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中上扬子区下寒武统页岩有机岩石学特征及成熟度综合评价

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地球化学 2024年第3期53卷 386-398页

作者：赵延铭高平肖贤明周秦中国地质大学(北京)能源学院北京100083 中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室广东广州510640

我国南方下寒武统是页岩气勘探的重点层位,资源潜力巨大。由于下古生界缺乏镜质体,固体沥青成因复杂且常具有光学各向异性,固体沥青反射率(BRo)与等效镜质体反射率(EqVR_(o))之间的转换公式繁多,使得下古生界页岩成熟度评价面临巨大挑... 详细信息

我国南方下寒武统是页岩气勘探的重点层位,资源潜力巨大。由于下古生界缺乏镜质体,固体沥青成因复杂且常具有光学各向异性,固体沥青反射率(BRo)与等效镜质体反射率(EqVR_(o))之间的转换公式繁多,使得下古生界页岩成熟度评价面临巨大挑战。本研究识别了中上扬子区下寒武统页岩中的显微组分,测试不同显微组分的光学反射率特征和激光拉曼光谱,综合评价了研究区下寒武统页岩的成熟度水平。结果表明:(1)固体沥青和类镜质体是研究区下寒武统页岩中最主要的两类显微组分;(2)通过光学方法和激光拉曼光谱法揭示了中上扬子区下寒武统页岩处于高–过成熟演化阶段;(3)中上扬子区下寒武统页岩普遍进入有机质石墨化阶段,但宜昌地区典型页岩气井(宜页1井)的页岩有机质尚未发生石墨化作用,成熟度较低;(4)EqVR_(o)>3.50%时,有机质呈现石墨化趋势,拉曼光谱参数(D峰和G峰峰位值)的演化规律发生倒转。对于高–过成熟页岩,激光拉曼光谱法可为有机质成熟度评价提供依据,联合光学反射率法可以获得更加可靠的评价结果。在进一步完善方法和参数的标准化后,激光拉曼光谱法可以在前寒武系–下古生界页岩有机质成熟度评价领域具有更加广泛的应用。

关键词：固体沥青反射率拉曼光谱显微组分高–过成熟度页岩气

流体压力对原油裂解气态烃碳同位素分馏效应的影响

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地球化学 2024年

作者：石军蒋文敏李芸中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室中国科学院深地科学卓越创新中心中国科学院大学

压力是影响有机质热演化的基本地质条件之一，受制于压力的变化及相关模拟实验的局限性，缺乏关于封闭体系内部流体组成及含量变化引起的流体压力变化，以及流体压力对有机质热演化过程的影响的研究。本文通过改造金管热解体系和控... 详细信息

压力是影响有机质热演化的基本地质条件之一，受制于压力的变化及相关模拟实验的局限性，缺乏关于封闭体系内部流体组成及含量变化引起的流体压力变化，以及流体压力对有机质热演化过程的影响的研究。本文通过改造金管热解体系和控制样品质量，使金管内部的流体压力逐渐增大，结合气态烃（甲烷、乙烷和丙烷）产率、C同位素组成与样品质量的关系，探究流体压力对原油热演化过程中(Easy Ro=1.0%～2.1%)气态烃C同位素分馏作用的影响，揭示原油裂解过程中区别于其他类型压力对气态烃C同位素组成分馏效应的影响，并完善热模拟实验对压力作用影响的研究。结果表明: 在生油窗早期(Easy Ro=1.0%)，由于气态烃主要来源于大分子及杂原子团， C同位素组成差异明显，并不能体现流体压力作用; 在湿气阶段早期(Easy Ro=1.5%)，由于甲烷转化率较低及瑞利分馏作用影响，甲烷C同位素组成较轻; 在湿气阶段晚期(Easy Ro=2.1%)，流体压力引起甲烷和丙烷C同位素组成发生正偏。结合温度、压力范围、加压介质特征和高温流体相态演化的讨论，流体压力对气态烃C同位素组成的影响相对复杂，控制因素多样。

关键词：流体压力 C同位素分馏金管热解体系压力作用

Pt-Re-Os同位素体系分析技术研究进展

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地球化学 2024年第4期53卷 595-610页

作者：鲍厚银李杰中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广东广州510640 中国科学院大学北京100049

Pt-Os和Re-Os同位素体系(统称Pt-Re-Os同位素体系)在壳–幔和核–幔相互作用、矿床成因、陨石成因、太阳系早期演化等地球科学研究中具有重要应用潜力。由于地质样品中Pt-Re-Os含量极低(pg/g~ng/g级),对其元素含量和同位素组成进行高精... 详细信息

