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中国西藏北部长舌山区域的海相油页岩稀土元素地球化学

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中国地质大学中国地质大学(北京)本科毕业论文外文资料翻译院(系): 能源 专   业: 资源勘查工程 姓 名: 李岩珍 学 号: 06206106 外文出处: 附 件: 成日期: 2010  年  06 月  03 日 (用外文写)中国地质大学中国西藏北部长舌山区域的海相油页岩稀土元素地球化学分析摘要位于中国西藏高原羌塘凹陷北部的胜利河—长舌山海相油页岩带,储量方面展现出了很大的潜力。长舌山区域的油页岩样本,经分析含有大量的有机碳含量以及灰分,油页岩含量占 到 g/g,和贫煤含量接近,略高于长舌山区域的泥晶质石灰岩样本,但是略低于世界分布广泛的黑页岩,中国的常规煤以及北美的混合页岩。长舌山油页岩根据稀土元素的分布类型可以分成 两种。A 类型具有异常低的铈含量(略高于稀土元素总量(g/g) 。B 类型也具有很低的钡含量铈(略低于稀土元素总量 (g/g)。关键字:海相油页岩;稀土元素;羌塘盆地;中国1 前言在中国,能源和化学用品的消费急剧增长,石油供需不平衡日益凸显。石油日益成为制约中国经济的关键因素。2007年,中国需要进口163百万吨原油,2008年需要进口179百万吨原油。原油储量的缺失以及世界原油价格的增长,促使找寻石油的力度。作为一种储量可观的可代替能源,油页岩受到了越来越多的关注。中国油页岩主要形成于湖泊环境,例如桦甸( et 2009)和抚顺地区(2003)第三纪油页岩,还有松辽盆地( et 1996)的白垩纪油页岩。近期,在中国西藏高原北部的长舌山发现了一种新的海相油页岩( Fu et 2009a)。和之前在胜利河区域发现的油页岩带相比( [Fu et 2008] Fu et 2009b]),展现出了更丰富的海相油页岩储量。因此,胜利河和长舌山油页岩的研究,对羌塘盆地的石油储量评估和整个中国的海相油页岩评价具有重大的意义。近些年,煤和页岩中的稀土元素,由于其稳定的地球化学特征和潜在的经济价值,受到越来越多的关注。因此,很多科学家正在研究各种不同煤和页岩中的稀土元素。但是,到目前为止,对油页岩中的稀土元素分布的研究还很少,尤其是对海相油页岩。为了更好的理解海相油页岩的地球化学特征,本文研究了长舌山区域的白垩纪油页岩稀土元素的集中,分布类型和垂直调节仪。 中国地质大学地区为标志,分别由羌塘凹陷北部,集中上升区和羌塘凹陷南部组成。胜利河含了胜利河油页岩和长舌山油页岩。这个油页岩带延展东西方向50公里到南北方向30公里。胜利河该是全中国最大的油页岩基地。晚期侏罗纪到早期白垩纪的海相油页岩广泛分布在胜利河括胜利河地层,雪山地层和白龙冰河地层。胜利河底层是羌塘地区油页岩存在的主要地层,它的特征是油页岩,泥灰岩和石膏盐穿插在泥质石灰岩和壳灰岩。雪山地层主要由砂岩和少量泥岩组成,而白龙冰河地层主要由泥灰岩,泥岩,砂灰岩和页岩组成。利河这个区域中总共采集了有18件样品。其中有十三件样品是以平局垂直距离为30厘米为间隔来采集的,其他五件样品是从泥灰岩地层中采集来的。所有的样本都收集在塑料袋中,以尽可能的减少污染和氧化。为做地球化学分析的样本都被碾碎成粉末状。在成都地质矿产研究中,利用 射线荧光反应采集元素数据。分析的过程和998)类似。研究误差通常都小于5%。稀土元素含量由中国科学院广州地球化学研究所电感耦合珀金埃尔默 定,这个方法沿袭了 (1997) 和 (Qi et 2007). 这个研究方法的精确度通常在5%以内。