现代地质 ›› 2024, Vol. 38 ›› Issue (05): 1258-1269.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2023.103
蔡振忠1(), 徐帆2,3, 杨果1, 李浩2, 胡方杰1, 林畅松2(
)
出版日期:
2024-10-10
发布日期:
2024-11-13
通信作者:
林畅松,男,教授,1958年出生,主要从事层序地层学、沉积学方面的教学和研究工作。Email: Lincs@cugb.edu.cn。作者简介:
蔡振忠,男,博士,教授级高级工程师,1970年出生,主要从事石油地质学、沉积学方面的研究工作。Email: caizz-tlm@petrochina.com.cn。
基金资助:
CAI Zhenzhong1(), XU Fan2,3, YANG Guo1, LI Hao2, HU Fangjie1, LIN Changsong2(
)
Published:
2024-10-10
Online:
2024-11-13
摘要:
塔里木盆地是我国西北部规模最大的含油气盆地,盆内下寒武统玉尔吐斯组为一套富含有机质的泥岩和碳酸盐岩沉积,构成盆内最重要的烃源岩之一。本文基于露头、钻测井、地震、岩心岩屑等资料综合分析,简述玉尔吐斯组的岩相、沉积相和古地理分布特征,揭示富有机质沉积的分布及其控制因素。玉尔吐斯组以古暴露面为界可划分为三个层序,总体形成于被动陆缘混积的缓坡陆棚环境。可识别出10种岩相和7个岩相组合以及4种主要的沉积相类型;沉积古地理编图揭示由南西向北东方向依次展布混积潮坪、浅水内陆棚、深水外陆棚到深水盆地的沉积相带分布。富有机质沉积主要发育于深水外陆棚相带,以发育具有异常高的TOC值和丰度极高的微量元素的黑色泥页岩为特征。有机质的富集与高的古生产力和保存条件有关。热液活动带来了丰富的营养元素;上升洋流促进营养元素与正常海水的混合和扩散,形成富营养化的表层水;深水外陆棚区缺氧条件有利于有机质的保存富集。
中图分类号:
蔡振忠, 徐帆, 杨果, 李浩, 胡方杰, 林畅松. 塔里木盆地下寒武统玉尔吐斯组沉积特征及有机质富集模式[J]. 现代地质, 2024, 38(05): 1258-1269.
CAI Zhenzhong, XU Fan, YANG Guo, LI Hao, HU Fangjie, LIN Changsong. Sedimentary Characteristics of the Lower Cambrian Yuertusi Formation and the Organic Matter Enrichment Model in the Tarim Basin[J]. Geoscience, 2024, 38(05): 1258-1269.
岩相 组合 | 岩相类型 | 岩相描述 | 沉积相 |
---|---|---|---|
Fa1 | 粉砂岩+泥质粉砂岩/(粉砂质)泥岩+云质粉砂岩+灰色含泥白云岩 | 成分成熟度高,分选性差,白云岩中含粉砂石英 | 混积潮坪 |
Fa2 | 深灰色含泥白云岩+颗粒白云岩 | 发育泥质纹层和粉砂级石英颗粒,含海绵骨针 | 浅水陆棚 |
Fa3 | 深灰色泥质灰岩+灰色含泥灰岩/灰岩 | 发育水平层理,含少量钙质海绵骨针和石英颗粒 | 浅水陆棚 |
Fa4 | 黑色硅质岩+黄色磷质岩+黑色页岩 | 硅质岩与磷质岩混杂堆积,呈厚板状,页岩段较薄 | 深水陆棚,具热液和上升流活动 |
Fa5 | 黑色硅质岩+黑色页岩 | 硅质岩呈薄板状,页岩段厚,含黄铁矿、生物碎屑 | 深水陆棚,具热液沉积 |
Fa6 | 灰黑色泥岩/深灰色含灰泥岩+灰色含泥灰岩 | 含硅质放射虫和海绵骨针 | 深水陆棚 |
Fa7 | 黑色泥岩+泥质灰岩 | 泥岩厚度较大,含黄铁矿颗粒,夹薄层泥质灰岩 | 深水盆地 |
表1 玉尔吐斯组岩相组合和沉积相类型主
Table 1 Facies associations and sedimentary facies of the Yuertusi Formation
岩相 组合 | 岩相类型 | 岩相描述 | 沉积相 |
