松辽盆地姚家车站剖面嫩江组一段下部湖相有机质组成及其沉积环境特征

姚家车站剖面位于松辽盆地东南部,是研究嫩江组一段烃源岩发育时湖泊沉积环境的一个典型露头剖面。通过测定和分析总有机碳(TOC)含量及其稳定碳同位素组成(δ¹³C_org)、特征分子标志物(Pr/Ph、伽玛蜡烷、C30甾烷、芳基类异戊二烯、脱羟基维生素E和GDGTs)的剖面变化,讨论了嫩江组一段下部湖泊有机质组成及沉积环境特征。根据剖面各参数的变化特征,可将其沉积划分为2个阶段。剖面TOC含量为0.06%～3.98%,具有阶段Ⅰ高,阶段Ⅱ低的特征,主要受初级生产力水平和保存条件的控制。δ¹³C_org值揭示出沉积有机质主要来源于湖泊内源。特征生物标志物的剖面变化表明:嫩江组一段沉积期湖泊水体分层,下部水体缺氧,且阶段Ⅰ和阶段Ⅱ的上部湖泊水体缺氧已上升至透光带;湖泊下层水体盐度相对较高,存在短期快速变化。24-正丙基胆甾烷和24-异丙基胆甾烷含量的剖面变化揭示出嫩江组一段时期松辽古湖盆发生了海侵,但海侵是间歇性的,而不是持续的。分析认为:松辽海侵的发生与高盐、缺氧、分层的水体环境及油页岩的形成密切相关。尝试利用TEX₈₆指标定量重建了嫩江组一段下部古湖泊水体温度,结果表明松辽盆地在白垩纪基本处在亚热带气候区。     

松辽盆地后金沟剖面烃源岩地球化学特征及其古环境重建

通过对晚白垩纪松辽盆地后金沟剖面不同类型烃源岩进行详细的有机地球化学分析,揭示嫩江组一段上部到二段下部的烃源岩有机地球化学特征及古环境意义。根据元素分析、Rock-Eval及生物标志化合物等参数,发现嫩江组一段上部随着埋深的减少,有机质的来源以湖泊内源和陆生高等植物混合为主逐渐向以湖泊内源占优势过渡;正构烷烃分布呈现出高碳数的奇偶优势与低碳数偶奇优势共存、高碳数的奇偶优势、低碳数的偶奇优势三种模式;δ13Corg、C/N及海相C₃₀甾烷共同证实了海侵作用的发生,且24-正丙基-胆甾烷、24-异丙基-胆甾烷和甲藻甾烷含量分别为0.09~8 μg/g、0~2 μg/g、0~0.3 μg/g,随着埋深的减少呈现增加趋势。嫩江组二段下部有机质来源以湖泊内源占优势,且非海相藻类对长链正构烷烃有一定的贡献,有机质的保存与缺氧环境和微生物的活动均有关;24-正丙基-胆甾烷、24-异丙基-胆甾烷和甲藻甾烷的含量分别为2.8~12.5 μg/g、2.4~8.5 μg/g、0.1~0.64 μg/g,随埋深减少呈现一定波动性。因此认为嫩江组一段上部沉积环境总体表现为滨湖到浅湖相的过渡并且伴随海侵作用逐渐增强;嫩江组二段下部被证明是半深湖到深湖相的沉积类型,海相C₃₀甾烷含量的波动变化指示了海侵的多期次。     

