当期目录

2021年 第27卷 第4期    刊出日期：2021-08-20

上一期   

地球化学·岩石·矿床

亚热带小流域花岗岩化学风化及CO₂ 消耗速率研究

肖 洒, 赵雨晴, 张幼宽

2021, 27(4):  375-384.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020026

摘要 ( 811 )   PDF (1713KB) ( 406 )  

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文章选择深圳市的亚热带典型小流域作为研究对象，通过定期采集流域内降水、泉水、岩石及风化残积土样品，分析所有样品的常量元素和微量元素，探讨流域水体的化学成分组成和主要成分来源以及岩石化学风化程度和风化趋势，结合流域水文气象数据估算了花岗岩化学风化速率及CO₂消耗速率。结果表明，研究区地下水化学类型为HCO₃-Na型，主要受控于硅酸盐矿物的风化溶解作用和阳离子交换作用。花岗岩的化学蚀变指数（CIA）为47.15~57.47，残积土的CIA为59.24~82.71。A-CN-K三角图指示风化初期Na，Ca活泼性元素流失，风化中后期K元素流失，Al元素逐渐富集。花岗岩的平均化学风化速率为14.40 m/Myr。岩性、离子径流通量和气候条件的不同可能是造成化学风化速率差异的主要原因。大气酸沉降对岩石风化的贡献约占总化学风化量的11.73%。研究区平均CO₂消耗速率为0.59×106 mol/(km2 yr)，酸雨使得岩石在风化过程中对大气/土壤中CO₂的消耗减少。


多聚磷酸盐在羟基氢氧化铝矿物表面的吸附：基于³¹P 固体核磁共振技术的机制研究

李咏芳, 任 超, 周 强, 李 伟

2021, 27(4):  385-393.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020012

摘要 ( 660 )   PDF (2121KB) ( 878 )  

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多聚磷酸盐（Poly-P）是一类非常重要的无机磷酸盐，在自然界广泛存在，研究多聚磷酸盐在自然界的迁移转化对理解磷的生物地球化学循环至关重要。矿物—溶液界面的吸附反应是控制元素在沉积物和土壤中迁移转化的一个关键过程，因此本研究选取在自然界广泛分布的勃姆石（Boehmite），即羟基氧化铝作为吸附剂，研究了勃姆石在不同初始磷浓度、不同pH条件下对多聚磷的吸附行为和吸附机制。实验结果表明：在实验条件下，随着初始磷浓度的增加，勃姆石对多聚磷的吸附量也随之增加，吸附率均接近100%；而随着pH的升高，勃姆石对多聚磷的吸附量逐渐降低。本研究进一步采用XRD、SEM、³¹P NMR技术对吸附产物进行了表征，核磁共振结果表明勃姆石吸附多聚磷的过程中伴随着多聚磷水解，长链中间的P-O-P键随机断裂，生成了许多短链多聚磷和正磷酸根，两者以内圈络合的形式吸附在勃姆石表面。


湘西南猫儿界花岗斑岩锆石U-Pb 年代学、地球化学特征及其地质意义

周维法, 陆建军, 张 强, 章荣清, 吴劲薇

2021, 27(4):  394-407.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020031

摘要 ( 643 )   PDF (3048KB) ( 540 )  

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文章对苗儿山—越城岭地区西北侧猫儿界花岗斑岩开展了锆石U-Pb年代学、岩石地球化学和Nd同位素研究，探究了岩体的形成时代、成因类型及源区性质。三件花岗斑岩样品LA-ICP-MS 锆石U-Pb定年给出的206Pb/238U加权年龄分别为824.3±4.5 Ma、825.4±4.1 Ma和826.8±4.8 Ma，表明猫儿界岩体属新元古代岩浆活动的产物。猫儿界花岗斑岩具有高硅、铝饱和特征，富集Cs、Rb、U、K 等大离子亲石元素和 Th、Hf 等高场强元素，明显亏损Ba、Sr、Ti等元素。球粒陨石标准化稀土配分曲线呈右倾形，并具明显的Eu负异常（δEu=0.37~0.43）。岩体的εNd(t)值为-6.3~-8.7，TDM2 (Nd)值为 2.00~2.20 Ga，表明岩体由老的地壳物质部分熔融形成。在猫儿界岩体三个定年样品中发现了10颗年龄在852~861 Ma的继承锆石颗粒，加权平均年龄为856.3±7.4 Ma, 说明在苗儿山—越城岭地区可能存在~856 Ma的岩浆岩，推测猫儿界岩体在形成过程中可能有~856 Ma的岩浆物质的卷入。

