下寒武统优质烃源岩的地球化学特征与形成机制——以鄂西地区天柱山剖面为例

全球范围下寒武统发育的黑色泥岩是一套重要的优质烃源岩。该套烃源岩分布广,但在不同地区厚度和质量差异大,重建其沉积与发育模式对预测优质烃源岩的分布具有重要意义,并可为页岩气勘探提供指导。通过对鄂西地区天柱山剖面下寒武统烃源岩样品开展有机碳、主量元素、微量元素等地球化学分析测试,探讨古气候、古生产力和古海洋环境等对优质烃源岩形成的控制作用,分析下寒武统优质烃源岩的沉积模式、发育机制以及生物活动和海洋环境变化与优质烃源岩形成的耦合关系,结果表明,天柱山剖面下寒武统优质烃源岩段具有高TOC含量（2.63%~8.76%）、高化学蚀变指数（68~76）和高生物来源Ba （平均含量为1 392×10^-6）的特点,且高度富集氧化-还原敏感元素（Mo、U和V）。V/Cr比值、U/Th比值和V/Sc比值指示天柱山剖面下寒武统的水体经历了从硫化缺氧环境到次氧化环境再到氧化环境的变化,与Mo、U富集因子之比指示的氧化-还原环境变化特征相一致。TOC含量与Al、Si、生物来源Ba含量的相关性表明陆源输入对烃源岩有贡献。δ¹³C的变化反映了海平面升降对生物生存环境有影响。研究认为,鄂西地区早寒武世海水的硫化缺氧和表层海洋生产力高是导致有机质大量埋藏、形成优质烃源岩的关键。     

塔里木盆地下寒武统硅质岩地球化学特征及其形成环境

对塔里木盆地北部及塔东1井下寒武统黑色岩系中硅质岩的微量元素和稀土元素分析的结果,硅质岩中As、Sb、Hg、Ba、Sr、V、Ni、Mo、U等元素明显富集,尤其是As、Hg、Ba和U高度富集,Ba/Sr值不大于10×104,U/Th值大于1;稀土元素总量低,具有明显的Ce负异常,δCe值为0.524～0.991,Lan/Cen值为1.112～2.934。地球化学研究表明,该区硅质岩属于海底热水沉积型,其形成环境为大陆边缘深海槽。由于硅质岩与黑色页岩呈互层产出,空间分布稳定,故认为二者形成环境相似;推测该区黑色岩系形成时的缺氧事件可能是海底火山及与之紧密伴生的海底热水流体活动导致的。图2表2参32     

川中古隆起下寒武统烃源岩生烃演化特征

四川盆地川中古隆起安岳震旦系-寒武系特大型气田的发现,揭示了该区下寒武统烃源岩巨大的天然气资源潜力。综合前人相关数据,构建了川中地区下寒武统烃源岩的地质-地球化学模型,应用PetroMod盆地模拟软件,结合Easy%R_O模型,对川中古隆起的代表钻孔在关键地质时期的古地温梯度演化进行恢复,并对下寒武统烃源岩的生烃演化进行模拟。研究结果表明,中生代是川中古隆起下寒武统烃源岩油气生成与演化的关键时期,该时期其古地温梯度较高,并呈现逐渐降低的趋势。研究得到的古地温梯度模型为：3.5℃/100m(≥96Ma)-3.2℃/100m(65Ma)-2.7℃/100m(0Ma)。川中古隆起下寒武统烃源岩经历了早期生油、晚期生气的演化过程,烃源灶位置与文献报道的古裂陷槽基本吻合,其油、气累积生成强度分别可达(8～10)×10⁶t/km²与(55～65)×10⁸m³/km²。古裂陷槽下寒武统烃源岩在主生油期(中-晚三叠世)生成的液态石油,可通过不整合面与断层组成的网状输导体系运移至磨溪-高石梯构造与威远-资阳构造形成古油藏;古油藏内的原油在侏罗纪-早白垩世期间完全裂解,原油裂解气是这2个构造下寒武统龙王庙组与上震旦统灯影组天然气藏的主要来源。     

