Geochemical Constraints on the Sedimentary Environment of Wenchang Formation in Pearl River Mouth Basin and Its Paleoenvironmental Implications

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.198

Abstract

Abstract:

Terrestrial input is the main external nutrient source for the growth of oil parent matter (e.g.bacteria, algae, phytoplankton) in lacustrine environment. Paleoclimate conditions affect terrigenous input, and lacustrine sedimentary environment controls organic matter preservation. Understanding the paleo-lacustrine environment is critical to predict organic matter abundance in source rocks. Here, we present new geochemical data from source rocks of the Wenchang Formation in the Lufeng Sag of Pearl River Mouth Basin. Element geochemical indices, e.g.CIA, V/Cr, Mn/Al, Sr/Cu and Ti/Al, altogether reveal the climate,lake-level, paleo-oxygen and paleo-salinity conditions and show that the paleo-environment played an important role in controlling the source rocks. High level of chemical weathering corresponds to high organic matter in the lower part of E₂w₃ and E₂w₄. Lake-level and paleo-oxygen changes are responsible for the organic matter enrichment of E₂w. Meanwhile, the paleo-salinity are less relevant. The organic-rich source rocks of the E₂w₄ and E₂w₃ (lower part) of the LF-A well in the Lufeng Sag were likely formed in a deep and reduced lake with strong chemical weathering, under the conditions of warm-humid climate, sufficient nutrient supply, and high productivity.

Key words: Pearl River Mouth Basin, Wenchang Formation, sediment geochemistry, paleo-environment, source rock

CLC Number:

P736.4

GAO Yangdong, LIN Heming, WANG Xudong, QIU Xinwei, QUE Xiaoming, LI Min, ZHAO Zeying, CHEN Yan. Geochemical Constraints on the Sedimentary Environment of Wenchang Formation in Pearl River Mouth Basin and Its Paleoenvironmental Implications[J]. Geoscience, 2022, 36(01): 118-129.

Figures/Tables 10

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层位	样品号	岩性	主量元素/%									微量元素/10^-6
层位	样品号	岩性	Al₂O₃	CaO	K₂O	MnO	MgO	Na₂O	P₂O₅	TiO₂	SiO₂	V	Cr	Cu	Sr	Ba
文一+二段	M-T-01	泥岩	20.22	0.41	2.37	0.03	1.04	0.31	0.00	0.73	63.13	106.74	51.43	33.02	94.80	8 211.19
文一+二段	M-T-02	砂岩	16.11	0.43	2.22	0.03	0.94	0.52	0.00	0.61	69.18	76.48	39.60	27.39	186.64	21 223.92
文一+二段	M-T-03	砂岩	14.82	1.02	2.17	0.05	0.83	0.63	0.02	0.56	70.59	75.32	32.92	23.58	174.25	18 640.58
文一+二段	M-T-04	砂岩	14.81	0.38	2.22	0.04	0.97	0.93	0.00	0.59	71.79	79.97	32.98	26.19	131.23	12 130.18
文一+二段	M-T-05	砂岩	14.50	1.08	2.17	0.10	0.96	1.22	0.00	0.48	71.43	67.87	23.86	22.31	143.73	13 044.07
文三段	M-T-06	泥岩	15.88	0.72	2.47	0.08	1.30	1.61	0.00	0.57	68.96	74.06	21.68	23.19	117.87	7 821.06
文三段	M-T-07	砂岩	14.03	0.71	2.15	0.05	1.05	1.39	0.01	0.46	72.46	68.20	18.81	21.68	118.48	9 795.21
文三段	M-T-08	泥岩	19.02	0.66	2.87	0.15	1.52	1.05	0.05	0.69	60.40	117.35	36.90	37.37	101.30	1 920.01
文三段	M-T-09	泥岩	21.44	0.44	2.85	0.21	1.48	0.51	0.14	0.70	56.41	134.64	45.52	44.04	114.52	7 532.64
文三段	M-T-10	泥岩	18.55	1.14	2.55	0.35	1.44	0.60	0.63	0.55	57.71	111.02	40.67	36.51	155.20	9 391.07
文三段	M-T-11	砂岩	16.93	0.61	1.91	0.07	1.87	1.78	0.01	0.61	65.83	89.64	26.68	31.18	129.69	10 134.67
文四段	M-T-12	泥岩	19.99	0.66	2.27	0.14	1.82	1.01	0.12	0.65	57.32	119.72	35.60	43.96	105.59	2 006.32
文五段	M-T-13	砂岩	17.67	2.72	2.60	0.25	1.68	1.19	0.18	0.62	57.49	105.27	33.64	36.66	174.26	5 893.50
文五段	M-T-14	砂岩	14.42	3.03	2.47	0.10	1.34	1.08	0.08	0.59	64.14	99.64	32.97	27.58	166.21	8 330.13
文五段	M-T-15	砂岩	12.24	1.83	2.68	0.07	1.23	1.14	0.05	0.47	70.57	77.85	28.80	22.25	187.79	13 471.05
文五段	M-T-16	砂岩	12.13	1.91	2.82	0.07	1.15	1.02	0.06	0.48	71.11	79.37	28.72	19.93	161.19	8 646.96
文五段	M-T-17	砂岩	10.25	2.10	2.36	0.05	1.02	0.86	0.05	0.42	75.26	70.85	24.74	17.32	147.72	8 658.22
文五段	M-T-18	砂岩	8.74	2.35	1.71	0.05	0.87	0.71	0.04	0.39	78.01	65.86	25.95	16.96	146.60	12 542.45

