高级搜索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

川中—川东地区侏罗系大安寨段古环境及油气地质意义

郭奕浩 曾德铭 张芮 王兴志 黄董 张本健 谢圣阳

郭奕浩, 曾德铭, 张芮, 王兴志, 黄董, 张本健, 谢圣阳. 川中—川东地区侏罗系大安寨段古环境及油气地质意义[J]. 沉积学报, 2024, 42(3): 1016-1031. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.052
引用本文: 郭奕浩, 曾德铭, 张芮, 王兴志, 黄董, 张本健, 谢圣阳. 川中—川东地区侏罗系大安寨段古环境及油气地质意义[J]. 沉积学报, 2024, 42(3): 1016-1031. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.052
GUO YiHao, ZENG DeMing, ZHANG Rui, WANG XingZhi, HUANG Dong, ZHANG BenJian, XIE ShengYang. Paleoenvironment and Its Petroleum Geological Significance of the Jurassic Da'anzhai Member in the Central-Eastern Sichuan Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2024, 42(3): 1016-1031. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.052
Citation: GUO YiHao, ZENG DeMing, ZHANG Rui, WANG XingZhi, HUANG Dong, ZHANG BenJian, XIE ShengYang. Paleoenvironment and Its Petroleum Geological Significance of the Jurassic Da'anzhai Member in the Central-Eastern Sichuan Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2024, 42(3): 1016-1031. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.052

川中—川东地区侏罗系大安寨段古环境及油气地质意义

doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.052
基金项目: 

中国石油—西南石油大学创新联合体项目 2020CX050000

详细信息
    作者简介:

    郭奕浩,男,1998年出生,硕士研究生,沉积学,E-mail: GYH111819@163.com

    通讯作者:

    曾德铭,男,副教授,E-mail: 8203763@qq.com

  • 中图分类号: P618.13

Paleoenvironment and Its Petroleum Geological Significance of the Jurassic Da'anzhai Member in the Central-Eastern Sichuan Basin

Funds: 

PetroChina and Southwest Petroleum University Innovation Consortium Project 2020CX050000

  • 摘要: 目的 四川盆地侏罗纪大安寨期不同地区古环境特征差异较大,探讨其演化特征及地质意义将有助于加快油气勘探的步伐。 方法 利用四川盆地中部和东部侏罗系大安寨段钻井岩心和野外剖面等地质资料,结合元素地球化学分析方法,对大安寨期古气候、古氧化还原、古盐度等古环境进行恢复和对比分析。 结果 川中—川东地区大安寨段岩性可划分为页岩、介壳页岩、泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、介壳灰岩和泥质介壳灰岩;大安寨第三亚段沉积期气候为干燥—半干燥,水体为亚还原条件的淡水—半咸水,处于浅湖—半深湖环境;大安寨第二亚段沉积期气候为半干燥—半潮湿,降水量较多,气温较低,水体为亚还原条件的淡水,处于半深湖环境;大安寨第一亚段沉积期气候为干燥—半干燥,水体为氧化—亚还原条件的半咸水—咸水,处于滨湖—浅湖环境;RA1井与YT1井大安寨时期均具有气候干燥→潮湿→干燥、降水量少→多→少、气温高→低→高、水体还原性弱→强→弱、古盐度高→低→高的规律;大安寨第三亚段沉积期至大安寨第二亚段沉积早期,湖盆沉积中心由川东地区往川中地区迁移,大安寨第二亚段沉积晚期至大安寨第一亚段沉积期,湖盆沉积中心则由川中地区往川东地区迁移;大安寨第二亚段TOC平均值为1.70%,孔隙度平均值为4.93%,荧光显示强烈,是大安寨段页岩油的主要生油层和储集层;古环境因素对源储配置具有较大影响,较潮湿的气候、较多的降水、较低的气温、还原性的水体和较低的盐度有利于泥页岩沉积、有机质富集和孔隙发育。 结论 川中—川东地区大安寨段古环境控制泥页岩沉积和有机质富集规律,影响页岩孔隙发育程度,这一认识可为明确四川盆地页岩油有利勘探区提供理论依据。
  • 图  1  四川盆地构造与井位图(a)及大安寨地层综合柱状图(b)

    Figure  1.  Structure and well location map of Sichuan Basin (a) and comprehensive column chart of the Da'anzhai member (b)

    图  2  大安寨段典型岩石类型岩心、野外露头剖面、薄片照片

    Figure  2.  Core, outcrop profile, and thin section photos of typical rock types from the Da'anzhai member

    图  3  RA1井与YT1井大安寨段页岩主量、微量元素含量相对于平均页岩的富集程度(平均页岩数据引用自文献[23])

    Figure  3.  Relative enrichment degree of major and trace elements in the Da'anzhai shale from wells RA1 and YT1 (average shale data from the reference [23])

    图  4  RA1井大安寨段沉积古环境纵向变化图

    Figure  4.  Longitudinal changes of paleoenvironment in the Da'anzhai member of well RA1

    图  5  YT1井大安寨段沉积古环境纵向变化图

    Figure  5.  Longitudinal changes of paleoenvironment in the Da'anzhai member of well YT1

    图  6  RA1井与YT1井大安寨段古气候对比图

    Figure  6.  Paleoclimate comparison of the Da'anzhai member between wells RA1 and YT1

    图  7  RA1井、YT1井大安寨段古氧化还原及古盐度对比图

    Figure  7.  Paleo⁃redox and paleo⁃salinity comparison of the Da'anzhai member between wells RA1 and YT1

    图  8  川中—川东地区大安寨段连井沉积相剖面图

    Figure  8.  Depositional facies profile of connecting wells for the Da'anzhai member in central and eastern Sichuan Basin

    图  9  大安寨段不同时期平面沉积相图

    Figure  9.  Planar sedimentary facies of the Da'anzhai member in different periods

    图  10  RA1井大安寨段古环境与TOC、孔隙度的相关性

    Figure  10.  Relationship of TOC and porosity with paleoenvironment in the Da'anzhai member of well RA1

    图  11  RA1井大安寨段不同时期TOC、古环境、孔隙度对比图

    Figure  11.  Comparison of TOC, paleoenvironment, and porosity in different periods for the Da'anzhai member of well RA1

    图  12  RA1井大安寨段荧光照片与电镜照片

    Figure  12.  Fluorescence and electron microscope images of the Da'anzhai member from well RA1

    表  1  研究区侏罗系大安寨段沉积相及主要岩石类型

    Table  1.   Sedimentary facies and main rock types of the Jurassic Da'anzhai member in the study area

    沉积相主要岩石类型主要分布层位
    亚相微相
    湖泊滨湖泥坪中—薄层状灰、灰绿、紫红及杂色泥岩大一亚段局部
    混合坪中—薄层状灰绿—浅灰色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩
    砂坪中—薄层状灰—灰白色粉砂岩
    灰坪薄—中层状灰白色(泥质)介壳灰岩
    浅湖高能介壳滩厚—中层状灰白—浅褐色(泥质)介壳灰岩大一、大三亚段
    滩间洼地中—薄层状灰—深灰色页岩、介壳页岩、泥岩
    半深湖半深湖泥厚—中层状深灰—灰黑色页岩、介壳页岩大二亚段及大三亚段局部
    低能介壳滩中—薄层状灰白—浅褐色(泥质)介壳灰岩
    重力流薄—中层状灰白—浅褐色介壳灰岩
    下载: 导出CSV

    表  2  古环境指标及其标准

    Table  2.   Paleoenvironmental indicators and their standards

    指标解释来源
    古气候指数C值0~0.2干燥赵增义等[24]Wang et al.[25]Cao et al.[26]Fu et al.[27]Moradi et al.[28]
    0.2~0.4半干燥
    0.4~0.6半干燥—半潮湿
    0.6~0.8半潮湿
    0.8~1.0潮湿
    (CaO+K2O+Na2O)/Al2O3高值指示降水偏少的干旱气候低值指示降水较多的湿润气候陈敬安等[29]杜晨等[30]
    CaO/(MgO·Al2O3高值指示相对温暖时期低值指示相对寒冷时期田晓雪等[31]付金华等[32]
    V/(V+Ni)<0.6富氧,氧化环境Hatch et al.[33]Rimmer[34]唐勇等[35];刘鑫等[36]
    0.6~0.84贫氧,亚还原环境
    >0.84厌氧,强还原环境
    Sr/Ba<0.6淡水刘鑫等[36]Zhang et al.[37]
    0.6~1.0半咸水
    >1.0咸水
    下载: 导出CSV

