本文關鍵詞：貴州松桃大塘坡錳礦中固體瀝青的地球化學特征及其成因研究

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【摘要】：松桃錳礦的位置處于貴州省銅仁市,是我國第二個超大型錳礦床,其位于揚子陸塊東南邊緣與江南造山帶的結合部位,形成于南華紀,自下而上依次為兩界河組、鐵絲坳組、大塘坡組和南沱組。前人對“大塘坡式”錳礦的成因等有過較多研究。例如生物成礦、濁流沉積成礦、熱水沉積成礦、海底火山噴發(fā)沉積成礦等等。生物成礦主要認為菱錳礦層主要形成于大塘坡初期潮坪區(qū)內的一系列的淺水低凹地區(qū)。濁流沉積成礦認為在淺水沉積環(huán)境中的錳質沉積物破碎而成的內碎屑運移到盆地中心沉積形成內碎屑菱錳礦。熱水沉積成礦認為含錳元素的熱液沿裂隙上升進入盆地,以化學和生物化學方式快速堆積成礦。海底火山噴發(fā)沉積成礦認為,在火山噴發(fā)過程中錳與火山物質迅速混合并形成含錳質的凝灰質沉積物,然后這些沉積物經過溶濾作用使錳質富集,接著經過運移作用到達裂陷槽中沉積下來,最終形成了錳礦床。近年來周琦和杜遠生通過對研究區(qū)錳礦的研究建立了黔、湘、渝毗鄰區(qū)南華紀“大塘坡式”古天然氣滲漏沉積型錳礦成礦系統(tǒng)與成礦模式這一理論,理論認為研究區(qū)錳礦是由于Rodinia超級大陸裂解導致南華裂谷盆地形成演化,進一步導致地處裂谷盆地中黔湘渝毗鄰地區(qū)形成一系列的次級地塹盆地,在一系列次級拉張、斷陷小盆地中發(fā)生的古天然氣滲漏事件的沉積產物。而后來自深部的天然氣攜帶著大量錳質沿著裂隙進入盆地,最終沉積形成錳礦床。本文也主要根據這一理論來研究固體瀝青的成因。在松桃大塘坡錳礦中,存在大量氣泡狀構造,它們在各個礦區(qū)的菱錳礦體中都十分常見。這些氣泡之中充填的都是瀝青質,氣泡壁邊緣則為玉髓,俗稱為”魚眼睛”。氣泡一般以稀疏狀和密集狀的形式分布在菱錳礦體中,有三種存在的形態(tài)：圓狀、壓扁狀和集合狀,含量一般在5-30%之間。由于瀝青球在大塘坡錳礦中普遍存在,且前人對此的研究較少,對松桃大塘坡錳礦中瀝青的來源及成因研究,將有助于分析錳的物質來源、富集方式和成礦模式,對松桃錳礦的成礦規(guī)律的總結有著重要的意義。本文在總結國內外已經取得的研究成果的基礎上,利用激光拉曼光譜、穩(wěn)定碳同位素((δ13C)和有機地球化學分析技術,詳細剖析了大塘坡錳礦中固體瀝青的物性、碳同位素組成、飽和烴化合物組成、生物標志化合物組成、芳烴化合物組成以及成熟度等地球化學特征,以及大塘坡組炭質頁巖的碳同位素組成、飽和烴化合物組成、生物標志化合物組成等地球化學特征,探討瀝青的物質來源及沉積環(huán)境,并與大塘坡組炭質頁巖進行參數對比,推測瀝青氣泡的可能成因模式。瀝青反射率為3.245%～3.336%,熱演化程度較高,在地質歷史中曾經受了高溫熱演化作用；瀝青的δ13C值為-31.49‰～-32.52‰,平均值-32.04‰：正構烷烴系列分布完整,范圍基本上都在C15-C25,均為單峰型,主峰碳為C18和C17,輕重烴∑C21-/∑C22+比值為2.27～6.64,顯示出輕烴組分的較大優(yōu)勢,OEP值為0.62-1.21,并無較為明顯的奇偶優(yōu)勢；Pr/nC17分布范圍為0.39-0.55,Ph/nC18分布范圍為0.51～0.92,均值分別為0.49和0.72,Pr/Ph分布范圍為0.30～0.67,均值為0.54,指示了還原沉積環(huán)境；三環(huán)萜烷主要表現為以C21、C23為主峰的正態(tài)分布型,碳數范圍分布在C19-C31之間,藿烷中C30藿烷的含量最高,C29藿烷其次,含有一定量的伽馬蠟烷,伽馬蠟烷/C30藿烷為0.15-0.19,Ts/(Tm+Ts)為0.41～0.51,C3122S/22S+22R為0.57～0.59；C27一C29規(guī)則甾烷基本呈“V”字型分布；DBT/P值為0.03-0.20,C26-三芳甾烷(20S)/C28-三芳甾烷(20S)值分布范圍為0.43-0.64,均值為0.52。