---|---|---|---|
Fa1 | 粉砂岩+泥质粉砂岩/(粉砂质)泥岩+云质粉砂岩+灰色含泥白云岩 | 成分成熟度高,分选性差,白云岩中含粉砂石英 | 混积潮坪 |
Fa2 | 深灰色含泥白云岩+颗粒白云岩 | 发育泥质纹层和粉砂级石英颗粒,含海绵骨针 | 浅水陆棚 |
Fa3 | 深灰色泥质灰岩+灰色含泥灰岩/灰岩 | 发育水平层理,含少量钙质海绵骨针和石英颗粒 | 浅水陆棚 |
Fa4 | 黑色硅质岩+黄色磷质岩+黑色页岩 | 硅质岩与磷质岩混杂堆积,呈厚板状,页岩段较薄 | 深水陆棚,具热液和上升流活动 |
Fa5 | 黑色硅质岩+黑色页岩 | 硅质岩呈薄板状,页岩段厚,含黄铁矿、生物碎屑 | 深水陆棚,具热液沉积 |
Fa6 | 灰黑色泥岩/深灰色含灰泥岩+灰色含泥灰岩 | 含硅质放射虫和海绵骨针 | 深水陆棚 |
Fa7 | 黑色泥岩+泥质灰岩 | 泥岩厚度较大,含黄铁矿颗粒,夹薄层泥质灰岩 | 深水盆地 |
图2 玉尔吐斯组岩相类型 (a) 粉砂岩岩心照片,中寒1井,约7475 m;(b) 泥质粉砂岩岩屑微观照片,中寒1井,约7484 m,单偏光(plane-polarized light, PPL),50倍;(c) 粉细晶白云岩,部分晶间缝充填沥青(黑色浸染状部分),什艾日克剖面,PPL,25倍;(d) 粉细晶白云岩,含钙质海绵骨针,什艾日克剖面,PPL,25倍;(e) 含泥白云岩,什艾日克剖面,PPL,25倍;(f) 泥晶灰岩微观照片,含海绵骨针,旗探1井,约5965 m,PPL,50倍;(g) 含泥灰岩岩心照片,轮探1井,约8648 m;(h) 含泥灰岩岩心微观照片,含大量海绵骨针,轮探1井,约8648.55 m,PPL,50倍;(i) 泥岩的岩心照片,旗探1井,约5998 m;(j) 泥岩,含放射虫,旗探1井,约5998 m,PPL,50倍;(k) 含灰泥岩的岩屑微观照片,轮探1井,约8658 m,PPL,50倍;(l) 泥岩的岩屑微观照片,轮探1井,约8675 m,PPL,50倍;(m) 黑色硅质岩被黄色磷质岩包裹,硅质岩可呈块状或卵状,什艾日克剖面;(n) 磷质岩,含有大量硅质海绵骨针和放射虫,PPL,50倍;(o) 薄层状黑色硅质岩和页岩互层,什艾日克剖面;(p) 薄层状的黑色页岩,易破碎,什艾日克剖面;(q) 硅质泥岩,含黄色磷质团块和黄铁矿,什艾日克剖面,PPL,50倍;(r)与图(q)同视域下正交偏光照片(cross-polarized light, XPL);(s) 泥岩,含顺层厘米级黄铁矿颗粒,塔东2井;(t)图(s)的微观照片,PPL,25倍
Fig.2 Lithofacies of the Yuertusi Formation
图4 塔里木盆地玉尔吐斯组底部削截和顶部底超结构的地震剖面(a)及解释(b)(剖面位置见图1)
Fig.4 Seismic profile (a) and interpretation (b) ofthe bottom truncation and top downlap of the Yuertusi Formation in the Tarim Basin (see Fig.1 for profile location)
图5 塔里木盆地玉尔吐斯组层序-沉积微相对比和总有机碳含量(TOC)变化(剖面位置见图1)
Fig.5 Changes of sequence-sedimentary microfacies and total organic carbon (TOC) content in the Yuertusi Formation, Tarim Basin (see Fig.1 for profile location)
图8 旗探1井玉尔吐斯组元素丰度、U/Th比值、古水温与TOC的垂向变化(深水陆棚相带内有机质更富集,各项指标明显高于浅水陆棚相带;古水温基于全岩氧同位素恢复)