Pt-Os和Re-Os同位素体系(统称Pt-Re-Os同位素体系)在壳–幔和核–幔相互作用、矿床成因、陨石成因、太阳系早期演化等地球科学研究中具有重要应用潜力。由于地质样品中Pt-Re-Os含量极低(pg/g~ng/g级),对其元素含量和同位素组成进行高精度的分析测试极具挑战。本文对Pt-Re-Os同位素化学前处理和质谱测定方法研究进展进行综述。化学前处理方法包括酸溶法、碱熔法、火试金法、Carius管溶样法和HPA-S高温高压釜溶样法等常用的样品消解方法以及Pt-Re-Os的化学分离与纯化技术。重点介绍了负离子热电离质谱法(N-TIMS)和(多接收器)电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS和MC-ICP-MS)测试Pt-Re-Os元素含量及同位素组成的原理、标准物质和测量精度,以及近年来高精度Os同位素质谱测定中O同位素校正、质量分馏校正、多原子干扰和提高灵敏度等质谱分析技术研究进展。与Re-Os同位素分析技术相比,Pt-Os同位素分析技术还存在困难,国内Pt-Os同位素分析技术仍处于起步阶段。本综述可为Pt-Re-Os同位素分析方法研究提供参考,从而推动国内Pt-Re-Os同位素地球化学研究的发展。

关键词： Re-Os同位素 Pt-Os同位素消解化学分离质谱测量

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水生浮游植物有机质的组成、结构和生烃特征

地球化学 2024年

作者：孔祥兰杨余冉勇中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室中国科学院深地科学卓越创新中心中国科学院大学

面对化石能源的日益枯竭及化石能源引起的环境污染问题，探索新的环境友好型以及可持续的能源十分必要。本文对野外采集的两种水生浮游植物（浮萍和刚毛藻）进行索氏抽提和酸碱水解处理，将浮萍和刚毛藻的原始样品（original sample，... 详细信息

面对化石能源的日益枯竭及化石能源引起的环境污染问题，探索新的环境友好型以及可持续的能源十分必要。本文对野外采集的两种水生浮游植物（浮萍和刚毛藻）进行索氏抽提和酸碱水解处理，将浮萍和刚毛藻的原始样品（original sample， OS）分离成去游离脂（lipid-free， LPF）级分和难降解有机质（non-hydrolysable organic matter， NHOM）级分，采用元素分析仪、Rock-Eval热解仪和固态13C核磁共振（Nuclear magnetic resonance， NMR）技术进行表征，并通过封闭热解实验研究NHOM级分的生烃特征。结果表明: ①NHOM级分具有高有机碳含量、低氮、氧含量，其结构类似于孢粉素; ②刚毛藻NHOM级分比浮萍NHOM级分有较高的H/C原子比、氢指数和质量指数以及较高的脂肪性和生烃潜力; ③封闭热解实验中浮萍和刚毛藻两种浮游植物的NHOM级分的产油率和生烃转化率分别为17.7%～20.6%和18.0%～24.5%，表明浮萍和刚毛藻两种水生浮游植物在生物质能的开发中具有一定的价值。

关键词：水生植物有机质固态 C核磁共振技术生烃特征生物质能

排油对深层烃源岩轻质油/凝析油生成潜力、组成和相关地球化学指标的影响——来自I型干酪根热模拟实验的结果

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地球化学 2024年

作者：王竞臣陈键贾望鲁詹兆文彭平安中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室中国科学院深地科学卓越创新中心中国科学院大学

以轻质油/凝析油和天然气为代表的深层油气是我国目前油气资源勘探的重点领域之一。这些油气资源往往来自经历排油的深层成熟烃源岩。然而，排油在深层轻质油/凝析油生成演化中的作用研究较少。本研究选择松辽盆地青山口组的I型干酪根... 详细信息

