四川盆地及其周缘下志留统龙马溪组层序与沉积特征

开展四川盆地及其周缘下志留统龙马溪组高精度沉积环境研究是目前该区页岩气勘探开发面临的重要课题。以野外露头剖面、钻井资料为基础,依据特定的笔石带和重要标志层建立了等时地层格架,并结合岩相、古生物群落、钙质含量、测井响应特征、地球化学特征等地质信息开展了龙马溪组早、晚期沉积微相研究,揭示了其地层层序、沉积演化以及优质页岩分布等特征:①页岩地层具有顶、底界区域穿时性,自下而上可划分为SQ1和SQ2两个三级层序,SQ1主体为最大海侵期形成的深水相沉积组合,而SQ2总体为海平面下降期形成的半深水—浅水相沉积组合;②发育钙质深水陆棚、泥质深水陆棚等8种沉积微相,富有机质页岩主要形成于SQ1深水域;③从SQ1到SQ2,沉积中心自川南—川东坳陷区向川北地区迁移,川中古隆起为持续的水下隆起。结论认为:①SQ1是龙马溪组主力产层的沉积期,川南—川东坳陷为SQ1期深水陆棚中心区,是页岩气富集区;②川北地区的黑色页岩形成于SQ2晚期,且分布局限,页岩气勘探潜力相对不足,而鄂西地区黑色页岩的沉积规模和勘探潜力则介于川南—川东和川北地区之间。     

焦石坝区块富有机质页岩段沉积微相特征研究

涪陵焦石坝区块上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组(O3w-S1l)发育一套富有机质泥页岩,在沉积构造背景认识的基础上,通过对研究区的6口典型取心井进行单井沉积相划分,确立相标志,明确了研究区沉积微相的展布和变化规律。富有机质页岩段主要为深水陆棚和浅水陆棚沉积环境,自下而上可划分出5种沉积微相类型,分别为深水硅泥质陆棚微相、深水泥质陆棚微相、深水砂泥质陆棚微相、深水混积陆棚微相以及浅水砂泥质陆棚微相。还原性较强的深水硅泥质陆棚和深水泥质陆棚微相有利于富有机质泥页岩发育,其次为深水混积陆棚微相,深水砂泥质陆棚微相和浅水砂泥质陆棚微相较差。     

塔里木盆地寒武系烃源岩沉积环境再认识

寒武系烃源岩是塔里木盆地海相油气最主要的来源之一,长期以来对该套烃源岩发育的沉积环境表述多样,对于极少资料控制的烃源岩预测带来诸多不确定性。利用露头和新的钻井、地震资料,在震旦纪—寒武纪成盆作用分析的基础上,通过沉积结构及成烃生物组合研究寒武系烃源岩发育的沉积环境,进而约束下寒武统烃源岩的分布。研究认为,塔里木盆地寒武纪西“台”东“盆”的沉积格局,经历了早寒武世缓坡到中-晚寒武世弱镶边台地的演化,下寒武统泥质烃源岩主要分布于中-外缓坡。与盆地东部下寒武统西山布拉克组烃源岩一样,盆地西部下寒武统玉尔吐斯组-肖尔布拉克组下段烃源岩的成烃生物组合表现为由底栖藻类占优向浮游藻类占优的转变,与早寒武世海进-海退沉积序列相对应。塔里木盆地寒武系烃源岩主要发育于深水陆棚环境,可进一步划分为陆棚相泥质烃源岩和陆棚相碳酸盐质烃源岩,前者以底栖藻类生物相占优势,后者以浮游藻类生物相占优势,海平面升降变化导致两类烃源岩具有叠加、交错的分布特征。     

塔里木盆地寒武系沉积模式与烃源岩发育

综合利用露头、钻井和地震资料,解剖了塔里木盆地中下寒武统沉积特征,并建立其沉积模式,预测烃源岩的分布。研究认为,塔里木盆地寒武系发育缓坡和台地-陆棚2种沉积模式,沉积演化总体上呈台地前缘斜坡由缓至陡、坡度由小到大的变化趋势。结合寒武系沉积格局以及烃源岩的沉积构造、岩性组合、矿物成分与成烃生物特征,认为寒武系有效烃源岩主要形成于深水陆棚环境。成烃生物与深水陆棚沉积环境协同演化,表现为深水陆棚泥质区以底栖藻生物相占优势,而深水陆棚钙质区以浮游藻生物相占优势。深水陆棚相在整个寒武纪期间不断发生空间上的变迁,形成了纵向上叠置、平面上交错的烃源岩分布特征。肖尔布拉克组下部黑色薄层泥质灰岩发育于深水陆棚相,沉积环境暗示这套岩性组合可能是塔里木盆地西部地区一套有效的烃源岩。     