层位	样品号	岩性	主量元素/%									微量元素/10^-6
层位	样品号	岩性	Al₂O₃	CaO	K₂O	MnO	MgO	Na₂O	P₂O₅	TiO₂	SiO₂	V	Cr	Cu	Sr	Ba
文一+二段	M-T-01	泥岩	20.22	0.41	2.37	0.03	1.04	0.31	0.00	0.73	63.13	106.74	51.43	33.02	94.80	8 211.19
文一+二段	M-T-02	砂岩	16.11	0.43	2.22	0.03	0.94	0.52	0.00	0.61	69.18	76.48	39.60	27.39	186.64	21 223.92
文一+二段	M-T-03	砂岩	14.82	1.02	2.17	0.05	0.83	0.63	0.02	0.56	70.59	75.32	32.92	23.58	174.25	18 640.58
文一+二段	M-T-04	砂岩	14.81	0.38	2.22	0.04	0.97	0.93	0.00	0.59	71.79	79.97	32.98	26.19	131.23	12 130.18
文一+二段	M-T-05	砂岩	14.50	1.08	2.17	0.10	0.96	1.22	0.00	0.48	71.43	67.87	23.86	22.31	143.73	13 044.07
文三段	M-T-06	泥岩	15.88	0.72	2.47	0.08	1.30	1.61	0.00	0.57	68.96	74.06	21.68	23.19	117.87	7 821.06
文三段	M-T-07	砂岩	14.03	0.71	2.15	0.05	1.05	1.39	0.01	0.46	72.46	68.20	18.81	21.68	118.48	9 795.21
文三段	M-T-08	泥岩	19.02	0.66	2.87	0.15	1.52	1.05	0.05	0.69	60.40	117.35	36.90	37.37	101.30	1 920.01
文三段	M-T-09	泥岩	21.44	0.44	2.85	0.21	1.48	0.51	0.14	0.70	56.41	134.64	45.52	44.04	114.52	7 532.64
文三段	M-T-10	泥岩	18.55	1.14	2.55	0.35	1.44	0.60	0.63	0.55	57.71	111.02	40.67	36.51	155.20	9 391.07
文三段	M-T-11	砂岩	16.93	0.61	1.91	0.07	1.87	1.78	0.01	0.61	65.83	89.64	26.68	31.18	129.69	10 134.67
文四段	M-T-12	泥岩	19.99	0.66	2.27	0.14	1.82	1.01	0.12	0.65	57.32	119.72	35.60	43.96	105.59	2 006.32
文五段	M-T-13	砂岩	17.67	2.72	2.60	0.25	1.68	1.19	0.18	0.62	57.49	105.27	33.64	36.66	174.26	5 893.50
文五段	M-T-14	砂岩	14.42	3.03	2.47	0.10	1.34	1.08	0.08	0.59	64.14	99.64	32.97	27.58	166.21	8 330.13
文五段	M-T-15	砂岩	12.24	1.83	2.68	0.07	1.23	1.14	0.05	0.47	70.57	77.85	28.80	22.25	187.79	13 471.05
文五段	M-T-16	砂岩	12.13	1.91	2.82	0.07	1.15	1.02	0.06	0.48	71.11	79.37	28.72	19.93	161.19	8 646.96
文五段	M-T-17	砂岩	10.25	2.10	2.36	0.05	1.02	0.86	0.05	0.42	75.26	70.85	24.74	17.32	147.72	8 658.22
文五段	M-T-18	砂岩	8.74	2.35	1.71	0.05	0.87	0.71	0.04	0.39	78.01	65.86	25.95	16.96	146.60	12 542.45

