中哈边境伊犁地区中二叠统沉积环境的地球化学判别

细粒沉积物中的暗色泥岩是利用地球化学指标进行沉积环境分析的最有利载体之一。中哈边境伊犁地区中二叠世泥岩较为发育,厘定泥岩形成时的沉积环境对其是否可以成为烃源岩和其生成油气潜力十分关键。本次研究主要从暗色泥岩主量元素、微量元素分析、稀土元素分析结果为基础,选用对沉积环境反映比较敏感的元素,分析研究区地层中微量元素含量及其比值与沉积介质环境之间的对应关系,进而探讨伊犁地区中二叠世沉积期的湖盆气候条件、盐度、氧化还原条件等沉积环境特征。研究结果表明:[m(Sr)/m(Ba)]、[m(B)/m(Ga)]和硼质量分数(w(B))共同反映出伊犁地区中二叠世为较咸水—咸水的沉积环境,且从早期的晓山萨依期向晚期的铁木里克期湖盆古盐度逐渐升高;U、Th/U和V/(V+Ni)揭示出伊犁地区中二叠统为缺氧环境下的产物,沉积环境为水体分层不强的厌氧环境—水体分层及底层水体中出现H_2S的厌氧环境的过渡;依据中二叠世泥岩北美页岩标准化分布推测当时沉积应为化学风化作用较弱的较干燥气候,同时水体可能较安静。综上分析认为:伊犁地区中二叠世处于干燥缺氧的咸水环境,且从早到晚沉积环境水体的还原性逐渐增强,盐度逐渐增高。     

华北板块南缘六盘山盆地固参1井马东山组泥页岩段古沉积环境研究

以六盘山盆地固参1井白垩系马东山组泥页岩段为研究对象,通过元素地球化学测试分析,采用CaO/(MgO·Al2O3)、Sr/Cu、Rb/Sr、Sr /Ba、Sr丰度、Th/U、 V/Cr、V/(V+Ni)、Fe/Mn和(Al＋Fe)/（Ca＋Mg）等一系列古气候、古盐度、古氧化还原条件和古水深判别指标,对固参1井马东山组泥页岩沉积古环境进行探讨。结果表明：马东山组泥页岩沉积时期总体为年平均古气温应大于15℃的温暖潮湿气候,水体为半深湖—滨浅湖的半咸水—咸水环境,沉积物是在贫养—厌氧环境中形成的。古气候、古盐度、古氧化还原条件及古水深在垂向上存在3个相对变化的旋回,且古气候与古水深、古还原条件呈正相关性,与盐度呈负相关性。适宜的古水深、较强的还原条件,稳定匮乏的碎屑供给等古环境因素相对变化的3个旋回共同控制了马东山组泥岩、页岩、钙质泥岩、泥灰岩组合的非均质的页岩油气储层。     

莱阳凹陷莱阳群黑色页岩氧化还原敏感微量元素特征与有机质富集的控制因素

咸化湖盆泥岩和页岩的地球化学特征对咸化烃源岩的形成条件和沉积环境具有重要指示意义。对山东莱阳凹陷下白垩统莱阳群泥岩和页岩的氧化还原敏感微量元素(RSE,包括Mo、Cr、Zn、Cu、Ni、Co、V、As、U和Th)和总有机碳(TOC)进行分析,旨在恢复研究区氧化还原环境和探讨盐湖有机质富集的控制因素。研究结果显示,瓦屋夼组和止凤庄组泥岩的TOC含量较低,RSE没有明显富集,RSE及其比值(U/Th、Cu/Zn、V/Cr和Ni/Co)反映该沉积时期为氧化环境;水南组黑色泥页岩的TOC含量骤增,RSE显著富集,反映该沉积时期为弱还原环境;龙旺庄组和曲格庄组TOC含量迅速减小,RSE含量较低,反映该沉积时期为富氧环境。水南组黑色页岩有机质的富集与古气候、古生产力、古盐度和氧化还原条件等综合因素有关,其中古气候是导致古生产力、古盐度和氧化还原条件等因素变化的主控因素。     