准噶尔盆地烃源岩与原油地球化学特征

准噶尔盆地是中国西部典型的多旋回叠合盆地,发育石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系和古近系6套烃源岩,广泛分布于盆地不同地区。石炭系海陆交互相烃源岩分布于盆地大部分地区,泥岩有机质丰度中等,以Ⅱ型有机质为主,碳质泥岩和煤有机质丰度高、类型差。二叠系湖相烃源岩分布广、厚度大,有机质丰度高、类型好,干酪根碳同位素组成轻,是盆地中最主要的烃源岩。三叠系湖相烃源岩在盆地东部有机质丰度较高、以Ⅱ型有机质为主。侏罗系为煤系烃源岩,有机质丰度高,但以Ⅱ_2型和Ⅲ型有机质为主,干酪根碳同位素组成重。白垩系和古近系湖相烃源岩主要分布于盆地南部,有机质丰度中等,但以Ⅰ、Ⅱ型有机质为主。石炭系烃源岩目前主要处于高—过成熟阶段,二叠系、三叠系烃源岩主要处于成熟—高成熟阶段,侏罗系烃源岩在大部分地区未成熟—低成熟,只在南部与东部坳陷达到成熟—高成熟,白垩系和古近系烃源岩目前也只在南部坳陷处于低成熟—成熟演化阶段。准噶尔盆地目前发现了6大类典型原油,其地球化学特征存在很大差异。第一类原油碳同位素组成特别重(δ~(13)C-26‰);第二类原油碳同位素组成轻(δ~(13)C-29‰)、含有丰富的胡萝卜烷、类异戊二烯烷烃、三环萜烷和伽马蜡烷,甾烷以C_(28)、C_(29)为主,基本没有重排甾烷;第三类原油碳同位素轻(δ~(13)C-29‰)、重排甾烷、Ts、C_(29)Ts及C_(30)重排藿烷异常丰富;第四类原油碳同位素组成重(δ~(13)C-28‰~-26‰),Pr/Ph大于2.5,三环萜烷含量低且以C_(19)、C_(20)为主,藿烷系列丰富,伽马蜡烷极低,甾烷以C_(29)规则甾烷及重排甾烷为主;第五类原油碳同位素组成轻(δ~(13)C-29‰)、Pr/Ph1.0、伽马蜡烷丰富且有两个异构体、Ts、C_(29)Ts、C_(30)重排藿烷、C_(27)~C_(29)异胆甾烷及C_(30)甲基甾烷十分丰富;第六类原油主要为中低成熟油,碳同位素组成重(δ~(13)C-28‰~-26‰),C_(27)、C_(28)、C_(29)甾烷呈Ⅴ型分布,甲藻甾烷异常丰富。第二类原油广泛分布于盆地不同区域,其他类型原油均只分布于盆地局部地区。西北缘地区以第二类原油为主,可分为3个亚类;腹部地区以第二类原油为主,可分为4个亚类,还有少量第四类原油;东部地区有前4类典型原油,此外还有混合原油;南缘地区目前发现有第二、第四、第五及第六类4种典型原油,也有少量混合原油。     

准噶尔盆地油气源、油气分布与油气系统

准噶尔盆地是中国西部典型的多旋回叠合盆地,发育有石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系和古近系6套烃源岩,同时存在6大类原油和3大类天然气,广泛分布于盆地不同地区。西北缘原油总体相似,碳同位素组成轻(δ~(13)C-29‰),胡萝卜烷、类异戊二烯烷烃、三环萜烷、伽马蜡烷丰富,甾烷以C_(28)、C_(29)为主,基本没有重排甾烷,为第二类原油,来源于二叠系湖相烃源岩。腹部绝大多数原油与西北缘原油相似,但胡萝卜烷、类异戊二烯烷烃、伽马蜡烷等有差异,来源于不同凹陷的二叠系湖相烃源岩;少量原油碳同位素组成重(δ~(13)C-28‰~-26‰),Pr/Ph大于2.5,三环萜烷以C_(19)、C_(20)为主,藿烷丰富而伽马蜡烷极低,以C_(29)规则甾烷及重排甾烷为主,为第四类原油,来源于侏罗系煤系烃源岩。东部存在5种类型原油,第一类原油碳同位素组成特别重(δ~(13)C-26‰),来源于石炭系烃源岩;第二类原油与腹部地区绝大多数原油十分相似,来源于二叠系湖相烃源岩;第三类原油碳同位索组成轻,重排甾烷、Ts、C_(29)Ts及C_(30)重排藿烷异常丰富,来源于中上三叠统湖相烃源岩;第四类原油源于侏罗系煤系烃源岩;混合类原油为二叠系、三叠系、侏罗系原油的混合,各自贡献平均分别为20%、15%和65%。南缘存在4类典型原油,为第二、第四、第五和第六类原油,其中第二、第四类分别源于二叠系和侏罗系;第五类原油碳同位素组成轻(δ~(13)C-29‰)、Pr/Ph1.0、伽马蜡烷丰富且有两个异构体、Ts、C_(29)Ts、C_(30)重排藿烷、C_(27)~C_(29)异胆甾烷及C_(30)甲基甾烷丰富,来源于白垩系湖相烃源岩;第六类原油主要为中低成熟原油,碳同位素组成δ~(13)C~28‰~-26‰,C_(27)、C_(28)、C_(29)甾烷呈"V"型分布,甲藻甾烷异常丰富,来源于古近系湖相烃源岩。准噶尔盆地天然气有油型气、混合气和煤型气,前两类主要来源于二叠系湖相烃源岩和石炭系海相烃源岩,煤型气主要来源于石炭系和侏罗系煤系烃源岩。不同类型油气分布与不同时代烃源灶具有良好对应关系:石炭系油气主要分布于陆东-五彩湾;二叠系油气主要分布于西北缘、腹部与东部;三叠系原油仅分布于东部;侏罗系原油主要分布于东部与南部;白垩系原油仅分布于南缘中部;古近系原油仅分布于南缘西部。按照盆地构造特征及不同时代烃源灶与油气关系,将准噶尔盆地划分为西部、中部、东部、南部及乌伦古5个油气系统及15个子油气系统。     

