黄土覆盖区油气微渗漏地表蚀变高光谱特征响应机理研究

以甘肃庆阳油气区为例,根据油气微渗漏的物理化学过程,通过地面实测黄土样品的波谱曲线,以及其中碳酸盐、粘土矿物、二、三价铁离子含量的测试分析,检测黄土覆盖区油气微渗漏所引起的特征光谱响应。根据黄土样品的测试分析,已知油气区碳酸盐矿物含量明显高于未知油气区,而且二价铁离子含量增加引起红层褪色现象明显,但粘土化蚀变特征不明显。从实测土壤光谱曲线包络线去除后,提取的土壤光谱吸收特征参数中,碳酸根和二价铁离子对应的吸收深度、吸收面积和对称度等三个特征参数与其含量相关性强,拟合度好。由此,对地面实测的14条土壤光谱曲线聚类分析能够有效区分油气微渗漏明显的已知油气区类和油气微渗漏不明显的未知油气区类。     

基于反射光谱吸收特征勘探天然气的方法研究

反射光谱学提供了一种高效和低成本的鉴别物质成分和结构的方法;油气微渗漏理论则建立了油气藏与其上部地表的特定异常之间的因果关系。因此,可以通过检测地表异常的反射光谱来勘探油气。野外实地测量和高光谱遥感均能够实现反射光谱的检测。文章通过对青海某地区野外测量的反射光谱的分析,首先提出了典型气田区测点的光谱曲线的宏观吸收特征;然后,完成了反射光谱中的吸收特征的提取,包括吸收波段深度、位置、宽度和对称度,以此分析测区采集的样品光谱,建立了该地区的特征光谱库;提出了检测地表烃类物质的方法;最后基于线性解混模型,实现了半定量地提取测区主要蚀变矿物的丰度信息。     

利用地表土壤的反射光谱勘探油气的方法研究

反射光谱分析提供了一种高效和低成本的鉴别物质成分和结构的方法,油气微渗漏理论则建立了油气藏与其上部地表特定蚀变之间的因果关系,因此,可以通过检测地表蚀变的反射光谱来勘探油气。野外实地测量和高光谱遥感均能够实现反射光谱的检测。文章首先提出了典型含气区测点的光谱曲线的宏观特征;然后,给出了一种基于野外测量的反射光谱来确定特定蚀变的地表分布(即分类)的方法。将本方法应用于青海××地区野外测量的反射光谱的分析中,得到的蚀变异常区与该地区的已有气田成功吻合。本方法的鲁棒性实验表明,当分类过程中选用不同的参数组合(例如：分类样本,研究波段范围和相似度阈值)时,均能得到较好的分类结果。为该地区进行中的Hyperion高光谱遥感油气勘探项目提供了有效的分类样本和参考算法。     

内蒙古草原拜仁达坝矿区地表土壤的X射线衍射和近红外光谱分析

在内蒙古草原拜仁达坝矿区上部的地表覆盖层中均匀采集土壤样品,用X射线衍射和近红外光谱技术对样品进行分析测试,旨在探讨草原矿区土壤成分来源及其与地下岩体的关系。结果表明,该土壤样品主要由石英、石墨、碳酸盐、角闪石、云母、绿泥石、蒙脱石、伊利石、块磷铝矿、硬水铝石、蓝铜矿、赤铁矿等组成,说明了地表土壤成分不仅来源于地表岩体风化产物,与地下岩体及其围岩蚀变作用更加密切相关。土壤中所含蓝铜矿和赤铁矿主要来源于矿体氧化带,可作为找矿标志;蚀变矿物组合主要为绿泥石-伊利石-蒙脱石,推测该区域大致经历了钾化→硅化、碳酸盐化→绢云英岩化→泥化的蚀变过程。通过分析蚀变矿物组合,可以还原围岩蚀变及物理风化过程,为深部找矿以及矿床成因研究提供了重要的参考信息,提高了找矿的成功率。X射线衍射和近红外光谱技术用于矿物、矿床研究方面,有着经济、快速的特点,能很好的鉴定矿区地表土壤中的矿物成分。尤其是近红外光谱分析技术对样品要求低,可以对样品进行快速批量的分析,具有其独特的优越性。随着近红外技术的发展,其在地质领域中将有越来越广泛的应用,并且能在找矿勘探中发挥重要的作用。     

