塔里木盆地西北缘玉尔吐斯组硅质岩成因及石油地质意义

塔里木盆地下寒武统玉尔吐斯组是一套岩性复杂的烃源岩,该组中出现了广泛分布的层状硅质岩。层状硅质岩的形成环境较为特殊,对层状硅质岩的成因研究有助于还原玉尔吐斯组沉积时期的沉积背景,从而预测优质烃源岩的分布。利用不同露头剖面的硅质岩样品,通过薄片鉴定、SEM观察、能谱探针、有机碳含量测定等无机-有机岩石学分析认为,玉尔吐斯组硅质岩形成于裂谷背景下的高盐度、碱性封闭水体中,沉积水体的水动力变化使硅质岩具有层状构造和碎屑结构。陆源碎屑、生物以及与裂谷作用同时发生的火山活动为水体提供了硅质来源,热液为封闭水体带来了营养物质,使藻类、小壳类生物在裂谷中生长繁盛;生物的生长富集和特殊水体的良好保存条件,使玉尔吐斯组发育了良好的烃源岩层。硅质岩的岩石学、地球化学特征显示,早寒武世拉张应力条件下的大规模裂谷作用,形成了大范围展布的台内裂陷,台内裂陷环境有利于优质烃源岩的发育,研究区早古生代-新元古代地层有良好的勘探潜力。     

塔里木盆地阿克苏地区下寒武统玉尔吐斯组两套黑色岩系的差异及成因

玉尔吐斯组黑色页岩是塔里木盆地寒武系盐下最具有潜力的烃源岩之一,普遍认为其沉积于统一、相似的沉积环境(斜坡相),而作者的研究结果与上述结论不符。为了探讨两套在岩石矿物组合方面完全不同的黑色岩系分布规律和成因,并重建其各自的沉积模式,本文对研究区12条剖面进行了详细描述、测量,从沉积学特征、岩矿鉴定入手,结合扫描电子显微镜、X-衍射、地球化学等分析手段,着重研究了库勒剖面和于提希剖面两套黑色岩系的沉积学特征和地球化学特征差异。沉积层序、岩石矿物组合、微量元素富集系数、氧化还原敏感元素比值(V/(V+Ni)、V/Cr、U/Th)、REE+Y配分模式、有机质含量以及饱和烃色谱特征分析结果表明:两套黑色页岩均为有机质高度富集的,处于热成熟生油阶段的海相优质烃源岩(干酪根类型Ⅱ1-Ⅱ2型,第一套黑色页岩TOC均值为5.37%,第二套TOC均值为1.46%),均沉积于海水氧化-还原分层的还原环境,但各自的空间展布规律和控制因素差异较大。建立了热液喷流缺氧模式和斜坡缺氧沉积模式:第一套黑色页岩主要沉积于第一个旋回海侵高峰期水体较深、沉积速率较高的内缓坡,其发育主要受热液喷流活动、微生物活动以及氧化还原条件影响,分布范围广,台内厚,缓坡带薄,靠近台内或台地内部热液喷流中心的裂洼陷主要控制着该套黑色页岩的展布,成烃生物以底栖藻类、细菌为主,少量浮游藻类为辅;而第二套黑色页岩主要沉积于第二旋回海侵初期水体不断变深的中-外缓坡低能带,其发育主要受古生产力、氧化还原条件以及古地形(斜坡陡缓)控制,分布范围局限,外缓坡带厚度较稳定,靠近台内不发育,成烃生物以浮游藻类为主,微生物和低等水生生物为辅,其发育条件则在台缘中-外缓坡更为有利。     

