四川盆地震旦系陡山沱组烃源岩地球化学特征与有机质富集机制

深层古老层系在油气勘探中的重要性正越来越受到重视，四川盆地震旦系陡山沱组是中国南方这一领域的潜在烃源岩层系，但过去因关注少而研究程度低。为加深对其理解，文章以样品条件较好的四川盆地东北缘城口明月乡剖面为例，采用岩石学、主、微量及稀土元素等综合分析的方法，系统探讨了陡山沱组泥页岩的地球化学特征和有机质富集机制。结果表明，陡山沱组发育了一套富有机质的泥页岩，主体沉积于次氧化—还原水体环境，显著的Eu 正异常表明沉积时受热液活动影响明显。烃源岩有机质富集显著受控于沉积环境，同时由于沉积时整体处于较低的沉积速率，使得自下而上随沉积速率增大，有机质逐渐富集。此外，热液活动促进了有机质富集。陡山沱组具有资源潜力，但非均质性发育，可能与冰期—间冰期的海平面升降有关。     

世界最古老页岩气层储层特征与勘探前景分析

在中国南方海相主要页岩层系中,除已经成为页岩气工业产层的奥陶系五峰组—志留系龙马溪组页岩层系外,还包括寒武系牛蹄塘组及震旦系陡山沱组等海相页岩。目前,震旦系陡山沱组是中国乃至世界上发现的最古老页岩气层。本文在参考前人区域地质研究基础上,依托位于中扬子地区的鄂阳页1井钻井岩心资料,利用多尺度的储层性质表征方法,结合有机质丰度与演化特征开展综合研究,对陡山沱组古老页岩气层进行了储层及生烃潜力分析,并与美国及中国四川盆地已形成商业开发的页岩气产层进行了对比。研究认为,鄂阳页1井区震旦系陡山沱组页岩发育于相对稳定的沉积环境,泥页岩厚度大,有机质含量较高,大部分样品总有机碳(TOC)含量大于2%,且有机质显微形态以填隙状优质生气有机质为主;页岩脆性矿物含量高,微纳米孔隙及多尺度裂隙发育;与四川盆地龙马溪组页岩相比,陡山沱组页岩有机质热演化程度适中,计算拉曼成熟度介于2.0～3.0,有机质处于热解生气阶段。分析认为鄂西陡山沱组具备形成页岩气藏的基本地质条件,具有良好的资源与勘探前景。研究成果对于未来页岩气新领域、新层系的评价及勘探开发,提供了较全面的基础资料。     

雪峰山西侧震旦系陡山沱组烃源岩生烃潜力及油气地质意义

通过对雪峰山西侧地区震旦系陡山沱组烃源岩的系统观测、采样和有机地球化学研究总结了烃源岩分布规律、有机质母质类型,烃源岩的形成与沉积环境的关系、有机质成熟度及生烃史.陡山沱组黑色页岩分布及有机炭含量变化与陡山沱台盆相间的沉积模式有较大关系,陡山沱烃源岩主要分布于黔北、黔东等及上扬子东南缘等地区,黔北、黔东等地黑色页岩厚度20～70m,有机碳高值区(2.0％以上)主要分布在黔北、黔东及上扬子东南缘如石门—桃源—安化等地.有机显微组成分析表明该地区陡山沱组黑色页岩有机质类型为Ⅰ型,族组成质量分数均有饱和烃＞非烃＞芳烃的特点,盆地和斜坡相饱/芳一般要高于局限台地,不仅反映陡山沱组黑色岩系为腐泥型生油岩,而且反映陡山沱组沉积时期各地沉积母质类型与沉积环境具有一定的关系.陡山沱组不同地区沉积环境干酪根δ13Corg值不仅表明海洋浮游生物、海洋性自养菌及海生藻类为主的有机质来源在各地种类及丰度差别较大,对于特定生源(海生藻类、海洋浮游生物或海洋性自养菌)沉积有机质,沉积水体越深干酪根δ 13Corg一般越低,沉积形成的烃源岩有机质含量越高,表明烃源岩有机质含量是由有机质生产力、沉积母质类型和沉积环境共同决定.等效镜质体反射率为1.78％～3.05％,甲基菲指数MPI1值计算遵义松林陡山沱组有机成熟度Rc为1.96％,湄潭梅子湾Rc为2.06％～2.10％,反映大部分样品达到过成熟阶段,少量处于高成熟湿气阶段.生烃史模拟结果表明张家界地区陡山沱组烃源岩早志留世晚期(434Ma)进入生油阶段,中三叠世早期(244Ma)到达生油高峰并于中三叠世晚期Ro(％)达到1.3进入凝析油及湿气阶段,该结果反映陡山沱组烃源岩沉积背景为裂谷盆地晚期,古地温梯度较高生油门限深度较低,生油时间较早,有利于震旦系灯影组油气早期成藏.     