以轻质油/凝析油和天然气为代表的深层油气是我国目前油气资源勘探的重点领域之一。这些油气资源往往来自经历排油的深层成熟烃源岩。然而，排油在深层轻质油/凝析油生成演化中的作用研究较少。本研究选择松辽盆地青山口组的I型干酪根，设置排油干酪根、排出油以及未排油干酪根3个系列热解实验，通过对比探讨排油过程对热演化晚期烃源岩轻质油/凝析油生成潜力和化学组成的影响，并检验用于母源和沉积环境指示、成熟度表征及油源对比的轻烃地球化学指标在深层阶段的适用性。结果显示，排油显著降低了烃源岩在热演化晚期轻质油/凝析油的绝对生成量和相对生成比例，但在轻质油/凝析油中产生了更高比例的芳烃化合物。排油使烃源岩的轻质油、凝析油气、湿气及干气阶段提前，凝析油气阶段范围变窄。在高–过成熟阶段，轻烃化合物大规模裂解，大多数轻烃地球化学指标发生显著变化而失去指示意义，但排油过程对大多数轻烃地球化学指标的演化规律没有明显影响。本研究对我国深层油气资源勘探具有一定指导意义。

关键词：排油烃类生成热模拟轻烃轻烃参数

地球内核各向异性结构成因:矿物学模型和动力学机制

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矿物岩石地球化学通报 2024年第2期43卷 282-291,I0002页

作者：何宇孙士川徐云帆李和平中国科学院地球化学研究所中国科学院地球内部物质高温高压重点实验室贵阳550081

地震学观测表明,地球内核具有复杂的不均一性和各向异性结构,认知内核结构的关键在于研究内核各向异性结构的矿物学组成和动力学机制。本文将介绍内核各向异性结构特征,并探讨其矿物模型和动力学机制。在内核温压下,六方相(hcp)和体心立... 详细信息

地震学观测表明,地球内核具有复杂的不均一性和各向异性结构,认知内核结构的关键在于研究内核各向异性结构的矿物学组成和动力学机制。本文将介绍内核各向异性结构特征,并探讨其矿物模型和动力学机制。在内核温压下,六方相(hcp)和体心立方(bcc)相铁合金都表现出各向异性,若其快轴沿自转轴产生定向排布,则可以解释内核南北方向快、赤道方向慢的各向异性特征。轻元素的加入将显著改变铁合金的各向异性,特别是超离子态铁-氢合金的快轴方向随氢含量的增加而发生倒转。内核各向异性的动力学机制可分为3种:(1)凝固时晶体的定向生长。凝固时的组构在内核温度下会很快消失,因此该机制不是导致内核各向异性结构的主要原因;(2)外应力驱动。外应力驱动的定向排列需要考虑内核物质的流变机制,目前的模型主要基于刚性内核假设,要求内核主要发生位错蠕变且黏度大于1018Pa·s;(3)扩散内应力驱动。若内核处于超离子态,地磁场驱动轻元素定向扩散所产生的内应力可驱动晶格的定向排布。上述机制的驱动力(化学对流、热对流、地磁场)均来自外核,因此了解外核动力学与内核动力学的相互作用是认知内核组成和结构的关键。

关键词：地球内核各向异性高温高压铁合金定向排布

基于大数据关联规则算法的卡林型金矿床元素富集规律及找矿方法研究

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地学前缘 2024年第4期31卷 58-72页

作者：曹胜桃胡瑞忠周永章刘建中谭亲平高伟郑禄林郑禄璟宋威方中国科学院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室贵州贵阳550081 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中山大学地球环境与地球资源研究中心广东广州510275 贵州省地质矿产勘查开发局贵州贵阳550004 贵州大学贵州贵阳550025

大数据时代的到来,为卡林型金矿床开拓了新的找矿思路。本研究应用关联规则算法,挖掘滇黔桂“金三角”卡林型金矿床内微量元素与金矿化海量数据之间的关联性,提取元素异常组合,分析控制因素,定量构建找矿标志。结果显示矿床内元素异常... 详细信息

