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鄂尔多斯盆地北部油气耗散成岩蚀变—铀富集效应的稳定同位素示踪研究

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鄂尔多斯盆地北部油气耗散成岩蚀变—铀富集效应的稳定同位素示踪...

作者：魏安军西北大学

学位级别：硕士

鄂尔多斯盆地是我国重要的能源矿产基地,是典型的多种有机-无机能源矿产共存富集盆地。近年来,盆地北部东胜、杭锦旗等大型砂岩铀矿床的发现,使得这一地区的铀矿研究得到重点关注。目前的研究认为,盆地自中新生代以来后期改造强烈,导致... 详细信息

鄂尔多斯盆地是我国重要的能源矿产基地,是典型的多种有机-无机能源矿产共存富集盆地。近年来,盆地北部东胜、杭锦旗等大型砂岩铀矿床的发现,使得这一地区的铀矿研究得到重点关注。目前的研究认为,盆地自中新生代以来后期改造强烈,导致油气藏的改造破坏,引起油气向盆地北部运移耗散,进而形成了研究区后生成岩蚀变与铀矿富集与定位的现状。基于以上认识,在东胜矿区已有研究成果的基础上,结合近年来新发现的杭锦旗铀矿特征,本次研究将主要从稳定同位素的角度来对后生成岩蚀变-铀富集与油气耗散作用的关系进行研究探讨。针对研究区的漂白砂岩、绿色蚀变砂岩、碳酸盐化和黄铁矿化等一系列成岩蚀变现象,在总结前人研究成果的基础上,借助稳定同位素C、O、S、H和Si的示踪效应,对研究区的后生成岩蚀变-铀富集与油气耗散的关系展开综合论述。研究发现,黄铁矿中的硫同位素及其产状特征,表现出生物成因的特征,认为在研究区存在广泛的微生物作用;通过硫同位素对比认为,黄铁矿中的硫主要来自于上古生界天然气的耗散作用,并有少部分来自地层中的煤屑和下覆地层延安组煤层的生烃作用。后生碳酸岩胶结物和“钙化木”C-O同位素组成中,δ13C明显偏负值,表现出有机碳来源的特征。综合前人对东胜铀矿中烃类物质和微生物分解作用的研究,认为碳酸岩化的形成与微生物分解有机质的作用有关,是上古生界天然气耗散形成的凝析油,后期经过微生物的降解而生成二氧化碳,从而导致了大规模碳酸盐的形成。漂白砂岩中高岭石的δD、δ180组成整体反映了,以热液成因为主的特征。高岭石的热液成因的特征说明了高岭石化的形成与该地区铀富集效应为同一热液流体活动形成,铀的富集与高岭石化存在成因上的联系。同时,对比高岭石硅同位素与铀石中硅同位素的组成发现,两者硅同位素组成一致,进一步证明是油气耗散作用导致了高岭石的形成和铀的富集效应。后生方解石包裹体中的的气相组分与天然气成分一致,主要以甲烷为主,证实了天然气充注事件的存在;均一温度测试表明,存在多期不同性质的流体活动,其中早期的常温流体(45℃～65℃)代表了古层间氧化带形成的流体特征,后期还存在低温热液流体活动(140℃～180℃),这期流体代表了天然气耗散作用下的低温热液流体的性质;包裹体H-O同位素组成表明了成矿流体中的水以大气降水为主,并且受到天然气中氢同位素的混染。综合各方面的证据认为,盆地北部杭锦旗-东胜铀成矿带的铀富集与后生成岩蚀变现象的形成,受控于上古生界天然气的耗散作用。在盆地阶段性的构造演化背景下,盆地上古生界煤成天然气沿构造带向盆地北部耗散,导致了直罗组和延安组地层后生成岩蚀变的形成,并叠加早期形成的层间氧化带铀矿,造成铀的进一步富集和后期的保存。最终形成了成岩蚀变、铀成矿、流体活动等多位一体的铀矿矿集区。本次关于稳定同位素的研究认识,为油气耗散理论体系提供了强有力的证据,为后生成岩蚀变与铀富集效应之间关系的建立提供了重要的依据。

关键词：鄂尔多斯盆地北部油气耗散稳定同位素砂岩铀矿成岩蚀变铀富集同位素示踪

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硅质火山碎屑岩成岩蚀变中铀的性状

国外铀金地质 1990年第4期6卷 18-22页

作者： I.P.Orajaka 毛伦锦

引言火山岩系中铀矿的发现,导致了对火山岩区研究和勘探活动的加强。火山碎屑岩中铀的活化富集与玻屑的成岩蚀变有关。本文根据火山碎屑沉积岩的成岩作用和低温、低压沉积环境下铀性状的研究讨论了源岩铀的特征、活动性和沉淀作用。火... 详细信息