    表  3  古环境指标、TOC、孔隙度数值统计表

    Table  3.   Statistics of paleoenvironmental indicators, total organic carbon (TOC), and porosity

    井号层位样品数量古气候指数C(CaO+K2O+Na2O)/Al2O3CaO/(MgO·Al2O3古氧化还原古盐度TOC/%孔隙度/%
    RA1井大一亚段60.03~0.610.130.27~24.3713.310.05~19.799.770.32~0.760.530.22~3.722.460.43~0.880.592.66~4.992.74
    大二亚段440.05~1.140.570.20~14.801.310.01~17.580.990.66~0.800.740.06~1.970.450.72~4.481.701.28~9.014.93
    大三亚段60.06~0.340.150.78~30.277.130.32~35.557.710.59~0.720.670.16~2.500.630.14~1.330.621.47~7.082.92
    大二上部170.10~0.970.580.23~4.760.670.01~1.670.170.66~0.800.740.14~1.630.390.83~4.481.891.69~9.014.98
    大二中部170.05~1.080.520.21~14.802.140.01~17.581.960.67~0.780.740.12~1.970.521.00~3.071.883.01~6.975.03
    大二下部100.07~1.140.610.20~5.720.980.01~5.840.720.68~0.780.730.06~1.700.420.72~2.251.081.28~6.734.69
    YT1井大一亚段40.03~0.790.320.28~11.484.480.02~17.125.580.53~0.750.670.23~2.500.97
    大二亚段180.16~0.770.520.28~1.920.710.04~1.380.330.71~0.780.750.16~0.710.30
    大三亚段80.06~0.780.390.38~6.281.760.08~7.671.590.64~0.760.720.21~0.850.44
    大二上部110.27~0.760.590.29~0.960.510.04~0.480.160.73~0.780.760.19~0.520.31
    大二中部30.58~0.770.680.28~0.400.320.04~0.110.070.75~0.770.760.16~0.180.17
    大二下部40.16~0.410.230.77~1.921.540.37~1.381.010.71~0.770.740.20~0.710.37
    注:分子为区间域,分母为平均值。
    下载: 导出CSV
  • [1] 邹才能,赵群,丛连铸,等. 中国页岩气开发进展、潜力及前景[J]. 天然气工业,2021,41(1):1-14.

    Zou Caineng, Zhao Qun, Cong Lianzhu, et al. Development progress, potential and prospect of shale gas in China[J]. Natural Gas Industry, 2021, 41(1): 1-14.
    [2] 贾承造,郑民,张永峰. 中国非常规油气资源与勘探开发前景[J]. 石油勘探与开发,2012,39(2):129-136.

    Jia Chengzao, Zheng Min, Zhang Yongfeng. Unconventional hydrocarbon resources in China and the prospect of exploration and development[J]. Petroleum Exploration and Development, 2012, 39(2): 129-136.
    [3] 邹才能,潘松圻,荆振华,等. 页岩油气革命及影响[J]. 石油学报,2020,41(1):1-12.

    Zou Caineng, Pan Songqi, Jing Zhenhua, et al. Shale oil and gas revolution and its impact[J]. Acta Petrolei Sinica, 2020, 41(1): 1-12.
    [4] 刘刚,周东升. 微量元素分析在判别沉积环境中的应用:以江汉盆地潜江组为例[J]. 石油实验地质,2007,29(3):307-310,314.

    Liu Gang, Zhou Dongsheng. Application of microelements analysis in identifying sedimentary environment: Taking Qianjiang Formation in the Jianghan Basin as an example[J]. Petroleum Geology & Experiment, 2007, 29(3): 307-310, 314.
    [5] Varela A N, Raigemborn M S, Richiano S, et al. Late Cretaceous paleosols as paleoclimate proxies of high-latitude southern Hemisphere: Mata Amarilla Formation, Patagonia, Argentina[J]. Sedimentary Geology, 2018, 363: 83-95.
    [6] Hofer G, Wagreich M, Neuhuber S. Geochemistry of fine-grained sediments of the Upper Cretaceous to Paleogene Gosau Group (Austria, Slovakia): Implications for paleoenvironmental and provenance studies[J]. Geoscience Frontiers, 2013, 4(4): 449-468.
    [7] 沈文超,邵龙义,周倩羽,等. 西湖凹陷古近系平湖组泥质岩地球化学特征及其地质意义[J]. 地质学报,2022,96(6):2078-2093.

    Shen Wenchao, Shao Longyi, Zhou Qianyu, et al. Geochemistry of argillaceous rocks of the Eocene Pinghu Formation from Xihu Depression in East China Sea Basin and its geological significance[J]. Acta Geologica Sinica, 2022, 96(6): 2078-2093.
    [8] 谢世文,王宇辰,舒誉,等. 珠一坳陷湖盆古环境恢复与优质烃源岩发育模式[J]. 海洋地质与第四纪地质,2022,42(1):159-169.

    Xie Shiwen, Wang Yuchen, Shu Yu, et al. Environmental reconstruction for the paleo-lake of Zhu Ⅰ Depression and the depositional model for high-quality source rocks[J]. Marine Geology & Quaternary Geology, 2022, 42(1): 159-169.
    [9] 何庆,高键,董田,等. 鄂西地区下寒武统牛蹄塘组页岩元素地球化学特征及沉积古环境恢复[J]. 沉积学报,2021,39(3):686-703.

    He Qing, Gao Jian, Dong Tian, et al. Elemental geochemistry and paleo-environmental conditions of the Lower Cambrian Niutitang shale in western Hubei province[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2021, 39(3): 686-703.
    [10] Xu Q L, Liu B, Ma Y S, et al. Geological and geochemical characte-rization of lacustrine shale: A case study of the Jurassic Da'anzhai member shale in the central Sichuan Basin, southwest China[J]. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 2017, 47: 124-139.
    [11] Qiu Z, He J L. Depositional environment changes and organic matter accumulation of Pliensbachian-Toarcian lacustrine shales in the Sichuan Basin, SW China[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2022, 232: 105035.
    [12] 何登发,李德生,张国伟,等. 四川多旋回叠合盆地的形成与演化[J]. 地质科学,2011,46(3):589-606.

    He Dengfa, Li Desheng, Zhang Guowei, et al. Formation and evolution of multi-cycle superposed Sichuan Basin, China[J]. Chinese Journal of Geology, 2011, 46(3): 589-606.
    [13] 王学军,杨志如,韩冰. 四川盆地叠合演化与油气聚集[J]. 地学前缘,2015,22(3):161-173.

    Wang Xuejun, Yang Zhiru, Han Bing. Superposed evolution of Sichuan Basin and its petroleum accumulation[J]. Earth Science Frontiers, 2015, 22(3): 161-173.
    [14] 张岳桥,董树文,李建华,等. 中生代多向挤压构造作用与四川盆地的形成和改造[J]. 中国地质,2011,38(2):233-250.

    Zhang Yueqiao, Dong Shuwen, Li Jianhua, et al. Mesozoic multi-directional compressional tectonics and formation-reformation of Sichuan Basin[J]. Geology in China, 2011, 38(2): 233-250.
    [15] 郭旭升,胡东风,李宇平,等. 海相和湖相页岩气富集机理分析与思考:以四川盆地龙马溪组和自流井组大安寨段为例[J]. 地学前缘,2016,23(2):18-28.

    Guo Xusheng, Hu Dongfeng, Li Yuping, et al. Analyses and thoughts on accumulation mechanisms of marine and lacustrine shale gas: A case study in shales of Longmaxi Formation and Da'anzhai section of Ziliujing Formation in Sichuan Basin[J]. Earth Science Frontiers, 2016, 23(2): 18-28.
    [16] 王林琪,范存辉,范增辉,等. 地震勘探技术对四川盆地构造演化及其区域沉积作用的推定[J]. 天然气工业,2016,36(7):18-26.

    Wang Linqi, Fan Cunhui, Fan Zenghui, et al. Presumption of the tectonic evolution and regional sedimentation of the Sichuan Basin based on seismic exploration technology[J]. Natural Gas Industry, 2016, 36(7): 18-26.
    [17] 邓胜徽,卢远征,樊茹,等. 早侏罗世Toarcian期大洋缺氧事件及其在陆地生态系统中的响应[J]. 地球科学:中国地质大学学报,2012,37(增刊2):23-38.