内蒙古卡休他他铁矿断层泥近红外光谱学特征及意义

内蒙古卡休他他铁矿是一个矽卡岩型磁铁矿床,矿区内有多组成矿后期发育的断层。本研究采用近红外光谱(NIR)分析技术对矿区内地下,地表断层泥以及地表土壤进行分析,通过矿物特征峰鉴定发现地下断层泥主要成分为镁铁质矿物,地表断层泥成分为硅铝质矿物,而地表土壤成分则两者兼有之。三组样品的成分分析结果都与采样地的地质背景一致。研究表明,鉴于矿化区内断层泥的主要成分为断层活动形成的粘土及其他早期成矿期的蚀变矿物,近红外光谱分析技术十分适用于此类样品,利用近红外光谱分析,一方面可鉴定断层泥中粘土矿物,进一步推测粘土的蚀变原岩成分。另一方面有也可鉴别成矿期蚀变矿物的种类,从而对热液矿床的研究提供有用的信息。     

云南个旧富锡铜矿床表层土壤近红外光谱分析及其意义

在个旧卡房矿区矿体上部的覆盖层中均匀采集土壤样,用近红外光谱分析技术对样品进行测试分析。结果表明,近红外光谱技术能较好的识别出土壤中的矿物,包括蚀变矿物大致组合。将这些矿物组合与矿床的特征对比发现,土壤中的一些成分与深部矿体组份有一定程度的相关性,尤其是蚀变矿物,其与该区的蚀变条件是基本一致的。因此,推测土壤中的矿物成分可以用于指示深部矿体的一些信息,能为找寻该类型铜矿床提供一些依据。此外,矿床表层土壤近红外光谱信息是可以提供找矿依据的一种快速有效的研究手段,可以将其用于其他矿床类型的研究,尤其是为深部隐伏矿床以及地质环境较为脆弱的地区提供初步找矿依据。     

光谱地质剖面在蚀变填图中的应用研究

利用遥感数据可以提取与成矿有关的蚀变信息,地质剖面可以为所提取的蚀变信息的验证和深入理解提供依据;结合地质剖面和光谱信息提取的思路提出光谱地质剖面的概念。光谱剖面可以实现光谱沿剖面的存储、显示,而光谱地质剖面的目的主要是得到蚀变类型、矿物含量等参数沿剖面线的分布, 实现蚀变矿物组合空间分带信息的提取。综合现有蚀变信息提取方法建立了光谱地质剖面信息提取的技术方法和流程, 利用地面实测光谱建立了光谱地质剖面,并在光谱地质剖面的支持下利用图像进行蚀变信息的提取和分析,探讨了光谱地质剖面在蚀变分带和遥感找矿模式中的意义和作用,光谱地质剖面的建立有助于图像和地面光谱的一体化分析,有助于蚀变填图中信息的精确提取。     

西南印度洋中脊热液区海底玄武岩元素地球化学原位分析

对西南印度洋中脊壬液区海底新鲜和蚀变玄武岩样品进行了原位元素地球化学分析,发现其中的蚀变矿物主要为绿鳞石。电子探针及能谱线扫分析显示杏仁状绿鳞石从核部到边部具有K含量降低而Na含量有所升高的特点,指示边部绿鳞石转化为皂石。绿鳞石为低温(<50 ℃)的氧化条件下的蚀变矿物,而皂石则在较低水/岩值、还原性更强的条件下形成,转化过程暗示了蚀变环境由氧化环境转化为还原环境。以电子探针为内标,利用LA-ICP-MS对蚀变矿物做原位的稀土元素分析,大部分结果均有Eu正异常的特点,指示了蚀变流体从氧化性向还原性转变,并且还原性流体对早期蚀变矿物进行了叠加改造。而蚀变区和未蚀变区的基质长石原位稀土元素对比研究则表明后期还原性热液蚀变流体对稀土元素进行了淋滤,从而导致了蚀变区稀土总量下降且出现Eu正异常的特点。由此可见,热液系统中淋滤作用具有重要意义。     

基于实测高光谱数据的矿物含量提取方法研究

针对利用线性模型提取矿物含量精度较低的问题,以波长范围为350～2 500 nm的岩石光谱为数据源,基于光谱匹配方法进行矿物识别,应用简化的Hapke模型将岩石样品反射率转换为单次反照率,利用线性模型分解单次反照率进行含量提取,并通过分段滤波及建立区域光谱库的方法提高识别精度,建立了一种基于实测光谱数据的矿物含量提取方法。通过对包古图V号岩体光谱数据的分析,与X射线衍射结果相比,该方法对长石类矿物的识别精度为100%,含量提取精度为80.5%;对粘土类蚀变矿物的识别精度为92.2%,含量提取的精度为92.36%。该方法将矿物学共生关系加入到矿物识别方法中,保证了结果的可靠性;提出了分段滤波的预处理思路,避免了滤波算法对光谱波形及吸收特征的影响,并且据有较好的去噪效果;应用Hapke模型进行实测的岩石光谱解混,能避免复杂的光谱非线性分解计算,从理论上提高矿物含量提取的精度和计算的效率。该方法对快速分析蚀变信息等工作具有一定的指导意义。     