引言火山岩系中铀矿的发现,导致了对火山岩区研究和勘探活动的加强。火山碎屑岩中铀的活化富集与玻屑的成岩蚀变有关。本文根据火山碎屑沉积岩的成岩作用和低温、低压沉积环境下铀性状的研究讨论了源岩铀的特征、活动性和沉淀作用。火山碎屑岩铀矿床的源岩碱性花岗岩、火山熔岩、火山碎屑岩和硅质火山灰中的可浸出铀是沉积铀矿床的铀源已为大家所公认。在许多铀矿省中,花岗岩和火山岩为铀的重要源岩。火山碎屑沉积岩中的铀矿床在成因上与火山岩源岩有关。在未知区,

关键词：硅质火山碎屑岩成岩蚀变铀源岩

晚奥陶世碳酸岩锶同位素(^(87)Sr/^(86)Sr)以及元素(Sr,Mn,Fe)特征的成岩效应

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中国科学技术大学学报 2023年第5期53卷 22-30,I0003,I0008,I0009页

作者：胡东平李丹丹周炼孙立林徐一伦中国科学技术大学地球和空间科学学院安徽合肥230026 中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室湖北武汉430074

详细评估成岩作用对碳酸岩锶同位素组成以及元素含量的影响是应用其揭示古环境变化的重要前提。本文探究来自美国Monitor Range的一个晚奥陶世剖面碳酸岩^(87)Sr/^(86)的主要控制因素。结果显示,在生物带D.ornatus的中上部,^(87)Sr/^(86... 详细信息

详细评估成岩作用对碳酸岩锶同位素组成以及元素含量的影响是应用其揭示古环境变化的重要前提。本文探究来自美国Monitor Range的一个晚奥陶世剖面碳酸岩^(87)Sr/^(86)的主要控制因素。结果显示,在生物带D.ornatus的中上部,^(87)Sr/^(86)从0.70794升高至0.70830,显著高于已发表的同时期样品的比值(~0.7079)。这一异常高的^(87)Sr/^(86)比值指示了后期、局部过程对研究剖面碳酸岩原始锶同位素信息的改变,因而不能代表同时期海水的锶同位素组成。另外,^(87)Sr/^(86)与成岩作用指标(Mn、Fe含量,Mn/Sr与Fe/Sr比值)呈显著的正相关关系,表明成岩蚀变是所测异常^(87)Sr/^(86)的主控因素。通过成岩流体-岩石反应的数值模型计算,再次证实所测的锶同位素以及元素数据可用成岩作用造成的碳酸岩化学组成变化进行很好的解释。本文结果表明,即使碳酸岩样品满足“[Sr]>300 ppm,[Mn]成岩作用仍可能显著改变其原始锶同位素组成,提示在应用碳酸岩^(87)Sr/^(86)示踪古环境变化时需更加注意成岩作用的影响。

关键词：锶同位素碳酸岩晚奥陶世成岩蚀变

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碳酸盐沉积物的成岩作用

岩石学报 2011年第2期27卷 501-519页

作者：赵彦彦郑永飞中国科学院壳幔物质与环境重点实验室中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026

化学沉淀碳酸盐矿物在沉积后很容易受到各种作用的影响,其中最重要的是其在成岩阶段所经历的成岩作用。碳酸盐沉积物在成岩过程中主要受大气降水、海水和埋藏过程中孔隙流体的控制,经历一系列压实、溶解、矿物的多相转变、重结晶、胶结... 详细信息

化学沉淀碳酸盐矿物在沉积后很容易受到各种作用的影响,其中最重要的是其在成岩阶段所经历的成岩作用。碳酸盐沉积物在成岩过程中主要受大气降水、海水和埋藏过程中孔隙流体的控制,经历一系列压实、溶解、矿物的多相转变、重结晶、胶结等成岩作用,逐渐转变为固结的岩石。在成岩过程中,由于孔隙流体与沉积流体之间的异同以及温度的变化,碳酸盐沉积物的原始矿物成分、地球化学特征可能会很好的保存下来,但在许多情况下,也可能会改变,从而使我们无法准确反演碳酸盐沉积物在沉积时水体的特征。因此,我们在应用碳酸盐岩重建相关古环境和古气候变化的时候,必须要通过有效的方法来对碳酸盐岩是否受到成岩作用的影响进行鉴定。