    Deng Shenghui, Lu Yuanzheng, Fan Ru, et al. Toarcian(Early Jurassic) oceanic anoxic event and the response in terrestrial ecological system[J]. Earth Science: Journal of China University of Geosciences, 2012, 37(Suppl. 2): 23-38.
    [18] 李军,黄成敏,文星跃,等. 四川盆地中生代古气候变化:来自深时古土壤证据[J]. 沉积学报,2021,39(5):1157-1170.

    Li Jun, Huang Chengmin, Wen Xingyue, et al. Mesozoic Paleoclimate reconstruction in Sichuan Basin, China: Evidence from deep-time paleosols[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2021, 39(5): 1157-1170.
    [19] 王彤,朱筱敏,董艳蕾,等. 陆相坳陷湖盆沉积对深时古气候的响应信号:以准噶尔盆地西北缘安集海河组为例[J]. 地学前缘,2021,28(1):60-76.

    Wang Tong, Zhu Xiaomin, Dong Yanlei, et al. Signals of depositional response to the deep time paleoclimate in continental depression lakes: Insight from the Anjihaihe Formation in the northwestern Junggar Basin[J]. Earth Science Frontiers, 2021, 28(1): 60-76.
    [20] 张林晔. 湖相烃源岩研究进展[J]. 石油实验地质,2008,30(6):591-595.

    Zhang Linye. The progress on the study of lacustrine source rocks[J]. Petroleum Geology & Experiment, 2008, 30(6): 591-595.
    [21] 李英强,何登发. 四川盆地及邻区早侏罗世构造—沉积环境与原型盆地演化[J]. 石油学报,2014,35(2):219-232.

    Li Yingqiang, He Dengfa. Evolution of tectonic-depositional environment and prototype basins of the Early Jurassic in Sichuan Basin and adjacent areas[J]. Acta Petrolei Sinica, 2014, 35(2): 219-232.
    [22] 杨跃明,黄东. 四川盆地侏罗系湖相页岩油气地质特征及勘探开发新认识[J]. 天然气工业,2019,39(6):22-33.

    Yang Yueming, Huang Dong. Geological characteristics and new understandings of exploration and development of Jurassic lacustrine shale oil and gas in the Sichuan Basin[J]. Natural Gas Industry, 2019, 39(6): 22-33.
    [23] Wedepohl K H. Environmental influences on the chemical composition of shales and clays[J]. Physics and Chemistry of the Earth, 1971, 8: 307-333.
    [24] 赵增义,赵建华,王海静,等. 准噶尔盆地微量元素的分布特征及其应用[J]. 天然气勘探与开发,2007,30(2):30-32,40.

    Zhao Zengyi, Zhao Jianhua, Wang Haijing, et al. Distribution characteristics and applications of trace elements in Junggar Basin[J]. Natural Gas Exploration and Development, 2007, 30(2): 30-32, 40.
    [25] Wang Z W, Fu X G, Feng X L, et al. Geochemical features of the black shales from the Wuyu Basin, southern Tibet: Implications for palaeoenvironment and palaeoclimate[J]. Geological Journal, 2017, 52(2): 282-297.
    [26] Cao J, Wu M, Chen Y, et al. Trace and rare earth element geochemistry of Jurassic mudstones in the northern Qaidam Basin, northwest China[J]. Geochemistry, 2012, 72(3): 245-252.
    [27] Fu X G, Wang J, Chen W B, et al. Elemental geochemistry of the Early Jurassic black shales in the Qiangtang Basin, eastern Tethys: Constraints for palaeoenvironment conditions[J]. Geological Journal, 2016, 51(3): 443-454.
    [28] Moradi A V, Sarı A, Akkaya P. Geochemistry of the Miocene oil shale (Hançili Formation) in the Çankırı-Çorum Basin, central Turkey: Implications for paleoclimate conditions, source-area weathering, provenance and tectonic setting[J]. Sedimentary Geology, 2016, 341: 289-303.
    [29] 陈敬安,万国江,陈振楼,等. 洱海近代气候变化的化学记录[J]. 地理科学,2000,20(1):83-87.

    Chen Jingan, Wan Guojiang, Chen Zhenlou, et al. Recent climatic change and its chemical records in lake Erhai[J]. Scientia Geographica Sinica, 2000, 20(1): 83-87.
    [30] 杜晨,张兵,张世涛,等. 浅谈湖泊沉积环境演变中元素地球化学的应用及原理[J]. 地质与资源,2012,21(5):487-492.

    Du Chen, Zhang Bing, Zhang Shitao, et al. Application and principle of element geochemistry in the evolution of lake sedimentary environment[J]. Geology and Resources, 2012, 21(5): 487-492.
    [31] 田晓雪,雒昆利,谭见安,等. 黑龙江嘉荫地区白垩系与古近系界线附近的古气候分析[J]. 古地理学报,2005,7(3):425-432.

    Tian Xiaoxue, Luo Kunli, Tan Jian'an, et al. Analysis on palaeoclimate neighbouring the Cretaceous and Paleogene boundary in Jiayin area, Heilongjiang province[J]. Journal of Palaeogeography, 2005, 7(3): 425-432.
    [32] 付金华,李士祥,徐黎明,等. 鄂尔多斯盆地三叠系延长组长7段古沉积环境恢复及意义[J]. 石油勘探与开发,2018,45(6):936-946.

    Fu Jinhua, Li Shixiang, Xu Liming, et al. Paleo-sedimentary environmental restoration and its significance of Chang 7 member of Triassic Yanchang Formation in Ordos Basin, NW China[J]. Petroleum Exploration and Development, 2018, 45(6): 936-946.
    [33] Hatch J R, Leventhal J S. Relationship between inferred redox potential of the depositional environment and geochemistry of the Upper Pennsylvanian (Missourian) Stark Shale member of the Dennis Limestone, Wabaunsee county, Kansas, U.S.A.[J]. Chemical Geology, 1992, 99(1/2/3): 65-82.
    [34] Rimmer S M. Geochemical paleoredox indicators in Devonian–Mississippian black shales, central Appalachian Basin (USA)[J]. Chemical Geology, 2004, 206(3/4): 373-391.
    [35] 唐勇,郑孟林,王霞田,等. 准噶尔盆地玛湖凹陷风城组烃源岩沉积古环境[J]. 天然气地球科学,2022,33(5):677-692.

    Tang Yong, Zheng Menglin, Wang Xiatian, et al. Sedimentary paleoenvironment of source rocks of Fengcheng Formation in Mahu Sag, Junggar Basin[J]. Natural Gas Geoscience, 2022, 33(5): 677-692.
    [36] 刘鑫,尚婷,田景春,等. 鄂尔多斯盆地镇北地区延长组长4+5段沉积期古环境条件及意义[J]. 地质学报,2021,95(11):3501-3518.

    Liu Xin, Shang Ting, Tian Jingchun, et al. Paleo-sedimentary environmental conditions and its significance of Chang 4+5 member of Triassic Yanchang Formation in the Zhenbei area, Ordos Basin, NW China[J]. Acta Geologica Sinica, 2021, 95(11): 3501-3518.
    [37] Zhang X G, Lin C Y, Zahid M A, et al. Paleosalinity and water body type of Eocene Pinghu Formation, Xihu Depression, East China Sea Basin[J]. Journal of Petroleum Science and Engineering, 2017, 158: 469-478.
    [38] 孙莎莎,董大忠,李育聪,等. 四川盆地侏罗系自流井组大安寨段陆相页岩油气地质特征及成藏控制因素[J]. 石油与天然气地质,2021,42(1):124-135.

    Sun Shasha, Dong Dazhong, Li Yucong, et al. Geological characteristics and controlling factors of hydrocarbon accumulation in terrestrial shale in the Da'anzhai member of the Jurassic Ziliujing Formation, Sichuan Basin[J]. Oil & Gas Geology, 2021, 42(1): 124-135.
    [39] 杨跃明,文龙,王兴志,等. 四川盆地下侏罗统大安寨段页岩油气地质特征及勘探有利区优选[J]. 天然气工业,2023,43(4):32-42.

    Yang Yueming, Wen Long, Wang Xingzhi, et al. Geological characteristics and favorable exploration area selection of shale oil and gas of the Lower Jurassic Da'anzhai member in the Sichuan Basin[J]. Natural Gas Industry, 2023, 43(4): 32-42.
    [40] 卢炳雄,郑荣才,梁西文,等. 川东地区侏罗系自流井组大安寨段页岩气(油)储层评价[J]. 石油与天然气地质,2015,36(3):488-496.

