四川盆地南部志留系龙马溪组富有机质页岩沉积环境的元素地球化学判别指标

氧化还原敏感元素是确定古海洋水体氧化还原环境的重要指标,常用的环境判别指标有U/Th,V/Sr,V/Cr,Ni/Co,V/(V+Ni),δU,Ce/Ce*,Eu/Eu*等元素比值。对四川盆地南部宁203井志留系龙马溪组页岩沉积环境的元素地球化学研究结果表明,龙马溪组底部富有机质页岩沉积于缺氧环境,上部为氧化环境。有机碳含量与V/Cr和Ni/Co呈正相关关系,且生物生产力相关元素富集,说明有机质保存与缺氧环境有关。认为在对页岩沉积水体氧化还原条件进行研究时,应将地球化学指标与沉积和古生物特征综合起来得出科学解释。     

四川盆地东部五峰组—龙马溪组黑色页岩有机质富集规律探讨

奥陶-志留交替时期是地球历史时期中的关键时期,该时期华南地区沉积的五峰组-龙马溪组黑色页岩是现阶段我国页岩气勘探的重点层位,多套斑脱岩存在于黑色页岩内,指示该时期研究区经历过多期连续的火山活动。本文选取了四川盆地东部华地1井和武隆黄莺乡五峰组-龙马溪组剖面,以黑色页岩和斑脱岩为研究对象,通过野外考察、元素地球化学等分析方法,系统地分析了有机质富集的主控因素（陆源输入、古生产力、古氧化还原条件）,并在此基础上分析斑脱岩与页岩有机质富集间的关系。结果显示,研究区五峰组-龙马溪组黑色页岩TOC呈高-低-高模式,氧化还原指标（V/V+Ni、V/Cr、Ni/Co）表明水体经历了厌氧-富氧-厌氧的过程,生产力指标（Cu、Ba_bio、Si_bio）、陆源输入指标（Ti/Al、Zr/Al、Th/Al）表明五峰和龙马溪组具较高的生产力和陆源输入,观音桥组较两者均低,三者与有机碳的相关关系反映氧化还原条件对有机质富集作用最大,生产力次之,陆源输入最弱。从斑脱岩发育特征与有机碳、生产力和氧化还原条件的关系看,频繁的火山活动可能对五峰和龙马溪组有机质的保存产生双促作用,一是为海洋提供营养物质,提升其生物生产力;二是火山灰飘落至海水表面阻止了部分光照进入,海底缺氧环境加剧,造成生物大量死亡并落入海底,作为有机质埋藏。     

四川盆地五峰组—龙马溪组页岩U-Mo协变模式与古海盆水体滞留程度的判识

古海盆海水的氧化还原条件和滞留状况可通过沉积物中微量元素的富集程度来指示。本文利用页岩中U、Mo微量元素含量,研究了五峰组和龙马溪组沉积时期四川盆地的水体滞留情况。龙马溪组页岩在厌氧环境中Mo/TOC平均值为15,接近于半滞留海盆。且随着还原程度的增强,U、Mo富集系数趋于增加,但海水中较低的Mo浓度限制了Mo/U比值的继续增加,稳定在1倍海水值左右,指示龙马溪期四川盆地属于半滞留海盆。五峰组页岩Mo/TOC平均值为4.7,接近于黑海(4.5)这样的强滞留环境。U、Mo富集系数明显小于龙马溪组,在缺氧的环境中未表现出随富集系数增大Mo/U比值增大的趋势,且Mo/U比值低于正常海水值,表明五峰组沉积时期海盆的滞留程度要比龙马溪组沉积时期强烈,属于强滞留环境。五峰组沉积时期强烈的海盆滞留导致水体交换速度缓慢,形成了有利于有机质保存的缺氧环境,而龙马溪组沉积时期海平面上升造成的缺氧环境控制了半滞留海盆有机质的富集。     

