪根类型Ⅱ1-Ⅱ2型,第一套黑色页岩TOC均值为5.37%,第二套TOC均值为1.46%),均沉积于海水氧化-还原分层的还原环境,但各自的空间展布规律和控制因素差异较大。建立了热液喷流缺氧模式和斜坡缺氧沉积模式:第一套黑色页岩主要沉积于第一个旋回海侵高峰期水体较深、沉积速率较高的内缓坡,其发育主要受热液喷流活动、微生物活动以及氧化还原条件影响,分布范围广,台内厚,缓坡带薄,靠近台内或台地内部热液喷流中心的裂洼陷主要控制着该套黑色页岩的展布,成烃生物以底栖藻类、细菌为主,少量浮游藻类为辅;而第二套黑色页岩主要沉积于第二旋回海侵初期水体不断变深的中-外缓坡低能带,其发育主要受古生产力、氧化还原条件以及古地形(斜坡陡缓)控制,分布范围局限,外缓坡带厚度较稳定,靠近台内不发育,成烃生物以浮游藻类为主,微生物和低等水生生物为辅,其发育条件则在台缘中-外缓坡更为有利。     

湖盆重力流沉积特征及模式:以鄂尔多斯盆地及滦平盆地为例

湖盆中心重力流砂体已经成为我国陆相盆地勘探的重要目标。通过对鄂尔多斯盆地浅水坳陷型湖盆以及滦平盆地早白垩世断陷型湖盆内部的重力流沉积体的研究,取得了以下2点主要认识:①鄂尔多斯盆地上三叠统延长组的重力流发育受到湖盆强烈坳陷作用以及湖平面下降2方面因素控制,重力流分布以大规模平铺-毯式为主,没有明显的沟道沉积,岩性偏细,流体性质以牵引流为主;②滦平盆地下白垩统西瓜组重力流发育受到控盆断层活动控制,碎屑物质迅速入湖,冲刷侵蚀作用明显,结构及成分成熟度低,流体性质主要为碎屑流。在2点认识基础之上总结了坳陷型湖盆以及断陷型湖盆两类盆地3类重力流沉积模式,丰富了陆相湖盆重力流理论体系。      

塔里木盆地柯坪地区奥陶系鹰山组台内滩沉积特征

通过对柯坪地区蓬莱坝剖面奥陶系鹰山组的野外实测可以将其划分为下、中、上三段,每段都具有不同的相序结构和沉积特征,下段主要以含陆源泥质的泥晶粗砂屑灰岩为主,中段为亮晶粉-细砂屑灰岩和层纹石灰岩互层出现,上段主要为中-厚层状似球粒泥晶灰岩,台内颗粒滩主要发育在中、下两段;柯坪水泥厂剖面也可以划分为三段,但界限没有蓬莱坝剖面明显,主体表现为中层状的亮晶砂屑灰岩和泥晶砂屑灰岩交互出现。通过对蓬莱坝剖面和柯坪水泥厂剖面的岩石进行野外露头、偏光显微镜、扫描电镜等不同尺度的观测及沉积微相分析,理清了柯坪地区鹰山组的岩石类型和相序结构,建立了柯坪地区颗粒滩沉积模式:由于水体深度和能量的差异,柯坪地区发育了四种相带类型--高能颗粒滩相带、滩间洼地沉积相带、低能颗粒滩相带、开阔浅海沉积相带。中-低能颗粒滩相带主要发育泥晶中-粗砂屑颗粒滩,高能颗粒滩相带主要发育亮晶细-中砂屑颗粒滩,并且两种颗粒滩都可以划分出3种亚相--滩主体、滩翼和滩内洼地;在微生物主导的碳酸盐建造向后生动物主导的碳酸盐岩建造转换的地质背景下,柯坪地区在奥陶系鹰山组沉积时期总体处于大面积发育微生物似球粒的浅水环境,沉积物的形成与改造受微生物活动的影响,微生物作用一方面为颗粒滩的发育提供了良好的物质基础,另一方面也控制了该时期颗粒滩的沉积特征。     

