贵州松桃大塘坡锰矿中固体沥青的地球化学特征及其成因研究

发布时间：2017-09-14 14:24

  本文关键词：贵州松桃大塘坡锰矿中固体沥青的地球化学特征及其成因研究

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【摘要】：松桃锰矿的位置处于贵州省铜仁市,是我国第二个超大型锰矿床,其位于扬子陆块东南边缘与江南造山带的结合部位,形成于南华纪,自下而上依次为两界河组、铁丝坳组、大塘坡组和南沱组。前人对“大塘坡式”锰矿的成因等有过较多研究。例如生物成矿、浊流沉积成矿、热水沉积成矿、海底火山喷发沉积成矿等等。生物成矿主要认为菱锰矿层主要形成于大塘坡初期潮坪区内的一系列的浅水低凹地区。浊流沉积成矿认为在浅水沉积环境中的锰质沉积物破碎而成的内碎屑运移到盆地中心沉积形成内碎屑菱锰矿。热水沉积成矿认为含锰元素的热液沿裂隙上升进入盆地,以化学和生物化学方式快速堆积成矿。海底火山喷发沉积成矿认为,在火山喷发过程中锰与火山物质迅速混合并形成含锰质的凝灰质沉积物,然后这些沉积物经过溶滤作用使锰质富集,接着经过运移作用到达裂陷槽中沉积下来,最终形成了锰矿床。近年来周琦和杜远生通过对研究区锰矿的研究建立了黔、湘、渝毗邻区南华纪“大塘坡式”古天然气渗漏沉积型锰矿成矿系统与成矿模式这一理论,理论认为研究区锰矿是由于Rodinia超级大陆裂解导致南华裂谷盆地形成演化,进一步导致地处裂谷盆地中黔湘渝毗邻地区形成一系列的次级地堑盆地,在一系列次级拉张、断陷小盆地中发生的古天然气渗漏事件的沉积产物。而后来自深部的天然气携带着大量锰质沿着裂隙进入盆地,最终沉积形成锰矿床。本文也主要根据这一理论来研究固体沥青的成因。在松桃大塘坡锰矿中,存在大量气泡状构造,它们在各个矿区的菱锰矿体中都十分常见。这些气泡之中充填的都是沥青质,气泡壁边缘则为玉髓,俗称为”鱼眼睛”。气泡一般以稀疏状和密集状的形式分布在菱锰矿体中,有三种存在的形态：圆状、压扁状和集合状,含量一般在5-30%之间。由于沥青球在大塘坡锰矿中普遍存在,且前人对此的研究较少,对松桃大塘坡锰矿中沥青的来源及成因研究,将有助于分析锰的物质来源、富集方式和成矿模式,对松桃锰矿的成矿规律的总结有着重要的意义。本文在总结国内外已经取得的研究成果的基础上,利用激光拉曼光谱、稳定碳同位素((δ13C)和有机地球化学分析技术,详细剖析了大塘坡锰矿中固体沥青的物性、碳同位素组成、饱和烃化合物组成、生物标志化合物组成、芳烃化合物组成以及成熟度等地球化学特征,以及大塘坡组炭质页岩的碳同位素组成、饱和烃化合物组成、生物标志化合物组成等地球化学特征,探讨沥青的物质来源及沉积环境,并与大塘坡组炭质页岩进行参数对比,推测沥青气泡的可能成因模式。沥青反射率为3.245%～3.336%,热演化程度较高,在地质历史中曾经受了高温热演化作用；沥青的δ13C值为-31.49‰～-32.52‰,平均值-32.04‰：正构烷烃系列分布完整,范围基本上都在C15-C25,均为单峰型,主峰碳为C18和C17,轻重烃∑C21-/∑C22+比值为2.27～6.64,显示出轻烃组分的较大优势,OEP值为0.62-1.21,并无较为明显的奇偶优势；Pr/nC17分布范围为0.39-0.55,Ph/nC18分布范围为0.51～0.92,均值分别为0.49和0.72,Pr/Ph分布范围为0.30～0.67,均值为0.54,指示了还原沉积环境；三环萜烷主要表现为以C21、C23为主峰的正态分布型,碳数范围分布在C19-C31之间,藿烷中C30藿烷的含量最高,C29藿烷其次,含有一定量的伽马蜡烷,伽马蜡烷/C30藿烷为0.15-0.19,Ts/(Tm+Ts)为0.41～0.51,C3122S/22S+22R为0.57～0.59；C27一C29规则甾烷基本呈“V”字型分布；DBT/P值为0.03-0.20,C26-三芳甾烷(20S)/C28-三芳甾烷(20S)值分布范围为0.43-0.64,均值为0.52。