24 / 2023-06-09 21:20:06

歧口凹陷古近系沙河街组沙一下亚段页岩沉积古环境与有机质富集关系研究

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渤海湾盆地歧口凹陷古近系沙河街组沙一下亚段是我国陆相页岩油资源勘探的重点层系，前期的研究主要从烃源岩评价的角度出发，缺乏对页岩沉积古环境及其与有机质富集的详细研究，制约了页岩油气的综合评价与勘探突破。页岩的生烃能力、储集空间和吸附能力取决于其有机质的富集程度，而有机质的富集和保存受到古气候、古水深、古盐度和氧化还原特性等多种因素的影响，另外，不同的元素在页岩中保存的古环境和古生态信息也各具特点，因此本次研究主要应用地球化学的研究方法选择研究区歧页12-1-1泥页岩样品共53块，对其进行了有机碳含量和主、微量元素测试，探讨页岩沉积古环境与有机质富集关系，为研究页岩油赋存富集机理和资源潜力评价提供了坚实的基础。

研究方法如下：①对歧页12-1-1泥页岩样品进行全岩和有机碳热解分析，利用有机碳含量（TOC）、岩石游离烃量（S1）、岩石热解烃量（S2）等综合评价研究区烃源岩品质；②采用Sr/Cu、化学风化指数CIA、气候指数C等参数综合表征沙一下亚段沉积时期古气候变化；③采用 Fe/Mn、（Al+Fe）/（Ca+Mg）比值定量恢复沙一下亚段古水深变化特征；④采用Sr/Ba、Ca/（Ca+Fe）表征沙一下亚段古湖盆盐度变化情况；⑤采用TOC、Ni+Cu+Zn等参数综合判断沙一下亚段古生产力高低，利用古环境判别指标与TOC相关性对比分析，尝试建立沙一下亚段页岩沉积古环境与有机质富集关系。

研究结果表明：①沙一下亚段细粒沉积岩岩性以混合质细粒岩为主，发育纹层页岩、薄层状页岩和块状泥岩，主要沉积物以石英和长石为主（平均38.93%），次要沉积物为云母、方解石等，混合质页岩、长英质页岩占优势。整体上研究区沙一下亚段烃源岩为优质烃源岩，有机质丰度（平均2.13%）及游离烃含量（S1平均2.31mg/g；S2平均12.76mg/g）高，有机质类型主要为Ⅰ-Ⅱ1型，遍为低成熟到初期成熟阶段，主体处于成熟生油阶段。②沙一下亚段均为干热古气候，水体盐度较高，以深水沉积为主，沙一下亚段整体分为三段，上段（3662~3666m）为低盐度、气候干旱、生产力低、沉积水体处于还原环境；中段（3666~3672m）为高盐度、气候干旱、生产力高、沉积水体处于还原环境；下段（3672~3680m）为间歇性咸化、气候干旱、生产力高、沉积环境为还原环境。③有机质供给主要与古生产力有关，有机质的保存与底水还原条件有关，高生产力及还原保存条件主导沙一下亚段有机质的富集，古气候、古水深、古盐度控制富有机质页岩的形成，对有机质的富集产生间接影响，同时有机质的富集、生烃潜力强度等条件促进了沙一下亚段页岩油的大面积分布。④沙一下亚段有机组分(平均7.31%)和矿物沥青基质的含量(平均64.79%)高，藻类体(平均4.8%)和矿物沥青基质与有机质丰度存在正相关关系，沙一下亚段层状藻分布广，含量高（15%左右），为主要生烃母质，藻类等水生生物的繁殖，促进古生产力提高，湖盆底部出现微弱分层并处于还原环境，有利于沙一下亚段有机质的富集。

综合分析认为，歧口凹陷主力烃源岩为沙河街组沙一下亚段，建立页岩沉积古环境与有机质富集关系，增强对有机质富集的认识，为深入研究页岩油气的富集机制提供理论依据，研究成果对沙一下亚段优质页岩分布预测、甜点层段优选提供科学支撑，对研究区下一步勘探有重大意义。