塔里木盆地上泥盆统—下石炭统滨岸-混积陆棚三级层序发育特征

基于塔里木盆地晚泥盆世—二叠纪形成的原型沉积盆地地层沉积相研究结果,按照层序地层学理论对原型沉积盆地进行了五级层序划分。研究认为原型沉积盆地下部上泥盆统—下石炭统滨岸-混积陆棚是典型的三级层序并建立了层序发育模型;研究发现三级层序实际是海侵体系域-高位体系域旋回组合层序,Ⅰ型层序(无低位体系域)是三级层序的典型发育模式,识别标志是从海向陆存在巨大的泥岩+灰岩楔形体。五级准层序是基本层序,为单旋回层序;混积陆棚区较易识别的薄层灰岩等时沉积体是最大或次级海泛面的等时沉积物;混积陆棚区属于内源和外源沉积物均衡沉积剖面,没有凝缩段,外源碎屑沉积物在海域内倾斜大前积沉积现象在混积陆棚区减弱或消失;三级层序底部古地貌为阶地-坡折带,这种古地貌特征既是造成东河砂岩段穿时的主要原因,也是造成东河砂岩段与其上含砾砂岩段构成海侵-高位多个四级旋回层序的主要原因。图6表1参21     

宜昌地区下寒武统沉积环境分析

宜昌地区早寒武世除天柱山期(南部和西部称岩家河期)岩性变化较大外,其他依次沉积了以黑色炭质页岩夹灰岩、细碎屑岩、石灰岩、白云岩等为主的岩性组合,反映了中扬子区岩性四分的特点。晚震旦世灯影末期区内是一个东高西低、东北高西南低的浅海沉积区。在此背景上,早寒武世早期(即天柱山期)遭受了短暂而快速海进之后,依次经历了浅海盆地边缘、斜坡带、浅海陆棚及潮坪等沉积环境的缓慢演化,显示了有规律的海退序列。在区内天柱山组、岩家河组及水井沱组等均首次发现了重力流沉积;在水井沱组下部炭质页岩所夹的薄层粉晶云岩中,首次发现了沉积型重晶石富集层。根据区内天柱山期为浅海斜坡带(岩家河期为浅海盆地边缘)、水井沱期为浅海盆地边缘至斜坡带等沉积环境判断。天柱山组(岩家河组)与水井沱组之问应为连续沉积、整合接触。图3表1参7     

上扬子地区下寒武统页岩气资源潜力

上扬子地区下寒武统普遍发育黑色泥页岩,这套黑色泥页岩是早寒武世早期全球性海平面上升时,在上扬子地区形成区域性深水滞留缺氧的陆棚到斜坡环境沉积的,其岩性为黑色碳质页岩、黑色硅质页岩、石煤及深灰色粉砂质页岩。泥页岩有机碳含量高,最高达到12%,在剖面上有机碳含量由下向上逐渐减小,高有机质含量泥页岩主要分布在剖面下部。在空间上富含有机质的厚层泥页岩分布在川西南—黔北、渝东—湘鄂西和川东北,为泥页岩勘探最有潜力的地区。     

川南地区金页1井早寒武世烃源岩沉积地球化学特征

为了深入研究四川盆地南部下寒武统麦地坪组-筇竹寺组烃源岩发育环境及源岩沉积地球化学特征,通过分析川南井研-犍为地区金页1井麦地坪组与筇竹寺组烃源岩岩矿组成、有机碳含量、成烃生物组合、氧化还原性指标及各项指标之间的内在联系,发现麦地坪组与筇竹寺组烃源岩岩矿组成与成烃环境存在很大差别:麦地坪组烃源岩为含硅质云岩,有机碳丰度中等,δU大于1.7,指示超强还原环境,其成烃生物主要为具有浅水生活习性的小壳生物形成的微生物席,推测其强还原性可能与大量繁盛并死亡的小壳生物迅速消耗海底水中氧气有关,并非由深水相环境造成,虽还原性很强,但烃源岩有机碳丰度并不高,各种沉积地球化学参数关联性分析认为麦地坪组应形成于潮坪沉积环境。筇竹寺组烃源岩主要由硅质与粘土质页岩组成,下、上两段有机碳丰度高低不一,成烃生物以无定形絮状有机聚集体为主,δU指数0.8～1.7,有机碳含量与氧化还原性之间对应关系明显,沉积环境应为氧化至较强还原环境的浅水-深水陆棚相。川南地区早寒武世时期的构造-沉积-岩相古地理环境、原始生物类型、岩石矿物质组成等多种因素共同决定了烃源岩品质的优劣及其沉积地球化学特征。     