四川古叙矿区石屏二矿龙潭组沉积特征及控煤因素分析

通过石屏二矿勘查区含煤地层实测剖面及钻井岩心沉积学分析,认为龙潭组为陆相-海陆过渡相沉积,其中以海陆过渡相沉积为主,自下而上形成了风化残积体系、湖泊沉积体系、三角洲沉积体系及潟湖-潮坪沉积体系;C25煤层形成于泥炭沼泽相,C24煤层形成于滨湖相,C20、C19、C17、C14形成于三角洲平原相及分流间湾相,C11煤层形成于潟湖-潮坪相;勘查区最有利的聚煤环境为风化残积沉积和三角洲沉积体系,主要煤层除受沉积环境影响外,还受控于层间滑动断层及上覆砂岩冲刷作用的影响。     

塔里木盆地古城地区奥陶系鹰山组白云岩特征及孔隙成因

奥陶系鹰山组白云岩是塔里木盆地的重点勘探领域,优质白云岩储层是制约其勘探的关键难题。本文在前人研究基础之上,结合多口井岩心薄片观察、同位素、微量元素等地球化学分析,对古城地区奥陶系鹰山组白云岩成因、孔隙成因以及储层主控因素进行了深入研究,认为古城地区鹰山组发育粉晶、粉细晶、细晶、细中晶、中晶、粗晶6种白云岩。粉晶和粉细晶白云岩碳、锶同位素分布范围均与同时期灰岩一致;氧同位素值与同时期白云石一致或偏正;锶元素含量相对较高;稀土元素与同时期灰岩分配模式相同。以上特征表明该类白云岩形成于蒸发海水环境,为准同生海源成因。细晶、细中晶、中晶及粗晶白云岩碳同位素值与同期灰岩总体一致;氧同位素值与正常海相白云石一致或偏负;锶同位素值与灰岩背景值一致或偏高;锶元素含量相对较低;大部分样品Eu正异常。以上特征揭示该类白云岩主要为中浅埋藏成因,并且叠加了早期淡水溶蚀及晚期埋藏-热液改造。孔隙成因分析表明高能缓坡滩是孔隙形成的物质基础、准同生暴露溶蚀是孔隙形成的关键、早期白云石化有利于孔隙的继承和保存,构造破裂和埋藏-热液溶蚀对孔隙起到有利的改造作用。白云岩规模优质储层受控于云化滩和断裂热液溶蚀改造,二者叠合之处为规模优质储层发育区。这一认识为研究区下一步勘探部署提供了重要依据。

     

随钻电磁波传播方位电阻率仪地质导向关键技术

随钻电磁波传播方位电阻率仪器在钻井过程中可以提供地层边界的方位及距离信息,因此在地质导向应用中发挥着重要作用,是提高油气资源开采率的重要手段.该技术是国外近十年来发展起来的前沿技术,在国内尚属空白.本文首次构思并实现了一种应用"交联天线"的随钻电磁波传播方位电阻率仪器,并从天线结构,测量原理,数据处理以及地层电阻率成像及解释等几个方面详细阐述.交联天线由极化方向正交的线圈串绕组成,同时具有方位探测和地层背景电阻率测量的功能.通过分析交联天线的电压在仪器旋转过程中的变化规律,可以计算出仪器所在地层的电阻率,判断地层边界的方位以及估算地层边界相距仪器的距离.该随钻电磁波传播方位电阻率仪器还包括用于常规电磁波传播电阻率测试的多频多测距补偿天线结构.结合地层电阻率测量及其在方位上的相对变化,可以实现对地层电阻率的全方位成像.该仪器在国内油田进行了多次实井测试,测试结果证明仪器能够在水平井地质导向中准确提供仪器所在地层的电阻率,以及地层边界方位和距离信息.已有实井测试结果表明仪器在油层(100 Ωm)和泥岩(5 Ωm)中的地层边界探测深度分别为2.2 m和1.6 m,平均误差在0.2 m以内.