早寒武世早期热液沉积特征:以塔里木盆地西北缘玉尔吐斯组底部硅质岩系为例

埃迪卡拉纪-寒武纪重要地质历史转折时期全球多陆块广泛沉积硅质岩.塔里木盆地西北缘下寒武统玉尔吐斯组底部所发育的薄层状硅质岩,以富含残余颗粒、磷质结核和重晶石结核而显得非常特殊和罕见,明显有别于国内外报道的常规硅质岩.为了揭示该套硅质岩的成因及沉积模式,通过剖面测量（库勒剖面）、薄片鉴定、SEM观察、能谱探针、主微量元素特征、氧硅同位素分布等岩石学-地球化学分析方法,认为玉尔吐斯组硅质岩垂向上共分5小段,其主要矿物是石英、白云石,自生矿物主要有重晶石、方沸石、黄铁矿等,不同硅质岩段微观结构显示出十分明显的组构变化,包含残余颗粒结构、残余晶粒结构、隐晶质结构和微晶结构.所测剖面硅质岩沉积于靠近大陆/古隆起的高盐度浅海陆架（高Al₂O₃/（Al₂O₃+Fe₂O₃）比值,高MgO/Al₂O₃比值）,其陆源碎屑主要来自大陆地壳或基底花岗岩的风化产物,并且受到SiO₂的稀释作用影响（Th/Ti与Al/Ti关系）.氧化还原敏感元素（如Ba、V、Ni、Cu、Zn、U等）不同程度的富集及氧化还原指标（V/Cr介于0.81~8.34）特征表明硅质岩段沉积早期处于氧化环境,水体能量较强,显微镜下见圆度较好的内碎屑颗粒、微生物席碎片;中晚期经历了水体循环不畅的有氧/缺氧分层环境（Ce/Ce*负异常）,显微镜下微生物球粒、粪球粒、浮游藻（粘结）团块发育,有机质含量较高（TOC可达2%以上）.稀土元素特征（低∑REE、中等Ce负异常、显著的Y正异常和Eu正异常）以及δ30Si和δ18O值分布范围暗示硅质岩地球化学特征主要继承自热液流体和海水,受陆源碎屑影响较弱.自近台内裂陷中心上升的富含多金属的富硅热液以及陆源碎屑提供大量营养,为微生物大繁盛和硅质的富集成矿奠定物质基础.水体中硅的溶解度降低（温度降低、pH降低和水体盐度升高）促使硅质胶体颗粒化学沉淀,而微生物（特别是嗜热微生物）的新陈代谢活动往往加速了这一过程.      

塔里木盆地轮探1井下寒武统玉尔吐斯组烃源岩地球化学特征与形成环境

塔里木盆地轮探1井完钻井深8882 m，是目前亚洲最深井，钻揭震旦系，在寒武系白云岩储层中获得工业油气流，显示了超深层寒武系良好的勘探潜力，引起广泛关注。该井在下寒武统玉尔吐斯组（8607. 5～8688. 5 m)钻遇优质烃源岩层，是目前获取的全球最深的古生界烃源岩样品。本文对新鲜的钻孔岩屑样品，开展有机碳含量、主微量元素、生物标志化合物和干酪根碳同位素等测试分析，研究玉尔吐斯组烃源岩的地球化学成因。烃源岩有机碳含量在0. 14%~29. 8%（平均值为5. 65%，其中下段23 m优质烃源岩层TOC平均值为10. 48%)，S1+S2含量在0. 17~29. 08 mg/g（平均值为4. 62 mg/g)；Tmax分布在450~528℃，Ro在1. 4%~1. 7%，目前处于高—过成熟阶段。烃源岩干酪根碳同位素主要分布在-33. 84‰~-29. 02‰，均值-30. 55‰。生物标志化合物中姥植比相对较高，Pr/nC17和Ph/nC18关系指示海相偏还原的沉积环境；C27规则甾烷含量相对较高，表明生源以藻类为主。烃源岩中高度富集氧化还原敏感微量元素Mo、U、V等；微量元素比值V/Sc、MoEF/UEF值等指示该区震旦纪晚期就出现硫化水体并在玉尔吐斯组沉积早期持续增强。研究认为，轮探1井玉尔吐斯组下部的黑色页岩形成于硫化还原环境，是目前古生界异常高丰度的优质烃源岩，具有重要的勘探潜力。     

