异常高有机质沉积富集过程与元素地球化学特征

非常规油气甜点段形成与有机质沉积富集过程密切相关,特别是页岩油气,它们所赋存或与之紧密联系的细粒沉积岩中总有机碳含量(TOC)一般大于3.0%。提出TOC含量≥3.0%的细粒沉积(物)岩称为异常高有机质沉积,以及异常高有机质沉积富集的概念性假设,并指出高的初级生产力水平是其形成的前提和决定性因素,缺氧的水体环境更易形成大规模异常高有机质沉积。基于对有机质沉积聚集过程相关元素的生物地球化学循环特征解剖,以四川盆地五峰组-龙马溪组为例,深入探讨高精度元素地球化学数据约束条件下的异常高有机质沉积富集过程,证实了异常高有机质沉积富集的概念性假设,并得出它们的形成是水体表层高的初级生产力及其与水体循环共同控制着的氧化还原条件这两大因素动态演化的结果。异常高有机质沉积富集过程的研究有助于深化对页岩油气甜点段形成机理的认识,是非常规油气沉积学的重要研究内容之一,可为非常规油气资源勘探开发提供重要理论支撑。

鄂尔多斯盆地延长组7段3亚段异常高有机质沉积富集因素

鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段页岩油资源丰富,其中延长组7段3亚段(长7_(3)亚段)沉积了一套异常高有机质的黑色泥页岩,总有机碳(TOC)含量高达35.8%,是目前中国陆上"进源找油"的重要战略性接替资源。基于全盆TOC含量统计,对异常高有机质样品(TOC≥6%)开展了元素地球化学特征分析,并结合矿物岩石学以及微体(超微)生物化石的埋藏学特征,探讨了异常高有机质沉积的富集机理及主控因素。研究结果显示:长7_(3)亚段异常高有机质富集段发育在温暖潮湿气候条件下的陆相淡水—微咸水环境,光照充足、水系发育、具有适量的陆源碎屑输入,草莓状黄铁矿形貌及粒径分布特征指示了底水以"贫氧"条件为主,营养元素含量、磷酸盐化石及金藻休眠孢囊化石埋藏特征等证据均指示沉积期湖盆处于超富营养状态。鄂尔多斯盆地长7_(3)亚段在高初级生产力水平背景下,动荡的"贫氧—氧化"底水环境和稳定的"贫氧"底水环境均可以形成异常高有机质沉积(TOC≥6%)的规模富集。

陆相黑色页岩沉积环境及有机质富集机制——以鄂尔多斯盆地长7段为例

【目的】元素地球化学特征分析与古环境恢复是深入认识页岩层系中有机质富集机制的重要前提。【方法】以鄂尔多斯盆地三叠系延长组7段沉积时期湖盆不同相带(浅湖、滨浅湖、半深湖—深湖)的黑色页岩为研究对象,开展了5口代表性钻井长7段页岩的岩石学、古生物学、有机地球化学、元素地球化学等分析,以此探讨陆相黑色页岩的沉积环境及其有机质富集机制。【结果】鄂尔多斯湖盆长7段页岩层系不同黑色页岩层段(长7_(3)、长7_(2)和长7_(1)亚段)具有差异地球化学特征与沉积环境:(1)长7_(3)页岩有机质最为富集(TOC平均含量约为8.21%),其异常高有机质页岩最厚,其次为长7_(1)和长7_(2);(2)主、微量元素特征显示湖盆长7段沉积时期总体上为岛弧及活动大陆边缘构造背景,以长英质与基性岩混合的物源为主,含少量安山岩岛弧物源,但长7_(3)时期陆源碎屑输入强度明显低于长7_(2)与长7_(1);(3)较高CIAcorr和Cvalue值表明长7段沉积时期整体处于高温多雨湿润气候,其中长7_(3)时期温度与湿度最高;(4)Sr/Ba和Rb/K_(2)O比值指示长7_(3)时期整体为淡水环境,并局部发生微咸化,而长7_(2)和长7_(1)表现为相对稳定的淡水环境。【结论】通过对长7段典型火山灰层上、下黑色页岩高精度地球化学特征对比分析,并结合长7不同时期火山活动特征与有机质富集主控因素探讨,认为鄂尔多斯盆地长7黑色页岩有机质富集,特别是异常高有机质规模富集,与火山活动(喷发)事件密切相关:火山活动能够引发一系列连锁效应,包括“迟滞”期初级生产力“爆发式”增长、水体还原性增强等,从而有利于异常高有机质规模沉积。