中国华南陡山沱组烃源岩的形成机制与分布预测

震旦系(埃迪卡拉系)陡山沱组是成冰系(南华系)极端冰期事件结束后首次沉积的泥岩和碳酸盐岩地层,大规模的海侵活动导致在全球广泛发育富有机质黑色页岩,可能是未来深层油气和页岩气勘探的重要烃源岩层.中国华南陡山沱组烃源岩分布广泛,由于受古构造格局、沉积相带等因素影响,烃源岩非均质性强、平面上分布差异大.本文在前人研究基础上,结合3个剖面的有机地球化学、古生物学和沉积地球化学等分析,对比华南10个典型剖面,分别对陡二段和陡四段烃源岩的沉积环境开展分析对比,认为陡二段烃源岩形成于海侵背景下的贫氧环境,陡四段烃源岩形成于海退背景下的缺氧滞留环境;多细胞藻类和疑源类是主要有机质母源.不同相带对比研究表明,台地相烃源岩主要发育在陡四段(TOC平均值为3.61％),斜坡相烃源岩在陡二段(TOC均值为2.20％)和陡四段均发育(TOC平均值为3.66％).烃源岩质量和厚度明显受控于沉积环境和古裂陷地质结构等.结合露头和钻井资料,对华南陡山沱组烃源岩分布及厚度开展预测和编图,提出了优质烃源岩分布的有利区域,为深层油气勘探和页岩气富集区预测提供了依据.     

峡东伊迪卡拉纪陡山沱组顶部重晶石特征与地质意义研究

陡山沱组顶部潮间带泻湖相泥页岩中发现重晶石, 其宏观、微观特征以及测试分析结果表明为早期成岩成因。结合产出层位沉积和地球化学特征认为, 陡山沱组沉积中期和末期发生显著海平面下降, 导致沉积速率降低至无沉积或沉积间断, 使已埋藏有机质暴露、氧化和陆源物质输入增加, 从而导致早期成岩重晶石和大型钙质结核发育和δ13C高负异常等。深水环境的变迁可能是导致陡山沱组下部发育的大型具刺疑源类生物灭绝的原因。野外沉积学特征考察显示, 陡山沱组底部、内部以及与灯影组接触部位可能存在沉积间断、饥饿沉积或平行不整合。上述研究对深入理解陡山沱组顶部年龄、早期生物演化、辐射以及Ediacaran地质历史演化具有新的启示作用。     

鄂尔多斯盆地泾川地区三叠系延长组烃源岩特征及其沉积环境

泾川地区位于鄂尔多斯盆地西南缘,烃源岩发育情况尚不明确。通过野外地质调查和钻井岩心观察,结合烃源岩测试及元素地球化学资料,对长10—长7烃源岩进行评价,在环境分析的基础上研究影响烃源岩发育的主要因素。结果表明：研究区延长组烃源岩以长7₃泥页岩为最好,有机质类型以Ⅰ型和Ⅱ₁为主,TOC为 0.42%～29%;长10—长7泥岩有机质以Ⅱ₂型为主,平均TOC含量低于 2%;Ro为 0.47%～1.08%,有机质基本已成熟。长10—长7烃源岩形成于温暖潮湿的环境,弱还原弱氧化的淡水介质条件,水深相对较浅。古生产力、沉积速率及水介质环境影响烃源岩发育。热水活动促进了古生物的繁盛,P、Cu含量及 P/Ti值越高,有机质 TOC含量越高。（La/Yb）_N值越高,沉积速率越低,有机质越富集。Cu/Zn值越高,V/Cr值越高,Th/U值越低,水体还原性越好,有机质丰度越高。总之,热水活动提高了古生产力水平,相对较低的沉积速率有利于有机质的富集,还原性较强的水介质条件可使有机质得到良好的保存。陇县一带烃源岩因受陆源植物输入的影响,且形成环境不利,烃源岩品质相对较差。     