准噶尔盆地南缘芦草沟组页岩的沉积过程及有机质富集机理

准噶尔盆地南缘二叠系芦草沟组页岩是重要的烃源岩和非常规油气资源储层,具有重大页岩油气勘探潜力.然而对准南芦草沟组页岩的沉积过程、古气候控制湖泊水文条件以及页岩中有机质的富集机理的研究相对较少.通过系统的野外地质调查和样品分析测试,主要利用沉积学定性分析和地球化学定量表征相结合的方法对芦草沟组页岩进行了综合研究.结果表明,研究区芦草沟组页岩主要沉积于盐度分层的半深湖-深湖环境;古气候在研究区湖盆流域具有独特的分带性,博格达东北部的古气候较温暖和潮湿,而博格达以西的古气候则相对干旱;博格达东北部较湿润的古气候引起该地区较充足的降雨,促进了湖水的盐度分层,同时降雨促进河流携带大量富营养元素的淡水注入湖泊引起了表层水体生产力升高,导致博格达东北部芦草沟组页岩相对于博格达西部地区具有更高的TOC含量;表层水体的古生产力与较稳定的贫氧-厌氧环境是研究区芦草沟组页岩有机质富集的主控因素.      

湘中涟源凹陷上泥盆统佘田桥组页岩地球化学特征及有机质富集机理

上泥盆统佘田桥组是湘中地区页岩气勘探的重要层系之一.为了探讨湘中地区涟源凹陷上泥盆统佘田桥组黑色泥页岩有机质富集机理,系统采集了区内湘新地3井佘田桥组20个泥页岩岩心样品,开展有机碳含量、主量元素、微量元素以及稀土元素等地球化学特征测试,分析佘田桥组页岩的古盐度、古气候、古氧化还原条件和古生产力等古沉积环境.结果表明:佘田桥组底部层段有机碳含量较高（1.28%~2.68%）,平均值为1.69%.页岩主要成分为SiO₂（50.27%）、Al₂O₃（13.66%）、CaO（11.55%）.微量元素Rb、Sr和Zr富集而Co、Mo、Sc和Hf亏损.Sr/Ba、化学蚀变指数（CIA）、Th/U、V/Sc、V/Cr、δU比值表明佘田桥组富有机质页岩段沉积环境为淡水-半咸水、干旱的贫氧-次富氧环境,贫有机质页岩段为咸水、干旱-半干旱的富氧环境.结合区域层序地层特征,综合对比佘田桥组有机碳含量（TOC）与古氧化还原条件、古生产力条件的相关性,揭示出涟源凹陷佘田桥组富有机质页岩段有机质富集的主控因素为古氧化还原环境,而贫有机质页岩段有机质主要来源于陆源供给.      

阿尔泰南缘吉木乃地区下二叠统沉积环境的地球化学判别

选用对沉积环境反映比较敏感的元素,对吉木乃地区珠万喀腊剖面早二叠世卡拉岗组14件泥岩样品开展主量元素、微量元素、稀土元素分析,分析研究区地层中微量元素含量及其比值与沉积介质环境之间的对应关系,进而探讨吉木乃地区早二叠世沉积期的湖盆气候条件、盐度、氧化还原条件等沉积环境特征。研究结果表明,古盐度指标w(B)、[m(Sr)/m(Ba)]和[m(B)/m(Ga)]平均值分别为51.32×10~(-6)、0.29%和2.42%,共同反映出吉木乃地区早二叠世为淡水环境,期间存在多个水体咸淡变化的次级旋回;氧化还原条件指标V/(V+Ni)、Th/U和U平均分别为0.82%、3.62%和0.92%,揭示出吉木乃地区下二叠统为缺氧环境下的沉积;经北美页岩标准化后发现泥岩中稀土元素比北美页岩的含量低,推测当时沉积应为化学风化作用较弱的较干燥气候,同时水体可能较安静。     

新疆三塘湖盆地二叠系湖相白云岩形成机理初探

利用薄片染色、微量元素和稳定同位素测试等方法对三塘湖盆地中二叠统芦草沟组与湖相暗色泥岩共存的白云岩的形成机理进行了探讨。白云岩分为纹层状藻云岩和斑块白云岩两种类型。白云岩的微量元素和同位素特征表明其形成于较高盐度、高Mg/Ca比、强还原的沉积环境。通过对白云岩镁离子来源的分析,认为纹层状藻云岩形成于准同生期,而斑块白云岩则是在埋藏成岩期火山物质淋滤、交代作用下形成的。     