贵州牛蹄塘组黑色页岩岩相划分及岩相—沉积环境—有机质耦合关系

贵州下寒武统牛蹄塘组黑色页岩是良好的烃源层,基于前人研究成果总结及研究区黑色页岩沉积古环境特征分析,对牛蹄塘组黑色页岩进行岩相划分,并讨论了岩相分布以及其与沉积环境和有机质分布之间的耦合关系。结果表明：牛蹄塘组黑色页岩主要以硅质页岩和富黏土质页岩为主;纵向上,页岩沉积时的氧化还原环境表现为从下部到上部由厌氧向氧化转变,深水相厌氧环境主要发育硅质页岩,贫氧环境主要发育富黏土硅质页岩;横向上,JY1井的浅水台地相厌氧环境主要发育黏土/硅混合页岩,TX1井的斜坡相—盆地相贫氧环境主要发育富硅黏土质页岩和硅质页岩;深水盆地和浅水台地均出现有机质的富集,有机质主要富集于硅质页岩中。     

上扬子地区下寒武统筇竹寺组页岩沉积环境

上扬子地区下寒武统页岩展现出了良好的页岩气勘探前景，是油气资源的重要战略接替领域。通过露头观测、岩心描述、薄片观察、扫描电镜分析以及主微量元素地球化学分析，对该套页岩沉积环境进行了综合研究。根据矿物学、岩石组构及沉积构造的不同，在筇竹寺组识别出5大类12小类岩相类型，进一步总结了浅水陆棚、深水陆棚、斜坡-盆地沉积体系中发育的6类典型的沉积序列，建立了相应的沉积模式。浅水陆棚沉积处于氧化、相对低的古海洋生产力条件下，发育磷质-云质-泥质沉积序列和砂质-泥质-灰质沉积序列，有机质含量普遍偏低。深水陆棚以及斜坡-盆地沉积处于贫氧-缺氧、高海洋生产力的条件下，发育富含有机质的泥质-磷质-云质沉积序列、硅质-泥质沉积序列和泥质沉积序列。在四川盆地资阳-长宁一线陆内裂陷槽内部以及四川盆地之外东南部黔中、黔北及鄂西-渝东等大部分深水陆棚沉积区是富有机质页岩发育的有利区域。此外，热液活动为黔西北地区下寒武统牛蹄塘组黑色页岩提供了必要的物质基础和保存条件，有利于形成富有机质的页岩。     

层序地层格架控制下碳酸盐岩缓坡沉积特征

寒武系盐下白云岩是塔里木盆地重要的勘探领域,是近年来油气勘探研究热点之一。为明确塔中地区肖尔布拉克组的层序格架、沉积相类型及储层分布特征,综合塔中地区的钻井、地震、岩心等资料,利用井—震标定,对层序的关键界面进行识别,开展层序格架内的沉积相展布研究。结果表明：塔中地区肖尔布拉克组可划分为2个Ⅲ级层序（SQ1、SQ2）,SQ1发育海侵体系域与高位体系域,不发育低位体系域,SQ2仅残留部分高位体系域。以塔参1井所在的古梁带将塔中地区划分为东、西两部分,西部属开阔海环境,沉积相带为古陆—滨岸—开阔台地,SQ1海侵期塔中全区基本被淹没,是烃源岩发育期,SQ1高位期与SQ2为台地内丘滩体大规模发育时期,形成规模性储集层;东部属局限海湾环境,沉积相带为古陆—潮坪（混积潮坪—藻云坪）—开阔台地,SQ1高位期与SQ2海平面大幅度下降时期,潮坪相白云岩接受大气淡水溶蚀改造,形成良好储集层。在层序格架内,建立了塔中地区沉积模式,为指导储层预测提供新思路与地质依据。     

川东北地区飞仙关组层序- 岩相古地理特征

通过层序地层学研究, 将川东北地区下三叠统飞仙关组划分2 个三级层序( SQ1 和SQ2) , 8个体系域, 分析了飞仙关组三级层序的岩相古地理特征和演化。研究表明: SQ1 层序时期, 川东北地区受晚二叠世长兴末期的区域构造抬升影响, 一度开宽水深的台盆水体逐渐变浅而转化为开阔台地相沉积环境, 其中台地边缘和台内的鲕滩相极为发育, 是形成整个飞仙关组鲕滩的主要时期,其中尤以海侵期的鲕滩最为发育; SQ2 层序时期, 由于受极度干旱炎热的气候影响, 海平面下降和水循环受限及台地暴露, 川东北地区鲕滩消减, 进入局限和蒸发台地沉积环境, 最后沉积地貌基本被填平。     