东昆仑祁漫塔格拉陵灶火中游基性变质岩年代学、地质及地球化学特征

王盘喜, 郭 峰, 王振宁, 冯乃琦

2021, 27(4):  408-421.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020015

摘要 ( 493 )   PDF (4746KB) ( 353 )  

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拉陵灶火中游基性变质岩体原岩侵位于古元古界金水口岩群白沙河岩组片麻岩之中。文章对基性变质岩体开展了岩相学、年代学和岩石地球化学研究，探讨了其原岩及源区性质、成岩构造环境、年龄及地质意义。结果表明，基性变质岩为斜长角闪岩、变质辉绿岩和角闪岩，原岩应属于亚碱性系列岩石，既有拉斑系列，又有钙碱性系列和钾玄质系列。岩石中SiO2含量为44.04%~54.39%，全碱（Na₂O+K₂O）含量为1.97%~6.53%、且Na₂O>K₂O，MgO含量为5.01%~9.58%，TFe₂O₃含量为7.71%~13.46%，TiO₂含量为0.56%~1.49%；ΣREE平均为83.60×10-6，δEu为0.89~1.55，平均为1.14，呈轻微正异常；稀土元素球粒陨石标准化配分模式图上呈稍右倾的较平滑曲线，具有轻、重稀土轻微分异的轻稀土略富集特征；岩石明显富集大离子亲石元素Cs、Rb、Ba、K、Sr、U、Pb，显著亏损高场强元素Nb、Ta、Zr，略微亏损P和Ti。采用SIMS锆石U-Pb定年，结合岩石地球化学和区域地质背景，认为拉陵灶火中游地区斜长角闪岩记录了新元古代早期（928±25 Ma）、早寒武世末期（514±11 Ma）、中晚奥陶世（451±11 Ma）和早中泥盆世时期（392±12 Ma）的岩浆—变质事件，其中928±25 Ma和514±11 Ma是斜长角闪岩捕获的锆石年龄，451±11 Ma 是斜长角闪岩的原岩结晶年龄，392±12 Ma是斜长角闪岩的变质年龄。拉陵灶火中游基性变质岩体原岩是俯冲板片脱水交代的岩石圈地幔部分熔融的产物，应形成于岛弧环境。


桂西地区二叠纪至白垩纪构造演化对沉积型铝土矿成矿的制约

许箭琪, 陈有斌, 庞保成, 李学森, 陈 涛, 刘 旺, 尹本纯, 黎家龙, 周业泉, 卢光辉, 徐海棚, 廉吕型, 王 泽

2021, 27(4):  422-431.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2021024

摘要 ( 386 )   PDF (3740KB) ( 851 )  

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桂西地区地处右江盆地，位于华南板块扬子陆块之上，是中国重要的铝土矿产地之一。为了探讨沉积型铝土矿对本地区晚古生代至早中生代的构造演化的响应，分析其对铝土矿成矿过程的影响，文章从矿床地质特征及地层学的角度，剖析了沉积型铝土矿赋矿地层及周边地区地层岩性记录的构造信息。结果显示，桂西沉积型铝土矿的成矿和改造过程始终受区域性构造运动影响：东吴运动时期的地壳抬升和剧烈的火山喷发活动为本地区沉积型铝土矿的成矿提供了有利的成矿条件和容矿场所；在华南板块印支期和燕山期的陆内变形和挤压作用的大地构造背景下，沉积型铝土矿受到改造，表现为矿体形态和空间位置上的变化。

能源地质学

层序格架约束下沉积、成岩作用对岩石物性的控制：以中东A 油田白垩系Mishrif 组为例

李峰峰, 郭 睿, 宋世琦

2021, 27(4):  432-443.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020027

摘要 ( 425 )   PDF (5167KB) ( 651 )  