Fig.8 Vertical variations in element abundance, U/Th ratios, paleotemperature, and TOC values in the Yuertusi Formation of QT1 (Organic matter is more abundant in the deep shelf zone compared to the shallow shelf; Palaeotemperatures are estimated from bulk oxygen isotopes)
深度 (m) | δCVPDB (‰) | δOVPDB (‰) | 深度 (m) | δCVPDB (‰) | δOVPDB (‰) |
---|---|---|---|---|---|
5955 | -0.6 | -9.3 | 5978 | -1.2 | -8.8 |
5957 | -0.1 | -9 | 5980 | -1.6 | -8.7 |
5959 | -0.7 | -8.5 | 5982 | -1.6 | -9.3 |
5961 | 0.2 | -8.9 | 5984 | -1.5 | -10.3 |
5962 | 0.1 | -9.6 | 5986 | -1.7 | -8.9 |
5964 | 0.1 | -8.8 | 5989 | -1.9 | -10.2 |
5966 | -0.9 | -8.8 | 5991 | -2.5 | -9.1 |
5968 | -1.4 | -8.8 | 5993 | -2.1 | -9.7 |
5970 | -1.2 | -8.5 | 5995 | 2.0 | -14.1 |
5972 | -1.0 | -8.5 | 5997 | -0.3 | -8.6 |
5974 | -0.7 | -8.2 | 5999 | 0.9 | -7.5 |
5976 | -1.6 | -8.8 | 6000 | 1.7 | -7.9 |
表2 旗探1井玉尔吐斯组碳、氧同位素数据
Table 2 C-O composition of the Yuertusi Formation in well QT1
深度 (m) | δCVPDB (‰) | δOVPDB (‰) | 深度 (m) | δCVPDB (‰) | δOVPDB (‰) |
---|---|---|---|---|---|
5955 | -0.6 | -9.3 | 5978 | -1.2 | -8.8 |
5957 | -0.1 | -9 | 5980 | -1.6 | -8.7 |
5959 | -0.7 | -8.5 | 5982 | -1.6 | -9.3 |
5961 | 0.2 | -8.9 | 5984 | -1.5 | -10.3 |
5962 | 0.1 | -9.6 | 5986 | -1.7 | -8.9 |
5964 | 0.1 | -8.8 | 5989 | -1.9 | -10.2 |
5966 | -0.9 | -8.8 | 5991 | -2.5 | -9.1 |
5968 | -1.4 | -8.8 | 5993 | -2.1 | -9.7 |
5970 | -1.2 | -8.5 | 5995 | 2.0 | -14.1 |
5972 | -1.0 | -8.5 | 5997 | -0.3 | -8.6 |
5974 | -0.7 | -8.2 | 5999 | 0.9 | -7.5 |
5976 | -1.6 | -8.8 | 6000 | 1.7 | -7.9 |
图9 塔里木盆地下寒武统玉尔吐斯组“热液+上升流+缺氧”富有机质沉积模式
Fig.9 Hydrothermal+upwelling+anoxic organic-rich sedimentary model of the Lower Cambrian Yuertusi Formation in the Tarim Basin
[1] | 王招明, 谢会文, 陈永权, 等. 塔里木盆地中深1井寒武系盐下白云岩原生油气藏的发现与勘探意义[J]. 中国石油勘探, 2014, 19(2): 1-13. |
[2] |
杨海军, 陈永权, 田军, 等. 塔里木盆地轮探1井超深层油气勘探重大发现与意义[J]. 中国石油勘探, 2020, 25(2): 62-72.
