丁江辉等：宣城地区龙潭组页岩沉积环境与有机质富集--粉丝服务平台-粉丝头条-fensifuwu.com

丁江辉等：宣城地区龙潭组页岩沉积环境与有机质富集

科技 06-16 来源：沉积学报

宣城地区龙潭组页岩沉积环境与有机质富集

丁江辉1,2，张金川3,4，石刚5，申宝剑1,2，唐玄3,4，杨振恒1,2，李兴起1,2，李楚雄1,2

1. 中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所，江苏无锡 214126

2. 页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室，江苏无锡 214126

3. 中国地质大学（北京）能源学院，北京 100083

4. 国土资源部页岩气资源战略评价重点实验室，北京 100083

5. 中国地质调查局南京地质调查中心，南京 210061

导读

富有机质页岩不仅是常规油气藏的烃源岩，也是页岩油气勘探的对象，而且能够记录其沉积时的古气候、古环境等信息，具有重要的科学研究价值。笔者以安徽宣城地区上二叠统龙潭组海陆过渡相页岩为研究对象，系统开展了沉积环境与有机质富集关系的研究，完善了非常规油气沉积学的研究内涵。

研究目的

页岩有机质聚集是个复杂的物理化学过程，会涉及诸多因素，诸如生物生产力、底水的氧化还原状态、沉积速率及沉积后的降解过程等。有关海相和陆相页岩中有机质富集机理在过去数十年期间已经做了大量讨论，但关于海陆过渡相泥岩中有机质富集机理鲜有报道。特别地，相较于海相页岩，海陆过渡相页岩更容易受沉积条件的影响，二者在物源、沉积特征、水动力条件、陆源输入等方面差异明显，导致海陆过渡相页岩有机质富集机理必然不同于海相页岩，因此开展海陆过渡相页岩有机质富集机理研究势在必行。下扬子宣城地区上二叠统龙潭组地层出露良好，富有机质页岩层段发育，并在港地1井揭示了良好的页岩油气显示，是探索海陆过渡相页岩有机质富集机理的有利地区。

研究方法

以港地1井和两个露头剖面（昌桥剖面和稻山冲剖面）为研究对象，通过系统取样并开展有机地球化学测试、有机岩石学研究、氩离子抛光—扫面电镜观察、元素地球化学分析等，表征富有机质页岩沉积时期的古气候、水体氧化还原性质、古生产力、沉积速率等内容，探讨它们对有机质富集的控制作用，揭示海陆过渡相页岩沉积环境与有机质富集的关系。

结果和结论

（1）宣城地区上二叠统龙潭组页岩形成于水动力条件相对复杂的三角洲和潮坪—潟湖环境，岩性以黑色泥页岩、粉砂质泥岩为主，局部发育煤层、灰黑色粉砂岩、细砂岩和灰岩，TOC含量主体分布在0.93%~10.10%，平均为4.69%。干酪根显微组分以惰质组最为丰富，镜质组次之。丰富的腐殖组分，表明宣城地区晚二叠世龙潭期主要接受了来自陆源高等植物碎屑有机质的输入，而腐泥组分的存在同时也表明有菌藻类低等水生生物的输入。（2）元素地球化学指标和黄铁矿形态及粒径共同指示宣城地区龙潭组海陆过渡相页岩沉积时期处于暖湿型气候，沉积水体处于氧化—贫氧状态，具有高的生物生产力和沉积速率（图1）。

图1 宣城地区龙潭组黑色页岩沉积时期TOC、古生产力指标（Ba、Babio、Mo含量）、古气候指标（CIA和Sr/Cu）、氧化还原指标（U/Th、Ni/Co、V/Cr）、沉积速率指标（(La/Yb)N）垂向变化趋势

（3）宣城地区龙潭组海陆过渡相富有机质页岩的形成，不是由单一因素所决定的，而是由古气候、水体氧化还原性质、古生产力、沉积速率等多个要素相互配置与耦合的结果，这些因素都会直接或者间接地影响有机质的供给或者有机质的埋藏和保存。其中，温湿型气候不仅有利于陆源高等植物的生长，而且会促进生物地球化学作用，使得母岩化学风化程度加大，向水体输入的营养物质增多，有利于菌藻类等低等水生生物勃发，高等植物碎屑和低等水生生物共同为富有机质页岩沉积提供了丰富的有机质来源。（4）宣城地区晚二叠世沉积时期，较高的古生产力为海陆过渡相富有机质页岩的形成提供了良好的物质基础，有机质产生后进一步埋藏和保存，虽然富氧水体环境不利于有机质保存，但高的沉积速率可以缩短有机质在富氧水体中暴露的时间，使得有机质来不及被氧化或分解，也可造成有机质的富集。另外底栖微生物的呼吸也可以加剧水体中氧的消耗，二者共同促进有机质埋藏和保存，形成了偏氧化条件下的海陆过渡相页岩有机质富集“综合模式”（图2）。