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新疆北部主要盆地二叠系烃源岩沉积环境与生烃特征

苗建宇  
【摘要】: 新疆北部地区主要盆地系指位于新疆天山以北的准噶尔盆地、吐哈盆地和伊犁盆地。二叠系在这些盆地有着广泛的分布。油气勘探证实二叠系为新疆北部地区最重要的油气生成地层单元。本项研究不仅可从理论上探讨烃源岩沉积环境对有机质沉积和保存的控制,而且可以对盆地二叠系油气勘探前景作出客观的评价。因此,具有重大的理论意义和经济效益。 研究工作对厘定的烃源岩层系首次依据烃源岩的沉积结构与构造、元素地球化学、古生物分布、岩石地球化学及油气有机地球化学等沉积特征,从多个角度,运用多种方法综合研究了新疆北部地区主要盆地二叠系烃源岩有机质沉积和保存的地质环境。 对区内各盆地烃源岩岩石地球化学元素研究结果表明,泥质岩类烃源岩大部分元素丰度与地壳泥(页)岩的克拉克值相近;湖相薄层碳酸盐岩类烃源岩大部分元素丰度则与地壳碳酸盐岩的克拉克值相差较大。首次提出大多数湖相薄层碳酸盐类烃源岩中有机质丰度之所以偏低,沉积环境对其改造作用相对强是其有机质丰度偏低的主要原因之一。 采用烃源岩层段矿物组合、有机碳含量等分析,结合指示沉积环境pH值、Eh值地球化学墙的方法推断了各盆地烃源岩层段沉积时的pH值、Eh值。研究表明,各盆地有效烃源岩沉积的水介质条件总体为碱性、硫化物相还原环境。 运用元素比值法对烃源岩层段的Sr/Ba值、B/Ga值进行了分析对比,表明区内古盐度分布规律是:碳酸盐岩类烃源岩沉积时的水体古盐度高于泥质岩类烃源岩沉积时的水体古盐度;盆地(凹陷)中心的古盐度高于盆地(凹陷)边缘的古盐度;伊犁盆地的古盐度高于准噶尔和吐哈盆地的古盐度 研究认为古气候控制了大气降水,间接控制了湖水注入量与蒸发量的相对关系及古水化学性质的变化,导致形成不同类型烃源岩的沉积,最终控制了烃源岩原始有机质的沉积、保存条件。 依据烃源岩的沉积结构与构造,综合各门类化石分布特征研究表明,烃源岩沉积与古生物分布的形成特点是古生物化石保存较好的层段,大多沉积在粒度细、水动力条件弱的沉积环境中,间接说明烃源岩的沉积环境有利于沉积有机质的沉积、保存。 运用荧光显微镜观察法及生物标志化合物分布等最新的研究手段进行测试,研究分析认为有机质丰度、显微组分赋存状态及组成主要受烃源岩沉积时的地质环境控制。通过对有机质在烃源岩中的赋存状态进行研究,发现有机质在烃源岩中具有顺层富集型、分散型及局部富集型三种不同的赋存状态,呈顺层富集型分布的烃源岩大多有机质丰度高、类型好。 采用我国通用的陆相烃源岩有机质丰度评价标准,对区内厘定的烃源岩层系分别进行了评价。通过各项方法研究了区内不同层段烃源岩有机质类型及热演化程度。认为烃源岩总的成烃特点是:继承性发育的较深的湖盆凹陷中心,有机质丰度高、类型好;而位于盆地边缘地带,有机质类型发育较差;现今各盆地二叠系烃源岩有机质已全部进入成熟期。 综合烃源岩沉积的地质环境和烃源岩成烃特点进行分析,认为沉积环境控制了烃源岩有机质丰度高低和有机质类型的好差。其中沉积水体适时的盐度变化有利于原始有机质的沉积;具有一定水体深度的沉积相带是原始有机质沉积的良好场所;生物种群繁茂,原始有机质产率高是原始有机质丰富的主要原因;必要的有机质埋藏、保存条件是防止原始有机质破坏的重要基础。盆地构造演化则控制了烃源岩沉积的时期、面积、厚度分布及烃源岩有机质的成熟排烃时间。 WP=3在上述研究基础上,进行了综合评价。认为准噶尔盆地玛湖、盆1井西及五彩湾凹陷应为烃源岩分布的最有利地区。准噶尔盆地昌吉、东海道子北凹陷,南缘山前断褶带、帐北断陷带、吉木萨尔及博格达山北缘地区,吐哈盆地台北凹陷、桃东沟南广大地区,伊犁盆地洼陷中心地区属烃源岩分布的有利地区。准噶尔盆地各凹陷边缘地带、吐哈盆地托克逊凹陷及伊犁盆地伊参1井等地区为烃源岩分布中等有利地区。吐哈盆地哈密拗陷、伊犁盆地伊宁拗陷周边及尼勒克以东地区归为较差烃源岩分布地区。


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