天山东段地区二叠系芦草沟组沉积特征与古环境对比

天山东段地区二叠系芦草沟组的沉积时代、沉积环境和构造背景存在争议。根据芦草沟组中发现的标准化石桃树园吐鲁番鳕、托姆介介形虫和孢粉化石组合,结合沉积地层中大量碎屑锆石最年轻峰值年龄261 Ma,认为芦草沟组的沉积时代为瓜德鲁普世(中二叠世)而非乌拉尔世(早二叠世)。近年来,在芦草沟组中发现典型海相指示矿物海绿石、海相或海陆交互相托姆介介形虫,加之超高盐度咸化湖盆的证实,认为芦草沟组主体为湖相沉积,但部分沉积时段受到海侵(泛)事件影响。天山东段地区准噶尔盆地、三塘湖盆地、吐哈盆地二叠系芦草沟组具有相似的岩石组合、动物群面貌和构造特征,但不同盆地古盐度、古气候、古氧化还原条件、古水深、初级生产力及热液输入强度等具有差异,分析认为芦草沟组形成于相似的伸展裂谷构造背景,但不同盆地之间沉积特征具有差异、不具备统一的沉积中心,为一系列弥散性裂谷盆地群。     

四川盆地中部中侏罗统沙溪庙组沉积期古环境与古气候演化——以永浅1井为例

四川盆地中部中侏罗统沙溪庙组沉积期古环境与古气候研究对揭示该时期盆内的沉积格局、重建古地理及油气形成与演化具有重要的理论和实践意义。本文以四川盆地中部永浅1井的47件泥岩样品为研究对象,通过主微量元素的变化特征恢复研究区沙溪庙组沉积期的古环境与古气候演化过程。研究结果表明,Sr/Ba比值、Rb/K2O比值、Ca/Mg比值和Ca/(Ca+Fe)比值指示川中地区中侏罗统沙溪庙组沉积期整体为淡水环境,但在沙溪庙组一段沉积中、晚期出现了短暂的水体盐度升高;V/(V+Ni)比值、U/Th值、V/Cr比值与Ni/Co比值指示沙溪庙组沉积期整体为间歇暴露的浅水氧化环境,局部为弱氧化或还原环境;C值、CIA值和Rb/Sr比值等指标显示,沙溪庙组沉积期古气候总体为温暖湿润的气候环境,但期间发生波动性干旱,在温暖湿润和半干旱—半湿润之间频繁波动。多元地球化学参数为川中地区中侏罗统沙溪庙组沉积期的古气候演化和区域性古气候对比提供了新的证据。     

宁南盆地古近纪沉积岩地球化学特征对沉积环境的反映

沉积物元素地球化学特征是盆地沉积环境变化的响应。通过分析沉积岩的微量元素和稀土元素含量变化特征,研究了宁南盆地古近纪气候条件、古盐度和氧化还原环境。Cu、Cs质量分数变化以及Rb/Sr比值、Sr/Cu比值特征,揭示寺口子组沉积时期至少存在一期由潮湿-干旱转变的气候事件,从寺口子组沉积末期到清水营组沉积初期,古气候由干旱变为潮湿。Sr/Ba比值和B/Ga比值反映清水营组沉积水体盐度与寺口子组相差不大,仅在石峡口水库处古盐度值极大,其他地区略有减小。寺口子组沉积过程中,水体盐度有所增加。氧化还原指标V/Cr、Ni/Co、U/Th、V/(V+Ni)、δU、δCe、Ce/La和Ce_(anom)以及氧化还原敏感元素V、U、Ni、Zn和Cr的质量分数变化指示清水营组沉积时期水体氧含量整体小于寺口子组沉积时期。寺口子组沉积环境以氧化环境为主,清水营组沉积水体为氧-贫氧环境。     