DOI |
[3] | 张宝民, 张水昌, 边立曾, 等. 浅析中国新元古—下古生界海相烃源岩发育模式[J]. 科学通报, 2007, 52(增): 58-69. |
[4] | 张水昌, 高志勇, 李建军, 等. 塔里木盆地寒武系—奥陶系海相烃源岩识别与分布预测[J]. 石油勘探与开发, 2012, 39(3): 285-294. |
[5] |
潘文庆, 陈永权, 熊益学, 等. 塔里木盆地下寒武统烃源岩沉积相研究及其油气勘探指导意义[J]. 天然气地球科学, 2015, 26(7): 1224-1232.
DOI |
[6] | 陈强路, 储呈林, 胡广, 等. 塔里木盆地柯坪地区寒武系玉尔吐斯组沉积环境分析[J]. 石油实验地质, 2017, 39(3): 311-317, 326. |
[7] | ZHU G Y, LI T T, ZHANG Z Y, et al. Distribution and geodynamic setting of the Late Neoproterozoic-Early Cambrian hydrocarbon source rocks in the South China and Tarim Blocks[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2020, 201: 104504. |
[8] | 樊奇, 樊太亮, 李一凡, 等. 塔里木地台北缘早寒武世古海洋氧化-还原环境与优质海相烃源岩发育模式[J]. 地球科学, 2020, 45(1): 285-302. |
[9] | 江维, 高志前, 胡宗全, 等. 塔里木盆地玉尔吐斯组高频层序沉积充填演化特征及控烃作用[J]. 现代地质, 2021, 35(2): 349-364. |
[10] | 杨宗玉, 罗平, 刘波, 等. 塔里木盆地阿克苏地区下寒武统玉尔吐斯组两套黑色岩系的差异及成因[J]. 岩石学报, 2017, 33(6): 1893-1918. |
[11] |
张春宇, 管树巍, 吴林, 等. 塔西北地区早寒武世玉尔吐斯组热液作用及沉积模式[J]. 地学前缘, 2019, 26(1): 202-211.
DOI |
[12] | 王志宏, 丁伟铭, 李剑, 等. 塔里木盆地西缘下寒武统玉尔吐斯组沉积地球化学及有机质富集机制研究[J]. 北京大学学报(自然科学版), 2020, 56(4): 667-678. |
[13] | KAUFMAN A J, JACOBSEN S B, KNOLL A H. The Vendian record of Sr and C isotopic variations in seawater: Implications for tectonics and paleoclimate[J]. Earth and Planetary Science Letters, 1993, 120(3/4): 409-430. |
[14] | SCHRODER S, GROTZINGER J P. Evidence for anoxia at the Ediacaran-Cambrian boundary: The record of redox-sensitive trace elements and rare earth elements in Oman[J]. Journal of the Geological Society, 2007, 164(1): 175-187. |
[15] | YU B S, DONG H L, WIDOM E, et al. Geochemistry of basal Cambrian black shales and cherts from the Northern Tarim Basin, Northwest China: Implications for depositional setting and tectonic history[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2009, 34(3): 418-436. |
[16] | SHU D G, ISOZAKI Y, ZHANG X L, et al. Birth and early evolution of metazoans[J]. Gondwana Research, 2014, 25(3): 884-895. |
[17] | VEIZER J, PROKOPH A. Temperatures and oxygen isotopic composition of Phanerozoic Oceans[J]. Earth-Science Reviews, 2015, 146: 92-104. |
[18] |
王洪浩, 李江海, 周肖贝, 等. 塔里木陆块在Rodinia超大陆中位置的新认识: 来自地层对比和古地磁的制约[J]. 地球物理学报, 2015, 58(2): 589-600.