基于野外实测光谱统计分析的蚀变矿物填图

提出了一种新的基于野外实测光谱统计分析的蚀变矿物填图方法。该方法首先对野外测量得到的大量样本光谱数据进行聚类处理,从光谱的整体特征上将不同类型的样本区分开。第二步对各聚类结果中不同蚀变矿物分别建立其各自的判别函数。第三步在遥感影像上按照聚类得到的参考光谱分别进行大蚀变类的划分,最后在此基础上采用第二步得到的各蚀变类型的判别函数进行蚀变矿物的细化填图,得到最终的填图结果。该方法充分考虑了不同蚀变类型及蚀变组合的地区差异性,建立的蚀变矿物的判别函数更具有科学性,并且填图结果可在一定程度上进行可靠度评价。将该方法应用到新疆包古图地区的某一研究子区中,获得了较好的成果。     

岩心光谱扫描仪数据处理应用研究

钻探是地质勘探的重要手段之一,近年来,随着我国地质事业的发展,大量岩心的存放和共享成了亟待解决的问题,研制岩心光谱扫描仪,实现岩心数字化解决了这一问题。然而,岩心光谱数据和图像数据的大量产生,对数据处理又提出了新要求。根据光谱学原理和光谱分析方法,对岩心扫描仪的光谱数据进行光谱分析和蚀变矿物填图,可以为地质科研、矿床分析和外围找矿提供依据。岩心图像也是岩心信息不可缺少的部分,由于岩心扫描仪探测器的局限性、光照条件以及岩心圆柱形的影响,会造成采集到的岩心图像光照不均和辐射畸变。使用非线性的双边滤波法来锐化图像,然后用黑白板定标的方法校正岩心图像,使岩心图像更加接近真实状况。用角点检测法进行特征点检测,完成了图像自动拼接工作,把一张张岩心图像按照岩心钻孔的顺序拼接成岩心柱和岩心盘,使岩心图像显示更直观。矿物的光谱分析是岩心扫描技术的核心,矿物不同,其特征吸收峰的位置也不同。常采用的矿物检索方法是吸收峰位匹配法,该方法适合混合矿物光谱检索。峰位匹配的依据是标准数据库,提出了分类数据库检索法,即根据矿物类型的不同,把标准数据库分为泥化蚀变矿物库、斑岩型蚀变矿物库、绢云母化蚀变矿物库等子数据库,根据样品图像及所处地质环境判断,选择合适的子数据库进行检索分析。文中进行两个实验,分别使用标准数据库和分类数据库分析同一样品,其分析结果表明准确率后者更高;使用标准数据库和分类数据库对同一批样品（141个样品）进行处理,用时分别是231和44 s。实验证明：分类数据库法不仅可以提高检索的准确度,还能大大加快检索速度,是准确、快速检索海量数据的有效方法。该方法是光谱检索中新颖、独特、有效的方法,是本文的创新之处。矿物光谱含有丰富的信息,其特征峰的峰强度、峰强比、峰位移、半高宽和反射率分别反应矿物的相对含量、相对温度、阳离子交换情况、结晶度和颜色等信息,提取同一批矿物的这些信息,对比分析,可获得成矿模型,揭示成矿规律。以安徽宣城一个钻孔为例,对岩心光谱扫描仪的数据进行自动图像拼接、光谱分析和蚀变矿物填图。从蚀变矿物信息提取图分析看出,该地区是酸性、低温的地质环境,低温区岩石颜色较深,在低温区中间也有高岭石、蒙脱石,说明具有良好的储油环境。经实践证明,该方法不仅效率高,能节省大量人工工作量,还能得到高质量的岩心盘拼接图、岩心柱状拼接和蚀变矿物信息提取图,是地质工作者处理岩心数据实用、可靠的方法。     

谱学分析在造山带硅质岩中的应用及其地质意义

南秦岭造山带旬阳盆地吕河地区发育有泥盆系硅质岩剖面,该剖面中的硅质岩以谱学特征为基础的微区特征清晰的记录了硅质岩的形成及后期演变信息。以南秦岭造山带旬阳盆地吕河硅质岩样品为对象,借助XRF、拉曼光谱、红外光谱和X射线粉晶衍射分析结果表明：该硅质岩内矿物主要为低温石英并包含极少量的碳酸盐矿物。XRD分析结果进一步证实该碳酸盐矿物为白云石。在吕河硅质岩内,SiO₂结构463 cm-1附近拉曼特征峰经高斯拟合后的峰面积和FWHM值证实发生了低温石英的重结晶作用,该过程中伴随了流体作用引发的有序度变化和石英颗粒的自身有序度变化。在重结晶过程中,石英颗粒的自身重结晶伴随了有序度随时间推移而逐渐增高。流体作用对硅质岩的改造表现为硅质岩内碳酸盐脉体的穿插,该过程还导致低温石英有序度提升,其中越靠近矿物边缘处的SiO₂结构有序度越高。造山带演化过程对硅质岩进行的改造主要体现在两个方面：一方面,构造应力破坏了岩石的连续性并为后期热液流体的运移穿插提供了空间;另一方面,后期流体作用的参与促进了石英颗粒重结晶的进程。红外光谱可以系统的识别硅质岩内矿物的结构类型,拉曼光谱分析可以揭示原位（in situ）微组构特征,XRD在硅质岩内微量杂质矿物的识别优势明显,这些谱学手段为研究硅质岩的成岩演化提供了重要示范。     