内蒙古东部索伦地区中二叠世哲斯组古环境与海平面相对升降的地球化学记录

根据研究区哲斯组的岩性特征、沉积构造特征,结合泥岩微量元素和饱和烃有机地球化学等地球化学参数,综合研究索伦地区哲斯组的沉积环境,进而解释海平面的相对升降,为研究区哲斯组油气地质条件评价提供依据。结果表明研究区哲斯组沉积环境的水体为半咸水,古盐度范围为18.55‰~28.72‰,古气候以温湿为主。B(硼元素)和微量元素比值Sr/Ba、B/Ga等可以反映的古盐度与古水深的变化,两者受海平面升降变化影响;利用定量计算的古盐度和反映古盐度的Sr/Ba值、B/Ga值和Rb/K值等编制了海平面相对变化曲线,显示研究区哲斯组剖面发生了2次海侵、海退沉积旋回,海侵发生在哲斯组底部和中部。据沉积相分析,结合地球化学指标V/(V+Ni)值、稀土元素Ce异常值饱和烃气相色谱,表明研究区哲斯组主要为缺氧、还原的浅海陆棚沉积环境,该环境有利于有机质保存和烃源岩发育。     

准噶尔盆地南缘芦草沟组页岩地球化学特征及沉积环境分析——以准页3井为例

通过对准页3井中芦草沟组页岩样品测试数据进行分析,探讨了页岩样品的地球化学特征及垂向变化规律,进一步阐述了其沉积环境指示意义及变化特征。结果表明准页3井芦草沟组页岩中Al和K偏低,Na、Ca和Fe偏高,P元素明显富集,整体属于较为干旱的环境;Sr/Ba与B参数特征说明芦草沟组整体处于半咸水-咸水沉积环境,垂向上盐度含量不断增大;Fe~(2+)/Fe~(3+)、V/V+Ni、V/Cr、LREE/HREE、δCe和δEu参数特征表明芦草沟组整体为酸化弱还原环境下近源沉积,而下段为贫氧环境,中上段为厌氧环境,且受北天山陆源碎屑和火山灰间歇性影响,为有机质的输入和保存提供了较为有利的条件。     

甘肃平凉奥陶系平凉组深水沉积特征及沉积环境分析——以银洞官庄剖面为例

甘肃平凉上奥陶统平凉组深水沉积发育。对银洞官庄剖面进行实测,出露地层厚146 m,自下而上分为30个小层,岩性以砂屑灰岩、泥晶灰岩、粉屑灰岩及页岩为主,夹有砾屑灰岩及泥岩等,伴有水平层理、平行层理、交错层理及波状层理等沉积构造,按岩性变化由下到上可划分为3段。在前人研究成果的基础上,通过野外实测、室内薄片鉴定和地球化学分析等综合研究,认为银洞官庄剖面平凉组沉积环境为半深海,主要发育深水原地沉积、等深流沉积、浊流沉积及碎屑流沉积等4种沉积类型。剖面深水原地沉积普遍发育,下部主要发育碎屑流沉积与浊流沉积,向上浊流与等深流相互作用,等深流沉积逐渐增多。根据V含量、Sr含量、87Sr/86Sr、Sr/Ba、Sr/Cu、Rb/Sr、B/Ga、U/Th、V/Cr、Ni/Co、V/(V+Ni)、Ceanom及Ce/La等地球化学指标的垂向变化特征对古沉积环境的反演表明:平凉组沉积时期,相对海平面整体呈上升趋势,古气候由湿润向干旱转变,古盐度逐渐增大,沉积环境还原性逐渐增强。对剖面样品(中上部为主)的地球化学参数和沉积类型的统计分析表明,V含量、87Sr/86Sr、Rb/Sr可在一定程度上反映平凉组不同深水沉积类型的差异:古水深较深、古气候较干旱、古盐度较大且还原性较强的沉积环境有利于等深流沉积的形成,古水深较浅有利于重力流沉积的发育,古水深较深、古气候较温湿且古盐度较小则有利于深水原地沉积的发育。     