    Lu Bingxiong, Zheng Rongcai, Liang Xiwen, et al. Evaluation of reservoirs in the Da'anzhai member of the Jurassic Ziliujing Formation in eastern Sichuan Basin[J]. Oil & Gas Geology, 2015, 36(3): 488-496.
  • [1] 黄璞, 熊亮, 程洪亮, 赵勇, 张世华.  基于米兰科维奇理论页岩岩相组合研究——以四川盆地南部龙马溪组一段为例 . 沉积学报, 2023, (): -. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.119
    [2] 李安鹏, 高达, 胡明毅, 赵玉茹, 朱传勇, 戴逸晨.  川中地区灯影组四段微生物岩沉积模式及主控因素 . 沉积学报, 2023, 41(4): 1080-1096. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2021.156
    [3] 刘棠煊, 陈雷, 白森, 张金武, 乔崇, 程辉, 谭秀成, 秦何星.  沉积环境对页岩储层弹性特征的影响——以川南自贡地区龙马溪组页岩为例 . 沉积学报, 2023, (): -. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.087
    [4] 祝海华, 朱光仪, 王明磊, 张本健, 李育聪, 张芮, 林思臣, 洪海涛, 李咏洲.  川东北下侏罗统大安寨段岩相特征及页岩油源储评价—以铁山金窝及梁平福禄镇剖面为例 . 沉积学报, 2023, (): -. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.063
    [5] 王昕尧, 金振奎, 郭芪恒, 王金艺, 任奕霖, 王凌, 王兆峰.  川东北下侏罗统大安寨段陆相页岩方解石成因 . 沉积学报, 2021, 39(3): 704-712. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2020.078
    [6] 厚刚福, 宋兵, 倪超, 陈薇, 王力宝, 窦洋, 李亚哲, 彭博.  致密油源储配置特征及油气勘探意义——以四川盆地川中地区侏罗系大安寨段为例 . 沉积学报, 2021, 39(5): 1078-1085. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2020.122
    [7] 顾志翔, 何幼斌, 彭勇民, 罗进雄, 刘小帆, 张锦, 聂鸿宇.  四川盆地下寒武统膏盐岩“多潟湖”沉积模式 . 沉积学报, 2019, 37(4): 834-846. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2018.188
    [8] 金民东, 谭秀成, 曾伟, 李凌, 李宗银, 罗冰, 张静蕾, 洪海涛.  四川盆地磨溪—高石梯地区加里东—海西期龙王庙组构造古地貌恢复及地质意义 . 沉积学报, 2016, 34(4): 634-644. doi: 10.14027/j.cnki.cjxb.2016.04.003
    [9] 谭梦琪, 刘自亮, 沈芳, 谢润成, 刘成川, 邓昆, 徐浩.  四川盆地回龙地区下侏罗统自流井组大安寨段混积岩特征及模式 . 沉积学报, 2016, 34(3): 571-581. doi: 10.14027/j.cnki.cjxb.2016.03.015
    [10] 钟原, 刘宏, 谭秀成, 连承波, 廖纪佳, 刘明洁, 胡广, 曹剑.  富砂地层格架高分辨率层序地层学研究及储层甜点预测——以四川盆地合川地区须家河组为例 . 沉积学报, 2016, 34(4): 758-774. doi: 10.14027/j.cnki.cjxb.2016.04.016
    [11] 汤建荣, 王金友, 章诚诚, 宋广增, 石英涛, 张雷.  致密气源层内沉积特征及与致密砂岩气藏关系——以川东北元坝地区须三段为例 . 沉积学报, 2015, 33(6): 1224-1234. doi: 10.14027/j.cnki.cjxb.2015.06.015
    [12] 冯荣昌, 吴因业, 杨光, 杨家静, 刘敏, 张天舒, 岳婷.  川中大安寨段风暴沉积特征及分布模式 . 沉积学报, 2015, 33(5): 909-918. doi: 10.14027/j.cnki.cjxb.2015.05.007
    [13] 四川盆地东南部早三叠世地震事件沉积及其地质意义 . 沉积学报, 2012, 30(3): 477-489.
    [14] 刘占国.  四川盆地川中地区中下侏罗统砂岩储层异常致密成因机理 . 沉积学报, 2011, 29(4): 744-751.
    [15] 谭秀成.  陆表海碳酸盐岩台地沉积期微地貌恢复方法研究——以四川盆地磨溪气田嘉二2亚段A层为例 . 沉积学报, 2011, 29(3): 486-494.
    [16] 胡明毅.  四川盆地嘉陵江组层序—岩相古地理特征和储层预测 . 沉积学报, 2010, 28(6): 1145-1152.
    [17] 王一刚.  四川盆地三叠系飞仙关组气藏储层成岩作用研究拾零 . 沉积学报, 2007, 25(6): 831-839.
    [18] 杨家静, 王一刚, 王兰生, 文应初, 刘划一, 周国源.  四川盆地东部长兴组——飞仙关组气藏地球化学特征及气源探讨 . 沉积学报, 2002, 20(2): 349-353.
    [19] 郑荣才.  四川盆地下侏罗统大安寨段高分辨率层序地层学 . 沉积学报, 1998, 16(2): 42-49.
    [20] 赵永胜, 王多义, 胡志水.  四川盆地西缘早三叠世早期碳酸盐重力流沉积与环境 . 沉积学报, 1994, 12(2): 1-9.
  • 加载中
图(12) / 表 (3)
计量
  • 文章访问数:  28
  • HTML全文浏览量:  8
  • PDF下载量:  13
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2023-03-23
  • 修回日期:  2023-06-14
  • 录用日期:  2023-07-20
  • 网络出版日期:  2023-07-20
  • 刊出日期:  2024-06-10

目录

    川中—川东地区侏罗系大安寨段古环境及油气地质意义

    doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.052
      基金项目:

      中国石油—西南石油大学创新联合体项目 2020CX050000

      作者简介:

      郭奕浩,男,1998年出生,硕士研究生,沉积学,E-mail: GYH111819@163.com

      通讯作者: 曾德铭,男,副教授,E-mail: 8203763@qq.com
    • 中图分类号: P618.13

    摘要: 目的 四川盆地侏罗纪大安寨期不同地区古环境特征差异较大,探讨其演化特征及地质意义将有助于加快油气勘探的步伐。 方法 利用四川盆地中部和东部侏罗系大安寨段钻井岩心和野外剖面等地质资料,结合元素地球化学分析方法,对大安寨期古气候、古氧化还原、古盐度等古环境进行恢复和对比分析。 结果 川中—川东地区大安寨段岩性可划分为页岩、介壳页岩、泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、介壳灰岩和泥质介壳灰岩;大安寨第三亚段沉积期气候为干燥—半干燥,水体为亚还原条件的淡水—半咸水,处于浅湖—半深湖环境;大安寨第二亚段沉积期气候为半干燥—半潮湿,降水量较多,气温较低,水体为亚还原条件的淡水,处于半深湖环境;大安寨第一亚段沉积期气候为干燥—半干燥,水体为氧化—亚还原条件的半咸水—咸水,处于滨湖—浅湖环境;RA1井与YT1井大安寨时期均具有气候干燥→潮湿→干燥、降水量少→多→少、气温高→低→高、水体还原性弱→强→弱、古盐度高→低→高的规律;大安寨第三亚段沉积期至大安寨第二亚段沉积早期,湖盆沉积中心由川东地区往川中地区迁移,大安寨第二亚段沉积晚期至大安寨第一亚段沉积期,湖盆沉积中心则由川中地区往川东地区迁移;大安寨第二亚段TOC平均值为1.70%,孔隙度平均值为4.93%,荧光显示强烈,是大安寨段页岩油的主要生油层和储集层;古环境因素对源储配置具有较大影响,较潮湿的气候、较多的降水、较低的气温、还原性的水体和较低的盐度有利于泥页岩沉积、有机质富集和孔隙发育。 结论 川中—川东地区大安寨段古环境控制泥页岩沉积和有机质富集规律,影响页岩孔隙发育程度,这一认识可为明确四川盆地页岩油有利勘探区提供理论依据。