塔里木盆地下寒武统玉尔吐斯组烃源岩分布预测及油气勘探的意义

下寒武统玉尔吐斯组是塔里木盆地深层碳酸盐岩沉积中重要的烃源岩之一,因资料稀少,目前其整体分布情况尚不明确,制约了该区深层白云岩储层油气勘探的进程。为此,通过对该盆地区域地质资料的综合分析,认为玉尔吐斯组烃源岩的分布受海平面变化、古构造及沉积环境的控制,是震旦纪一早寒武世时期海平面快速上升的产物,整体上为缓坡一盆地沉积模式,优质烃源岩发育在中、下缓坡相中。同时,根据野外露头剖面和钻井资料揭示出玉尔吐斯组与下伏震旦系是一种"伴生"的沉积关系,钻井地震层位标定进一步明确了两者之间的地震反射伴生组合特征,进而利用覆盖全盆地的大量二维地震资料首次预测出了玉尔吐斯组的分布范围及厚度变化趋势。结果表明:玉尔吐斯组主要分布在该盆地北部坳陷及南部地区(存在南、北2个生烃中心),预测厚度为5~50 m,其中巴东2井北部厚度最大,可达50 m;在巴东2、玉北2、巴探5南部分别有"海槽"伸入巴楚隆起内部,向巴楚隆起尖灭。结论认为:巴东低梁带位于玉尔吐斯组烃源岩分布线与古构造低梁叠合部位,生储盖组合条件优越且具备长期继承性古隆起的构造背景,应是该盆地寒武系白云岩储层下一步油气勘探的有利区。     

牛庄洼陷沙三下—沙四上泥页岩特征及沉积环境

为了明确非常规油气藏中不同泥页岩岩石类型与沉积环境的关系,针对不同泥页岩特征及沉积成因问题,通过岩心观察,利用岩矿薄片、扫描电镜、显微荧光以及元素分析等分析化验手段,开展了牛庄洼陷沙三下—沙四上泥页岩沉积环境分析及其与泥页岩岩相类型的对应关系研究.结果表明:牛庄洼陷沙三下—沙四上泥页岩共发育纹层状泥质灰岩、纹层状灰质泥...     

THE LOWER CAMBRIAN NIUTITANG FORMATION AT YANGTIAO (GUIZHOU,SW CHINA): ORGANIC MATTER ENRICHMENT,SOURCE ROCK POTENTIAL,AND HYDROTHERMAL INFLUENCES

Organic‐rich marine black shales and cherts of latest Proterozoic to earliest Cambrian age are widespread in South China. In this study, 70 samples of the Early Cambrian basal Niutitang Formation from Yangtiao (Guizhou Province, SW China) were analysed using organic and inorganic elemental and isotopic methods in order to characterize the depositional environment and source‐rock potential of these lithologies. The sediments were deposited in a deep‐shelf environment subject to recurring anoxia, and contain organic material dominated by sapropelic kerogen derived from acanthomorphic acritarchs. The organic richness of the shales (average TOC = 6.7%) is due to a combination of high primary productivity (as shown by biogenic Ba, Cu, Ni and Zn) and enhanced organic preservation (as shown by correlation of TOC with more intensely reducing conditions). The chert intervals are interpreted to have been deposited during phases of relatively intense hydrothermal activity, when silica‐rich hydrothermal fluids were released into the marine water column. Shale intervals were deposited during phases of weak hydrothermal activity and therefore contain little silica of hydrothermal origin. Evidence of hydrothermal activity during chert formation may reflect watermass circulation from deep rift zones. Analysis of the organic‐rich facies of the basal Niutitang Formation demonstrates its considerable hydrocarbon‐generating potential as a function of its organic richness and source‐rock quality parameters (e.g. S₁+S₂). Intense tectonic deformation of the South China Craton during the Mesozoic has potentially caused leakage of early formed hydrocarbon accumulations, however, resulting in risks for hydrocarbon exploration in the study area.     

风化作用对高演化黑色岩系有机质影响因素分析——以塔里木盆地柯坪地区玉尔吐斯组为例

通过对塔里木盆地柯坪地区东二沟剖面下寒武统玉尔吐斯组不同风化程度岩石样品的有机地球化学、扫描电镜和能谱分析,探讨了风化作用对岩石有机质特征的影响。结果表明:风化作用越强,有机碳丰度越低、生烃潜力越差,黑色页岩样品中的有机碳和氯仿沥青"A"含量的最大风化丢失量在95%以上,硅质岩风化丢失量小于50%。气候、暴露地表时间等因素是岩石发生风化作用的主要外部因素;矿物组成和有机质赋存方式是影响风化程度的重要内部因素,有机质以游离态形式赋存在高演化页岩中更易发生化学风化而丢失。因此,不能仅根据野外剖面烃源岩样品现今地化特征来进行烃源岩评价和油气资源量评价,而应考虑风化作用的影响。