松辽盆地中部晚白垩世早期古湖泊生产力研究

【摘要】： 古生产力的研究不仅可以评价有效烃源岩,还可以探讨大气CO_2浓度的演化。本次研究以位于古龙凹陷东部的古12井中泉四段顶部-青山口组-姚家组一段底部沉积时期的101件湖相泥岩样品为研究对象,首次定性恢复和定量计算了松辽盆地中部晚白垩世早期的古湖泊生产力,并尝试性地建立了古生产力和有效烃源岩之间的定量关系,进而探讨古生产力演化与古大气CO_2浓度变化之间的关联。 对101件泥岩样品完成了镜质体反射率、有机碳及其稳定同位素、孔隙度、密度、岩石热解、微量元素、氯仿沥青“A”、饱和烃气相色谱和生物标志化合物色谱-质谱的实验测试。首先以岩石热解、微量元素、饱和烃气相色谱和生物标志化合物色谱-质谱的测试数据为基础,对泉四段顶部至姚一段底部沉积时期的古湖泊进行了底部环境、有机质来源分析。姥鲛烷/植烷Pr/Ph 1.19~1.83,二苯并噻吩/菲0.009~0.041,V/(V+Ni)0.82,伽马蜡烷含量较高,其指数0.67~2.15,反映湖泊水体为半咸水-咸水,底部盐度分层,缺氧环境;C_(35)藿烷含量、V/Cr自上而下逐渐增高,重排藿烷、重排甾烷在青二、三段为最高值,青一段较低,反映姚一段底部轻微缺氧至青一段极度缺氧。泉四段顶部灰色泥岩表明轻微缺氧。青山口组至姚一段底部泥岩中正构烷烃分布均以C_(16)为最高峰,青二、三段和姚一段底存在C_(23)后主峰,萜烷类以αβC_(30)藿烷为主峰,伽马蜡烷含量较高,甾烷类中C_(27)含量远高于C_(28)和C_(29),指示有机质来源以半咸水低等菌藻类为主,其次为大型水生植物、原生动物。有机碳稳定同位素δ~(13)C值自下而上显示阶段性的正向偏移,反映δ~(13)C值较轻的浮游藻类生物量逐渐减少,δ~(13)C值较重的沉水植物逐渐增多。 在古湖泊底部为缺氧环境、有机质来源以水生生物为主的前提下,利用有机碳法定量恢复古生产力,其演化特征为:青一段青二、三段下部青二、三段上部姚一段底部泉四段顶部。青一段和青二、三段下部生产力在337~1082gC/m~2a之间,富营养-超营养湖;青二、三段上部、泉四段顶部和姚一段底部生产力为64~211gC/m~2a,贫营养湖。定性恢复古生产力研究表明:微量元素U、Mo、Mn含量的变化规律与古生产力演化趋势极为一致,可以作为古生产力的良好替代指标;利用有机碳含量、有机碳稳定同位素这些指标时,需要结合有机质来源进一步分析。 利用古湖泊生产力进行有效烃源岩的定量评价和古大气CO_2浓度变化的探讨,结果显示,青一段和青二、三段下部泥岩有机碳含量(TOC)≥0.698%,生产力(R)337gC/m~2a,为优质有效烃源岩;青二、三段上部50%的泥岩样品TOC 0.6%,R平均121gC/m~2a,中等有效烃源岩;姚一段底部和泉四段顶部TOC平均0.4%,R平均120 gC/m~2a,无效烃源岩。大气CO_2浓度变化与古生产力演化趋势基本一致:青一段泉四段顶青二、三段下部青二、三上部姚一段底部,每段沉积时期内CO_2浓度存在不同程度地波动。初步分析,青一段可能有2次升温,青二、三段有1次升温,姚一段底有1次突然降温。