    English Abstract

    郭奕浩, 曾德铭, 张芮, 王兴志, 黄董, 张本健, 谢圣阳. 川中—川东地区侏罗系大安寨段古环境及油气地质意义[J]. 沉积学报, 2024, 42(3): 1016-1031. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.052
    引用本文: 郭奕浩, 曾德铭, 张芮, 王兴志, 黄董, 张本健, 谢圣阳. 川中—川东地区侏罗系大安寨段古环境及油气地质意义[J]. 沉积学报, 2024, 42(3): 1016-1031. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.052
    GUO YiHao, ZENG DeMing, ZHANG Rui, WANG XingZhi, HUANG Dong, ZHANG BenJian, XIE ShengYang. Paleoenvironment and Its Petroleum Geological Significance of the Jurassic Da'anzhai Member in the Central-Eastern Sichuan Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2024, 42(3): 1016-1031. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.052
    Citation: GUO YiHao, ZENG DeMing, ZHANG Rui, WANG XingZhi, HUANG Dong, ZHANG BenJian, XIE ShengYang. Paleoenvironment and Its Petroleum Geological Significance of the Jurassic Da'anzhai Member in the Central-Eastern Sichuan Basin[J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2024, 42(3): 1016-1031. doi: 10.14027/j.issn.1000-0550.2023.052
      • 随着勘探开发的不断深入,油气勘探的重点逐步从常规油气向非常规油气跨越,四川盆地作为我国非常规油气的重点研究地区之一,页岩气已经实现了有效开发[1],页岩油勘探开发也具有巨大潜力和光明前景[23]。均质性良好的泥质岩具有沉积后的低渗透性和成岩作用过程中某些元素的稳定性,而泥质岩中敏感元素的分配、组合及其比值的变化可以记录沉积古环境的变迁,从而起到良好的指示作用[47]。此外,泥页岩中有机质富集和孔隙发育程度在一定程度上受古环境影响,制约了油气勘探的步伐[89]

        下侏罗统自流井组大安寨段经历了复杂多变的古环境条件,大多数学者认为沉积时期的古气候相对干燥,水体以弱还原性的淡水为主[1011],但对于大安寨时期四川盆地内不同区域间古环境差异的研究尚不足。大安寨段作为四川盆地页岩油勘探的主力层系之一[45],目前已钻探页岩油全取心井3口(RA1井、LA1井和YT1井)。本研究以川中地区RA1井和川东地区YT1井大二亚段泥页岩为重点研究对象,结合野外地质资料,利用连井剖面和元素地球化学分析手段进行对比分析,研究了川中—川东地区大安寨段岩性及沉积环境,对古气候、古氧化还原条件、古盐度等古环境进行恢复,分析了古环境纵向变化特征,旨在明确川中—川东地区大安寨段沉积时期的古环境演化规律、湖盆沉积中心的迁移规律以及影响有机质富集及储集空间发育的因素,为后期页岩油有利区的预测提供理论依据。

      • 四川盆地是中国四大盆地之一,也是中国南方最大的含油气盆地,面积约为19×104 km2图1),四周被龙门山、米仓山、大巴山等造山带环绕,是在扬子克拉通台地基础上形成的大型多旋回叠合沉积盆地[1213]。四川盆地从晚三叠世末期开始进入陆相沉积[14],到了早侏罗世—白垩纪,随着盆地周缘龙门山、南秦岭和雪峰山等造山带或逆冲推覆带向盆地内部的挤压,四川盆地成为大型陆内坳陷盆地,中心地区演变为内陆湖泊[1516],总体具有北陡南缓的格局。早侏罗世Toarcian期大洋缺氧事件波及到陆地生态系统[1718],陆相湖泊沉积环境对气候的变化更为敏感[19]。构造和气候的变化是控制盆地岩相古地理条件的两个主要因素[20],但研究表明,大安寨期是早侏罗世四川盆地伸展作用最弱、造山带活动最稳定的时期,盆地的古地理面貌格局未发生大的改变[21],故其复杂多变的沉积古环境是导致大安寨段沉积时期湖盆沉积中心迁移的主要因素。

        图  1  四川盆地构造与井位图(a)及大安寨地层综合柱状图(b)

        Figure 1.  Structure and well location map of Sichuan Basin (a) and comprehensive column chart of the Da'anzhai member (b)

        早侏罗世四川盆地广泛发育湖相沉积,其中以大安寨沉积时期的湖侵规模最大、范围最广、湖盆面积最大,生烃潜力最大[22],从湖盆中心向边缘依次发育半深湖、浅湖和滨湖三个亚相,大安寨段依据岩性组合、电性、沉积旋回等特征,自下而上分为大三、大二和大一亚段。大三亚段为浅湖亚相,发育厚层状(泥质)介壳灰岩夹中—薄层状页岩或介壳页岩;大二亚段为半深湖亚相,发育厚层状页岩或介壳页岩夹薄—中层状(泥质)介壳灰岩;大一亚段为浅湖—滨湖亚相,发育厚层状(泥质)介壳灰岩夹中—薄层状页岩或介壳页岩,局部夹泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩。

      • 本研究样品分别采自四川盆地中部地区RA1井和东部地区YT1井自流井组大安寨段,共选取86块样品,其中RA1井56块,YT1井30块。

        主量元素分析在南京宏创地质勘查技术服务有限公司利用帕纳科AxiosMAX XRF分析完成。处理如下:(1)将200目样品置于120 ℃烘箱中烘干8 h;(2)称取0.5~1.0 g上述烘干的样品于恒重陶瓷坩埚中,于马弗炉中1 000 ℃灼烧200 min,冷却至400 ℃左右时转移至干燥皿中,待冷却至室温再进行称量,计算烧失量;(3)分别称取6.000 0 g(误差±0.3 mg)49.75%Li2B4O7∶49.75%LiBO2∶0.5%LiBr助熔剂与0.600 0 g(误差±0.3 mg)上述烘干的样品于陶瓷坩埚中,用石英棒搅拌使样品与熔剂混匀,将混合样品倒入XRF专用铂金坩埚,置于熔样炉中1 100 ℃熔融,熔样程序运行结束后钳取出坩埚,摇晃坩埚将熔体中的气泡赶出并使熔体充满埚底,再转移到耐火砖上冷却,然后将玻璃片取出,贴上标签,以备XRF测试。实验误差低于5%。

        微量元素与稀土元素含量在南京宏创地质勘查技术服务有限公司利用Elan DRC-e ICP-MS分析完成。处理如下:(1)将200目样品置于105 ℃烘箱中烘干12小时;(2)准确称取粉末样品50 mg置于Teflon溶样弹中;(3)先后依次缓慢加入1.5 mL高纯HNO3、1.5 mL高纯HF和0.1 mL高纯HClO4(结核结壳加入3 mL高纯 HNO3和1 mL高纯盐酸);(4)将Teflon溶样弹放入钢套,拧紧后置于190 ℃烘箱中加热48 h;(5)待溶样弹冷却,开盖后置于140 ℃电热板上蒸干,然后加入3 mL HNO3并蒸干;(6)加入3 mL体积分数为50%的高纯HNO3,加盖及钢套密闭,在190 ℃的烘箱中保持12 h;(7)冷却后,将提取液转移至100 mL干净的PET(聚酯)瓶中,加入1 mL的(Rh+Re)双内标溶液(浓度1 mg/L),用Milli-Q稀释至100.00 g,使得Rh和Re在溶液中的浓度为10 ng/mL,以备ICP-MS测试。实验误差低于5%。

        总有机碳(Total Organic Carbon,TOC)含量在西南油气田分公司勘探开发研究院分析实验中心使用 LECO-230 碳硫分析仪测定完成。处理如下:(1)将80目样品置于盐酸溶液中对样品中的碳酸盐成分进行溶解处理;(2)将溶液放置于水温60 °C的热浴装置中恒定温度,以加速溶解;(3)用蒸馏水清洗样品残留的盐酸;(4)对洗涤后的样品进行加热烘干处理,去除水分;(5)将样品放置入LECO-230碳硫分析仪中进行测定。

      • 大安寨时期四川盆地湖平面变化频繁,岩性变化较快,不同亚段的岩性特征存在明显差异,大安寨段钻井岩心和野外剖面等地质资料表明,四川盆地大安寨段岩石类型包括页岩、介壳页岩、泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、介壳灰岩和泥质介壳灰岩,均属于湖泊环境下的产物(表1)。

        表 1  研究区侏罗系大安寨段沉积相及主要岩石类型

        Table 1.  Sedimentary facies and main rock types of the Jurassic Da'anzhai member in the study area