炭質頁巖的δ13C為-31.07‰～31.67‰,平均值為-31.29‰；正構烷烴基本分布在C15-C25,主峰碳均為nC18,∑C21-/∑CC22+比值為4.77-11.09,顯示出輕烴組分的較大優(yōu)勢；Pr/Ph值為0.47-0.55,表現為較還原的沉積環(huán)境；OEP值(奇偶優(yōu)勢指數)為0.72-0.90,并無較明顯的奇偶優(yōu)勢；三環(huán)萜烷主要表現為以C21、C23為主峰的正態(tài)分布型,碳數范圍分布在C19-C31之間,藿烷中C30藿烷含量最高,C29藿烷其次,含有一定量的伽馬蠟烷,伽馬蠟烷/C30藿烷為0.22-0.35；規(guī)則甾烷呈以C27為主的“v”型分布。生物標志化合物的參數反映了瀝青的母質可能來源于低等水生生物或菌藻類,形成于一個偏還原的、半咸水的海相沉積環(huán)境。通過飽和烴色譜、生物標志物和有機碳同位素對比發(fā)現貴州松桃大塘坡菱錳礦層上、下炭質泥(頁)巖與固體瀝青具有相似的地球化學特征,顯示出同源性。推測固體瀝青的形成可能分為二個階段：①在南華紀早期,海盆深部甲烷氣的滲漏促進了以甲烷為生的低等藻類生物和細菌類微生物的大量繁殖,這些生物死亡后保存在海底泥頁巖中,形成很好的烴源巖。在菱錳礦形成之前,烴源巖開始生烴并運移到有利的儲集區(qū)域形成油氣藏,可能是分散的或雞窩狀的；②隨著海水中Mn2+氧化形成Mn02沉淀,進而逐漸被成巖作用改造成錳碳酸巖的過程中,油氣熱演化程度不斷的增高,早期形成的油氣藏中輕質組分不斷地逸出,重組分不斷濃縮成瀝青,并分散到正在形成的錳礦中,占據一定的空間。隨著錳礦層的不斷堆積,那些完全固化的瀝青形成圓球體,沒有完成固化的瀝青受到上覆錳礦體的壓力面變形,成為扁球體。從而形成了在錳礦中分散分布的、大小不一、形態(tài)不同的固體瀝青,它的不均勻分布受早期油氣藏點狀分布和噴溢口位置的控制。
【關鍵詞】：貴州 松桃 大塘坡 固體瀝青 有機地球化學 生物標志化合物
【學位授予單位】：長江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P618.32;P618.13
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-23
• 1.1 選題來源及研究意義10
• 1.2 國內外研究現狀10-19
• 1.3 研究思路與技術路線19-20
• 1.4 完成工作量20-22
• 1.5 主要研究進展和創(chuàng)新成果22-23
• 第2章 區(qū)域地質背景23-31
• 2.1 自然地理23-24
• 2.2 大地構造24-25
• 2.3 “大塘坡式”錳礦成礦的構造響應25-27
• 2.4 區(qū)域地層27-31
• 第3章 錳礦床地質特征31-36
• 3.1 含錳巖系31-32
• 3.2 瀝青在礦體中的分布特征32-36
• 第4章 瀝青的地球化學特征36-48
• 4.1 實驗方法與測試條件36-37
• 4.2 瀝青的拉曼光譜特征37-38
• 4.3 瀝青反射率38-39
• 4.4 族組成39
• 4.5 瀝青的碳同位素39-40
• 4.6 生物標志化合物特征40-48
• 第5章 固體瀝青的物質來源及其成因48-54
• 5.1 礦脈圍巖的有機地球化學特征48-50
• 5.2 固體瀝青和礦脈圍巖的對比50-51
• 5.3 固體瀝青的物質來源及其成因51-54
• 結論54-55
• 致謝55-56
• 參考文獻56-61
• 個人簡介61-62

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本文編號：850547