贵州黔中地区是中国埃迪卡拉(震旦)系陡山沱组富磷矿的重要矿集区,为了揭示黔中地区陡山沱组磷矿的成矿地质条件、矿床地质特征和成矿地质作用过程,以矿产沉积学的思想为主导,以“磷酸盐工厂”的理论为基础,通过含矿岩系的岩石学、沉积相和古地理等手段进行系统研究。研究表明,黔中地区陡山沱组原生磷矿以内碎屑(包括砂屑、砾屑、粉屑)磷矿为主,含少量鲕粒状磷矿、生物颗粒或球粒磷矿及叠层石磷矿。矿石填隙物包括胶结物和基质,其中胶结物为围绕磷质颗粒增生的磷灰石胶结物和孔隙内的白云石胶结物,基质为黏土质。次生磷矿包括渣土状、土状—半土状磷矿和碎裂及硅化磷块岩。古地理研究表明磷矿主要形成于黔中古陆北部、东部边缘的无障壁海滩沉积环境,局部发育磷质叠层石为特色的潮坪。磷矿层位(A矿层和B矿层)受2期海侵—海退旋回制约。黔中埃迪卡拉(震旦)纪陡山沱组富磷矿经历了初始成矿作用、波浪簸选富集成矿、淋滤富集成矿三阶段成矿过程,在此基础上建立了陡山沱组磷矿无障壁海滩的成矿模式。
二叠系茅口组一段是四川盆地重要的勘探领域之一,其以源储一体的泥质碳酸盐岩为典型特征,相关不同类型孔隙的发育程度是当前普遍关注的问题之一。通过对川南地区3口钻井取心段60件样品的孔隙度测定、全岩矿物X衍射分析、总有机碳含量分析与部分样品的氩离子抛光扫描电镜观察,开展不同类型孔隙相对贡献的定性与定量储层表征,并分析其之间的相关关系及控制因素对孔隙发育的影响。定量研究结果显示,GS1、JH1井样本以有机质相关孔隙为主,而TY1井样本黏土矿物相关孔隙与有机质相关孔隙均具有重要贡献。统计分析表明,黏土矿物含量介于15%~50%之间、TOC含量大于1%时,孔隙度超过2%的样本数最多; 对于低黏土矿物含量(<10%)的泥灰岩而言,其孔隙发育程度主要受总有机碳含量与有机孔发育程度的控制; 孔隙度与总有机碳含量之间呈正相关,相关系数高达0.87; 随着黏土矿物含量的增加,黏土矿物相关孔隙对总孔隙度的贡献明显提高。四川盆地川南地区茅口组一段泥质碳酸盐岩储集空间的发育主要受黏土矿物与总有机碳含量的控制,这一认识对进一步评价不同地区储集层发育的差异性具有重要意义。
四川盆地高石梯地区寒武系第二统龙王庙组天然气资源十分丰富,但不同滩体的孔隙差异性研究仍有不足。基于岩心观察和薄片鉴定,认为龙王庙组准层序中发育由不同类型滩体组成的4种微相组合,分别为砂屑滩—鲕粒滩型、滩间海—砂屑滩型、砂屑滩—云坪型、中-高能砂屑滩型。这4种微相组合在不同成岩阶段的成岩作用存在明显差异,且主要体现在各微相组合的上部岩石中: 砂屑滩—鲕粒滩型上部主要发育受大气淡水溶蚀影响的粒间溶孔,面孔率介于2%~6%之间; 滩间海—砂屑滩的粒间溶孔经历了大气淡水溶蚀和中-深埋藏期溶蚀和大量胶结物的充填,面孔率介于1.5%~5%之间; 砂屑滩—云坪型受到大气淡水溶蚀、中-深埋藏期溶蚀控制,发育孔径分异明显的粒间孔、粒内溶孔和晶间溶孔,面孔率介于2%~8%之间; 中-高能砂屑滩型埋藏期溶蚀强度与晚期胶结物发育关系密切,形成的粒间溶孔孔径差异较大,面孔率介于1.4%~5.8%之间。因此,4类微相组合的孔隙度由高到低依次为砂屑滩—云坪型、砂屑滩—鲕粒滩型、中-高能砂屑滩型、滩间海—砂屑滩型。上述研究成果提供了一个分析准层序下不同微相发育的次生孔隙类型及演化特征的实例,对于进一步评价不同类型储集层的差异性具有重要意义。