塔里木盆地西北缘玉尔吐斯组黑色岩系沉积环境演化及其对有机质富集的控制作用

通过对塔里木盆地西北缘下寒武统玉尔吐斯组沉积地层特征及地球化学分析,研究了玉尔吐斯组沉积时期水体氧化-还原环境及初级生产力的变化特征,探讨了玉尔吐斯组黑色岩系有机质富集机制及烃源岩分布的主要控制因素。塔里木盆地西北缘玉尔吐斯组可分为5段：底部黑色含磷硅质岩段,下部黑色泥岩段,中部灰色白云岩段,上部黑色页岩与灰色微晶灰岩互层段,顶部浅灰色粉晶白云岩段。它们构成一个完整的海侵-海退沉积旋回。氧化-还原指标及热液示踪参数显示玉尔吐斯组黑色岩系不同层段的形成环境存在差异：底部硅质岩形成于缺氧环境,热液活动显著;下部黑色泥岩形成于强缺氧硫化环境,热液活动较强;上部黑色页岩形成于贫氧-氧化环境,热液活动较弱。综合研究表明：玉尔吐斯组黑色岩系沉积时期,水体先变深后变浅,氧逸度先降低后升高,古生产力逐渐减弱,在缺氧的水体条件和热液作用主导的高生产力综合控制下形成了以玉尔吐斯组下部黑色泥岩为代表的优质烃源岩。     

塔里木盆地西北缘下寒武统黑色岩系差异性成岩演化及其影响因素

尽管泥页岩在埋藏过程中经历的复杂成岩改造会显著影响页岩油气储层发育潜力,但对其成岩作用,特别是泥页岩中成岩矿物的类型、成岩演化及其影响因素、成岩矿物元素在低孔低渗孔隙系统中的迁移等问题的认识仍很薄弱,因而制约了对泥页岩储层的深入认识。为此,本文以塔里木盆地西北缘下寒武统玉尔吐斯组发育的两套黑色岩系为例,在沉积环境认识的基础上,通过矿物组分、黏土矿物组合、有机碳含量及有机质成熟度等测定分析,着重研究了黑色岩系自生矿物的分布及在成岩演化阶段的变化特征,阐述了成岩变化的时空分布及其影响因素。研究结果表明：（1）在浅水缓坡台地环境下,玉尔吐斯组受两个较为完整的海进-海退沉积旋回控制而形成的两套黑色岩系主要经历了早成岩阶段和中成岩阶段;（2）受沉积环境和热液作用的影响,这两套黑色岩系在石英、重晶石、碳酸盐胶结物和黏土矿物等自生矿物的组合、分布及形成顺序上存在显著的差异,呈现出差异性成岩演化的特点;（3）伊利石、伊蒙混层、绿泥石、白云石、石英胶结等中成岩阶段成岩产物的广泛分布,反映出在成岩过程中特别是中成岩阶段低孔低渗的泥页岩仍存在一定程度的内部和外部来源的矿物元素迁移。本次研究对深入认识塔里木西北缘下寒武统黑色岩系成岩机制,以及分析页岩储层发育特征提供了重要的依据。

     

华南下寒武统黑色岩系中的热水成因硅质岩

华南下寒武统黑色岩系Ｎｉ－Ｍｏ－ＰＧＥ序列富硫化物层上，下均出现在区域上延伸不甚稳定的硅质岩，过去对其成因未作研究。该硅质岩刘岫峰（１９９４）的化学成因，生物成因和火山成因硅质岩氧化物（ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２－ＭｇＯ，ＳｉＯ２－Ｋ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ）判别图解上多落在化学成因区和火山成因区，在Ｗｏｎｄｅｒ的热水成因和正常水成因硅质岩ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３判别图解上，多落在热水因区，该硅质岩稀土总量     