Occurrence of Highly Mature Organic Matter in Marine Black Shale Petroleum Source Rocks of Basal Cambrian from Northern Tarim Basin, China

More and more evidence indicates that organic matter (OM) in immature organicrich sediments and sedimentary rocks is chemically adsorbed onto the outer surfaces of minerals and into interlayer (inner) surfaces of smectitic clay minerals in the form of amorphous molecular-scale carbon. But there have been few reports about the occurrence of highly mature OM in marine black shales ( petroleum source rocks ). The occurrence of highly mature OM in the black shales of basal Cambrian from northern Tarim Basin is studied in this paper. Based on the comprehensive analyses of total organic carbon contents (TOC) , maximum thermolysis tempera tures ( Tmax ) of OM, mineral surface areas (MSA) ,and scanning electronic microscopic (SEM) and transmission electronic microscopic (TEM) observations of the black shales, it is concluded that the highly mature OM in the marine black shales of the basal Cambrian from northern Tarim Basin occurs in particulates ranging in size from 1 to 5 μm in diameter. Through the contrast of the occurrence of the highly mature OM in the black shales with that of the immature ones in modern marine continental margin sediments, some scientific problems are proposed, which are worth to study further in detail.     

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。     

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与五峰组—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与生物硅来源为主,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与生物硅来源为主,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与基础地质数据。     

四川盆地及其周缘奥陶系五峰组志留系龙马溪组页岩气富集主控因素分析

四川盆地及周缘地区奥陶系五峰组志留系龙马溪组页岩气富集主控因素包括：(1)特殊的古环境所形成的优质页岩是富集的基础。四川盆地及其周缘在五峰组和龙马溪组沉积时期,在弱挤压背景下发生了陆内拗陷沉降,奥陶纪末期冰期后全球性海平面快速上升,形成了较大规模的深水陆棚环境,为低等生物的大规模繁殖提供了有利条件,闭塞的海湾背景,为有机质的保存提供了有利的地球化学环境,欠补偿状态导致了地层中的高有机质含量。特殊生物类型所形成的大量有机硅,使成岩早期就形成了具有较强抗压实能力的岩石骨架,为早期生成原油的滞留提供了良好的空间,也为后期油向气转化时形成并保持大量的有机质孔奠定了物质基础。(2)有机质孔和特殊裂缝是页岩气富集的重要保障。有机碳含量高的优质页岩,有机质孔也发育较多,页岩的含气量大,游离气所占的比例更高。特殊裂缝主要指页岩层理缝和小尺度裂缝。在层理面堆积的笔石和藻类等成烃生物促进了这类层理缝的发育。小尺度裂缝提高了页岩自身的储集空间和渗流能力,有利于页岩气的聚集和成藏。(3)适度抬升状态下的有效保存是富集的关键。构造变形和抬升剥蚀是一把双刃剑。如果变形与抬升剥蚀作用太强,地层的封闭保存系统会破坏,导致不论是常规还是非常规的油气系统完全或者部分失效。因抬升产生微裂缝但没有出现大的穿层裂缝或断裂,即表现为一种“裂而不破”的状态是最理想的。远离断裂尤其是通天断裂、具有一定埋深且地层平缓的地区页岩气保存条件良好。四川盆地内与周缘地区保存条件的差异,主要是由于燕山中期运动所控制的构造变形、沉降沉积与抬升剥蚀作用的差异性所决定的。四川盆地及周缘地区奥陶系五峰组志留系龙马溪组页岩气有利富集区是位于富有机质黑色页岩厚度较大的深水陆棚沉积中心区、有机孔和微裂缝或页理发育的层段以及燕山期抬升时间晚且喜山期抬升幅度小区带所叠合的区域。     

Mesoproterozoic–Neoproterozoic transition: Geochemistry, provenance and tectonic setting of clastic sedimentary rocks on the SE margin of the Yangtze Block, South China