DOI |
[19] | YOU X L, WU S N, XU F. The characteristics and main control factors of hydrocarbon accumulation of ultra-deep marine carbonates in the Tarim Basin, nw China: A review[J]. Carpathian Journal of Earth and Environmental Sciences, 2018, 13(1): 135-146. |
[20] | ZHANG C L, ZOU H B, LI H K, et al. Tectonic framework and evolution of the Tarim Block in NW China[J]. Gondwana Research, 2013, 23(4): 1306-1315. |
[21] | 林畅松, 李思田, 刘景彦, 等. 塔里木盆地古生代重要演化阶段的古构造格局与古地理演化[J]. 岩石学报, 2011, 27(1): 210-218. |
[22] | 贾承造. 中国塔里木盆地构造特征与油气[M]. 北京: 石油工业出版社, 1997. |
[23] | TURNER S A. Sedimentary record of Late Neoproterozoic rifting in the NW Tarim Basin, China[J]. Precambrian Research, 2010, 181(1/2/3/4): 85-96. |
[24] | HOFFMAN P F, LI Z X. A palaeogeographic context for Neoproterozoic glaciation[J]. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2009, 277(3/4): 158-172. |
[25] | 朱茂炎, 杨爱华, 袁金良, 等. 中国寒武纪综合地层和时间框架[J]. 中国科学(地球科学), 2019, 49(1): 26-65. |
[26] | FLÜGEL E. Microfacies of Carbonate Rocks: Analysis, Interpretation and Application[M]. Berlin, Heidelberg: Springer, 2010. |
[27] | 张水昌, 张宝民, 边立曾, 等. 河北张家口下花园青白口系下马岭组 “红藻石” 的发现[J]. 微体古生物学报, 2005, 22(2): 121-126. |
[28] | 边立曾, 张水昌, 张宝民, 等. 河北张家口下花园地区新元古代下马岭组油页岩中的红藻化石[J]. 微体古生物学报, 2005, 22(3): 209-216. |
[29] | BAK K. Organic-rich and manganese sedimentation during the Cenomanian-Turonian boundary event in the Outer Carpathian Basins: a new record from the Skole Nappe, Poland[J]. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2007, 256(1/2): 21-46. |
[30] | MARTINEZ-RUIZ F, KASTNER M, PAYTAN A, et al. Geochemical evidence for enhanced productivity during S1 sapropel deposition in the eastern Mediterranean[J]. Paleoceanography, 2000, 15(2): 200-209. |
[31] | MARTÍNEZ-RUIZ F, PAYTAN A, KASTNER M, et al. A comparative study of the geochemical and mineralogical characteristics of the S1 sapropel in the western and eastern Mediterranean[J]. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2003, 190: 23-37. |
[32] | 东野脉兴. 上升洋流与陆缘坻[J]. 化工矿产地质, 1996, 18(3): 156-162. |
[33] | 密文天, 林丽. 海相磷块岩沉积事件研究: 以新元古代末—寒武纪成磷事件为例[J]. 海洋地质动态, 2010, 26(4): 26-31, 54. |
[34] | GANESHRAM R S, PEDERSEN T F, CALVERT S, et al. Reduced nitrogen fixation in the glacial ocean inferred from changes in marine nitrogen and phosphorus inventories[J]. Nature, 2002, 415: 156-159. |