中国西部、东北地区湖泊沉积物中碳酸盐碳、氧和有机碳同位素组成及与环境的响应

湖泊沉积物中碳酸盐碳、氧和有机质碳同位素组成受湖泊环境介质的控制,可以有效地指示环境演化过程。通过对中国东北和西部青藏高原、新疆现代湖泊表层沉积物的碳酸盐的碳、氧同位素组成(δ13C、δ18O)、有机碳同位素组成(δ13Corg),以及有机质含量(TOC)、C/N分析研究,发现当湖泊中以浮游植物来源有机母质为主时,其δ13Corg为-30‰~-23‰;以硅藻为主的藻类来源时,δ13Corg为-30‰~-16‰;以挺水植物来源,δ13Corg为-30‰~-24‰;沉水植物来源,δ13Corg为-24‰~-16‰;以水生植物和陆生植物来源为主时,δ13Corg为-30‰~-20‰;当以陆生植物来源为主时,其δ13Corg为-26‰~-24‰。当西北地区半封闭湖泊表层沉积物中碳酸盐含量大于30%时,湖泊表现出δ13C、δ18O之间较好的正相关性,TOC主要以内源有机质来源为主。     

松辽盆地湖相烃源岩中生物标志物的单体烃碳同位素组成特征及其意义

本研究对松科一井嫩江组一和二段(K2n1和K2n2)岩芯样品进行了有机碳稳定同位素和单体烃分子碳同位素分析,结合其他地球化学参数探讨了沉积环境与母质生物之间的关系。正构烷烃碳同位素在–35.7‰~–28.7‰之间变化,显示了各链长正构烷烃具有不同的母质生源。其中,中链正构烷烃(MCA)碳同位素明显贫13C,偏轻达5‰,可能与其先体母质部分地利用了有机质降解的贫13C的CO2有关。嫩江组藿烷碳同位素(δ13Chopane)处于–32.00‰~–68.65‰之间,在嫩一段下部的δ13Chopane偏轻达到–68.65‰,表明该时期存在甲烷营养菌。在嫩一段δ13CGa较重、δ13Chopane显著偏轻的层段与水体分层、间歇性透光带缺氧相对应,反映了该时期的化跃层界面较浅,缺氧层上升到了透光带,这种极端的水体环境有利于沉积有机质的保存,造成了该层段高TOC、高HI的富有机质烃源岩的形成;而在嫩二段伽马蜡烷缺失、δ13Chopane较重时,则反映了水体的化跃层界面较深,环境相对较为氧化,有机质保存条件变差,导致了该段TOC和HI相对较低。由此可见,水体化跃层界面的深浅不仅控制了湖泊沉积有机质的丰度,还影响了水体中微生物的发育,在化跃层较浅的层段,嗜甲烷菌、化学自养菌发育,而在化跃层较深的层段,水体中以化学自养菌为主。另外,δ13CGa和δ13C4-甲基甾烷与水体盐度呈正相关关系,水体盐度越高,其碳同位素值越重。     