Microstructural Effects in Electron-Microscopic Studies of Carbonate Rocks

The effects of the destruction of unstable primary carbonate-organic polymers during the investigation of carbonate rocks in a scanning electron microscope are shown. During direct research in the standard mode, specific artifacts arise, i.e., the formation of microvoids of various configurations. The performed studies show the possibility of using these effects as features for identifying the stage of phase transformations in carbonate rocks. This is of great importance for studying the regularities of the secondary catagenetic processes of rock transformation and of the formation of high-molecular bituminous components in gas condensate and oil and gas condensate fields.     

Characterization of carbonate rocks through X-ray microfluorescence and X-ray computed microtomography

Carbonate rocks play an important role in petroleum geology by acting as reservoir rocks, generators, and even hydrocarbon sealants, accounting for about half of the oil and gas reserves known in the world. The study of these carbonate rocks have become very important in the hydrocarbon exploration scene in Brazil because of they consist in analogous for reservoir rocks of the presalt interval. Thus, the objective of this research was to use X-ray microfluorescence (micro-XRF) and X-ray microtomography analysis, as complementary techniques, in order to characterize samples of carbonate rocks in respect to their structures, textures, mineralogy, and pores. The microtomographic analyses allowed the identification of the horizontal structures as parallel lamination, horizontal, and vertical fractures filled by calcite and biotic constituents (gastropods bioclasts). Different composition of minerals were also identified, as calcite, quartz, feldspars, iron sulfides, and oxides. The porosity (ranges <1 to17%), and the high-density elements could also be quantified, as well as their distribution in each sample. The micro-XRF analysis present a direct relationship with the distribution of minerals that compound carbonate rocks, highlighting some structures, as well as helping to identify trace and minor elements in the carbonates (Mn, Sr, and Mg).     

A method for SEM analysis of matrix oil

In some cases, there are difficulties in study of the morphological forms of the matrix oil present in carbonate rocks of some deposits by scanning electron microscopy. A method is proposed for studying rock cleavages in a scanning electron microscope at different accelerating voltages, which makes it possible to identify matrix oil by selecting the phase with a high content of light elements (carbon).     

利用光谱吸收深度定量反演碳酸盐矿物的影响因素及应用分析

光谱吸收特征是矿物识别与定量反演的重要指标。为提高利用光谱吸收特征定量反演矿物精度,以方解石为代表,以线性混合光谱模型与连续统去除方法为基础,以连续统去除吸收深度(CRBD)为分析对象,按端元光谱在2.33 μm附近有无吸收特征对光谱进行分类,并分析每类数据与方解石混合光谱CRBD随丰度、反射率以及光谱特征等影响因素的变化规律,进而非线性拟合其变化范围并提出一种新的矿物含量表示方法。研究结果表明,端元丰度对CRBD值影响较大,方解石丰度越大,吸收特征越明显,CRBD值越大。同样,混合端元反射率与光谱特征对混合光谱CRBD值影响也较明显,当混合端元光谱在2.33 μm附近为无特征时,端元光谱反射率越小,CRBD随碳酸盐丰度变化上凸越明显,为反射峰特征时,端元光谱反射率越大,下凹越明显;混合端元在2.33 μm附近为吸收谷特征时,CRBD随碳酸盐丰度接近线性变化。通过交叉分析与多端元混合光谱CRBD变化分析发现,混合光谱CRBD随碳酸盐矿物丰度及混合端元反射率变化受限于一定范围,其上限拟合方程满足指数函数变化,下限拟合方程为三次多项式函数,且拟合精度较高,R2均高于0.99,RMSE低于0.005。为实现矿物含量的精确预测,根据拟合方程提出一种以变化范围替代定量值来表示碳酸盐矿物丰度分布的方法,实现碳酸盐矿物含量反演的范围表示。通过影响因素分析及范围表示法可为矿产监测、定量评估等提供新的表达方法,为建立具有普适性的地物定量反演模型提供理论参考。