[35] | SANDERS C J, CALDEIRA P P, SMOAK J M, et al. Recent organic carbon accumulation (-100 years) along the Cabo Frio, Brazil upwelling region[J]. Continental Shelf Research, 2014, 75: 68-75. |
[36] | 汤冬杰, 史晓颖, 赵相宽, 等. Mo-U共变作为古沉积环境氧化还原条件分析的重要指标: 进展、问题与展望[J]. 现代地质, 2015, 29(1): 1-13. |
[37] | LEHMANN B, NÄGLER T F, HOLLAND H D, et al. Highly metalliferous carbonaceous shale and Early Cambrian seawater[J]. Geology, 2007, 35(5): 403. |
[38] | CHEN D Z, WANG J G, QING H R, et al. Hydrothermal venting activities in the Early Cambrian, South China: Petrological, geochronological and stable isotopic constraints[J]. Chemical Geology, 2009, 258(3/4): 168-181. |
[1] | 杨宪彰, 能源, 徐振平, 李跨越, 黄少英, 段云江. 塔里木盆地三大构造旋回油气成藏特征[J]. 现代地质, 2024, 38(02): 287-299. |
[2] | 刘强, 张银涛, 陈石, 宋兴国, 李婷, 康鹏飞, 马小平. 塔里木盆地走滑断裂发育演化特征精细解析及其地质意义:以富满油田FⅠ17断裂为例[J]. 现代地质, 2023, 37(05): 1123-1135. |
[3] | 王清华. 塔里木盆地17号走滑断裂带北段差异变形与演化特征[J]. 现代地质, 2023, 37(05): 1136-1145. |
[4] | 刘旺威, 李一凡, 高志前, 樊太亮, 张坦, 匡明志. 塔里木盆地东北缘下寒武统页岩岩相特征与沉积模式[J]. 现代地质, 2023, 37(05): 1155-1168. |
[5] | 谭聪, 刘策, 王铜山, 李秋芬, 朱玺, 付景龙, 姜华. 局部白云岩化作用研究:以塔里木盆地阿克苏地区蓬莱坝剖面鹰山组为例[J]. 现代地质, 2023, 37(05): 1182-1193. |
[6] | 左亮, 能源, 黄少英, 罗彩明, 陈石, 朱铁, 王川, 卢成美. 哈拉哈塘地区超深层走滑断裂构造变形特征及其石油地质意义[J]. 现代地质, 2023, 37(02): 270-282. |
[7] | 张银涛, 陈石, 刘强, 冯光, 谢舟, 梁鑫鑫, 李婷, 宋兴国, 康鹏飞, 彭梓俊. 塔里木盆地富满油田FⅠ19断裂发育特征及演化模式[J]. 现代地质, 2023, 37(02): 283-295. |
[8] | 彭梓俊, 冯磊, 罗彩明, 陈石, 宋兴国, 梁鑫鑫, 周小蓉. 塔中隆起走滑断裂分层变形机制研究的物理模拟实验[J]. 现代地质, 2022, 36(04): 1022-1034. |
[9] | 李新华, 康志宏, 刘洁, 杨德彬, 汪彦, 陈华鑫, 贺煜. 塔河油田奥陶系岩溶塌陷体结构识别及成因分析[J]. 现代地质, 2021, 35(06): 1830-1843. |
[10] | 张贺, 姜正龙, 李雅君, 梁爽, 付文凯. 塔里木盆地瓦石峡凹陷下侏罗统康苏组生烃条件及与邻区的对比[J]. 现代地质, 2019, 33(06): 1241-1251. |
[11] | 易传俊, 张敏, 滕梨. 热力作用对塔里木盆地海相原油中甾烷类化合物组成和分布的影响[J]. 现代地质, 2019, 33(04): 853-862. |
[12] | 王迪, 田继军, 冯烁, 陆星宇. 塔里木盆地东南缘下—中侏罗统煤层煤岩、煤质特征分析[J]. 现代地质, 2018, 32(05): 975-984. |
[13] | 高华华, 何登发, 童晓光, 温志新, 王兆明. 塔里木盆地寒武纪构造-沉积环境与原型盆地演化[J]. 现代地质, 2017, 31(01): 102-118. |
[14] | 周亚龙,孙忠军,杨志斌,张富贵,张舜尧,王惠艳. 利用土壤游离烃技术判别油气藏性质及保存条件[J]. 现代地质, 2016, 30(6): 1370-1375. |
[15] | 陈刚,汤良杰,余腾孝,郭颖,岳勇,李九梅,张旭光,龙禹,谢欣彤. 塔里木盆地巴楚—麦盖提地区前寒武系不整合对基底古隆起及其演化的启示[J]. 现代地质, 2015, 29(3): 576-583. |
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