大兴安岭四方山天池15.4ka B.P.以来湖泊沉积记录

文章对位于大兴安岭中北段四方山天池湖泊沉积物进行了多指标的分析,结果表明,15.4ka B.P.以来,TOC和TN含量变化较大,两者正相关(R=0.99),TOC含量从冰期的1.60％逐渐上升到近代的34.40％,可能反映了湖泊有机质逐渐累积过程.TOC/TN比值的变化范围为10.4～18.8,平均值14.2;δ13Corg.值在-31.79‰～-22.51‰之间波动.四方山天池周边为森林,植被类型以C3植物占绝对优势,δ13Corg.值的变化可能主要受到有效降水量的控制.根据δ13Corg.的变化以及TOC、TOC/TN指标,本区域15.4ka B.P.以来的气候演化过程可以分为以下6个阶段:1)15.4～14.5kaB.P.,TOC含量低(1.60％ ～4.76％,平均值为2.95％),TOC/TN比值在10.4～13.8之间,可能表明沉积物有机质主要来源于湖泊藻类和陆生C3植物的共同输入,且水生植物贡献比例较高,δ13Corg.值相对偏正,有效降水量低,气候冷干;2)14.5～12.7kaB.P.,与Bφlling-Allerφd暖期相对应,TOC含量和TOC/TN比值显著上升,且波动明显,并于13.6ka B.P.左右同时达到此阶段的最大值,可能指示沉积物有机质主要来源在13.6ka B.P.左右发生了从以陆生植物为主到湖泊藻类和陆生植物贡献相当的转变,δ13Corg.值整体偏负,并在14.4ka B.P.左右出现最负峰值(-31.79‰),有效降水量有所增加,但也经历了明显的湿-千变化;3)12.7～11.3ka B.P.,此阶段对应新仙女木期,TOC含量稍有增加(6.33％ ～ 10.19％),TOC/TN比值持续下降(平均值为13.7),此时湖泊藻类和陆生C3植物对沉积物有机质都有贡献,但水生植物略多,δ13Corg.值严重偏负,有效降水量增加,气候冷湿;4)11.3～7.2ka B.P.,TOC含量有所增加且变化较大(8.49％ ～ 20.24％),TOC/TN比值在11.5～18.4之间,沉积物有机质主要来源于陆生植物和湖泊藻类的共同输入,δ13Corg.值是整个剖面曲线上最为偏正的时期,气候升温明显,有效降水量减少,但也有冷暖-干湿波动;5)7.2～4.5ka B.P.,TOC含量较高且基本保持不变,TOC/TN比值在高频振荡中逐渐升高,陆生C3植物对沉积物有机质的贡献比例逐渐增加,δ13Corg.值逐渐偏负,有效降水量增加,气候更加湿润;6)4.5ka B.P.以来,TOC含量显著升高(19.45％ ～ 34.40％),TOC/TN比值和δ13Corg.值变化不大,湖泊沼泽化明显,气候较为稳定且总体变干.四方山天池湖泊沉积物清楚记录了B-A暖期、新仙女木事件以及8.2ka B.P.冷事件等全球性气候事件的发生,并与东亚季风影响区的其他高分辨率记录具有可比性.     

天目山泥炭类脂物记录的微生物特征和植被演替

为进一步了解泥炭中微生物特征和植被的变化,对采自浙江天目山的样品进行了类脂生物标志物与有机碳同位素(δ13Corg)的测定。有机碳δ13Corg值整体偏负,显示C3植物占优势的特点。正构烷烃的分布特征表明,大多数样品来源于陆生高等植物和低等菌藻类生物,其中高碳数正构烷烃主要以C29为主峰,显示植被类型以木本植物为主,但草本植物的相对比例也发生了多次变化,且这种变化与有机质的相对贡献量密切相关。在深度100~68cm,不同来源的有机质,特别是低等菌藻类的相对贡献量都相对较少;在深度68~30cm,低等菌藻类生物的贡献逐渐变大;而表层泥炭的有机质主要来源于高等植被,菌藻类的输入较少。泥炭有机碳同位素与类脂生物标志物的综合特征表明,该区植被经历了几次明显变化,并据此可将研究区中全新世以来环境演化分为早(4100~3200aB.P.)、中(3200~700aB.P.)、晚(700aB.P.以来)三个环境演化阶段,其结论与前人的环境演化与全球气候变化研究具有较好的可比性。     