中国华南地区下寒武统烃源岩沉积环境、发育模式与分布预测

早寒武世是地史中生命爆发的重要时期,海侵作用导致全球广泛发育富含有机质的黑色页岩,将其成就为全球油气最为重要的勘探层系之一。中国华南地区虽然也广泛发育下寒武统黑色页岩,但是由于受古地貌、沉积相、后期构造变动等因素影响,导致烃源岩空间分布差异大、非均质性强,给油气勘探带来风险。在前人大量基础研究工作的基础上,通过对华南地区11个露头剖面和3口钻孔资料的调研收集、以及新观察采集1个剖面的样品测试分析,综合运用主微量元素、铁组分、有机碳含量、古生物等分析资料,系统研究了华南地区寒武系烃源岩的地质地球化学特征与成因机制。发现下寒武统烃源岩在纵向上具有自下而上水体从硫化到还原再到弱氧化、TOC逐渐降低、烃源岩质量逐渐变差的特点,微量元素和铁组分数据揭示了古海洋环境演变对优质烃源岩形成的控制作用;平面上自西向东烃源岩质量变好、TOC逐渐增高、厚度增大,表明沉积相对烃源岩分布具有控制作用,揭示了斜坡相和台地相裂陷槽内烃源岩的质量最好。基于大量分析资料和剖面对比,认为烃源岩厚度和质量明显受控于古裂陷和沉积环境。结合露头和钻井资料,对华南地区下寒武统烃源岩厚度分布开展预测,明确了深层油气和页岩气富集的有...     

中国华南地区下寒武统烃源岩沉积环境、发育模式与分布预测

早寒武世是地史中生命爆发的重要时期，海侵作用导致全球广泛发育富含有机质的黑色页岩，将其成就为全球油气最为重要的勘探层系之一。中国华南地区虽然也广泛发育下寒武统黑色页岩，但是由于受古地貌、沉积相、后期构造变动等因素影响，导致烃源岩空间分布差异大、非均质性强，给油气勘探带来风险。在前人大量基础研究工作的基础上，通过对华南地区11个露头剖面和3口钻孔资料的调研收集、以及新观察采集1个剖面的样品测试分析，综合运用主微量元素、铁组分、有机碳含量、古生物等分析资料，系统研究了华南地区寒武系烃源岩的地质地球化学特征与成因机制。发现下寒武统烃源岩在纵向上具有自下而上水体从硫化到还原再到弱氧化、TOC逐渐降低、烃源岩质量逐渐变差的特点，微量元素和铁组分数据揭示了古海洋环境演变对优质烃源岩形成的控制作用；平面上自西向东烃源岩质量变好、TOC逐渐增高、厚度增大，表明沉积相对烃源岩分布具有控制作用，揭示了斜坡相和台地相裂陷槽内烃源岩的质量最好。基于大量分析资料和剖面对比，认为烃源岩厚度和质量明显受控于古裂陷和沉积环境。结合露头和钻井资料，对华南地区下寒武统烃源岩厚度分布开展预测，明确了深层油气和页岩气富集的有利地区。     

合肥盆地寒武系底部烃源岩沉积环境和地球化学特征

合肥盆地海相油气的勘探逐渐受到重视。盆地西部发现的寒武系底部海相泥质烃源岩具有重要的现实意义,对其沉积环境和地球化学特征的研究是进一步油气勘探的基础。层序地层学及有机地球化学研究表明,其沉积构造环境为拉张裂陷向移离扩张的过渡阶段,盆地性质属于内裂谷盆地向被动大陆边缘盆地的过渡类型,对于烃源岩的形成和保存极其有利。该套烃源岩有机碳平均含量为6.46%,有机质类型为I型,R_o(2%～3.5%)与T_max(500～600℃)反映的成熟度已进入过成熟早期乃至晚期阶段。生物标志物反映该套烃源岩在强还原高盐度的环境中形成,生源为菌藻类低等生物,其演化程度处于生油阶段。两类有机地化指标反映的成熟度差异,可能是各自代表的有机质不同。R_o和T_max主要反映烃源岩主体的成熟度,而生物标志物可能主要反映岩石包体有机质的成熟度。综合研究认为,该套烃源岩不仅处于生气高峰期,并具有生油的可能。该套烃源岩沉积环境和地球化学的研究,为合肥盆地勘探下古生界天然气藏提供了理论依据。     