准噶尔盆地东南缘芦草沟组油页岩元素地球化学特征及沉积环境意义

准噶尔盆地晚二叠世沉积的芦草沟组湖相页岩是一套重要的烃源岩或油页岩资源。本文通过XRF和ICP-MS技术测试了该盆地东南缘博格达山地区芦草沟组油页岩的元素含量,分析了其分布与组成特征,阐述该区芦草沟组沉积时期的古环境特征。研究表明,芦草沟组油页岩样品大多数主元素含量偏低,但磷(P)含量较高, P/Ti比值为0.23～1.94;微量元素Sr/Ba比值多小于1, Sr/Cu比值处于4.88～12.36之间, V/Cr比值为2.40～3.91, V/(V+Ni)比值为0.70～0.83,古气候指数为0.48～0.61;轻重稀土元素比值为5.92～7.10,轻稀土元素明显富集。综合各参数特征及变化趋势表明,研究区芦草沟组沉积时期主要是半干旱-半湿润的古气候特征,总体上为半咸水的湖盆环境,沉积水体较深,沉积速率较慢,具有中-高的初始古生产力。从沉积初期至晚期,古气候逐渐变干旱,沉积水体盐度逐渐升高和还原性逐渐增大。研究区芦草沟组有机质富集属于生产力模式,主要受古气候和古生产力控制,但沉积后期沉积水体水化学条件的变化也为有机质保存提供了有利的条件。     

松辽盆地北部白垩纪青山口组黑色页岩元素地球化学特征及沉积古环境恢复

对松辽盆地北部青山口组118块页岩样品进行有机碳和元素地球化学测试,运用一系列判别古气候、古盐度、古生产力和古氧化还原条件的地化指标,恢复青山口组黑色页岩的沉积环境,探讨富有机质页岩成因机制。青山口组沉积期为温暖半湿润亚热带气候,古气温>15℃,水体为陆相微咸水—半咸水环境,盐度5‰~10‰。青山口组底部发育厚度约30 m的富有机质页岩,TOC最高达到9.39%,自下而上有机碳含量逐渐变低。富有机质页岩Cu、Ni、Mo和Zn含量高,发育大量胶磷矿、藻席,表明青山口组早期湖盆生产力达到峰值,为有机质富集提供物质基础。U元素含量以及V/(V+Ni)、V/Sc比值较高,表明青山口组早期水体为强还原环境,为富有机质页岩保存提供有利条件。中-晚期随着湖盆收缩、水体变浅,还原环境遭到破坏,有机碳含量降低。TOC与古生产力及氧化还原指标呈正相关关系,表明有机质含量的变化主要受控于湖盆生产力和氧化还原环境。古海侵事件带来丰富营养物质,极大提高了湖盆生产力,保证有机质大量供应;同时海侵造成盐度分层,使底部水体的强还原环境不受破坏,促进了有机质的保存。松辽盆地青山口组在白垩纪全球缺氧事件影响下形成了面积约5×10^-3km;的黑色页岩,是页岩油勘探的重要目标。     

鄂尔多斯盆地北部侏罗系泥岩地球化学特征:物源与古沉积环境恢复

鄂尔多斯盆地北部侏罗系泥岩地球化学特征记录了当时重要的地质信息。通过对该区中侏罗统直罗组及延安组泥岩的X射线荧光常量元素分析以及ICP-MS微量、稀土元素分析对其源区构造背景、源岩属性进行了综合研究。与此同时,根据泥岩典型地球化学参数的垂向变化对其古沉积环境进行了恢复。研究结果表明:盆地北部侏罗系沉积岩与北邻阴山-大青山-乌拉山地区前寒武纪古老基底的片麻岩、麻粒岩、孔兹岩等变质岩系以及各时代侵入岩具有较大的亲缘性,是其主要物源。源区构造背景主要是与大陆岛弧相关的活动大陆边缘。Sr/Cu、Rb/Sr、CIA、Sr/Ba、V/（V+Ni）、Ce_anom等泥岩地球化学指标的垂向变化特征对古沉积环境的反演表明,从延安期→直罗组沉积早期→直罗组沉积晚期,古气候由温湿气候逐渐变得越来越干旱,水体古盐度整体上由微咸水相的淡水环境逐渐向半咸水相的淡水环境转变,古氧化还原环境为水体分层不强的还原环境。     