        沉积相主要岩石类型主要分布层位
        亚相微相
        湖泊滨湖泥坪中—薄层状灰、灰绿、紫红及杂色泥岩大一亚段局部
        混合坪中—薄层状灰绿—浅灰色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩
        砂坪中—薄层状灰—灰白色粉砂岩
        灰坪薄—中层状灰白色(泥质)介壳灰岩
        浅湖高能介壳滩厚—中层状灰白—浅褐色(泥质)介壳灰岩大一、大三亚段
        滩间洼地中—薄层状灰—深灰色页岩、介壳页岩、泥岩
        半深湖半深湖泥厚—中层状深灰—灰黑色页岩、介壳页岩大二亚段及大三亚段局部
        低能介壳滩中—薄层状灰白—浅褐色(泥质)介壳灰岩
        重力流薄—中层状灰白—浅褐色介壳灰岩

        (1) 页岩:以褐灰、深灰和灰黑色为主,呈中—厚层状,质纯性脆,碳化植物碎屑和个体较小且完整的生物化石少见,局部页理较发育(图2a,b),局部可见透镜状或脉状介壳灰岩条带(宽0.1~3.0 cm)和裂缝中充填的方解石条带(宽0.3~4.0 cm),扫描电镜下可见草莓状集合体的黄铁矿。页岩多分布于大二亚段,主要形成于滩间洼地微相及半深湖泥微相,有机碳含量高,TOC介于0.77%~4.48%,平均值为1.98%,具有良好的生烃潜力。

        图  2  大安寨段典型岩石类型岩心、野外露头剖面、薄片照片

        Figure 2.  Core, outcrop profile, and thin section photos of typical rock types from the Da'anzhai member

        (2) 介壳页岩:以浅灰—灰色为主,呈中—薄层状,质地不纯,岩性较脆、较疏松,介壳保存较为完整,含量介于25%~50%,顺层或近定向排列,生物多为双壳类,见透镜状、叠锥状或纹层状介壳灰岩条带和方解石条带,页理较发育(图2c,d)。介壳页岩多分布于大二亚段,主要形成于滩间洼地微相及半深湖泥微相,有机碳含量较高,TOC介于0.50%~2.54%,平均值为1.25%,具有较好的生烃潜力。

        (3) 泥岩:以灰、灰绿、紫红及杂色为主,呈中—薄层状,岩性致密性软,压实作用明显,少见碳化植物碎片化石和完整的生物化石,可见钙质和铁质结核,野外露头剖面可见暴露干裂和变形构造。多分布于大一和大三亚段,主要形成于滩间洼地微相以及泥坪微相,有机碳含量较低,生烃潜力较差。

        (4) 粉砂质泥岩:以灰绿—浅灰色为主,呈中—薄层状,岩性较致密,主要成分为黏土矿物、石英、方解石,黏土含量大于50%,石英含量介于25%~50%,石英颗粒分选、磨圆中等—较好,含较多碳化植物化石和少量完整的生物化石,可见变形构造等,常与泥岩、泥质粉砂岩伴生。仅少量分布于大一亚段,主要形成于混合坪微相,有机碳含量较低,生烃潜力较差。

        (5) 泥质粉砂岩:以浅灰—灰白色为主,呈中—薄层状,岩性较致密,主要成分为石英、黏土矿物、方解石,石英含量大于50%,黏土含量介于25%~50%,石英颗粒分选、磨圆中等—较好,颗粒之间以点接触为主,基底胶结,杂基支撑,含少量碳化植物化石和完整的生物化石,可见水平层理、砂纹层理、生物扰动、变形构造等(图2e,f),常与泥岩、粉砂质泥岩伴生。仅少量分布于大一亚段,主要形成于混合坪微相。

        (6) 介壳灰岩:以灰白—浅褐色为主,呈厚—中层状,质地纯,岩性致密,生物化石完整或破碎,生物类型主要为双壳类、腕足类和介形虫等,介壳组分呈板条状或弧状叠置,顺层或近定向排列,介壳颗粒主要为方解石,具片状或纤维状结构,可见裂纹,与上覆、下伏岩层为渐变接触(图2g,h),局部重结晶强烈,面孔率极低,生物外形轮廓较模糊。多分布于大一和大三亚段,主要形成于高能介壳滩微相,少量分布于大二亚段,形成于低能介壳滩微相和重力流微相。半深湖环境重力流沉积的介壳灰岩呈薄—中层、透镜状夹于页岩中,介壳组分保存较破碎,杂乱排列,常具正粒级递变,与下伏岩层为突变接触,底部可见冲刷侵蚀面和来自于下伏岩层的泥砾(图2i,j),局部可见快速堆积导致的火焰状构造。

        (7) 泥质介壳灰岩:以浅灰—褐灰色为主,呈中—薄层状,质地不纯,岩性较疏松,介壳组分含量大于50%,泥质含量介于25%~50%,生物化石保存较为完整,生物除双壳类之外,常含少量腹足类和介形虫类,介壳组分具片状或纤维状结构,可见裂纹,呈板条状或弧状叠置,顺层或近定向排列,介壳组分之间多被泥质和泥晶方解石充填,可见透镜状、叠锥状或脉状方解石条带(图2k,l)。大安寨各亚段均有分布,主要形成于较低能的半深湖—浅湖亚相介壳滩微相。

      • RA1井与YT1井大安寨段页岩与全球平均页岩主、微量元素含量对比表明,大一、大二和大三亚段元素富集程度具有明显差异(图3),指示不同亚段沉积时期的古环境具有一定差异。本次选取国内外学者所采用的元素分析方法(表2),恢复大安寨时期的古环境。

        图  3  RA1井与YT1井大安寨段页岩主量、微量元素含量相对于平均页岩的富集程度(平均页岩数据引用自文献[23])

        Figure 3.  Relative enrichment degree of major and trace elements in the Da'anzhai shale from wells RA1 and YT1 (average shale data from the reference [23])

        表 2  古环境指标及其标准

        Table 2.  Paleoenvironmental indicators and their standards

        指标解释来源
        古气候指数C值0~0.2干燥赵增义等[24]Wang et al.[25]Cao et al.[26]Fu et al.[27]Moradi et al.[28]
        0.2~0.4半干燥
        0.4~0.6半干燥—半潮湿
        0.6~0.8半潮湿
        0.8~1.0潮湿
        (CaO+K2O+Na2O)/Al2O3高值指示降水偏少的干旱气候低值指示降水较多的湿润气候陈敬安等[29]杜晨等[30]
        CaO/(MgO·Al2O3高值指示相对温暖时期低值指示相对寒冷时期田晓雪等[31]付金华等[32]
        V/(V+Ni)<0.6富氧,氧化环境Hatch et al.[33]Rimmer[34]唐勇等[35];刘鑫等[36]
        0.6~0.84贫氧,亚还原环境
        >0.84厌氧,强还原环境
        Sr/Ba<0.6淡水刘鑫等[36]Zhang et al.[37]
        0.6~1.0半咸水
        >1.0咸水
      • 前人利用微量元素分析古气候研究表明,潮湿气候条件下,沉积岩中Fe、Mn、Cr、V、Ni、Co等元素相对集中,含量相对较高;干燥气候条件下,沉积岩中Ca、Mg、K、Na、Sr、Ba等元素含量相对较高。将上述两组元素的比值定义为古气候指数C值,进而判断沉积岩沉积时期的古气候,C值越大,气候越湿润,C值越小,气候越干燥[2428],计算公式为:C=∑(Fe+Mn+Cr+Ni+V+Co)/∑(Ca+Mg+Sr+Ba+K+Na)。分析结果显示(表3):RA1井大三亚段C值平均为0.15,指示干燥气候;大二亚段为0.57,指示半干燥—半潮湿气候,其中大二亚段下部为0.61,指示半潮湿气候,中部为0.52,指示半干燥—半潮湿气候,上部为0.58,指示半干燥—半潮湿气候;大一亚段为0.13,指示干燥气候。YT1井大三亚段C值平均为0.39,指示半干燥气候;大二亚段为0.52,指示半干燥—半潮湿气候,其中大二亚段下部为0.23,指示半干燥气候,中部为0.68,指示半潮湿气候,上部为0.59,指示半干燥—半潮湿气候;大一亚段为0.32,指示半干燥气候。

        表 3  古环境指标、TOC、孔隙度数值统计表

        Table 3.  Statistics of paleoenvironmental indicators, total organic carbon (TOC), and porosity