中上扬子区下寒武统麦地坪组—筇竹寺组烃源岩与含油气系统评价

下寒武统麦地坪组—筇竹寺组是扬子地区重要的烃源岩发育层位,对震旦系—古生界油气勘探具有重要意义。为明确四川盆地稀井区震旦系—寒武系勘探领域烃源条件,基于探井与露头样品系统分析、测井评价与地震反演,分层次、分层段刻画了麦地坪组—筇竹寺组烃源岩展布,厘定了以其为烃源灶的含油气系统边界,指出了有利勘探区带。(1)中上扬子区麦地坪组烃源岩总厚度主要为5～200m,优质烃源岩厚0～100m,局限分布于克拉通内部和边缘裂陷区。(2)筇竹寺组烃源岩总厚度主要为50～450m,优质烃源岩厚5～250m;筇竹寺组烃源岩具有“三段式”发育特征,优质烃源岩主要发育在筇一段和筇二段下部,筇三段主要为低有机质丰度的差烃源岩。其中,筇一段烃源岩厚10～300m,平面分布特点与麦地坪组烃源岩相似,为早寒武世海侵初期产物;筇二段烃源岩厚度为30～200m,在中上扬子克拉通广泛分布,为最大海侵期产物;筇三段差烃源岩厚数米至数十米,分布范围与筇二段相当。(3)中上扬子区麦地坪组—筇竹寺组烃源岩厚度分布受克拉通内部与边缘裂陷展布、同沉积断裂发育、震旦纪末期古地貌和后期剥蚀作用等多种因素控制。(4)下寒武统烃源岩生烃潜力巨大...     

南华北南缘下寒武统优质海相烃源岩初探

根据野外地质调查,在南华北南缘发现下寒武统海相泥质烃源岩。层位上主要分布于东坡组(豫西)/雨台山组顶部(淮南)及凤台组下部(淮南),岩性为灰黑色含磷泥页岩、泥页岩、深灰色泥灰岩;平面上主要分布于华北南缘大陆边缘及台缘斜坡区,海相泥页岩厚度呈现自北向南,自西向东增厚的趋势。该套海相泥质烃源岩有机质丰度高(有机碳1.7%),随厚度增大亦呈现变高的趋势,属Ⅰ型干酪根,热演化程度受重力滑动构造影响而偏高(R_o2.5%)。虽然厚度不大,但曾具有极强的生烃潜力,初步评价为优质烃源岩,是南华北南缘值得深入探索的海相天然气源岩。     

温度压力耦合作用下的页岩气吸附分子模拟——以鄂西地区下寒武统为例

为考察随地层温度和压力变化,页岩气吸附性质变化规律,采用分子模拟技术,构建黏土矿物—干酪根复合分子模型,揭示在温度压力耦合作用下页岩气吸附特征及微观机理.研究结果显示,页岩气在干酪根、干酪根—伊利石复合模型、伊利石狭缝孔吸附能力依次降低,且均为较弱的物理吸附;页岩气在狭缝孔中的吸附量随着地质埋深的增加而增加,但当狭缝孔...     

