四川盆地震旦-寒武系高演化烃源岩无机地球化学特征与评价
9页1、四川盆地震旦寒武系高演化烃源岩无机地球化学特征与评价摘要:高演化烃源岩评价因有机质的损耗而使得传统有机地球化学参数逐渐失效,而烃源岩中的无机元素不易受成熟度的影响。为探索无机地球化学方法在高演化烃源岩评价中的应用,以四川摘要:高演化烃源岩评价因有机质的损耗而使得传统有机地球化学参数逐渐失效,而烃源岩中的无机元素不易受成熟度的影响。为探索无机地球化学方法在高演化烃源岩评价中的应用,以四川盆地震旦寒武系为例,基于无机(主量、微量和稀土元素)地球化学方法,从烃源岩发育的三大控制因素(古生产力、沉积环境和沉积速率)分析入手,开展了烃源岩无机地球化学研究。结果说明,综合运用 Ba 和 Ni 元素丰度确定烃源岩古生产力,MoEF、UEF、Ce 异常特征确定沉积水体氧化-复原条件,TiO2/Al2O3 比值确定沉积速率,揭示研究区烃源岩有机质富集主要受控于沉积环境与古生产力,而受沉积速率的影响相对较小;川中与威远-资阳地区下寒武统筇竹寺组烃源岩古生产力高、沉积环境最为复原,烃源岩质量最好,属于高生产力和好保存模式。无机地球化学方法是高演化烃源岩评价的一种有效途径。关键词:高演化烃源岩;无机元素地球化
2、学;生烃能力;烃源岩评价;震旦系;下寒武统;四川盆地施春华; 山述娇; 郝靖; 罗冰; 曹剑, 石油实验地质 发表时间:2022-11-26高演化烃源岩是指烃源岩有机质进入了高成熟演化阶段(Ro1.3%),此时烃源岩中剩余有机质的碳含量、可溶有机质氯仿沥青、生烃潜量等逐步降低,难以反映烃源岩中有机质的原始特征,造成基于传统有机地球化学方法的烃源岩评价碰到了很大难题1。考虑到沉积物中的有机质在形成、沉积和埋藏过程中与无机元素有着密切关联2-4,并且无机元素相对有机质不易受成熟度影响,在高演化阶段更为稳定5-6,因此无机地球化学参数是高演化烃源岩评价的一个潜在补充2-3,7-8。众多学者就此展开了尝试,取得了研究进展7-8,如腾格尔等8以鄂尔多斯盆地高演化海相碳酸盐岩为例,运用微量元素(如 Ba 元素)和稀土元素分析碳酸盐岩烃源岩形成过程中的生物生产力、沉积环境和沉积速率,评价了碳酸盐岩烃源岩及其分布特征。四川盆地发育震旦寒武系高演化烃源岩,为开展高演化烃源岩的无机地球化学评价提供了良好对象。前人9-10根据烃源岩的宏观地质分布,结合一些有机地球化学参数,提出下寒武统筇竹寺组烃源岩的生烃能
3、力最大。此外,也有学者运用无机元素对烃源岩的古生产力、沉积环境、沉积速率开展了研究 11-16,发现烃源岩中有机质的聚集受古生产力和沉积环境作用影响较大,总体认为适宜的气候有利于提高古生产力,海侵作用有利于形成复原的沉积环境,进而有机质得到良好保存与富集。本文运用无机元素地球化学方法,进一步分析不同地区、不同层位烃源岩的生烃能力差异,旨在更全面认识不同烃源岩的生烃控制因素及差异,为准确理解研究区高演化烃源岩成因和天然气成藏机理提供参考,进一步探索无机地球化学方法在高演化烃源岩评价中的应用。1 地质背景四川盆地位于我国西南部,面积约 18104 km2,构造上属于扬子准地台的一个次级构造单元,是在前寒武纪扬子克拉通基底之上发育的一个典型叠合含油气盆地17-18(图 1)。其地层由老至新以上三叠统为界两分,总体下部(上震旦统-中三叠统)以海相碳酸盐岩沉积为主;相比而言,上部(上三叠统至今)以陆相碎屑岩沉积为特征17-18。从沉积背景看,研究区烃源岩可包括 2 类 5 套,2 类指岩性包括泥质岩和碳酸盐岩,5 套指层位上由老至新包括震旦系陡山沱组泥岩、震旦系灯影组藻云岩、灯影组三段(灯三段)
4、泥岩、下寒武统麦地坪组泥质白云岩(或白云质泥岩、硅质岩)、下寒武统筇竹寺组泥页岩。这些烃源岩既有岩性差异,又有地区和时代差异,为开展比照研究奠定了良好根底。2 样品与方法根据 2 类 5 套潜在烃源岩的分布,结合当前勘探现状与样品积累情况,筛选了 32 块典型样品用于研究。其中,筇竹寺组、麦地坪组、灯影组及灯三段烃源岩样品采自盆地内部钻井岩心,陡山沱组烃源岩样品采自四川盆地西南部峨边先锋野外露头。进一步根据目前的勘探区划,将这些样品从平面上分为 3 个区,由北东至南西分别是川中、威远资阳、川西南(图 1)。需要说明的是,对于陡山沱组和川西南灯影组研究样品,因勘探程度低,故样品数量受到限制,后续待条件成熟可继续深化研究。碳酸盐岩和泥页岩类样品中 SiO2 含量测定使用碱熔方法,主要流程:称取 100 mg 样品于刚玉坩埚中,参加 1 g Na2O2 粉末,混合均匀后,加热至 700 左右熔融,冷却后经热水提取,HCl 酸化,定容后使用 ICP-OES 测定(误差优于 2%)。碳酸盐岩类样品中 Si 以外其余元素测定使用酸溶方法,主要流程:称取 100 mg 样品于离心管中,参加 HNO3
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