柯坪断隆寒武—奥陶系硅质岩特征及储层分析

塔里木盆地柯坪断隆寒武—奥陶系硅质岩发育广泛,据野外硅质岩产状特征,将该区硅质岩大致可分为两类,即下寒武统玉尔吐斯组中与黑色泥页岩共生的薄层状硅质岩和下奥陶统蓬莱坝组碳酸盐岩中的硅质条带和结核.通过大量野外露头和镜下薄片观察,玉尔吐斯组中薄层状硅质岩含泥铁质,具纹层状构造,岩性为纹层状含泥铁质硅质岩,生长于低Eh的静水中,属Wilson模式的深水或克拉通深水盆地.蓬莱坝组的碳酸盐岩沉积相为潮下带台内滩相,部分碳酸盐矿物被硅质交代,在裂缝发育地区和旋回界面附近形成残余结构硅质岩,主要有残余砂屑硅质岩、残余藻纹层硅质岩.     

塔里木盆地下寒武统底部层状硅质岩微量元素和稀土元素地球化学特征及其成因意义

下寒武统底部是揭示地球发育演化历史的关键层段 ,在该层位中广泛发育有一套黑色页岩夹硅质岩的岩石组合。在这套岩石组合中蕴含着诸如 Rodinia大陆裂解这样岩石圈演化的重要信息。塔里木盆地北部下寒武统底部黑色岩系由黑色页岩夹薄层硅质岩组成。本文从塔里木盆地北部肖尔布拉克和苏盖特布拉克两个厚度分别为 8.8m和 7.5 m的寒武系露头剖面的黑色页岩夹硅质岩组合中的硅质岩从底到顶系统采取了 10个样品。样品经粉碎后进行了微量元素和稀土元素分析。结果表明 ,硅质岩的微量元素中 ,V,Cu,Zn,U,Pb,Ba,Cd,Ag,Mo,As和 Sb高度富集 ,而 R…     

湖北竹山杨家堡组硅质岩成因及沉积环境分析

竹山地区位于扬子陆块北缘,寒武纪早期发育一套深水硅质岩系。该岩系由纯硅质岩夹少量白云岩、页岩所组成。硅质岩中微晶石英含量均超过85%,还含有少量碳质、燧石及微量绢云母。地球化学分析表明,该硅质岩的SiO₂含量较高,平均为93.4%;Al₂O₃和TiO₂含量较低,分别为0.19%~1.45%和0.01%~0.09%,TFe₂O₃为0.053%~0.342%,Al/(Al+Fe+Mn)比值为0.58~0.83,平均为0.71,Eu/Eu*为0.74~3.61,平均为1.65,表明其硅质主要来源于生物本身或其生命活动产物,海底热液活动亦提供了一部硅质物质;同时,硅质岩具有较低的TFe₂O₃/TiO₂比值(2.16~12.56,平均值为5.86)和Al₂O₃/(Al₂O₃+Fe₂O₃)比值(0.65~0.87,平均值为0.78),Y的正异常(Y/Ho值为34.81~60.19,平均为47.0)及Ce的负异常(Ce/Ce*值为0.28~0.92),表明它们形成于远离陆源物质干扰的边缘海盆环境,且Ce负异常从底部到顶部有逐渐减小的趋势,记录了寒武纪时期扬子北缘被动陆缘裂谷盆地不断扩大,水体逐渐变深的过程。     

Submarine silica-rich hydrothermal activity during the earliest Cambrian in the Tarim Basin,Northwest China