大数据时代的到来,为卡林型金矿床开拓了新的找矿思路。本研究应用关联规则算法,挖掘滇黔桂“金三角”卡林型金矿床内微量元素与金矿化海量数据之间的关联性,提取元素异常组合,分析控制因素,定量构建找矿标志。结果显示矿床内元素异常组合分为4组:(1)强正关联显著富集元素(As、Sb、Hg、Tl、Ag、W和Rb),显示硫化和黏土化作用;(2)较强正关联略富集元素I(Zr、Th、Ta、Nb和Hf)和强负关联强迁出元素(Li和Sr),显示去碳酸盐化作用;(3)较强正关联略富集元素II(Sn、Zn、Ni、V、Co和Cu),显示硫化作用;(4)弱关联基本无富集元素(Cd、Pb、Ba、Bi、U和Mo),与成矿无显著关联。从大数据角度获取的元素异常组合,与学界关于Au主要在去碳酸盐化、硫化和黏土化条件下形成的认识一致。通过关联规则算法分别对与硫化和去碳酸盐化相关的元素建立定量找矿标志。硫化找矿标志:样品中As、Hg、Sb、Tl、W、Ag和Rb等元素内中高含量项数≥1、≥2、≥3、≥4和≥5时,对应的Au矿化分别为≥4.5×10^(-9)、≥47.0×10^(-9)、≥150×10^(-9)、≥500×10^(-9)和≥1000×10^(-9);样品内高含量项数≥1、≥2和≥3时,对应的Au矿化分别为≥150×10^(-9)、≥500×10^(-9)和≥1000×10^(-9);找矿过程中两组指标配合使用,确保不漏矿,高效圈矿。去碳酸盐化找矿标志:样品中Zr、Th、Ta、Nb和Hf含量任意两项出现正异常,认为样品经历过去碳酸盐化作用。定量识别的硫化和去碳酸盐化找矿标志可望在卡林型金矿找矿预测中发挥重要作用。本研究基于关联规则算法分析矿床元素富集规律、控制因素和定量构建找矿标志的方法,也可为其他类型矿床开展类似研究提供新思路。

关键词：地质大数据关联规则卡林型金矿元素富集规律控制因素找矿标志

2，3-二氯苯胺及邻氯硝基苯的单体氯同位素分析方法研究

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地球化学 2024年

作者：武婉璐张玲玲王强金彪中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室中国科学院深地科学卓越创新中心中国科学院大学

近年来，氨基取代和硝基取代的氯苯新污染物，在水体、土壤、大气中频繁被检出。2，3二氯苯胺(2，3-dichloroaniline， 2，3-DCA)和邻氯硝基苯(o-chloronitrobenzene， o-CNB)作为这些新污染物中具有代表性的化合物，示踪其在水环境... 详细信息

近年来，氨基取代和硝基取代的氯苯新污染物，在水体、土壤、大气中频繁被检出。2，3二氯苯胺(2，3-dichloroaniline， 2，3-DCA)和邻氯硝基苯(o-chloronitrobenzene， o-CNB)作为这些新污染物中具有代表性的化合物，示踪其在水环境中的迁移转化至关重要，亟需新方法支撑。为了分析水体中的2，3-二氯苯胺和邻氯硝基苯的单体同位素指纹，本文针对上述物质开发了一种基于气相色谱–四极杆质谱(GC-qMS)的氯单体同位素(compound-specific isotope analysis， CSIA)分析方法。通过优化样品加热温度、仪器分流比和驻留时间等参数，确定了该方法的最优仪器参数条件，同时，建立了2，3-二氯苯胺和邻氯硝基苯的浓度标准曲线，实现单体氯同位素和浓度的同步分析。此外，分别用分子离子法和碎片离子法两种方法计算了2，3-二氯苯胺和邻氯硝基苯的氯同位素比值，并对这两种计算方法进行了比较，为2，3-二氯苯胺和邻氯硝基苯的氯单体同位素分析提供了一种快速、可靠的分析方法。

关键词：新污染物单体同位素分析氯同位素 2,3-二氯苯胺邻氯硝基苯

广西白云岩风化土壤剖面稀土元素地球化学特征

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地球与环境 2024年

作者：鲁文佳宁增平高庭宋长顺刘意章孙静肖唐付刘承帅中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室中国科学院大学广州大学环境科学与工程学院

稀土元素（REE）常被用于示踪岩石风化成土过程、土壤物质来源与成因示踪等研究，研究碳酸盐岩及其发育土壤的稀土元素地球化学特征对于深入认识岩石风化成土过程以及元素地球化学循环等具有重要意义。本文选取广西某白云岩原生风化剖... 详细信息

稀土元素（REE）常被用于示踪岩石风化成土过程、土壤物质来源与成因示踪等研究，研究碳酸盐岩及其发育土壤的稀土元素地球化学特征对于深入认识岩石风化成土过程以及元素地球化学循环等具有重要意义。本文选取广西某白云岩原生风化剖面为研究对象，对剖面中稀土元素的含量、空间分布特征和迁移规律等进行研究与探讨。结果表明：（1）广西环江白云岩风化剖面基岩稀土元素平均含量仅为2.110μg/g，从基岩到表层土，稀土元素含量呈现逐渐升高趋势，具体表现为：基岩更多还原AbstractFilter('ChDivSummary', 'ChDivSummaryMore', 'ChDivSummaryReset');

关键词：稀土元素碳酸盐岩风化剖面地球化学特征