油頁巖成礦的古湖泊條件研究現狀

(吉林大學地球科學學院 吉林 長春 130000)

油頁巖成礦的古湖泊條件研究現狀

王克兵徐川

(吉林大學地球科學學院吉林長春130000)

本文基于文獻調研，對前人在油頁巖取得的進展進行歸納和總結，著重探討國內外關于油頁巖成礦的有機質來源、古氣候條件以及有機質保存條件三方面古湖泊條件特點，以期為中國頁巖油、氣的勘探開發提供理論參考。

油頁巖；有機質來源；古氣候；有機質保存

一、有機質來源研究現狀

在相同的保存條件下，古湖泊生產力高，沉積下來的有機質就多，有機碳含量高[1,2]。油頁巖是一種有機質含量特別豐富的沉積巖[3]。大部分學者認為其有機質主要為藻類，少量陸源有機質[4-5]。王廣利等[6]在研究陸相盆地烴源巖中發現細菌來源的生物標志化合物。因此，油頁巖中有機質主要為藻類、細菌、陸源有機質等的貢獻。孟慶濤等[5]在研究樺甸盆地始新世油頁巖古湖泊生產力時認為，高的湖泊生產力與湖泊藻類的勃發有關。在藏北羌塘盆地新發現較多海相油頁巖，這些油頁巖與該地區其他巖性存在一定的差異，付修根等[7]對比研究認為，造成這種差異主要是因為生物母源輸入的不同。因此，有機質來源對油頁巖中有機質富集具有極大的影響[8]，在相同的保存條件下，藻類、浮游生物等內源有機質輸入越多，越有利于油頁巖中有機質富集成礦。

二、古氣候條件研究現狀

氣候的冷暖干濕不僅影響水體分層、湖流、沉積物充填等，而且對于湖泊內部生物組合、種群密度也有重要的作用，高豐度有機質多形成于溫濕氣候背景下，氣候旋回周期變化，影響沉積物中有機質豐度[9]。統計數據顯示，烴源巖中有2/3以上都發育在古緯度45°以下的低緯地區，體現了溫暖、濕潤的氣候條件對烴源巖發育具有重要的控制作用[10]。Boucot和Gray[11]的研究結果表明，大氣O2與CO2含量的消長同樣影響沉積物有機質豐度，氧含量介于20%～30%時為優質烴源巖形成高峰期。氣候由冰冷快速轉暖不僅能引起基準面快速升高，且能形成水體分層，利于有機質富集和保存[12]。

三、有機質保存條件研究現狀

原始生物產率與沉積有機質富集程度之間并不總是存在線性關系[13]，有機質的富集還受到保存條件影響[14,15]。趙幫勝等[16]研究鄂爾多斯盆地山西組泥巖時發現，由于有機質沉積時處于氧化條件，不利于有機質富集，從而限制了泥頁巖的后期生烴。由此可見，有機質沉積之后的保存條件對有機質保存和后期熱演化生烴具有重要影響，且沉積環境的氧化還原程度是影響有機質保存的主要因素[17]。一般而言，要形成高有機質豐度的黑色頁巖要滿足兩個條件：一是有機質的高生產力；二是有機質的保存條件，即有機質沉積時或者底水環境為缺氧厭氧的還原環境[12]，而目前就這二者誰是主導因素還存在不同的認識[18]，即存在“生產模式”和“保存模式”之爭[12]。張水昌等[12]認為單純強調“保存條件”或單純強調“高有機生產力”，都不能客觀地揭示高有機質豐度烴源層的形成機理。事實上，良好的保存條件或者高有機生產力只是形成高有機質豐度沉積的重要條件之一，而非唯一條件。

四、結束語

綜上所述，在相同的保存條件下，藻類、浮游生物等內源有機質輸入越多，氣候的冷暖干濕交替變化，大氣適度含氧量是油頁巖有機質富集有利條件。而保存條件目前存在“生產模式”和“保存模式”之爭，但良好的保存條件或者高有機生產力只是形成高有機質豐度沉積的重要條件之一，而非唯一條件。

[1]Ganeshram R S Pedersen T E Calvert et al.Large in oceanic nutrient inventories from glacial to interglacial periods[J].Nature，1995，376.

[2]黃清華，陳春瑞，王平在，等.松遼盆地晚白堊世生物演化與古湖泊缺氧事件[J].微體古生物學報，1998,15(4).

[3]劉招君，楊虎林，董清水等.中國油頁巖[M].北京：石油工業出版社，2009.

[4]張林曄.湖相烴源巖研究進展[J].石油實驗地質，2008，(06).

[5]孟慶濤，劉招君，胡菲，等.樺甸盆地始新世古湖泊生產力與有機質富集機制[J].中國石油大學學報(自然科學版)，2012，(05).

[6]王廣利，張林曄，王鐵冠.3β-烷基甾烷在中國古近系陸相沉積中的發現及其地質意義[J].科學通報，2006，51(2).

[7]付修根，王劍，汪正江，陳文西.藏北羌塘盆地海相油頁巖沉積環境[J].新疆石油地質，2007，(05).

[8]孫平昌.松遼盆地東南部上白堊統含油頁巖系有機質富集環境動力學[D].吉林大學，2013.

[9]李洪濤，宋之光，鄒艷榮，等.冀北—遼西早白堊世沉積有機質特征與古氣候環境演變[J].地質學報，2008，82(1).

[10]Klemme H D，Ulmishek G F.Effective petroleum source rocks of the World:stratigraphic distribution and controlling depositional factors[J].AAPG Bulletin，1991，75(12).

[11]Boucot AJ，Gray YJ.A critique of Phanerozoic climatic modes involving changes in the CO2 content of the atmosphere[J].Earth Science Reviews，2001，56.

[12]張水昌，張寶民，邊立曾，等.中國海相烴源巖發育控制因素[J].地學前緣，2005，(03).

[13]Tissot B P，Welte D H.1984.Petroleum fortion and occurrence.2nd edn.Berlin:Spinger-verlag.

[14]林金輝，伊海生，鄒艷榮.藏北高原海陸相油頁巖生物標志化合物對比研究[J].地球化學，2004，33(1).

[15]劉灃.撫順盆地始新統計軍屯組油頁巖特征及其沉積環境分析[D].吉林大學，2008.

[16]趙幫勝，李榮西，王香增，等.鄂爾多斯盆地延長探區山西組泥頁巖沉積地球化學特征及有機質保存條件分析[J].地質科技情報，2016，(06).

[17]Hedges J I，Keil R G.Sedimentary organic matter preservation：an assessment and speculative synthesis[J].Marine Chmisrey，1995，48(2-3).

[18]Arthur M A，Sageman B B.Marine black shales:depositional mechanisms and environments of ancient deposition[J].Annual Review of Earth and Planetary Science，1994，22.

王克兵(1991.10-)，安徽六安，碩士在讀，吉林大學，研究方向是石油地質學、地球化學和油頁巖成礦理論研究；徐川(1992.8-)，安徽合肥，碩士在讀，吉林大學，研究方向是石油地質學、地球化學和油頁巖成礦理論研究。