川东北下寒武统筇竹寺组稀土元素特征及其地质意义——以南江杨坝剖面为例

筇竹寺组是四川盆地重要的页岩气产层。为了揭示筇竹寺组优质烃源岩层段形成时期的物源区构造背景、物源特征及其沉积环境,选择四川盆地南江杨坝剖面出露较完整的下寒武统筇竹寺组系统采样,并对样品中稀土元素及微量元素进行分析。稀土元素分布模式及参数特征指示：整体上筇竹寺组物质来源较为一致,沉积物源区处于被动大陆边缘构造背景条件下,母岩以沉积岩和花岗岩混合为主,其中底部碳质页岩形成时期陆源碎屑中黏土矿物含量多。δCe与V/Cr参数指示：筇竹寺组底部形成于厌氧的水介质环境,中部—上部地层沉积时期属于贫氧—弱氧化的环境。     

鄂西下寒武统牛蹄塘组页岩孔隙结构特征及影响因素

利用低温CO₂和N₂吸附测试以及场发射-扫描电镜观察、有机碳（TOC）含量测定、X衍射矿物成分分析,对鄂西地区下寒武统牛蹄塘组页岩储层的孔隙结构特征及不同岩相页岩的孔隙发育影响因素进行了研究和探讨。鄂西地区牛蹄塘组页岩的有机碳含量较高,孔隙类型以有机孔和粒内孔为主,且孔隙形态较为复杂;页岩的矿物组分主要以石英和黏土矿物为主。CO₂和N₂吸附实验显示,页岩孔径分布呈多峰型,介孔多数分布在2~25 nm;页岩的孔隙体积和比表面积主要由微孔和介孔提供。页岩按岩相可分为硅质页岩、混合质页岩和泥质页岩。不同岩相页岩的孔隙发育受TOC和矿物组分的控制机制不同,硅质页岩的孔隙结构主要受TOC和生物硅质含量的影响;混合质页岩的孔隙结构主要受TOC和黏土矿物含量的影响。     

鄂西下寒武统牛蹄塘组页岩特征及页岩气富集主控因素

综合大量野外露头、钻井、气测录井、地震、岩石矿物学分析、有机地球化学以及现场解吸等数据,对鄂西宜昌—秭归地区下寒武统牛蹄塘组黑色含气页岩特征、岩石物性、矿物成分、孔隙结构和含气性等地质特征进行了系统研究,并对页岩气富集主控因素进行了初步探讨。鄂西宜昌—秭归地区下寒武统牛蹄塘组黑色页岩主要以深水陆棚沉积为主,TOC含量平均值约3.2%,有机质处于过成熟阶段,矿物成分富含碳酸盐矿物,石英次之。页岩有机质孔隙和微裂缝发育,现场解吸及气测录井均显示含气性较好,且页岩单层有效厚度和总厚度越大,页岩含气性越好。     

查干凹陷下白垩统烃源岩地球化学特征

下白垩统巴音戈壁组、苏红图组湖相暗色泥岩是查干凹陷发育的主要烃源岩。从有机质丰度、有机质类型、有机质成熟度以及生物标志物特征等方面研究了查干凹陷下白垩统烃源岩的地球化学特征。研究结果表明：该烃源岩有机质丰度高,整体上为较好烃源岩;有机质类型属过渡型,其中巴音戈壁组有机质类型优于苏红图组,前者以Ⅱ,一Ⅱ：型为主,后者以Ⅱ2一Ⅲ型为主;有机质热演化程度较高,均达到了成熟阶段．部分处于高成熟一过成熟阶段：该烃源岩发育于湖相弱氧化一弱还原沉积环境,有机质母质为以低等水生生物为主、高等植物为辅的混源输入。     

气候与构造控制下湖相优质烃源岩的差异分布——以渤中凹陷为例

基于地球化学、测井和沉积相等资料开展了渤中凹陷的优质烃源岩分析。结合区域地震解释,对渤中凹陷优质烃源岩的分布进行了刻画,并探讨了气候、构造作用下优质烃源岩分布的差异性。结果表明,受气候控制的咸化环境与受构造控制的快速沉降环境所形成的优质烃源岩具有不同的富集特征。在咸化环境控制下,沙河街组一段优质烃源岩的分布面积占洼陷面积的81.9 % ,呈广覆式分布;在构造沉降控制下,平面上,沙河街组三段和东营组三段的洼陷沉降速率与优质烃源岩所占洼陷面积的比例呈明显正相关,纵向上,湖泊的氧化-还原界面控制了优质烃源岩的富集程度。在气候形成的咸化环境和构造快速沉降的控制下,渤中凹陷及邻区优质烃源岩的发育条件可分为3类:以咸化水体为主导、以构造沉降为主导以及咸化水体-构造沉降共同控制。在潮湿气候和构造沉降速率较低的情况下,不发育优质烃源岩。     