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厚层块状碳酸盐岩储层垂向非均质性强，层间产液不均衡。为明确储层和隔夹层形成机理和展布规律，以中东A油田白垩系Mishrif组为例，在层序格架的控制下，研究沉积作用和成岩作用对岩石物性的影响。结果表明：Mishrif组内部发育6个四级层序旋回，海平面升降控制了沉积环境演变，并对早期成岩环境具有重要的影响，根据水体能量和成岩作用性质可分为5种沉积—成岩组合：（1）高能沉积环境+建设性成岩作用，滩体发生非选择性溶蚀作用，大幅提高岩石物性形成优质储层；（2）高能沉积环境+破坏性成岩作用，滩体发生不同程度的胶结作用，降低岩石原始物性形成差储层或物性隔夹层，物性隔夹层隐蔽性强，识别困难，加剧了储层的非均值性；（3）低能沉积环境+建设性成岩作用，潟湖、开阔浅海及滩后发生选择性溶蚀和白云化作用，有效改善岩石物性，主要形成差储层；（4）低能沉积环境+破坏性成岩作用，潮湿气候条件下，潟湖相岩石发生压实作用和胶结作用，层序顶部发育炭质泥岩，形成暴露胶结炭化带。干旱和潮湿气候交替条件下，潟湖相岩石遭受多期风化—淋滤，形成致密胶结的角砾岩；该类沉积—成岩组合通常形成于低位体系域，形成稳定分布隔夹层；（5）低能沉积环境+弱成岩作用，岩石原始物性较差，灰泥含量高，后期未发生明显的成岩改造，多形成岩性隔夹层。Mishrif组在多期层序旋回控制下，沉积—成岩组合不断变化，物性隔夹层主要分布在优质储层内部，厚度较薄，规模较小，分布不稳定；岩性隔夹层与差储层相伴生，不同环境中的岩性隔夹层分布稳定性差异较大，致密胶结带通常分布稳定，将地层划分为不同的开发层系。


渤海海域辽西凹陷中央反转带原油成因类型及成藏特征

田德瑞, 牛成民, 王德英, 郭 涛, 潘文静, 郭龙龙

2021, 27(4):  444-458.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020093

摘要 ( 558 )   PDF (1211KB) ( 1381 )  

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辽西凹陷中央反转带是辽东湾探区优质轻质原油的富集区，但关于该地区原油成因类型、分布规律及成藏特征尚未开展系统研究。文章通过系统的生物标志化合物分析及对比，识别出辽西凹陷沙河街组发育沙一段、沙三段、沙四段3套有效烃源岩，但有机质来源及沉积环境差异明显。研究证实3套烃源岩的有机质组成均以浮游生物为主，其中沙一段浮游生物含量最高，陆源输入最少，沙四段有机质组成中沟鞭藻含量明显高于沙一段和沙三段。此外，沙三段和沙四段烃源岩均沉积于淡水—微咸水弱碱性还原环境，沙一段烃源岩沉积于半咸水—咸水碱性强还原环境。通过聚类分析方法将中央反转带发现的原油划分为3种类型，结合油源对比研究表明第Ⅰ类原油为沙三段和沙一段烃源岩生成的混源油，主要分布在中央反转带的中块和东块中部地区；第Ⅱ类原油来自沙四段烃源岩，仅分布在中央反转带东块南部地区；第Ⅲ类原油为沙四段和沙三段烃源岩生成的混源油，主要分布在中央反转带西块以及东块北部地区。在此基础之上对辽西凹陷中央反转带成藏主控因素进行分析，明确辽西凹陷中央反转带油气藏受“源—断—砂”三因素耦合控制，即有效烃源岩分布、油源断裂与砂体匹配程度控制了油气的空间分布。


构造转换带制约下的砂体富集效应：以平湖斜坡孔雀亭区平湖组为例

李峻颉, 侯国伟, 秦兰芝, 谢晶晶, 苗 清

2021, 27(4):  459-468.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020029

摘要 ( 523 )   PDF (7747KB) ( 565 )  

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构造转换带是油气藏勘探开发研究的重要领域，分布在多种类型的挤压或伸展盆地中。基于转换带的理论基础，认为同沉积时期其对砂体的汇聚具有显著的控制作用。平湖斜坡带孔雀亭地区平湖组处于断拗转换期，厘清该时期同沉积断裂体系所组成的构造转换带如何控砂控相，对下步勘探开发具有重要意义。基于三维地震资料解释和录井资料研究，通过构造样式、断裂体系与生长指数梳理，厘清孔雀亭地区平行、共线与叠覆三种转换带类型；同时，转换带控制洼隆相间古地貌的形成，进而控制沉积砂体在近断裂转换点且可容纳空间大的地势低洼区卸载与富集，发育形成坡积扇、前缘水下扇和复合砂坝等沉积微相。根据古地貌特征、转换带类型与沉积砂体的匹配关系，厘定挠曲型平行转换带控砂模式、雁列型共线转换带控砂模式和扭动改造型叠覆转换带控砂模式。其中，挠曲型平行转换带与雁列型共线转换带聚砂效果最为显著。论文工作为后续构造—岩性油气藏勘探提供一定经验。