灰分,页岩油和硫磺总量由黑龙江省煤田地质局检测,依据中国标准方法 2120508 214外,有机硫和总有机碳(测定在勘探开发研究院石油西南油气田公司地质实验室,按 215B/间变化。要元素地球化学特征主要的元素特征与矿物元素主要结合数据可能被用来确定油页岩的元素矿物组合。虽然不同的油页岩可能会有不同的元素组合,相关分析将表明一般的趋势。对油页岩和泥晶灰岩样品的主要元素分析结果列于表1,它表明,硅,铝,铁,钙是目前的主要元素。在长舌山油页岩,最重要的元素显示95%与灰分呈正相关,它们是二氧化硅(r = ,氧化铝(r = ,钾(r = ,氧化钠(r = ,二氧化钛(R = ,与铁(r = ,表明这些元素的主要是与矿物有关。元素硅,铝,钛,钾主要是石英和粘土矿物伴生元素。在所有这些元素的正相关关系表明,硅,铝,钾,钛主要来自混合黏土组合,这与高岭石,伊利石,伊利石/蒙皂石的 析确定混合层发生相一致。铝/硅油页岩和泥晶灰岩样品比例较低(,表明二氧化硅又增加了一个源粘土矿物。大量的石英的 外的二氧化硅石英的形式的存在。氧化钠含量,通常被认为与氧化铝相关(r = ,二氧化硅相关(r = r = ,表明钠主要生成在粘土矿物上而不是孔隙水中,而孔隙水通常被认为是钠的主要来源。高硫煤中,铁通常以黄铁矿的形式存在,而且在大多数的煤测试中铁和硫都呈正相关。长舌山油页岩也体现了这种正相关的关系。三氧化二铁含量和硫总含量的密切关系也表明,氧化铁硫的氧化产生的比例比较高,而且有机硫比黄铁矿低。三氧化二铁盒有机硫的关系也证明了上述的结论。而且,这个研究成果还证明,O3 r = r = 以及 r = 很重要的关系,表明铁还能存在于粘土矿物中。中国地质大学氧化钙含量与灰质含量的负相关关系,以及和有机硫的负相关关系表明钙的存在形式有很多种。据说,氧化钙含量在微晶灰岩含量高的是会样品中比较高,到 间。在这些样品中发现了大量的方解石,表明石灰石中的氧化钙含量和方解石含量相关。加之,在油页岩样品 发现了高含量的氧化钙( ,这些样品中的双壳类和腹足动物化石也很多,表明钙含量也和化石遗迹有关系。土元素分布类型稀土元素根据球粒陨石标准化有两种略微不同的类型 ,虽然这两种类型基本上是呈水平的。样品 类型,特征是很明显的倾斜的轻稀土趋势(La n/ 以及相对平稳的中稀土元素趋势。A 类型中没有 示与 到中等铕缩小观察并显示一个小的或中等的“V”形状的稀土元素分布模式。 g/g,b) n 从 δ 有这些元素的含量都略高于 直分布的原理(1)虽然并不是稳定的类型,在这个区域中稀土元素总量从底部到顶部逐渐增加。相似的垂直变化也可以在灰质,K, 明矿层中的稀土元素总量主要是受矿产含量变化控制。加之,稀土元素总量从微晶质含量高的石灰石到油页岩中逐渐增加,表明沉积条件的变化。受区域构造的影响,羌塘地区的海平面在早白垩纪波动频繁,从而导致了不同的沉积环境。因此,海水侵入在控制 K, 2)硫的垂相变化和铁的相似,这主要取决于油页岩层中一些黄铁矿的含量。(3)油页岩样本中有很高的有机硫含量,但是石灰石样本中的含量会低一些。P 和 明这些有机矿产有利于植物的生长。P 还被认为与高产量有关。高产量和缺氧环境的关系有利于油页岩的分布,这也可能可以解释有机硫总量中 P 和 量的不同。(4)石灰石中含有大量的钙,而且少部分的油页岩也含有大量的钙。钙的中国地质大学垂相变化和有机硫以及灰质含量并没有太大的关系,表明钙存在于不同的阶段中。土元素的赋存状态长舌山油页岩又很少量的粗粒的岩屑矿物,细粒矿物和有机物的吸收可能是稀土元素的主要赋存状态。据说,稀土元素的聚集也许和灰质含量有关系,这也表明了油页岩中的岩屑矿物是稀土元素的主要依附者。稀土元素和 K, 及 明显的正相关关系表明稀土元素主要依存在高岭石,少部分依存在黄铁矿中。相反,稀土元素总量和有机硫成负相关关系。