21 kaB.P.以来大兴安岭中段月亮湖沉积物全岩有机碳同位素组成变化及其古气候意义

月亮湖是位于大兴安岭中段阿尔山一柴河火山区的一个火山口湖,地处现今季风/非季风影响的过渡地带,对气候环境变化反应敏感.月亮湖长约9m的沉积岩芯记录了21cal.kaB.P.来的古气候演化历史.月亮湖沉积物全岩有机碳同位素组成(δ13Corg)、总有机碳含量(TOC)和总氮含量(TN)分析结果表明:δ13Corg值分布范围为-34.3%～-24.8‰,具有9.5‰的变化幅度,但总体仍然在陆生C3植物的变化范围内.TOC含量分布范围为1.04%～23.55%,TN含量分布范围为0.08%～1.78%,TOC与TN含量变化趋势相同,呈正相关性,两者都显示出末次冰期晚期时含量特别低的特征.沉积物的TOC/TN比值(原子比)分布范围为6.3～28.2,其中末次冰期晚期的值比较低,说明沉积物中有机质以内源水生生物为主,其后TOC/TN比值明显升高且多14,说明大部分有机质来源于汇水盆地中的陆生植物.根据多个指标综合分析,有效湿度的影响很可能是δ13Corg变化的主导因素.因此,近2万年来月亮湖全岩有机碳同位素组成变化与古气候变化的对应关系是:暖湿气候对应着偏负的δ13Corg值,冷干气候对应着偏正的δ13Corg值,全新世期间因植被变化不大,其δ13Corg值变化幅度也不大.     

银额盆地下白垩统巴音戈壁组油页岩有机地球化学特征及成矿条件

通过对银额盆地下白垩统巴音戈壁组油页岩总有机碳、全硫、岩石热解和生物标志化合物等分析,讨论了巴音戈壁组油页岩有机地球化学特征及成矿条件。研究表明:巴音戈壁组油页岩的有机质丰度较高,干酪根类型为Ⅰ型和Ⅱ1型。正构烷烃呈单峰分布,主碳峰数为nC_(27)或nC_(31)。甾类化合物中重排甾烷含量较低,以规则甾烷为主,C_(27)-C_(28)-C_(29)规则甾烷呈反L型分布。萜类化合物中以C30藿烷占优势的五环三萜类化合物含量最高,其次为三环萜烷,还检测到少量的伽马蜡烷和奥利烷。研究区样品的T_(max)为432℃～439℃,CPI和OEP呈高值,甾烷C_(29)ααα20S/(20S+20R)、藿烷Ts/(Ts+Tm)和C_(31)22S/(22S+22R)均呈低值,反映了巴音戈壁组油页岩有机质处于未成熟-低成熟阶段。正构烷烃∑C_(21)-/∑C_(22)+(0.20～0.29)呈低值,规则甾烷∑(C_(27)+C_(28))/∑C_(29)(0.83～1.15)为1±,萜类化合物中高丰度的藿烷系列(C_(27)-35)、中等丰度的三环萜烷、低丰度的伽马蜡烷和奥利烷,综合反映了油页岩有机质来源为细菌和藻类等低等水生生物、浮游生物以及陆生植物的混合来源。S/TOC (0.01～0.19)、伽马蜡烷指数(0.11～0.37)、Pr/Ph (0.30～0.62)和较低的重排甾烷丰度等指示巴音戈壁组油页岩形成于淡水-半咸水、还原环境。淡水-半咸水条件下,盐度分层引起的底层水还原环境是银额盆地巴音戈壁组二段油页岩成矿的有利条件。