扬子板块伊迪卡拉(震旦)纪多细胞生物的发展与烃源岩的形成

生物的生产量以及被保存的沉积有机质是烃源岩形成的重要条件。多细胞生物出现并广泛地生活于扬子地区伊迪卡拉纪陡山沱期晚期的浅海中,生物之间相互依赖和共存的多层次化和复杂化生态系统的建立,使陡山沱期成为扬子地区生命演化和发展重要时期。陡山沱期的黑色泥(页)岩在沉积时为富含水份的粥性沉积物,同时当时海洋中的氧化-还原界面较浅,生物遗体可迅速地被沉积物所覆盖而形成烃源岩。伊迪卡拉纪陡山沱期是化学、气候和环境变化的剧烈时期,也是扬子地区生命演化、有机质生产力发展和烃源岩形成的一个重要时期。     

四川盆地开江地区WT1井震旦系陡山沱组物源分析及构造背景判断*

为厘清四川盆地开江地区WT1井震旦系陡山沱组地层发育的构造背景,重塑其原型沉积盆地,为重建古地理及油气进一步勘探部署工作提供科学依据,利用岩石学、岩石地球化学及碎屑锆石U-Pb年代学手段对该井陡山沱组物源进行了分析。岩石地化结果表明WT1井陡山沱组沉积物源岩为中基性火山岩类且经历了中等程度化学风化作用;碎屑锆石U-Pb年龄主要记录了915~850Ma、794~714.5Ma以及622~700Ma 3个阶段的构造岩浆活动,与扬子克拉通北缘及邻区Rodinia超大陆的裂解演化过程有关,该构造活动背景下的中基性火山岩是WT1井陡山沱组沉积的主要物质来源。结果表明四川盆地开江地区的陡山沱组发育于拉张伸展构造背景,属克拉通内裂陷盆地沉积,有利于烃源岩层的发育;同时为Rodinia超大陆的裂解演化过程提供了重要的年代学演化证据。该成果对深入认识四川盆地的地质结构、沉积-构造演化以及油气勘探的战略部署等具有极为重要的科学意义。     

四川盆地开江地区WT1井震旦系陡山沱组物源分析及构造背景判断

为厘清四川盆地开江地区WT1井震旦系陡山沱组地层发育的构造背景,重塑其原型沉积盆地,为重建古地理及油气进一步勘探部署工作提供科学依据,利用岩石学、岩石地球化学及碎屑锆石U-Pb年代学手段对该井陡山沱组物源进行了分析。岩石地化结果表明WT1井陡山沱组沉积物源岩为中基性火山岩类且经历了中等程度化学风化作用;碎屑锆石U-Pb年龄主要记录了915～850 Ma、794～714.5 Ma以及622～700 Ma 3个阶段的构造岩浆活动,与扬子克拉通北缘及邻区Rodinia超大陆的裂解演化过程有关,该构造活动背景下的中基性火山岩是WT1井陡山沱组沉积的主要物质来源。结果表明四川盆地开江地区的陡山沱组发育于拉张伸展构造背景,属克拉通内裂陷盆地沉积,有利于烃源岩层的发育;同时为Rodinia超大陆的裂解演化过程提供了重要的年代学演化证据。该成果对深入认识四川盆地的地质结构、沉积-构造演化以及油气勘探的战略部署等具有极为重要的科学意义。     

雪峰山西侧地区陡山沱组层序地层划分及沉积体系展布北大核心CSCD

埃迪卡拉系陡山沱组发育的厚层炭质页岩为寻找页岩气的有利层位。根据岩芯观察、野外剖面实测和室内镜下岩石薄片鉴定分析,并结合各种沉积相标志研究,确定研究区陡山沱组主要发育浅水型碳酸盐岩台地沉积,进一步划分为碳酸盐岩台地相、斜坡相及若干亚相。以Vail的层序地层学理论为指导,通过以岩性—岩相转换界面为主的层序界面识别,确定陡山沱组发育3个Ⅲ级层序,每个层序可划分出TST和HST两个沉积体系域。在沉积相和层序地层学分析的基础上,编制了岩相古地理图并对其演化特征进行了分析。不同沉积背景下的烃源岩其有机质特征存在明显的差异性,说明岩相古地理对烃源岩的发育和分布具有重要的控制作用。结合各相带烃源岩物性特征,认为台内盆地相为陡山陀组最有利页岩气勘探地区。     