关键词：沉积碳酸盐成岩蚀变同位素微量元素地球化学

黔西北毕节地区中二叠统碳酸盐岩岩石学、地球化学特征及意义

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地球学报 2022年第3期43卷 309-324页

作者：兰叶芳任传建李小彩任戍明高柱贵州工程应用技术学院矿业工程学院贵州毕节551700

在剖面实测、薄片鉴定和阴极发光分析的基础上,结合元素和同位素地球化学分析,研究黔西北毕节地区中二叠统碳酸盐岩的岩石学和地球化学特征并揭示其地质意义。结果表明:1)中二叠统栖霞和茅口组主要发育泥晶灰岩和颗粒灰岩,不具阴极发光... 详细信息

在剖面实测、薄片鉴定和阴极发光分析的基础上,结合元素和同位素地球化学分析,研究黔西北毕节地区中二叠统碳酸盐岩的岩石学和地球化学特征并揭示其地质意义。结果表明:1)中二叠统栖霞和茅口组主要发育泥晶灰岩和颗粒灰岩,不具阴极发光或显示弱阴极发光,而白云石化作用主要发育于栖霞组上部和茅口组一段,白云石具有暗玫红色阴极发光;2)栖霞组—茅口组碳酸盐岩相对富集Ni、V、Cr、U,贫亲铜元素,具有稀土总量低(ΣREE+Y为2.11~8.10μg/g),轻稀土相对亏损和重稀土相对富集的左倾型稀土分配特征;3)易于在陆源组分中富集的Ti、Al、Zr、Th等元素含量均较低、具有低Mn含量(变化与区内的海侵—海退旋回相一致,而氧同位素的偏负则反映的是渐进埋藏成岩作用的增温效应。

关键词：碳酸盐岩地球化学特征成岩蚀变沉积环境栖霞—茅口组毕节地区

油气耗散作用及其成岩成矿效应：进展、认识与展望

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地质论评 2014年第6期60卷 1199-1211页

作者：吴柏林魏安军胡亮宋子升张本浩王海桐王丹寸小妮孙莉罗晶晶大陆动力学国家重点实验室(西北大学) 西北大学地质学系西安710069

油气生成后发生运移,在途经的围岩环境中发生流—岩相互作用而损耗,以及分散于地下或暴露地表而损失,这一过程即为油气耗散。油气耗散主要特点为流—岩地质作用,在这一过程中将产生系列成岩蚀变,如氧化砂岩的绿色化、白色化,以及局部碳... 详细信息

油气生成后发生运移,在途经的围岩环境中发生流—岩相互作用而损耗,以及分散于地下或暴露地表而损失,这一过程即为油气耗散。油气耗散主要特点为流—岩地质作用,在这一过程中将产生系列成岩蚀变,如氧化砂岩的绿色化、白色化,以及局部碳酸盐化等;导致一些成矿效应,如铀矿化、高岭土化等。从而在沉积盆地中构成有机与无机、金属与非金属矿产同存共荣于一盆,此即为沉积盆地成藏(矿)系统。因而油气耗散作用内容属于交叉学科方向,目前仅在鄂尔多斯盆地得到初步研究。在油气耗散成岩及成矿作用过程中,部分微量元素、有机地球化学参数、以及碳、氢、氧、硫、硅等稳定同位素可表现出一定的标志性特征。这在目前"油气—铀溶液—砂岩"相互作用模拟实验中也已得到初步的证实。当前,沉积盆地中油气耗散方向与规模、成岩与成矿效应的地球化学作用机理、有机—无机(如烃源岩—铀等无机元素)作用效应及对相关资源评价的影响、多种能源综合协同预测与勘探等方面是未来油气耗散作用学科领域的主要发展方向。

关键词：油气耗散成岩蚀变成矿效应多种能源地球化学鄂尔多斯盆地

四川东部华蓥山三叠系海相碳酸盐岩对海水信息的保存性评估

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中国地质 2010年第5期37卷 1374-1382页

作者：胡作维黄思静黄可可孙伟龚业超成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室沉积地质研究院四川成都610059

海相碳酸盐成岩蚀变及其对海水信息保存程度的认识与评估在古海洋学和沉积地质学等学科领域研究中有着重要意义,尤其对于沉积地球化学和化学地层学等方面的研究是必不可少的基础工作。笔者通过对四川东部华蓥山仰天窝剖面三叠系海相碳... 详细信息