川东北—鄂西地区下震旦统陡山沱组烃源岩特征及形成环境

陡山沱组暗色泥页岩是川东北-鄂西地区新元古界震旦系一套重要的烃源岩。对该地区符家沟、陈家湾、花鸡坡等一系列露头剖面进行观察取样,通过有机地球化学、成烃生物和主微量元素分析等技术手段,明确陡山沱组烃源岩特征和形成环境。陡山沱组烃源岩区域厚度为50~250 m,存在镇巴-城口和宜昌-五峰2个厚度中心;有机质丰度较高,平均可达2.04%;成烃生物类型多样,以浮游藻类为主,有机质类型好,主要为Ⅰ-Ⅱ₁型;烃源岩现今热演化程度高,处于过成熟热演化生气阶段。利用元素地球化学指标对烃源岩形成环境进行判别,陡山沱组烃源岩整体形成于缺氧-贫氧环境,但在不同地区存在一定差异。川东北地区烃源岩形成于水体低能、低盐度、缺氧-贫氧的深水陆棚环境;鄂西地区烃源岩形成于水体能量较强、低盐度、缺氧的台内盆地环境。     

鄂西宜昌斜坡区寒武系页岩储层发育特征——以鄂宜页1井为例

以获得重大突破的鄂宜页1井为研究对象,对寒武系水井沱组黑色页岩进行了有机地球化学、矿物X射线衍射、场发射扫描电镜及核磁共振分析等测试,研究了鄂西宜昌斜坡区页岩储层的发育特征。该区页岩主要由黏土矿物、石英和碳酸盐矿物组成,由浅至深表现出黏土矿物和碳酸盐矿物逐渐减少、石英含量逐渐增加的趋势,总体上显示出"高钙低硅"特征;页岩的孔隙度与有机碳含量表现出正相关性,尤其有机碳含量大于2.0%的层段,页岩孔隙度随有机碳升高而增大明显;页岩孔隙以微孔和小孔为主,小孔和中孔对孔隙度贡献明显;页岩中脆性矿物内的孔隙对页岩基质孔隙的贡献稳定,而有机质孔和黏土矿物层间孔隙的贡献与其各自含量变化相关,随深度的增加有机质孔贡献逐渐升高,而黏土矿物层间孔隙贡献逐渐降低。     

塔里木盆地下寒武统烃源岩分布

塔里木盆地下寒武统烃源岩是近年来诸多学者研究的热点,对于其分布的认识还存在一定的分歧,并成为制约寒武系勘探及区带优选的重要因素。基于野外露头及盆地内钻井资料的认识,分析下寒武统烃源岩的沉积环境;通过正演模拟下寒武统玉尔吐斯组烃源岩的地震反射特征,结合模拟结果,刻画下寒武统玉尔吐斯组烃源岩沉积边界;基于震旦系与寒武系地震解释与成图研究,分析寒武系沉积前古地貌特征及寒武系的沉积环境,探讨下寒武统烃源岩的主要控制因素,旨在解决下寒武统生烃源岩的生烃中心,指导寒武系有利勘探区带的优选。研究认为,玉尔吐斯组为寒武纪早期持续海侵背景下、分布稳定的烃源岩;正演模拟结果及地震资料表明,玉尔吐斯组表现为寒武系底部强波峰—强波谷的地震反射特征,在盆地内可追踪对比;根据塔里木盆地震旦纪与早寒武世古地理格局认识,认为寒武系台缘斜坡—盆地一带为下寒武统烃源岩厚度加厚区,是台盆区烃源岩最富集的地区。