炭质页岩的δ13C为-31.07‰～31.67‰,平均值为-31.29‰；正构烷烃基本分布在C15-C25,主峰碳均为nC18,∑C21-/∑CC22+比值为4.77-11.09,显示出轻烃组分的较大优势；Pr/Ph值为0.47-0.55,表现为较还原的沉积环境；OEP值(奇偶优势指数)为0.72-0.90,并无较明显的奇偶优势；三环萜烷主要表现为以C21、C23为主峰的正态分布型,碳数范围分布在C19-C31之间,藿烷中C30藿烷含量最高,C29藿烷其次,含有一定量的伽马蜡烷,伽马蜡烷/C30藿烷为0.22-0.35；规则甾烷呈以C27为主的“v”型分布。生物标志化合物的参数反映了沥青的母质可能来源于低等水生生物或菌藻类,形成于一个偏还原的、半咸水的海相沉积环境。通过饱和烃色谱、生物标志物和有机碳同位素对比发现贵州松桃大塘坡菱锰矿层上、下炭质泥(页)岩与固体沥青具有相似的地球化学特征,显示出同源性。推测固体沥青的形成可能分为二个阶段：①在南华纪早期,海盆深部甲烷气的渗漏促进了以甲烷为生的低等藻类生物和细菌类微生物的大量繁殖,这些生物死亡后保存在海底泥页岩中,形成很好的烃源岩。在菱锰矿形成之前,烃源岩开始生烃并运移到有利的储集区域形成油气藏,可能是分散的或鸡窝状的；②随着海水中Mn2+氧化形成Mn02沉淀,进而逐渐被成岩作用改造成锰碳酸岩的过程中,油气热演化程度不断的增高,早期形成的油气藏中轻质组分不断地逸出,重组分不断浓缩成沥青,并分散到正在形成的锰矿中,占据一定的空间。随着锰矿层的不断堆积,那些完全固化的沥青形成圆球体,没有完成固化的沥青受到上覆锰矿体的压力面变形,成为扁球体。从而形成了在锰矿中分散分布的、大小不一、形态不同的固体沥青,它的不均匀分布受早期油气藏点状分布和喷溢口位置的控制。
【关键词】：贵州 松桃 大塘坡 固体沥青 有机地球化学 生物标志化合物
【学位授予单位】：长江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P618.32;P618.13
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-23
• 1.1 选题来源及研究意义10
• 1.2 国内外研究现状10-19
• 1.3 研究思路与技术路线19-20
• 1.4 完成工作量20-22
• 1.5 主要研究进展和创新成果22-23
• 第2章 区域地质背景23-31
• 2.1 自然地理23-24
• 2.2 大地构造24-25
• 2.3 “大塘坡式”锰矿成矿的构造响应25-27
• 2.4 区域地层27-31
• 第3章 锰矿床地质特征31-36
• 3.1 含锰岩系31-32
• 3.2 沥青在矿体中的分布特征32-36
• 第4章 沥青的地球化学特征36-48
• 4.1 实验方法与测试条件36-37
• 4.2 沥青的拉曼光谱特征37-38
• 4.3 沥青反射率38-39
• 4.4 族组成39
• 4.5 沥青的碳同位素39-40
• 4.6 生物标志化合物特征40-48
• 第5章 固体沥青的物质来源及其成因48-54
• 5.1 矿脉围岩的有机地球化学特征48-50
• 5.2 固体沥青和矿脉围岩的对比50-51
• 5.3 固体沥青的物质来源及其成因51-54
• 结论54-55
• 致谢55-56
• 参考文献56-61
• 个人简介61-62

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本文编号：850547