南海深水相渐新统及其生烃潜力

【摘要】： 本文选择南海ODP184航次1148站渐新统泥岩为研究对象，利用扫描电镜、X射线衍射、化石分析、气相色谱-质谱、稳定同位素等多种手段，全面探讨了中国海区首次发现的深水相渐新统沉积特征、化石成岩作用以及油气前景。 1148站位于南海北部陆坡最下部(18°50.17'N，116°33.94'E，水深3294 m，进尺859.45m)，靠近陆壳与洋壳的界线，是184航次惟一钻遇渐新统的站位。岩性主要为钙质超微粘土。井深460 m以下为渐新世沉积，早晚渐新世界线位于井深488 m，井底年龄不超过32.8 Ma。分析表明，南海扩张初期已处于深海环境。根据岩性、全岩稳定同位素、化石组合和地球化学组分变化，将1148站渐新世分为32 Ma～＜32.8 Ma、25.5 Ma～32 Ma和24.0 Ma～25.5 Ma三个阶段：32 Ma～＜32.8 Ma(710 m～859.45 m)，堆积速率高，浊流沉积明显，可能代表了南海早期扩张的快速扩张；25.5 Ma～32 Ma (475 m～710 m)，岩性较为单一，早期28.5 Ma～32 Ma(488 m～710 m)沉积物堆积速率相对稳定，地球化学组份、孢粉浓度、沟鞭藻含量等总体变化不大，可能为南海平稳扩张阶段，但晚期25.5 Ma～28.5Ma(475 m～488 m)堆积速率降低，并在488 m与478 m出现沉积间断；24.0 Ma～25.5 Ma(460 m～475 m)，堆积速率低，滑塌沉积明显，本阶段和第二阶段晚期可能代表了海底扩张加剧阶段。 全岩稳定氧、碳同位素突变界线与沉积间断、地层界线相一致。全岩碳同位素在井深475m(25.5Ma)和710m(32Ma)出现明显变轻，并与地震剖面的强反射界面相对应。通过与珠江口盆地化石对比、参考本站全岩碳同位素事件，提出珠江口盆地珠海组的顶界年龄为25.5Ma，恩平组顶界年龄为32Ma。 与低纬度开放性大洋氧同位素变化明显不同，1148站数值模拟计算以及浮游有孔虫压扁壳、充填壳和剥离次生方解石氧同位素比较都证实，受成岩作用影响，钙质壳体稳定氧同位素值将变轻。同位素比较结果还表明，成岩作用过程中，钙质壳体碳同位素将变重，而并非原来认为的基本不受成岩作用影响。 观察发现，井深475 m-600 m之间，硅质化石主要表现为蛋白石-CT。随着深度增加，硅质破壳率增大，蛋白石-CT的X射线衍射峰强度减弱，自生石英的衍射峰则相应增强，反映了蛋白石-CT向石英的转变。井深620 m附近，硅质化石完全溶解，蛋白石-CT衍射峰消失，蛋白石-CT全部转变为石英。X射线衍射定量也同样表明了这一转变过程。样品取芯率在470 m处从近100％降到485 m处的8％，可能是硅质成岩作用，尤其是蛋白石-A向蛋白石-CT的转变影响所致。而取心率的降低，则是此井未能观察到蛋白石-A／蛋白石-CT转变界线的部分原因。 渐新统有机质含量普遍较高，670 m之下多超过0.5％，710 m以下平均含量超过0.59％。镜下观察证实，壳质体与孢质体组成的Ⅱ类有机质与主要来自陆地植物的木质体和煤质体组成的Ⅲ类数量相当，来自水生生物的壳质体也占相当比例。但岩石热解、GC／MS等分析表明，有机质成熟较低。尽管如此，由于1148所揭示的深海相渐新统厚度超过400 m，有机碳丰度大于0.5％的沉积厚度也逾100 m，因此，我们认为南海北部的这套深水相渐新统具有较强的生烃能力。