松遼盆地古龍凹陷青山口組頁巖沉積環境特征及其有機質富集機理

摘 要 【目的】古龍頁巖形成的古沉積環境是頁巖油甜點預測的基礎。【方法】通過松遼盆地現代湖盆水體鹽度、古龍頁巖的常微量元素、稀土元素及生物標志化合物等方法，深入研究了古龍頁巖沉積環境的地球化學特征與有機質富集機理。【結果】古龍頁巖形成時期氣候整體溫暖潮濕，發育淡水—微咸水還原環境，具有較高的古湖泊生產力，沉積速率低，水體較深，為有機質形成、保存與富集提供了地質基礎。頁巖沉積時期古氣候指數CIA介于63～74，以溫濕氣候為主，頁巖沉積時期古鹽度w（Sr）/w（Ba）介于0.23～1.00，為淡水—微咸水環境，w（V）/w（V+Ni）介于0.6～0.9，以還原—強還原水體為主，古水深25～117 m，屬于半深湖—深湖沉積，（La/Yb）N值在0.90和1.41之間浮動變化，代表較低的沉積速率。【結論】古龍頁巖有機質富集主要受古氣候、古鹽度、古水深、沉積速率和古湖泊生產力等因素的有利耦合。研究成果可有效指導松遼盆地古龍頁巖油甜點預測和勘探開發工作。

關鍵詞 古龍凹陷；頁巖油；古氣候；古鹽度；古生產力；沉積速率

第一作者簡介 何文淵，男，1974年出生，博士，教授級高工，石油地質和非常規油氣，E-mail： hewenyuan@cnpcint.com

通信作者 付秀麗，女，高級工程師，頁巖油基礎地質，E-mail： 77025183@qq.com

中圖分類號 P618.13 文獻標志碼 A

0 引言

近年來，頁巖形成的古沉積環境研究成果國內外頗多也較豐富，環境參數多以古氣候、古鹽度、古氧化還原及古物源為主[1?5]，其中多以微量元素定性和定量分析、生物群定性判斷沉積環境。前人研究頁巖的沉積環境主要作用在于分析頁巖中有機質富集程度的控制作用，集中在古生產力、氧化還原條件、陸源碎屑對有機質的影響分析。隨著國內外頁巖油勘探的深入，越來越多的學者關注沉積環境或者突發地質事件對頁巖中有機質富集程度的控制作用。例如，三塘湖盆地蘆草溝組和鄂爾多斯長7段頁巖不僅發育有機質紋層，還發育火山灰，火山灰或熱液流體提供的營養元素促進藻類繁盛，進而使有機質富集[6?7]。渤海灣盆地沙河街組頁巖沉積環境參數分析表明鹽度、陸源碎屑輸入量和氣候變化綜合控制了有機質的富集[8?9]。四川盆地五峰組—龍馬溪組海侵體系域中發育的硅質頁巖更加富集有機質[10]。部分學者認為湖侵體系域晚期和湖退體系域早期發育的頁巖最富有機質[11]。由此可見，不同地質背景下有機質富集的主控因素差異極大。

松遼盆地古龍頁巖油資源潛力巨大，頁巖油勘探的重點層位是青山口組。前人對于沉積環境的研究，以利用生物標志物、微量元素、同位素等某一個單項指標開展單井沉積環境的研究和分析[12?15]，沉積相分析和研究也以盆地級及區帶級大尺度為主。但受巖心取樣的限制，目前對頁巖發育關鍵層位古沉積環境系統分析及有機質富集主控因素及富集機理認識不清。近幾年，古龍頁巖油勘探程度的加大及取心資料的日益豐富，為全面分析頁巖沉積環境奠定了基礎。本文利用古龍頁巖豐富的巖心鉆井資料，通過常微量元素、稀土元素及生物標志化合物等系統分析，結合現代湖泊水體環境分析將今論古類比分析古龍頁巖沉積環境，分析古龍頁巖有機質富集機理，建立頁巖油形成富集模式，為預測頁巖油甜點區及生產井位部署提供重要理論依據。