内蒙古东部中二叠世吴家屯组海平面相对变化的泥岩地球化学证据

对内蒙古东部中二叠统吴家屯组泥岩进行了微量元素和有机地球化学研究,显示研究区吴家屯组水体的古盐度范围为16.6‰~28.7‰,主要为半咸水沉积。微量元素及其比值可以反映古盐度和古水深的变化,两者受海平面相对变化的影响;且古盐度、海平面相对升降在沉积相上有较好的响应。利用定量计算的古盐度和反映古盐度的Sr/ Ba、B/Ga值等编制了海平面相对变化曲线,显示研究区吴家屯组发生了2次海侵海退旋回,海侵发生在吴家屯组底部和中部。根据沉积相分析,结合地球化学指标V/(V+Ni)值、稀土元素Ce_anom及饱和烃气相色谱,表明区内吴家屯组主体为缺氧、还原的浅海陆棚环境,该环境有利于有机质的保存和烃源岩的发育。     

鄂尔多斯盆地镇北地区延长组长4+5段沉积期古环境条件及意义

以鄂尔多斯盆地镇北地区三叠系延长组长4+5段为研究对象,通过野外露头剖面、钻井岩芯共47块泥岩样品的微量元素、稀土元素地球化学分析,运用Sr/Ba、Th/U、Rb/K、硼(B)法,钴(Co)法、δU、V/(V+Ni)、V/Cr、Ni/Co、Ce/Ce*、Eu/Eu*、Sr/Cu、Mg/Ca等相关元素比值,定性、定量对长4+5段沉积期的古盐度、古温度、古水深、古气候及古氧化-还原条件进行了判识.结果表明,长4+5段沉积期古气温介于14.5～24.6℃C之间,为半潮湿—半干燥的温带—亚热带气候;古盐度为陆相微咸水环境,介于0.50‰～3.78‰之间;古水温为8.9～11.9℃;古水深介于10～85 m之间;沉积物形成于弱还原—氧化条件.相对于延长组长7段沉积期来说,长4+5段尽管发育暗色泥岩,但由于环境条件的明显改变,气温升高致使水温增加,水体盐度增大,最终影响有机质发育和保存,不利于该段有效烃源岩的形成.     

贵州岑巩区块下寒武统变马冲组黑色页岩沉积地球化学特征及其沉积环境意义

基于钻井岩心资料,对贵州岑巩区块下寒武统变马冲组黑色页岩取心段进行系统采样、主微量元素测试及沉积地球化学分析。研究结果表明：1）古盐度判别指标Sr/Ba及Rb/K分布显示,下寒武统变马冲组黑色页岩沉积时期属局限海背景下的半（微）咸水—淡水相沉积,变马冲组一段—三段古盐度垂向变化不大;Sr丰度与碳酸盐矿物含量之间具明显的响应关系;2）古氧相指标V/Cr、Ni/Co、U/Th比值及δU值分布表明变马冲组黑色页岩沉积为氧化为主、间或贫氧的环境,V/（V+Ni）比值判别偏于还原环境;3）古气候判别参数“C”、Sr/Cu及SiO₂/Al₂O₃比值表明该套页岩沉积期主体属温湿气候,利于有机质形成;4）古水深及离岸远近判别参数Rb/Zr、Sr/Ba比值分布显示水体较浅、离岸较近的沉积特征,结合物源及沉积构造背景指征参数分析,变马冲组黑色页岩属大陆边缘离岸较近、水体较浅的陆源碎屑沉积。此研究认识揭示了岑巩区块下寒武统沉积环境的演化,进而为该套黑色页岩的有机质富集机理及页岩气选区评价提供一定的地质依据。     

准南与柴窝堡凹陷芦草沟组页岩地球化学特征对比与古环境恢复

在野外露头实测、系统采样基础上,结合地球化学分析测试资料,着重讨论了准噶尔盆地南缘二叠系芦草沟组主量元素、微量元素及稀土元素等地球化学特征,在此基础上恢复了研究区二叠系芦草沟组沉积时的古环境,对比了准南与柴窝堡凹陷芦草沟组沉积的差异性。结果表明,柴窝堡凹陷芦草沟组常量元素中Ca,K,Mg和Na相对富集,P相对较少,微量元素比值V/(V+Ni)及V/Cr均低于准南,轻稀土元素相对富集。准南与柴窝堡凹陷芦草沟组优质烃源岩主要发育于生产力较高、水体缺氧的还原环境,但相对于柴窝堡凹陷芦草沟组,准南芦草沟组页岩形成于生产力更高、水体更深且更缺氧的古环境,该环境更有利于总有机碳的形成与保存。