四川盆地湄潭组生烃潜力分析及勘探意义

四川盆地油气资源丰富，盆地内发育多套富有机质泥页岩，并形成了多套优质生储盖组合。奥陶系是四川盆地下组合目前勘探关注的重要层系，但尚未取得重要油气勘探突破，该成藏组合是否存在烃源岩是该层系油气勘探关注的核心问题之一。下奥陶统湄潭组主要为一套陆棚相泥页岩沉积，分布广、厚度大，其生烃潜力备受关注。基于地层发育特征，通过岩性组合分析、古生物鉴定和微量元素测试，并结合有机质丰度（TOC）参数，结果显示四川盆地在湄潭组沉积期存在川南和川北两个沉积中心:川南沉积中心厚度大，但砂岩或砂质含量多，不利于烃源岩发育；川北沉积中心湄潭组岩性主要为深灰色-灰黑色泥岩、页岩和粉砂质泥岩；疑源类化石和微量元素组成表明沉积环境利于烃源岩发育，TOC达到一般烃源岩标准，因此认为川北地区存在湄潭组烃源岩沉积中心。通过湄潭组有机地球化学分析和源储匹配成藏解剖，结合烃源岩空间分布预测认为，湄潭组烃源岩能为川北-川东北地区上寒武统-奥陶系油气成藏提供烃源保障；以湄潭组为烃源，可形成上生下储、源储通过不整合相接的"湄潭组生-上寒武统洗象池组储"有利成藏组合和下生上储、源储通过断层相接的"湄潭组生-中奥陶统宝塔组储"的潜在成藏组合。湄潭组生烃潜力的确认和2种成藏组合的建立，扩大了川北-川东北地区勘探空间，对上寒武统-奥陶系实现勘探突破具有重要意义。     

皖南二叠纪海相暗色岩系成因及有机质富集模式

皖南二叠系已成为页岩气勘探的重要目标层位,暗色岩系的硅质来源长期存在争议,有机质富集堆积机理尚不清楚。本文通过皖南地区二叠纪海相栖霞组、孤峰组和大隆组暗色岩系的岩石学特征、古生物群落、沉积特征、有机质丰度和元素地球化学特征分析,探讨其沉积背景、硅质来源和有机质富集模式。研究表明：栖霞组硅质主要来源于热液;孤峰组硅质主要来源于生物和热液;大隆组硅质主要来源于生物和热液,少量来源于生物。二叠纪属热带—亚热带温暖潮湿气候,暗色岩系沉积于具缓慢沉积速率的厌氧—贫氧的100～300 m水体环境中,有机质含量高。栖霞组和孤峰组富有机质暗色岩系的形成除受控于局限滞留的缺氧环境外,还和海底热液活动提供生物繁盛的营养元素与矿物质和上升流的作用有较为密切的关系。大隆组富有机质暗色岩系的形成与长兴期多期火山喷发带入大量营养元素和微量元素,导致初级生产力提高,生物消亡—繁盛—再消亡—再繁盛—消亡,生烃母质快速堆积,且与缺氧环境密不可分。     

吉木萨尔凹陷芦草沟组致密油系统的成藏特殊性

通过烃源岩条件、储层特征与原油类型分布及其来源、源-储配置关系的系统分析,分析了准噶尔盆地吉木萨尔凹陷芦草沟组上、下段致密油系统的自生自储与层控成藏特征。结果表明,芦草沟组咸水湖相沉积中的不同岩性均有不同含量的原始有机质,其中的泥岩有机质丰度和生烃潜力最高,为主力烃源岩,母质类型具倾油特征,处于生油阶段。位于烃源岩层系内的砂岩类与碳酸盐岩类储集层主要为低孔低渗-致密背景,含油性与物性差异存在密切关系。源-储配置表现为互层和泥包砂特征,具有源、储邻近叠置分布的致密油聚集条件。芦草沟组上、下段的原油物性与地化特征存在明显差异,分别主要来自邻近层段烃源岩。综合研究认为吉木萨尔凹陷内芦草沟组具有就近运移、自生自储的层控致密油成藏模式。     