如果我们总结石灰石样本,油页岩中的稀土元素总量和有机硫以及有机碳成负相关关系,差不多− − 舌山油页岩大部分沉积在还原环境中。铁和硫化氢的反应大多发生在铁硫环境中,然而硫化氢和有机物的反应大多发生在还原环境中。综上所述,油页岩中的铁存在于黄铁矿和正三价粘土矿物中。因此,当硫化氢供给充足时,粘土矿物可以导致有机硫环境的生成,这也可以解释有也严重稀土元素总量和有机硫的负相关关系。据说,煤中的稀土元素和分选很好的磷酸盐有关系。在过去的数据中,稀土元素总量和五氧化二磷呈现出了负相关关系。我们总结粗粒石灰石就会发现,油页岩样本中稀土元素总量和有机硫呈负相关关系。综上所讨论的,磷有可能依存在有机物中,不同类型的磷都可以在研究区域中发现。加之,有机硫和稀土元素的负相关关系,也可以解释稀土元素和五氧化二磷的负相关关系。5 结论(1)不同油页岩样品中稀土元素总量不同,g/g。 ,和美国油页岩中稀土元素的凭据含量差不多,但是比黑页岩,中国普通没煤和北美的混合页岩稍低。相反,长舌山的粗粒石灰石样本中稀土元素的聚集会略低一些,平均大概 g/g。(2)在油页岩样本中的稀土元素赋存类型有 类型显示了略高的稀土元素总量和 a/率,B 类型正好相反。两种类型都呈现出了明显的倾于轻稀土元素趋势(La n/ ,伴随着单位重稀土趋势,还有明显的 3)稀土元素的垂相变化和灰质,K, 及 有机硫和有机碳的含量呈负相关关系,表明油页岩中的稀土元素是由陆地风化物控制的。中国地质大学of in a by ∑ in g/g, to S of g/g) of A , of in e g/g) , a e g/g) in of 国地质大学It is a s 007, to 63 of 79 008. of in as an in in et 2009) 2003), in et 1996). a in Fu et 2009a). in [Fu et 2008] Fu et 2009b]), a of in of in [et 2003] et 2008]) to EE of [1991], [et 2003], [Qi et 2007], [et 2008] et 2008]; 2009). so on in in of of of in to to of (1a) ([et 2001] et 2004]). 国地质大学is in of 1a), is a of 0 km in an 0 km in a 1b). of to Fu et 2009a), in Fu et 2009a). in is by Fu et 2009a). is of is in of 1b). A 8 of a 0 cm on in to as as to 00 on a in to 1998). is 5%. by a 000 at 1997) Qi et 2007). is %. of 国地质大学at B/0508B/in il a B/B/OC of ). So,d) of in be to to a of of it i, Fe a In 5% r = r = r = r = r = e (r = i, i, K i a is of by l/Si of is 国地质大学in to by RD is in of of ). r = r = 2O (r = a in in is as a is in a e is in et 2003). in A r = is A r = of is a r = r = 2O (r = is in aO r = − a r = − sugg
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