有机质孔是页岩气赋存、富集的主要空间,其发育特征对于储集层评价及优选具有重要意义,而目前关于矿物-有机质孔组合类型、特征及非均质性方面的研究较为薄弱。为此,以川南地区五峰组—龙马溪组页岩为研究对象,利用全岩-X衍射分析、氩离子抛光—扫描电镜、电子探针显微分析、阴极发光、Image J图像分析等手段,厘清矿物与有机质的赋存关系,刻画矿物-有机质孔组合结构特征,分析不同岩相的矿物-有机质孔组合分布特征,探讨矿物-有机质孔组合的非均质分布对页岩储集层的影响。研究结果表明: (1)石英、黏土矿物、碳酸盐矿物和黄铁矿与有机质各存在3种赋存关系,共识别出4类12种矿物-有机质孔组合; (2)矿物-有机质孔组合在不同岩相中的分布表现出差异性,生物硅质页岩以石英-有机质孔组合为主,相对含量为73.59%;黏土质页岩、长英质-钙质粉砂页岩、钙质页岩和长英质粉砂页岩以黏土矿物-有机质孔组合为主,相对含量分别为73.45%、55.45%、38.92%、53.66%;钙质粉砂页岩以碳酸盐矿物-有机质孔组合为主,相对含量为55.01%;(3)有机质包裹成岩石英和黏土矿物呈流动结构有机质孔的有机质相对含量高、孔径大、成孔率高、孔隙连通性好,是对储集层最有利的2类有机质孔; (4)生物硅质页岩是页岩气的最佳储集层,其中对储集层有利的矿物-有机质孔组合的相对含量高达33.71%,与其3.53 m3/t的高含气量相吻合。结论认为,矿物-有机质孔组合的分布特征影响页岩的含气性,对储集层有利的矿物-有机质孔组合的相对含量与含气量呈正相关关系,该认识对储集层评价具有重要意义。
受新生代青藏高原隆升的强烈影响,亚洲水系展布经历了复杂的演化过程。现代红河作为南海西北部重要的沉积物搬运通道,是南海盆地“源-汇”体系的关键组成部分,揭示红河演变过程对于区域古地理恢复具有重要意义。本研究使用碎屑锆石U-Pb年代学方法,对现代红河水系沉积物进行分析,发现现代红河沉积物以喜山期(30—40 Ma)、印支期(240—260 Ma)、加里东期(440—460 Ma)、晋宁期(750—1000 Ma)、吕梁期(1700—2000 Ma)和古老基底增长期(2300—3000 Ma)的锆石年龄组分为特征,物源主要来自扬子克拉通西南部哀牢山—大象山和印支地块北部; 同时认为,现代红河在早中新世仅是越南北部地区的近源小河,伴随着新近纪青藏高原东南部云贵高原的持续隆升,红河沿哀牢山—红河走滑断裂带溯源侵蚀,直至更新世,现代红河沉积物全面覆盖莺歌海盆地。
基于福建仙云洞石笋(XY2-10)的9个高精度230Th年龄和442个氧同位素数据,重建了38.20—36.10ka B.P.平均分辨率达5 yr的东亚夏季风(East Asian Summer Monsoon,EASM)强度演变历史。福建仙云洞石笋 δ18O 值在CIS-8(Chinese Interstadial 8)时期整体呈现出稳定的偏负特征,与同一时期中国季风区内葫芦洞、永兴洞、小白龙洞石笋 δ18O 记录趋势较为一致,但该石笋 δ18O 记录的夏季风强度在CIS-8期间整体偏强的趋势,与格陵兰冰芯 δ18O 记录的降温趋势不同。