敦煌盆地五墩凹陷中间沟组下段泥页岩地球化学特征及沉积模式

分析泥页岩形成的沉积环境对页岩气储层评价和甜点区优选具有重要意义。为深入探讨敦煌盆地五墩凹陷中间沟组下段富有机质泥页岩的形成环境和有机质聚集机制,以DY1井为研究对象,开展了总有机碳(TOC)含量、显微组成、碳同位素、主量元素、微量元素和稀土元素等测试。结果表明,五墩凹陷中间沟组下段岩性为灰黑色炭质泥页岩、粉砂质泥页岩夹薄煤层等,泥页岩具有较高的TOC含量,质量分数介于0.53%~25.25%,均值为8.18%,成熟度R_ran介于0.74%~1.21%。Mo含量、P/Ti值和有机质显微组成表明,中间沟组下段沉积水体具有较低的初级生产力,高丰度有机质主要来自于陆源高等植物,反映了研究区浅水三角洲–半深湖环境下泥页岩的古生产力不是有机质聚集的关键控制因素;V/(V+Ni)、Ce_anom、Th/U和U_EF-Mo_EF协变模式等揭示中间沟组下段泥页岩形成于缺氧环境;Sr/Cu、Rb/Sr和气候指数C等指标反映了温暖–半干旱的古气候条件;Sr/Ba、Ba/Ga、Ca/(Fe+Ca)和Al₂O₃/MgO等特征指示古水体为淡水–微咸水;Zr/Al、Rb/K和MnO 含量等指标反映了沉积水体为浅水–半深水。依据DY1井沉积环境参数与有机质聚集的关系,建立了中间沟组下段富有机质泥页岩的沉积模式,自下至上经历2个旋回4种沉积模式,沉积水体由浅水三角洲–半深湖沉积–浅水三角洲–半深湖沉积演变,富有机质泥页岩形成于低初级生产力、高等植物陆源输入为主以及缺氧的半深湖环境,缺氧条件是中间沟组下段泥页岩有机质聚集保存的关键控制因素。该研究为敦煌盆地侏罗系页岩气成藏机理、资源潜力评价和有利区优选提供了理论支持。      

四川盆地下古生界硅质页岩层系中硅质来源及其对有机质保存的影响初探

四川盆地下古生界两套硅质页岩层系(寒武系底部页岩和奥陶系—志留系五峰组—龙马溪组页岩)是其重要的页岩气产层,五峰组—龙马溪组硅质含量与TOC及含气量呈正相关性,暗示硅质矿物对该地区页岩气的生成具有重要意义。但硅质来源复杂,且存在后期硅质流体的注入。因此,本文在总结前人的研究成果基础上,对四川盆地寒武系底部硅质岩系和五峰组—龙马溪组硅质岩系的硅质特征进行了详细的岩石学分析,揭示了3种硅质来源特征:(1)同沉积无机硅质流体;(2)生物硅;(3)后期无机硅质流体。其中寒武系底部以同沉积无机硅质流体和生物硅来源为主,同沉积硅质流体导致有机质快速石化埋藏,有机质内部结构及形态保存较好;五峰组—龙马溪组硅质来源以后期无机硅质流体和生物硅来源为主,有机质在保存过程中受硅质流体的影响很小,有机质腐泥化作用充分,内部结构和形态多数保存较差。该研究初步揭示了两套页岩层系的硅质发育岩石学特征,及其对有机质保存的影响,期望能为四川盆地两套页岩气储层差异性提供新的思路和基础地质数据。     