其他学科

南沙道明群礁珊瑚礁地貌

胡心迪, 张永战

2021, 27(4):  469-479.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020033

摘要 ( 813 )   PDF (3035KB) ( 793 )  

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珊瑚礁支持了对全球气候变化响应最敏感的生态系统之一，其部分特征地貌是海面变化记录的重要载体。目前，无论是对珊瑚礁现代地貌还是埋藏古地貌的研究多以定性为主，定量研究相对匮乏。基于2017年8~9月采集的浅层地震剖面数据，结合遥感影像研究显示，道明群礁目前是发育有1个岛、4个沙洲、7个干出礁和若干座暗礁的典型珊瑚群礁，其形状率为0.11，紧凑度为0.52，延伸率为4.20，礁坪发育指数为0.30，正处于群礁发育早期阶段，为半开放型—准封闭型群礁，远未台礁化，礁体结构遵循Darwin建立的“上截锥型”理论。道明群礁末次冰期以来的古地貌特征揭示了其地貌演化具有阶段性，经历了三个主要的生长期和两次停滞期，表明冰后期海面上升过程中，在相对水深80~90 m和50~60 m处发生停滞；道明群礁现代珊瑚礁开始发育于全新世早期。道明群礁向海坡、礁坪和潟湖盆相关钻孔的采集，将有助于建立可靠的年代标尺与海面变化过程曲线，进一步揭示冰后期南沙北部珊瑚礁地貌发育及其对海面变化的响应。


滇中富民县宝石洞旅游地质特征与成景机制探讨

周余国, 张 帆, 周 坤, 周琛粟, 王玉朝, 王 健, 范 凯

2021, 27(4):  480-488.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020054

摘要 ( 703 )   PDF (1732KB) ( 704 )  

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滇中富民县宝石洞岩溶地下河洞穴景观系统规模适中，洞内岩溶景观千姿百态，洞中有宝（玛瑙），洞外有优美的生态环境和多元民族宗教文化以及潜在的温泉资源，加上优越的交通区位，旅游要素集群度较高，具较高开发价值。文章根据宝石洞地区区域地质背景，分析了该地区区域地史演化特征，根据本次对宝石洞的实地探测成果，总结了宝石洞旅游地质特征，再结合前人对成景机制的探讨，从岩性、构造、水文地质、古地理和成景时代五个方面探讨了宝石洞景区的成景机制，指出多期次断层（破碎带）共同控制了宝石洞景观空间格局，岩溶作用始于燕山晚期，喜山期是宝石洞岩溶地下河洞穴系统的主要成景期，并对宝石洞中产出的宝石（玛瑙）成因作了初步的推断解释。


滇西龙陵瑞丽大断裂东侧沉积岩区遮放瑶池（温泉）地热流体化学特征及成因

张七道

2021, 27(4):  489-500.  DOI: 10.16108/j.issn1006-7493.2020011

摘要 ( 539 )   PDF (1669KB) ( 820 )  

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云南芒市遮放盆地位于三江造山带中南段，该区断裂发育，岩浆活动强烈，地热资源丰富，但当前研究程度较低。文章针对龙陵瑞丽大断裂东侧沉积岩区开展了地质、物探、水文地质及水文地球化学调查等工作，对采取的水样进行了水化学分析、稳定同位素分析及定量计算。利用硅-焓方程法和硅-焓图解法定量评估了温泉热水中冷水混合比，并估算了热水补给高程、补给区温度、热储温度、循环深度和温泉天然放热量。计算得出 CO₂的δ¹³C_CO2值为-16.56‰，参与水—岩反应的CO2为幔源和土壤混合成因，且水—岩反应主要为CO₂进入储水层与围岩发生水化学作用生成HCO₃-，地下水水化学组分的成因类型主要为岩石风化型。进一步查明了瑶池地热流体化学特征、地热资源赋存状态、热循环机理及热源来源，分析了研究区地下热水的形成演化过程。研究成果为遮放地区地热研究提供了数据支撑及理论支持，同时也为瑶池旅游资源的可持续开发和保护提供重要的指导意义。