分析表明,在CIS-8事件期间,南极变冷,其通过增强南半球马斯克林高压(Mascarene High,MH)和越赤道气流,使中国南方地区石笋 δ18O 记录的EASM整体保持较强态势。此外,仙云洞石笋 δ18O 记录还揭示了CIS-8事件内部存在21次百年至十年际尺度的夏季风增强事件,这与格陵兰NEEM(Northern Greenland Eemian Ice Drilling)冰芯 δ18O 记录、阿拉伯海海盆岩心反照率记录的亚旋回事件相对应,表明EASM增强(减弱)、北高纬温度升高(降低)和赤道辐合带(Intertropical Convergence Zone,ITCZ)北移(南移)在百年至十年际尺度上存在紧密的联系,而这种联系可能是源于北大西洋经向翻转环流(Atlantic Meridional Overturning Circulation,AMOC)变化引起的北半球高纬与低纬地区的快速海气耦合。
四川盆地侏罗系凉高山组页岩油的勘探开发潜力巨大,对泥岩沉积演化模式的认识越来越迫切,而天文旋回是驱动泥岩沉积演化的重要机制。本研究选取自然伽马测井曲线为古气候替代指标,对四川盆地复兴地区凉高山组凉二下亚段展开旋回地层学分析,建立高频层序地层格架,探索在层序格架内部泥页岩岩相的时空分布规律。得出以下结果: (1)在研究区凉二下亚段中识别出405ka、128ka、43ka和21ka等多级天文周期,长、短偏心率旋回分别对应四级、五级层序,由此进行高精度地层划分与对比。(2)结合元素地球化学的古环境参数和TOC趋势分析,证明了古气候、陆源输入条件和TOC与天文周期之间关系密切,明确了长、短偏心率对岩相及其组合发育的控制作用。长偏心率是控制气候演化、有机质富集以及岩相空间展布的关键因素,短偏心率进行局部调控。(3)根据岩相及岩相组合的天文响应,总结了偏心率主控的气候和沉积旋回模式。偏心率极大值附近,日晒、降水和河流径流增强导致湖泊扩张,盆地中心多发育富有机质深水纹层状泥岩; 偏心率极小值附近,气候干旱,季风、降水变弱,风化程度较高,河流下切侵蚀严重,盆地上斜坡发育大规模三角洲砂体,下斜坡区和深水区主要发育异重流砂岩。对于认识富有机质泥岩成因、预测优质泥岩储集层具有重要意义。
重点探讨了南海北部渐新世天文轨道强迫气候变化对海平面和沉积速率的控制,进而影响有机质的生成与保存。利用研究区L9、C6、Y9等钻井自然伽马测井、孢粉、有孔虫和有机质数据,运用旋回地层学分析方法,以揭示天文轨道周期对烃源岩发育的控制机制。在南海北部地区识别出2.4Ma超长偏心率及1.2Ma长斜率周期。认为偏心率和斜率高值时期,气候温暖湿润,海平面处于高位,生物生产力提高,沉积环境还原性增强,有利于有机质堆积保存,有机质丰度介于1.5%~4%之间,其中无定形有机质含量增加14.2%;在偏心率和斜率低值时期,气候寒冷干燥,海平面处于低位,生物生产力降低,沉积环境氧化性增强,有机质丰度介于0.3%~1.5%之间,其中煤质有机质组分占比为66.4%~95.1%;且研究发现沉积速率小于9cm/ka时,有机质丰度达3.5%,沉积速率大于12cm/ka时,有机质丰度为0.3%~0.7%;在以上研究基础上,总结出天文周期控制下渐新世南海北部海相烃源岩的发育模式,有助于预测优质烃源岩的时空分布规律,为深时深地油气勘探提供科学依据。