        井号层位样品数量古气候指数C(CaO+K2O+Na2O)/Al2O3CaO/(MgO·Al2O3古氧化还原古盐度TOC/%孔隙度/%
        RA1井大一亚段60.03~0.610.130.27~24.3713.310.05~19.799.770.32~0.760.530.22~3.722.460.43~0.880.592.66~4.992.74
        大二亚段440.05~1.140.570.20~14.801.310.01~17.580.990.66~0.800.740.06~1.970.450.72~4.481.701.28~9.014.93
        大三亚段60.06~0.340.150.78~30.277.130.32~35.557.710.59~0.720.670.16~2.500.630.14~1.330.621.47~7.082.92
        大二上部170.10~0.970.580.23~4.760.670.01~1.670.170.66~0.800.740.14~1.630.390.83~4.481.891.69~9.014.98
        大二中部170.05~1.080.520.21~14.802.140.01~17.581.960.67~0.780.740.12~1.970.521.00~3.071.883.01~6.975.03
        大二下部100.07~1.140.610.20~5.720.980.01~5.840.720.68~0.780.730.06~1.700.420.72~2.251.081.28~6.734.69
        YT1井大一亚段40.03~0.790.320.28~11.484.480.02~17.125.580.53~0.750.670.23~2.500.97
        大二亚段180.16~0.770.520.28~1.920.710.04~1.380.330.71~0.780.750.16~0.710.30
        大三亚段80.06~0.780.390.38~6.281.760.08~7.671.590.64~0.760.720.21~0.850.44
        大二上部110.27~0.760.590.29~0.960.510.04~0.480.160.73~0.780.760.19~0.520.31
        大二中部30.58~0.770.680.28~0.400.320.04~0.110.070.75~0.770.760.16~0.180.17
        大二下部40.16~0.410.230.77~1.921.540.37~1.381.010.71~0.770.740.20~0.710.37
        注:分子为区间域,分母为平均值。

        在干旱气候条件下,随着蒸发作用的增强,地表径流流量减少,湖盆流域降水量减少,基本以碎屑状态存在的惰性组分(如Al2O3)难以机械搬运的形式迁移至湖泊。但是活性组分(如易溶盐离子Ca2+、K+、Na+)则可以离子、胶体状态迁移至湖泊,在蒸发作用强烈、湖泊相对萎缩的环境下,活性组分沉淀并富集于湖底,导致沉积物(CaO+K2O+Na2O)/Al2O3比值增大。相反,在湿润气候条件下,沉积物(CaO+K2O+Na2O)/Al2O3比值减小。因此,(CaO+K2O+Na2O)/Al2O3比值是反映气候变化最为敏感的替代指标之一,能够有效地指示湖盆气候的干湿变化,高值指示降水较少的干旱气候,低值指示降水较多的湿润气候[2930]。分析结果显示(表3):RA1井大三亚段(CaO+K2O+Na2O)/Al2O3值平均为7.13,指示降水较少;大二亚段为1.31,指示降水较多,其中大二亚段下部为0.98,指示降水较多,中部为2.14,指示降水较少,上部为0.67,指示降水较多;大一亚段为13.31,指示降水较少。YT1井大三亚段(CaO+K2O+Na2O)/Al2O3值平均为1.76,指示降水较少;大二亚段为0.71,其中大二亚段下部为1.54,中部为0.32,上部为0.51,均指示降水较多;大一亚段为4.48,指示降水较少。

        对于陆源碎屑输入基本稳定的湖泊,湖泊自生碳酸钙沉淀直接影响沉积物碳酸盐含量的相对高低,而自生碳酸钙沉淀包含许多气温变化的信息,气温高有利于湖泊自生碳酸钙的沉淀,气温低不利于湖泊自生碳酸钙的沉淀。湖泊中CaO/MgO比值基本可以反映湖泊自生碳酸钙沉淀的相对多少,CaO/MgO高值指示气温相对较高,低值则指示气温相对较低,Al2O3是陆源碎屑中相对稳定的组分,用其含量可以校正陆源碎屑输入的变化。因此,CaO/(MgO×Al2O3)比值可以灵敏地反映湖泊内生碳酸钙含量的相对高低,从而具有指示气温变化的意义,其高值指示相对温暖时期,低值指示相对寒冷时期[3132]。分析结果显示(表3):RA1井大三亚段CaO/(MgO×Al2O3)值平均为7.71,指示气温较高;大二亚段为0.99,指示气温较低,其中大二亚段下部为0.72,指示气温较低,中部为1.96,指示气温较高,上部为0.17,指示气温较低;大一亚段为9.77,指示气温较高。YT1井大三亚段CaO/(MgO×Al2O3)值平均为1.59,指示气温较高;大二亚段为0.33,其中大二亚段下部为1.01,中部为0.07,上部为0.16,均指示气温较低;大一亚段为5.88,指示气温较高。

      • 沉积物中的V、Ni等元素对水体的含氧量较为敏感,在氧气含量较高时Ni易于溶解而以离子形式存在,而氧气含量较低时V比Ni更易以络合物的形式富集沉淀。因此,V/(V+Ni)被广泛应用于判别水体的氧化还原性,V/(V+Ni)与水体还原程度呈正相关关系[3336]。分析结果显示(表3):RA1井大三亚段V/(V+Ni)值平均为0.72,指示亚还原环境;大二亚段为0.74,其中大二亚段下部为0.73,中部为0.74,上部为0.74,都指示亚还原环境;大一亚段为0.53,指示氧化环境。YT1井大三亚段V/(V+Ni)值平均为0.72,指示亚还原环境;大二亚段为0.75,其中大二亚段下部为0.74,中部为0.76,上部为0.76,均指示亚还原环境;大一亚段为0.67,指示亚还原环境。

      • 古盐度恢复对于古环境研究具有重要意义,而Sr/Ba比值法是反映水体古盐度中应用最广泛的指标之一。Sr与Ba在淡水和咸水中的浓度有较大差异,且Sr的迁移能力强于Ba,当水体咸化后,Ba会先以BaSO4的形式析出沉淀,只有水体咸化到一定高盐度时,Sr才会以SrSO4的形式析出沉淀,因此Sr/Ba值会随着盐度增加而增大[3637]。分析结果显示(表3):RA1井大三亚段Sr/Ba值平均为0.63,指示半咸水环境;大二亚段为0.45,其中大二亚段下部为0.42,中部为0.52,上部为0.39,均指示淡水环境;大一亚段为2.46,指示咸水环境。YT1井大三亚段Sr/Ba值平均为0.44,指示淡水环境;大二亚段为0.30,其中大二亚段下部为0.37,中部为0.17,上部为0.31,均指示淡水环境;大一亚段为0.97,指示半咸水环境。

      • RA1井大安寨段自大三到大二、大一时期整体演化表现为古气候由干燥→半潮湿—半干燥→干燥,降水量由少→多→少,气温由高→低→高;古氧化还原条件由亚还原环境→氧化环境;古盐度整体由半咸水→淡水→咸水(表3图4)。YT1井整体表现为古气候由半干燥→半潮湿—半干燥→半干燥,降水量由少→多→少,气温由高→低→高;古氧化还原条件均为亚还原环境;古盐度整体由淡水→半咸水(表3图5)。

        图  4  RA1井大安寨段沉积古环境纵向变化图

        Figure 4.  Longitudinal changes of paleoenvironment in the Da'anzhai member of well RA1

        图  5  YT1井大安寨段沉积古环境纵向变化图

        Figure 5.  Longitudinal changes of paleoenvironment in the Da'anzhai member of well YT1

        古环境特征表明RA1井与YT1井大安寨段地层在纵向上具有基本一致的演化趋势,均具有气候干燥→潮湿→干燥、降水量少→多→少、气温高→低→高、水体还原性弱→强→弱、古盐度高→低→高的规律。且岩石类型的发育上也具有一定的规律,主体岩性由厚层状介壳灰岩或泥质介壳灰岩变为厚层状页岩或介壳页岩再变为厚层状介壳灰岩或泥质介壳灰岩。

        另外,大三亚段时期—大二亚段早期以及大二亚段晚期—大一亚段时期,RA1井古气候、古氧化还原条件及古盐度数值变化幅度均明显大于YT1井(表3、图6,7),环境变化多呈突变,表明这两个时间段川中地区古环境变化比川东地区更强烈。

        图  6  RA1井与YT1井大安寨段古气候对比图

        Figure 6.  Paleoclimate comparison of the Da'anzhai member between wells RA1 and YT1