鄂尔多斯盆地延长期湖泊热流体活动对烃源岩有机质丰度和类型的影响

选择鄂尔多斯盆地南部连续取岩心的YK1井延长组样品开展了系统的烃源岩评价、元素地球化学和孢粉相分析,探讨了延长期湖泊热流体活动对烃源岩有机质丰度和类型的影响。以碳质泥岩和油页岩为主的长7-3段发育优质烃源岩,灰黑色泥岩为主的长7-1+2段部分层段发育好的烃源岩,砂泥岩互层的长6段个别层位也可形成较好的烃源岩。热流体活动强度指标Al/(Al+Fe+Mn)和(Fe+Mn)/Ti比值指示,与上述3个烃源岩发育阶段相对应古湖泊经历了3幕明显的热水活动过程,其中长7-3期为热水活动的高峰。YK1井烃源岩可划分出3种孢粉相:孢粉相A分布于长8—长9段和长6-2+3段,主要出现Ⅲ型及少量Ⅱ型有机质,有机碎屑以半透明木质和凝胶化颗粒为主;孢粉相B分布于长7-3段,主要为Ⅰ型和Ⅱ₁型有机质,以高丰度藻类体和无定形体有机质为特征;孢粉相C分布于长7-1+2段,主要为Ⅱ型有机质,丰富的无定形体和植物碎屑同时出现。烃源岩总有机碳含量、有机质类型以及主要生烃组分含量均与热水活动强度表现出很好的耦合关系,表明热流体活动可能导致湖泊藻类和浮游生物的繁盛,使烃源岩有机质丰度和质量得到明显提高。热水活动高峰长7-3期发生了藻类勃发和优质烃源岩的沉积。     

四川盆地东南部震旦系灯影组四段台缘带天然气勘探前景

四川盆地绵阳-长宁拉张槽两侧震旦系灯影组台缘带是重要的天然气勘探领域,自川中古隆起核部拉张槽东侧灯影组台缘带发现安岳气田以来,处于古隆起南、北两侧深层-超深层斜坡和深洼陷区的灯影组台缘带日益受到关注,但对其发育特征尤其川中古隆起南侧灯影组四段台缘带的发育特征和油气成藏条件等缺乏清晰的认识。基于此,充分利用最新地震和钻井等资料,选择四川盆地东南部绵阳-长宁拉张槽东侧灯影组四段台缘带进行了重点研究。结果表明,该区灯影组四段台缘带平面展布方向自南向北从北东向转为北北西向,剖面上与川中古隆起及其北斜坡至深洼区的陡坡型台缘带差异显著,以缓坡型台缘带为特征;该区油气成藏条件优越,发育陡山沱组、灯三段和筇竹寺组3套烃源岩,储层品质良好,发育系列由台缘丘滩体构成的岩性圈闭,空间上存在“下生上储、旁生侧储和上生下储”等多种源储配置样式,具有近源优储的显著特点,且保存条件好,勘探前景好。     

鄂尔多斯盆地长7段细粒沉积岩特征与古环境——以铜川地区瑶页1井为例

三叠系延长组长7段是鄂尔多斯盆地中生界重要的烃源岩层系。为探究长7段细粒沉积岩发育特征、沉积环境及有机质富集控制因素,以盆地南缘瑶页1井为例,运用X射线衍射、偏光显微镜、扫描电镜、XRF成像等方法,对长7段细粒沉积岩沉积特征及其纵向演化规律开展系统分析。研究表明,长7段主要发育三种细粒沉积岩类型:块状泥岩、水平纹层状页岩和透镜纹层状页岩。其中块状泥岩主要位于长7段的上部和下部,发育块状构造,石英长石含量较高,黄铁矿多以八面体自形晶产出,判断块状泥岩是高能环境中的产物,水体富氧,不利于有机质的生成和保存,有机质丰度较低。透镜纹层状页岩主要发育于长7段的中部,黄铁矿异常丰富,含有大量火山灰组分;草莓状黄铁矿粒度分布指示水体缺氧但具有一定波动;在较好保存环境和火山营养物质注入的双重作用下,透镜纹层状页岩的平均有机质丰度最高。水平纹层状页岩则多位于长7段中上部,以"有机质+黏土"或"有机质+黏土+火山灰"的结构产出,黄铁矿粒度分析指示沉积环境安静,水体缺氧,有利于有机质保存,有机质丰度介于块状泥岩和透镜纹层状页岩之间。瑶页1井长7段有机质丰度与黄铁矿含量的高相关性指示铜川地区长7期水体可能具有较高的硫酸盐浓度,硫酸盐的来源可能与湖底热液、海侵、火山喷发等事件相关。