论文摘要
深时大洋缺氧事件（OAE）及其陆相响应是当前地球系统科学研究的前沿。本文以四川盆地早侏罗世Toarcian期大安寨段黑色岩系为例,通过典型钻孔的高分辨率密集采样,开展了较系统的沉积学、岩石学、有机和无机地球化学综合分析,基于大安寨段沉积环境的精细分析探讨了早侏罗世Toarcian期大洋缺氧事件（T-OAE）的陆相响应尺度、非均质性与驱动机制,再进一步分析了其影响下的烃源岩发育特征、有机质聚集机制与生烃特点。此外,考虑到大安寨段独有的含介壳灰-泥组合是当前中国致密油勘探的热点领域,因此本文研究认识可望兼具重要的基础科学与实践应用研究意义。首先刻画了早侏罗世Toarcian期四川盆地大安寨段沉积的岩石学特征与微相类型,恢复了古水深变化,并揭示了其对全球海平面升降的响应。结果表明,四川盆地下侏罗统大安寨段岩石类型复杂,由粗至细可划分为5种:细砂一粉砂岩、结晶介壳灰岩、泥质介壳灰岩、含介壳黑色泥岩和黑色泥页岩,相应对应着5种沉积微相:滨浅湖沙坝、高能介壳滩、低能介壳滩、浅湖泥及半深湖泥,据此重建了早侏罗世四川盆地水深变化,其与全球海平面变化在长周期上具有时间一致性,整体处于早侏罗世全球海侵（高海平面）之后的海退时期。在此湖退背景下,还经历了 3次完整的次级湖进-湖退旋回。这些特征反映了四川盆地大安寨段黑色岩系可能对T-OAE存在陆相响应。进一步通过典型钻孔的碳同位素地球化学剖面对比,发现四川盆地在早侏罗世Toarcian期确实发生了T-OAE大洋缺氧的陆相响应,且首次发现这种响应是发生在整个盆地尺度上的,但是具有非均质性,不同地区之间的沉积环境存在差异。T-OAE陆相响应的机制不大可能是海侵,而更可能是由大火山岩省引发气候扰动,再诱发大气一水文循环的结果。其次,明确了T-OAE大洋缺氧期四川盆地发育优质烃源岩。大安寨段陆相含介壳灰一泥组合烃源岩总体属于有机质丰度中等到很好的烃源岩（TOC=0.5～2.6%,平均值1.0%）,生物母质包括高等植物和藻类来源的无定形有机质,有机质类型Ⅱ1型到Ⅲ型,热演化程度以成熟为主,少量为高熟（VRo≈1.0～1.5%）。对于不同岩性来说,受大洋缺氧事件影响的泥页岩、含介壳泥岩和少部分介壳灰岩有机质丰度更高（TOC>1.0%）,有机质类型更好（Ⅱ1-Ⅱ2型）,生油潜力更大;相比而言,大部分未受大洋缺氧事件影响的介壳灰岩和粉砂质泥岩有机质丰度低（<1.0%）,有机质类型偏腐殖型,生油气潜力有限。分类评价了T-OAE影响下四川盆地大安寨段的非常规油气资源潜力。结果表明,大安寨段TOC>2.0%的泥页岩或者介壳灰岩层位具有较好的生排烃潜力,容易在相邻富含微孔隙和高含量脆性矿物的介壳灰岩和含介壳泥岩层位中形成非常规油气资源,TOC=0.7～2.0%的介壳灰岩和含介壳泥岩孔隙和脆性矿物发育,具有潜在的非常规油气潜力。第三,明确了T-OAE影响下四川盆地大安寨段有机质的聚集主要受控于高生产力。大安寨段烃源岩沉积于高生产力、偏氧化的沉积环境中,有机质聚集由高生产力、沉积环境和沉积速率共同控制,其中生产力因素为主要因素,沉积环境其次,沉积速率所占因素最小。T-OAE对优质烃源岩分布的控制主要是通过高生产力进行的,高温、温暖、湿润的古气候引发风化作用增强,给沉积水体中带来了营养元素,提高了生产力。最后,首次通过热模拟分析了四川盆地大安寨段生排烃特征,建立了模式。结果表明,大安寨段烃源岩在进入生油门限后,生油率快速增加,在Ro=1.15%左右达到生油高峰,总油产率311 kg/tc,但生成的油主要以残留油形式赋存在烃源岩内部。在Ro=1.26%排出油首次超过了残留油,同时总油产率开始下降,气态烃来源从以干酪根裂解气为主向以油裂解气为主转变。在Ro=1.46%达到生气高峰和生烃高峰,产率分别为468.05 kg/tc和519.53 kg/tc。总体来看该层位烃源岩生烃潜力较好,同时具有生油和生气潜力,生油潜力弱于Ⅰ型有机质碱湖相烃源岩,强于Ⅱ2型有机质的淡水湖相烃源岩。但由于研究区大安寨段实际埋深在1500～3000 m之间（主要处于Tmax<450,Ro<1.35%的层位）,烃源岩实际上还是以生油为主。以上研究认识表明,四川盆地大安寨段黑色岩系为研究大洋缺氧陆相响应提供了难得实例。深时大洋缺氧事件的确具有陆相响应,属于地球系统事件,但响应尺度、范围和机制,以及对有机质聚集生烃的影响远比过去认识的复杂,还需要进一步研究。四川盆地下侏罗统大安寨段是今后区域常规和非常规油气勘探值得加以关注的重要目标。
论文目录
文章来源
类型: 博士论文
作者: 杨若飞
导师: 曹剑
关键词: 大洋缺氧,托阿尔阶,黑色岩系,有机质聚集,介壳灰岩,烃源岩,致密油,大安寨段,下侏罗统,四川盆地
来源: 南京大学
年度: 2019
分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑
专业: 地质学,石油天然气工业
单位: 南京大学
基金: 南京大学优秀博士研究生创新能力提升计划B资助(项目编号201801B043)
分类号: P618.13
DOI: 10.27235/d.cnki.gnjiu.2019.000086
总页数: 144
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标签：大洋缺氧论文; 托阿尔阶论文; 黑色岩系论文; 有机质聚集论文; 介壳灰岩论文; 烃源岩论文; 致密油论文; 大安寨段论文; 下侏罗统论文; 四川盆地论文;