The SE margin of the Yangtze Block, South China is composed of the Mesoproterozoic Lengjiaxi Group and the Neoproterozoic Banxi Group, with Sinian- and post-Sinian-cover. A geochemical study was undertaken on the Mesoproterozoic–Neoproterozoic clastic sediments in order to delineate the characteristics of the sediment source and to constrain the tectonic development and crustal evolution of South China.Our results show that the Mesoproterozoic clastic sediments have a dominant component derived from a metavolcanic-plutonic terrane, with a large of mafic component. There is a minor contribution of mafic rocks and older upper crustal rocks to the provenance. Strong chemical weathering in the source area occurred before transport and deposition. The provenance for the Neoproterozoic clastic sediments was most likely old upper continental crust composed of tonalite–granodiorite-dominated, tonalite–granodiorite–granite source rocks, which had undergone strong weathering and/or recycling. A minor component of older K-rich granitic plutonic rocks and younger volcanogenic bimodal rocks is also indicated.Based on the regional geology, the geochemical data and the inferred provenance, the Mesoproterozoic Group is interpreted as a successive sedimentary sequence, deposited in an extensional/rifting back-arc basin, adjacent to a >1.80 Ga continental margin arc-terrane. The progressive extension/rifting of the back-arc basin was followed by increasing subsidence and regional uplift during continental marginal arc-continent (the Cathaysian Block) collision at 1.0 Ga caused the deposition of the Neoproterozoic Group into back-arc to retro-arc foreland basin. Therefore, the depositional setting of the Proterozoic clastic sediments and associated volcanic rocks within the back-arc basin reflected basin development from an active continental margin (back-arc basin), with extension or rifting of the back-arc basin, to a passive continental margin.     

松辽盆地嫩江组泥页岩有机质富集模式探讨——以嫩江组一、二段油页岩为例

通过理论模型推演与地质研究实例相结合的方式,以松辽盆地白垩系嫩江组一、二段发育的富有机质页岩(油页岩)为例,重点利用松科1井(南孔)嫩江组取芯井已有测试分析资料,综合有机碳(TOC)含量、黄铁矿硫同位素、全岩元素,以及相关测井、地震资料,综合探讨分析了嫩江组油页岩的成因机制以及油气勘探意义。研究认为:(1)将松辽盆地嫩江组油页岩的形成机制完全归因于海水侵入湖盆很可能是不全面的。虽然海侵能够导致湖盆水体咸化以及藻类勃发,但由于海侵时富氧表层海水对湖盆底部氧化还原环境的改变,"海侵"发生时可能在一定程度上抑制有机质在沉积物中的富集保存,这一点可以从松科1井连续地化剖面上得到验证;(2)海侵对富有机质页岩沉积的促进因素很可能主要体现在海侵结束后湖盆的持续咸化带来的藻类勃发;(3)嫩江组泥岩内存在全盆地广泛分布的火山凝灰岩沉积,且通常与油页岩呈共生关系。古松辽湖盆生产力的提升与火山灰输入所带来的营养物质,如磷、铁等直接相关;(4)嫩江组一、二段油页岩的形成可能是海侵结束后湖盆水体咸化与火山灰瞬间大量输入所诱发的湖盆水体富营养化事件多因素共同作用的结果。油页岩含油率分布规律显示在湖盆生产力普遍较高的情况下,沉积区水体深度越深、越远离河流碎屑输入,则有机质的富集保存条件越好,油页岩品质越高。     

松辽盆地松科1井上白垩统嫩江组一、二段沉积序列厘米级精细刻画：岩性·岩相·旋回

中国白垩纪大陆科学钻探松科1井连续钻取嫩江组一、二段岩心长295．53m,岩心收获率为97．45％,是迄今获取的最连续完整的沉积记录。文章对此进行了厘米级沉积地质描述（分层厚度2～5cm）。嫩江组一、二段沉积时期与晚三冬早坎潘期对应。通过对松科1井嫩江组一、二段岩心的精细描述,揭示其岩性一岩相一旋回的沉积序列及其过程。...