Siliceous rocks were widely deposited in many continents during the Ediacaran–Cambrian (E–C) transition. Based on detailed field investigations in the Aksu area of the Tarim Basin in Northwest China, this study presents evidence of a submarine silica-rich hydrothermal system preserved in the E–C boundary successions. This system consists of a lower stockwork silica-dominant vein swarm zone in the karstified dolostone of the uppermost Ediacaran Qigebulake Formation, which terminates directly under the overlying bedded chert and black shale succession of the lowermost Cambrian Yurtus Formation. The stockwork vein swarms were filled dominantly by a wide spectrum of silica precipitates (amorphous silica, chalcedony, spherulite, fine to coarse quartz) with subordinate pyrite, Fe-(oxyhydr)oxide, and barite. The host dolostones that were dissected by the vein swarms also suffered extensive silicification and recrystallization. The vertical stacking relationship of silica-dominant vein swarms and overlying bedded chert suggests they were formed by an identical low-temperature, silica-rich diffusive submarine hydrothermal system in the earliest Cambrian. This suggestion is further supported by fluid inclusion microthermometry (T_h 40–200°C) of the quartz-barite vein fills. In this case, silica-rich hydrothermal fluids were channelled and precipitated partially along the stockwork veins in the antecedent karstified dolostone and vented mostly into seawater, promoting widespread deposition of bedded chert on the seafloor of Tarim Basin in the earliest Cambrian. This study provides a useful clue and analogue to understand the widespread silica deposition and coeval vast oceanic and geochemical changes during the E–C transition in the Tarim Basin and elsewhere.     

塔西北地区早寒武世玉尔吐斯组热液作用及沉积模式

埃迪卡拉纪-寒武纪之交全球沉积了一套黑色泥页岩和硅质岩组合,塔里木盆地早寒武世玉尔吐斯组即包含这样一套组合,并被认为是塔里木古生界主力烃源岩之一,然而目前对这套岩石组合的成因及沉积过程的研究还相对薄弱。在野外研究的基础上,将玉尔吐斯组分为5段,分为两个海进-海退旋回,认为其总体沉积于缓坡背景之上。对第一段硅质岩进行主量元素及稀土元素分析,结果显示其含有较低的Al/(Al+Fe+Mn)和较高的Fe/Ti值(均值分别为0.29和108.24)。在Al-Fe-Mn和Fe/Ti-Al(Al+Fe+Mn)图解上,多数样品落入热液作用范围,表明硅质岩主要受热液作用控制。硅质岩REE配分模式显示其不具有Eu的正异常和LREE富集的特征,这显示了海水对热液的稀释作用。靠近热液盆内口的库勒和什艾日克剖面发育较厚的硅质岩和一系列滑移变形构造。早寒武世时期,南天山洋已经打开,硅质热液广泛发育于整个塔北的深水和浅水区,这些迹象表明该区早寒武世仍然有很强的伸展构造活动。     

塔里木盆地西北部寒武系纽芬兰统玉尔吐斯组混积岩早成岩期岩溶特征及其地质意义*

通过塔里木盆地西北部阿克苏—柯坪—乌什地区露头剖面的宏微观工作发现,寒武系纽芬兰统玉尔吐斯组存在3期稳定发育的古暴露面,并具有(1)铁质结壳层、(2)近地表喀斯特(塑形)角砾、(3)溶沟、溶缝及囊状溶洞、(4)岩溶系统内的角砾、陆源碎屑充填物、(5)暴露面之上的地层超覆等暴露标志。综合分析认为研究区玉尔吐斯组并非连续沉积,内部存在多个沉积间断,并与肖尔布拉克组为区域性不整合接触。同时,在与灰岩和白云岩早成岩期岩溶特征对比分析的基础上,指出先期渗滤条件较差的混积岩(硅质碎屑-碳酸盐混合沉积)早成岩期岩溶以充填程度较高的溶沟、溶缝和小型溶洞发育为特征,且水平潜流岩溶带发育不成熟;以此区别于灰岩和云岩型早成岩期岩溶发育的相控溶蚀孔洞、岩溶花斑和近原地角砾化等典型特征。研究结果表明开放条件下的早成岩期暴露岩溶特征及储集层优化与否更多受岩石组构特征控制,由此推断在相对封闭的埋藏条件下,先期致密化的岩石难以经历岩溶改造形成相控的孔洞型储集层。这一认识不仅对深埋条件下储集层的形成和保持具有重要的借鉴意义,也为早成岩期岩溶地质理论的丰富和发展提供了新的材料。     