        图  7  RA1井、YT1井大安寨段古氧化还原及古盐度对比图

        Figure 7.  Paleo⁃redox and paleo⁃salinity comparison of the Da'anzhai member between wells RA1 and YT1

      • 前人研究认为大安寨时期四川盆地湖盆沉积中心主要位于仪陇—营山—达州一带[38],并以此为中心向四周渐变为半深湖、浅湖和滨湖。本次研究通过对单井、连井沉积相(图8)及平面沉积相(图9)分析,并结合古环境纵向变化特征,进而明确古环境变化对沉积中心迁移规律的影响。

        图  8  川中—川东地区大安寨段连井沉积相剖面图

        Figure 8.  Depositional facies profile of connecting wells for the Da'anzhai member in central and eastern Sichuan Basin

        图  9  大安寨段不同时期平面沉积相图

        Figure 9.  Planar sedimentary facies of the Da'anzhai member in different periods

        大三亚段时期,川中地区发育厚—中层状介壳灰岩、泥质介壳灰岩夹少量中—薄层状页岩和介壳页岩,处于浅湖环境,发育高能介壳滩微相和滩间洼地微相。川东地区发育厚层状介壳灰岩、泥质介壳灰岩、介壳页岩和页岩,处于浅湖—半深湖环境,发育高能介壳滩、滩间洼地、半深湖泥、重力流和低能介壳滩微相。此时湖盆面积较小,沉积中心位于川东地区。川中地区比川东地区气候更干燥、降水量更少、气温更高、水体还原性更弱、盐度更高。

        大二亚段时期,川中地区和川东地区均发育厚层状页岩、介壳页岩夹薄—中层状介壳灰岩、泥质介壳灰岩,研究区内所有井位均处于半深湖环境,发育半深湖泥、重力流和低能介壳滩微相。此时湖盆面积达到最大,沉积中心位于川中地区。大二亚段早期,川中地区比川东地区气候更潮湿、降水量更多、气温更低、水体还原性接近、盐度相近。大二亚段中期,川中地区和川东地区古环境变化无明显规律性。大二亚段晚期,川中地区和川东地区气候、降水量、气温、水体还原性和盐度均接近。

        大一亚段时期,川中地区发育厚—中层状介壳灰岩、泥质介壳灰岩夹中层状介壳页岩、页岩以及少量中—薄层泥质粉砂岩和粉砂质泥岩,处于浅湖—滨湖环境,发育高能介壳滩、滩间洼地、混合坪和灰坪微相。川东地区发育厚—中层状介壳灰岩、泥质介壳灰岩夹中层状介壳页岩、页岩,处于浅湖环境,发育高能介壳滩微相和滩间洼地微相。此时湖盆面积萎缩,川中地区水体较浅,出现了滨湖亚相沉积,川东地区水体较深,为沉积中心。川中地区比川东地区气候更干燥、降水量更少、气温更高、水体还原性更弱、古盐度更高。

        以上分析可以确定大三亚段时期—大二亚段早期湖盆沉积中心由川东地区往川中地区迁移,大二亚段晚期—大一亚段时期湖盆沉积中心则由川中地区往回迁移至川东地区。这与前文分析中该时间段川中地区古环境变化比川东地区更强烈相互呼应,而大二亚段中期发育的岩石类型、沉积相及古环境无明显变化规律是因为正处于沉积中心迁移方向转变的过渡阶段。说明在构造活动稳定的情况下,当气候变得更潮湿,降水量增多,低温导致蒸发作用更弱,从而水深变深,水体还原性增强,盐度降低,最终成为湖盆沉积中心,沉积厚层的泥页岩。

      • 前人研究认为四川盆地大安寨段页岩有机碳含量平均为1.34%,具有良好的生烃潜力。Ro平均为1.11%,处于成熟—高成熟阶段的生油气高峰期。页岩的平均孔隙度为4.30%,远高于介壳灰岩(平均值为1.24%),页岩的孔隙度与TOC含量具有较好的正相关关系[22,3839]。纵向上,大二亚段有机碳含量更高、储集性能优、含油气性好,是页岩油气地质条件较好的层系之一[40]。本次研究以RA1井为代表,就古环境对源储配置的影响进行探讨。

        TOC含量与古气候指数C和V/(V+Ni)呈弱正相关关系,但在亚还原环境区间内具有较好的正相关关系,与(CaO+K2O+Na2O)/Al2O3、CaO/(MgO×Al2O3)和Sr/Ba呈弱负相关关系,但在淡水区间内具有较好的负相关关系(图10a~e)。这表明古气候、古氧化还原条件与古盐度是控制TOC含量的重要因素,较潮湿的气候、较多的降水、较低的气温、还原性的水体和较低的盐度有利于TOC富集。

        图  10  RA1井大安寨段古环境与TOC、孔隙度的相关性

        Figure 10.  Relationship of TOC and porosity with paleoenvironment in the Da'anzhai member of well RA1

        孔隙度与古气候指数C和V/(V+Ni)呈弱正相关关系,与(CaO+K2O+Na2O)/Al2O3、CaO/(MgO×Al2O3)和Sr/Ba呈弱负相关关系(图10f~j)。这表明古气候、古氧化还原条件与古盐度是控制孔隙发育程度的重要因素,较潮湿的气候、较多的降水、较低的气温、还原性的水体和较低的盐度有利于孔隙发育。

        古环境因素的差异会形成不同的沉积环境,导致发育不同的岩石类型,进而具有不同的生油能力和储集能力。与大一和大三亚段相比,大二亚段TOC含量明显更高,平均值为1.70%,孔隙度明显更高,平均值为4.93%,主要是因为大二亚段时期具备更有利于TOC富集和孔隙发育的古环境(图4,11)。大二亚段时期受更潮湿的气候、更多的降水、更低的气温、更强的还原性水体环境和更低的盐度的影响,湖盆面积扩大并大量发育半深湖泥微相沉积,富有机质页岩沉积厚度大(图8),荧光显示强烈,有机质孔、晶内孔、晶间孔和脆性矿物边缘缝更发育(图12)。大二亚段是大安寨段主要生油层和储层,其富有机质页岩是油藏形成的物质基础,良好的储集性能是油气聚集的关键,具有源储一体的特征。古环境因素对半深湖泥微相的发育具有控制作用,进而影响TOC含量和孔隙发育程度,对源储配置具有较大的影响。

        图  11  RA1井大安寨段不同时期TOC、古环境、孔隙度对比图

        Figure 11.  Comparison of TOC, paleoenvironment, and porosity in different periods for the Da'anzhai member of well RA1

        图  12  RA1井大安寨段荧光照片与电镜照片

        Figure 12.  Fluorescence and electron microscope images of the Da'anzhai member from well RA1

      • (1) 川中—川东地区大安寨段岩性可划分为页岩、介壳页岩、泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、介壳灰岩和泥质介壳灰岩,均属于湖泊环境下的产物。半深湖环境以泥(页)岩夹介壳灰岩为主,浅湖以介壳灰岩夹泥(页)岩为主,滨湖以粉砂质泥岩和泥质粉砂岩为主。

        (2) 大三亚段时期主要为干燥—半干燥气候,降水量较少,气温较高,水体为淡水—半咸水的亚还原环境;大二亚段时期主要为半干燥—半潮湿气候,降水量较多,气温较低,水体为淡水的亚还原环境;大一亚段时期主要为干燥—半干燥气候,降水量较少,气温较高,水体为半咸水—咸水的氧化—亚还原环境。RA1井与YT1井大安寨段沉积时期均具有气候干燥→潮湿→干燥、降水量少→多→少、气温高→低→高、水体还原性弱→强→弱、古盐度高→低→高的演化规律。

        (3) 大二亚段时期湖盆面积达到最大,川中地区和川东地区主体均处于半深湖环境。大三亚段至大二亚段早期,湖盆沉积中心由川东地区往川中地区迁移;大二亚段晚期至大一亚段,湖盆沉积中心则由川中地区往回迁移至川东地区。

        (4) 大二亚段TOC含量高,孔隙发育,荧光显示强烈,是大安寨段主要的生油层和储集层,具有源储一体的特征。古气候、古氧化还原条件和古盐度是控制TOC含量和孔隙发育程度的重要因素,对源储配置具有较大的影响,较潮湿的气候、较多的降水、较低的气温、还原性的水体和较低的盐度有利于泥页岩沉积、有机质富集和孔隙发育。

    参考文献 (40)

    目录

      /

      返回文章
      返回