海相碳酸盐成岩蚀变及其对海水信息保存程度的认识与评估在古海洋学和沉积地质学等学科领域研究中有着重要意义,尤其对于沉积地球化学和化学地层学等方面的研究是必不可少的基础工作。笔者通过对四川东部华蓥山仰天窝剖面三叠系海相碳酸盐岩样品的微观组构观察、阴极发光和微量元素等分析表明,大多数的样品保留了较好的原始沉积组构,具有极弱和弱的阴极发光强度、较低的Mn含量和较高的Sr含量,同时也具有较小的Mn/Sr值。只有6个样品被认为遭受了较大的成岩蚀变而对海水信息的保存程度较差,需要被剔除,而大多数的样品只遭受了较小的成岩蚀变作用,较好地保留了当时海水的信息,仍然在很大程度上代表了当时的海水。

关键词：成岩蚀变碳酸盐海相地层三叠系四川东部

川东地区华蓥山海相三叠系不同类型岩石对海水信息的保存性评估

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岩石矿物学杂志 2011年第2期30卷 208-214页

作者：胡作维黄思静魏文文刘辉伦刘涛成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室沉积地质研究院四川成都610059

通过对川东地区华蓥山海相三叠系不同岩石类型样品的微观组构、阴极发光和微量元素等分析表明:川东地区华蓥山海相三叠系不同的岩石类型样品具有不同的抵抗成岩蚀变能力,其对海水信息的保存程度也不一致;钙质泥岩所记录的有关信息已基... 详细信息

通过对川东地区华蓥山海相三叠系不同岩石类型样品的微观组构、阴极发光和微量元素等分析表明:川东地区华蓥山海相三叠系不同的岩石类型样品具有不同的抵抗成岩蚀变能力,其对海水信息的保存程度也不一致;钙质泥岩所记录的有关信息已基本不能代表海水,多数微晶灰岩所记录的有关信息可以较好地代表海水,而粉晶白云岩只有部分样品可以代表海水的信息,同时传统上被认为更容易遭受成岩蚀变的颗粒灰岩反而出现低Mn、高Sr和弱阴极发光等特征,其可能与早期海水胶结作用或者深埋藏条件下封闭海源流体作用有关。

关键词：海水信息碳酸盐成岩蚀变三叠系川东地区

西藏南部晚白垩世厚壳蛤不同壳层的地球化学特征及其对古海洋信息的保存性

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沉积学报 2006年第1期24卷 68-74页

作者：黄思静卿海若胡作维吴素娟孙治雷裴昌蓉成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室地球科学学院成都610059 加拿大里贾纳大学地质学系

测试了西藏南部岗巴剖面上白垩统宗山组上段地层中厚壳蛤不同壳层的Sr、Mn、A l、S i含量,以及碳、氧、锶同位素组成,测试结果表明:1)厚壳蛤的不同壳层(包括柱状层、珍珠层和二者间的过渡层)的碳酸盐矿物均已新生变形为成岩低镁方解石(D... 详细信息

测试了西藏南部岗巴剖面上白垩统宗山组上段地层中厚壳蛤不同壳层的Sr、Mn、A l、S i含量,以及碳、氧、锶同位素组成,测试结果表明:1)厚壳蛤的不同壳层(包括柱状层、珍珠层和二者间的过渡层)的碳酸盐矿物均已新生变形为成岩低镁方解石(DLMC),各种原始碳酸盐矿物(沉积低镁方解石或文石)都已不同程度地发生重结晶;2)从壳的外层(柱状层)向内层(珍珠层)方向,碳酸盐矿物重结晶作用有逐渐增强的趋势,柱状层仍具有很好的柱状结构,其平均阴极发光强度明显弱于内部的珍珠层;3)厚壳蛤不同壳层的Sr含量和δ18O值都呈现有规律的变化,从靠外部的柱状层到内部的珍珠层,Sr含量和δ18O值都逐渐降低,同样说明内部的珍珠层丢掉的海水信息相对较多;4)厚壳蛤不同壳层和体腔充填物的1δ8O值都显著低于前人报道的同期海水值,说明在新生变形过程中,厚壳蛤不同壳层和体腔充填物的氧同位素都与大气水或其它成岩流体发生了交换,但柱状层的氧同位素与大气水(或其它成岩流体)的交换相对较少;5)厚壳蛤不同壳层和体腔充填物的锶、碳同位素组成与同期海水值接近,不同壳层之间也没有表现出有规律性的变化,因而在矿物的新生变形过程中,厚壳蛤的锶、碳同位素与成岩流体间的交换相对较少,同时也说明,在氧、碳、锶三种同位素中,氧很容易与成岩流体发生同位素交换,而碳、锶同位素则更多地代表了海水信息。

关键词：西藏南部晚白垩世厚壳蛤碳、氧、锶同位素 Sr、Mn含量成岩蚀变