样品号	层位	岩性	TOC/%	样品号	层位	岩性	TOC/%	样品号	层位	岩性	TOC/%
TOC-1	文一+二段	泥岩	0.32	TOC-36	文一+二段	泥岩	0.20	TOC-71	文三段	泥岩	2.95
TOC-2	文一+二段	泥岩	1.35	TOC-37	文一+二段	泥岩	0.21	TOC-72	文三段	泥岩	2.96
TOC-3	文一+二段	泥岩	0.50	TOC-38	文一+二段	泥岩	0.23	TOC-73	文三段	泥岩	3.75
TOC-4	文一+二段	泥岩	0.61	TOC-39	文一+二段	泥岩	0.11	TOC-74	文三段	泥岩	3.21
TOC-5	文一+二段	泥岩	0.68	TOC-40	文一+二段	泥岩	0.27	TOC-75	文三段	泥岩	2.72
TOC-6	文一+二段	泥岩	0.70	TOC-41	文一+二段	泥岩	0.26	TOC-76	文三段	泥岩	3.47
TOC-7	文一+二段	泥岩	0.57	TOC-42	文一+二段	泥岩	0.24	TOC-77	文三段	泥岩	2.90
TOC-8	文一+二段	泥岩	0.51	TOC-43	文一+二段	泥岩	0.26	TOC-78	文三段	泥岩	1.32
TOC-9	文一+二段	泥岩	0.52	TOC-44	文一+二段	泥岩	0.25	TOC-79	文三段	泥岩	1.25
TOC-10	文一+二段	泥岩	2.71	TOC-45	文三段	泥岩	0.27	TOC-80	文三段	泥岩	1.25
TOC-11	文一+二段	泥岩	2.75	TOC-46	文三段	泥岩	0.29	TOC-81	文三段	泥岩	1.26
TOC-12	文一+二段	泥岩	2.86	TOC-47	文三段	泥岩	0.26	TOC-82	文三段	泥岩	1.17
TOC-13	文一+二段	泥岩	0.27	TOC-48	文三段	泥岩	0.21	TOC-83	文三段	泥岩	0.99
TOC-14	文一+二段	泥岩	0.26	TOC-49	文三段	泥岩	0.23	TOC-84	文四段	泥岩	2.19
TOC-15	文一+二段	泥岩	0.28	TOC-50	文三段	泥岩	0.32	TOC-85	文四段	泥岩	0.95
TOC-16	文一+二段	泥岩	0.24	TOC-51	文三段	泥岩	0.29	TOC-86	文四段	泥岩	1.41
TOC-17	文一+二段	泥岩	0.24	TOC-52	文三段	泥岩	1.46	TOC-87	文四段	泥岩	2.41
TOC-18	文一+二段	泥岩	0.27	TOC-53	文三段	泥岩	0.99	TOC-88	文四段	泥岩	2.57
TOC-19	文一+二段	泥岩	0.20	TOC-54	文三段	泥岩	1.12	TOC-89	文四段	泥岩	2.24
TOC-20	文一+二段	泥岩	0.20	TOC-55	文三段	泥岩	0.87	TOC-90	文四段	泥岩	1.18
TOC-21	文一+二段	泥岩	0.19	TOC-56	文三段	泥岩	1.11	TOC-91	文四段	泥岩	2.46
TOC-22	文一+二段	泥岩	0.19	TOC-57	文三段	泥岩	1.30	TOC-92	文四段	泥岩	2.60
TOC-23	文一+二段	泥岩	0.21	TOC-58	文三段	泥岩	1.49	TOC-93	文四段	泥岩	2.75
TOC-24	文一+二段	泥岩	0.22	TOC-59	文三段	泥岩	1.59	TOC-94	文四段	泥岩	2.77
TOC-25	文一+二段	泥岩	0.20	TOC-60	文三段	泥岩	1.31	TOC-95	文五段	泥岩	3.38
TOC-26	文一+二段	泥岩	0.19	TOC-61	文三段	泥岩	1.38	TOC-96	文五段	泥岩	3.36
TOC-27	文一+二段	泥岩	0.27	TOC-62	文三段	泥岩	1.53	TOC-97	文五段	泥岩	3.16
TOC-28	文一+二段	泥岩	0.34	TOC-63	文三段	泥岩	1.83	TOC-98	文五段	泥岩	3.19
TOC-29	文一+二段	泥岩	0.39	TOC-64	文三段	泥岩	1.76	TOC-99	文五段	泥岩	3.73
TOC-30	文一+二段	泥岩	0.34	TOC-65	文三段	泥岩	2.11	TOC-100	文五段	泥岩	2.57
TOC-31	文一+二段	泥岩	0.26	TOC-66	文三段	泥岩	2.60	TOC-101	文五段	泥岩	2.57
TOC-32	文一+二段	泥岩	0.27	TOC-67	文三段	泥岩	2.90	TOC-102	文五段	泥岩	1.29
TOC-33	文一+二段	泥岩	0.19	TOC-68	文三段	泥岩	2.85	TOC-103	文五段	泥岩	1.04
TOC-34	文一+二段	泥岩	0.19	TOC-69	文三段	泥岩	1.26	TOC-104	文五段	泥岩	1.29
TOC-35	文一+二段	泥岩	0.17	TOC-70	文三段	泥岩	1.62	TOC-105	文五段	泥岩	1.08