塔里木盆地寒武系鞍状白云石孔隙充填物差异与成因

塔里木盆地寒武系发育有一套厚达千米的白云岩层系,其中发育的鞍状白云石,记录了成岩过程中流体演化过程。本次研究通过电子探针分析鞍状白云石充填物的形貌特征、内部结构和地球化学特征,将本区的鞍状白云石分为三种主要类型:去白云石化鞍状白云石、富铁鞍状白云石和富铁富锰鞍状白云石等。三类白云石形成于不同的环境中,其形成流体的性质也存在很大的差异。去白云石环带白云石可能与层内流体有一定关系,富铁环带和富铁锰环带白云石都受到了与断裂相关流体的影响,而富铁锰环带的形成流体深度更深。     

塔里木盆地西北部寒武系纽芬兰统玉尔吐斯组混积岩早成岩期岩溶特征及其地质意义

通过塔里木盆地西北部阿克苏-柯坪-乌什地区露头剖面的宏微观工作发现,寒武系纽芬兰统玉尔吐斯组存在3期稳定发育的古暴露面,并具有(1)铁质结壳层、(2)近地表喀斯特(塑形)角砾、(3)溶沟、溶缝及囊状溶洞、(4)岩溶系统内的角砾、陆源碎屑充填物、(5)暴露面之上的地层超覆等暴露标志。综合分析认为研究区玉尔吐斯组并非连续沉积,内部存在多个沉积间断,并与肖尔布拉克组为区域性不整合接触。同时,在与灰岩和白云岩早成岩期岩溶特征对比分析的基础上,指出先期渗滤条件较差的混积岩(硅质碎屑-碳酸盐混合沉积)早成岩期岩溶以充填程度较高的溶沟、溶缝和小型溶洞发育为特征,且水平潜流岩溶带发育不成熟;以此区别于灰岩和云岩型早成岩期岩溶发育的相控溶蚀孔洞、岩溶花斑和近原地角砾化等典型特征。研究结果表明开放条件下的早成岩期暴露岩溶特征及储集层优化与否更多受岩石组构特征控制,由此推断在相对封闭的埋藏条件下,先期致密化的岩石难以经历岩溶改造形成相控的孔洞型储集层。这一认识不仅对深埋条件下储集层的形成和保持具有重要的借鉴意义,也为早成岩期岩溶地质理论的丰富和发展提供了新的材料。     

塔里木盆地巴楚地区上奥陶统碳酸盐岩岩石学特征及沉积环境

根据野外地质剖面宏观分析及室内薄片鉴定,对塔里木盆地巴楚地区上奥陶统吐木休克组和良里塔格组进行碳酸盐岩岩石组分、岩石类型及沉积环境分析。研究认为这2个地层单元具有不同的生物组合、颗粒成分、基质类型及其结构。吐木休克组岩石类型较为单一,主要为介形虫和三叶虫富集的泥晶生屑灰岩;良里塔格组岩石类型较多,包括似球粒藻粘结岩、泥晶生屑灰岩、亮晶砂屑灰岩、泥晶似球粒灰岩和纹层状叠层粘结岩等12种岩石类型。根据岩石学特征及野外露头分析认为,吐木休克组沉积于礁前上斜坡环境,而良里塔格组发育开阔台地相、局限台地相和生物礁相等,反映沉积环境水体相对较浅。研究区Ⅰ号和Ⅱ号剖面间发育台地边缘礁相,由南向北发育3个藻礁。     

Paleoenvironment and Origin of the Sedimentary Phosphorite of the Yurtus Formation (Early Cambrian, Sugetbrak Phosphorite Deposit, Tarim Basin)

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