样品号	层位	岩性	TOC/%	样品号	层位	岩性	TOC/%	样品号	层位	岩性	TOC/%
TOC-1	文一+二段	泥岩	0.32	TOC-36	文一+二段	泥岩	0.20	TOC-71	文三段	泥岩	2.95
TOC-2	文一+二段	泥岩	1.35	TOC-37	文一+二段	泥岩	0.21	TOC-72	文三段	泥岩	2.96
TOC-3	文一+二段	泥岩	0.50	TOC-38	文一+二段	泥岩	0.23	TOC-73	文三段	泥岩	3.75
TOC-4	文一+二段	泥岩	0.61	TOC-39	文一+二段	泥岩	0.11	TOC-74	文三段	泥岩	3.21
TOC-5	文一+二段	泥岩	0.68	TOC-40	文一+二段	泥岩	0.27	TOC-75	文三段	泥岩	2.72
TOC-6	文一+二段	泥岩	0.70	TOC-41	文一+二段	泥岩	0.26	TOC-76	文三段	泥岩	3.47
TOC-7	文一+二段	泥岩	0.57	TOC-42	文一+二段	泥岩	0.24	TOC-77	文三段	泥岩	2.90
TOC-8	文一+二段	泥岩	0.51	TOC-43	文一+二段	泥岩	0.26	TOC-78	文三段	泥岩	1.32
TOC-9	文一+二段	泥岩	0.52	TOC-44	文一+二段	泥岩	0.25	TOC-79	文三段	泥岩	1.25
TOC-10	文一+二段	泥岩	2.71	TOC-45	文三段	泥岩	0.27	TOC-80	文三段	泥岩	1.25
TOC-11	文一+二段	泥岩	2.75	TOC-46	文三段	泥岩	0.29	TOC-81	文三段	泥岩	1.26
TOC-12	文一+二段	泥岩	2.86	TOC-47	文三段	泥岩	0.26	TOC-82	文三段	泥岩	1.17
TOC-13	文一+二段	泥岩	0.27	TOC-48	文三段	泥岩	0.21	TOC-83	文三段	泥岩	0.99
TOC-14	文一+二段	泥岩	0.26	TOC-49	文三段	泥岩	0.23	TOC-84	文四段	泥岩	2.19
TOC-15	文一+二段	泥岩	0.28	TOC-50	文三段	泥岩	0.32	TOC-85	文四段	泥岩	0.95
TOC-16	文一+二段	泥岩	0.24	TOC-51	文三段	泥岩	0.29	TOC-86	文四段	泥岩	1.41
TOC-17	文一+二段	泥岩	0.24	TOC-52	文三段	泥岩	1.46	TOC-87	文四段	泥岩	2.41
TOC-18	文一+二段	泥岩	0.27	TOC-53	文三段	泥岩	0.99	TOC-88	文四段	泥岩	2.57
TOC-19	文一+二段	泥岩	0.20	TOC-54	文三段	泥岩	1.12	TOC-89	文四段	泥岩	2.24
TOC-20	文一+二段	泥岩	0.20	TOC-55	文三段	泥岩	0.87	TOC-90	文四段	泥岩	1.18
TOC-21	文一+二段	泥岩	0.19	TOC-56	文三段	泥岩	1.11	TOC-91	文四段	泥岩	2.46
TOC-22	文一+二段	泥岩	0.19	TOC-57	文三段	泥岩	1.30	TOC-92	文四段	泥岩	2.60
TOC-23	文一+二段	泥岩	0.21	TOC-58	文三段	泥岩	1.49	TOC-93	文四段	泥岩	2.75
TOC-24	文一+二段	泥岩	0.22	TOC-59	文三段	泥岩	1.59	TOC-94	文四段	泥岩	2.77
TOC-25	文一+二段	泥岩	0.20	TOC-60	文三段	泥岩	1.31	TOC-95	文五段	泥岩	3.38
TOC-26	文一+二段	泥岩	0.19	TOC-61	文三段	泥岩	1.38	TOC-96	文五段	泥岩	3.36
TOC-27	文一+二段	泥岩	0.27	TOC-62	文三段	泥岩	1.53	TOC-97	文五段	泥岩	3.16
TOC-28	文一+二段	泥岩	0.34	TOC-63	文三段	泥岩	1.83	TOC-98	文五段	泥岩	3.19
TOC-29	文一+二段	泥岩	0.39	TOC-64	文三段	泥岩	1.76	TOC-99	文五段	泥岩	3.73
TOC-30	文一+二段	泥岩	0.34	TOC-65	文三段	泥岩	2.11	TOC-100	文五段	泥岩	2.57
TOC-31	文一+二段	泥岩	0.26	TOC-66	文三段	泥岩	2.60	TOC-101	文五段	泥岩	2.57
TOC-32	文一+二段	泥岩	0.27	TOC-67	文三段	泥岩	2.90	TOC-102	文五段	泥岩	1.29
TOC-33	文一+二段	泥岩	0.19	TOC-68	文三段	泥岩	2.85	TOC-103	文五段	泥岩	1.04
TOC-34	文一+二段	泥岩	0.19	TOC-69	文三段	泥岩	1.26	TOC-104	文五段	泥岩	1.29
TOC-35	文一+二段	泥岩	0.17	TOC-70	文三段	泥岩	1.62	TOC-105	文五段	泥岩	1.08

层位	样品号	岩性	Sr/Cu	(Mn/Al)/10^-2	V/Cr	(Sr/Ba)/10^-2	(Ti/Al)/10^-2
文一+二段	M-T-01	泥岩	2.87	0.20	2.08	1.15	4.12
文一+二段	M-T-02	砂岩	6.81	0.27	1.93	0.88	4.26
文一+二段	M-T-03	砂岩	7.39	0.47	2.29	0.93	4.31
文一+二段	M-T-04	砂岩	5.01	0.44	2.43	1.08	4.48
文一+二段	M-T-05	砂岩	6.44	0.97	2.84	1.10	3.75
文三段	M-T-06	泥岩	5.08	0.72	3.42	1.51	4.04
文三段	M-T-07	砂岩	5.46	0.53	3.63	1.21	3.75
文三段	M-T-08	泥岩	2.71	1.18	3.18	5.28	4.10
文三段	M-T-09	泥岩	2.60	1.45	2.96	1.52	3.71
文三段	M-T-10	泥岩	4.25	2.75	2.73	1.65	3.34
文三段	M-T-11	砂岩	4.16	0.57	3.36	1.28	4.06
文四段	M-T-12	泥岩	2.40	1.03	3.36	5.26	3.67
文五段	M-T-13	砂岩	4.75	2.11	3.13	2.96	3.96
文五段	M-T-14	砂岩	6.03	1.04	3.02	2.00	4.62
文五段	M-T-15	砂岩	8.44	0.85	2.70	1.39	4.39
文五段	M-T-16	砂岩	8.09	0.79	2.76	1.86	4.48
文五段	M-T-17	砂岩	8.53	0.75	2.86	1.71	4.61
文五段	M-T-18	砂岩	8.65	0.84	2.54	1.17	5.11