Characteristics and Evaluation of Cretaceous Source Rocks in the Northeastern Jiaolai Basin

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.083

Abstract

Abstract:

Previous research shows that the Jiaolai Basin has shale gas formation conditions and exploration potential.This study encompasses systematic sampling and organic geochemistry analysis on shale outcrops in the Shuinan and Xiaoxianzhuang members of the Cretaceous Laiyang Formation in the middle and southwestern Laiyang Sag and Haiyang Sag in the Jiaolai Basin.The study aims to contribute basic data to future shale gas research and exploration in the basin.Data analysis shows that the overall quality of local Cretaceous Laiyang Formation source rocks is medium to poor.For the Shuinan Member, only 22% of the samples from the Laiyang depression are type Ⅱ₂ mature source rocks with medium organic matter abundance, only 16% of the samples from the central Haiyang depression are type Ⅱ₂ mature source rocks with low organic matter abundance, and only 22% of the samples from the southwest Haiyang depression are type Ⅱ₂ low mature source rocks with low organic matter abundance.Except for certain samples that meet the effective source rock standard, the remaining samples from these three sampling spots are non-source rocks.Through analyzing the various organic geochemical data, we considered that the samples have undergone from strong weathering and dripping, resulting in generally low content, which plays a limited role in the evaluation of local source rocks.However, our study can contribute basic data as a reference for sampling in the Laiyang Formation of the Jiaolai Basin.The quality of outcrop samples differs greatly from that of core samples, and some outcrops with stable structures may have better preservation conditions of source rocks.Combined with the comprehensive analysis of a substantial published data, we considered that the source rocks in the Shuinan Member (Laiyang Formation) underwent strong weathering in the late stage, and thus the samples show an oxidizing environment that is not conducive to organic matter preservation.Meanwhile, our results on core samples show that the source rocks were formed in the original environment and the source rocks are mainly algae, so the actual quality of Laiyang Formation source rocks may be much better than this sample.Therefore, we speculated that there is a set of good source rocks in the Shuinan Member of Laiyang Formation.

Key words: Jiaolai Basin, Cretaceous Laiyang Formation, source rock of Shuinan Member, organic geochemistry

CLC Number:

P618.13

KE Xing, ZHAO Qingfang, WU Piao, YANG Chuansheng, LIAO Jing, GONG Jianming. Characteristics and Evaluation of Cretaceous Source Rocks in the Northeastern Jiaolai Basin[J]. Geoscience, 2023, 37(05): 1358-1368.

Figures/Tables 13

Fig.1 Location of structural units and sampling spots in the Jiaolai Basin (Modified after reference [11]).

Fig.2 Comprehensive stratigraphic column of Laiyang Formation in the Jiaolai Basin

Table 1 Kerogen macerals of Lower Cretaceous source rocks in the Jiaolai Basin

采样地点	层段	岩性	壳质组(%)	镜质组(%)	惰质组(%)	类型指数	有机质类型
海阳凹陷中部	水南段	绿灰色页岩	83	10	7	27.00	Ⅱ₂
海阳凹陷中部	水南段	灰色泥岩	87	6	7	32.00	Ⅱ₂
海阳凹陷中部	水南段	深灰色泥岩	90	6	4	36.50	Ⅱ₂
海阳凹陷中部	水南段	绿灰色泥岩	94	2	4	41.50	Ⅱ₁
海阳凹陷中部	水南段	黑色泥岩	88	5	7	33.25	Ⅱ₂
海阳凹陷中部	水南段	黑色泥岩	86	8	6	31.00	Ⅱ₂
莱阳凹陷	逍仙庄段	灰绿色泥岩	65	25	10	3.75	Ⅱ₂
莱阳凹陷	逍仙庄段	绿灰色泥岩	75	19	6	17.25	Ⅱ₂
莱阳凹陷	水南段	深灰色页岩	84	10	6	28.50	Ⅱ₂
莱阳凹陷	水南段	深灰色页岩	93	4	3	40.50	Ⅱ₁
莱阳凹陷	水南段	深灰色页岩	92	5	3	39.25	Ⅱ₂
莱阳凹陷	水南段	深灰色页岩	8l	12	7	24.50	Ⅱ₂
莱阳凹陷	水南段	灰绿色页岩	78	16	6	21.00	Ⅱ₂
莱阳凹陷	水南段	绿灰色页岩	80	13	7	23.25	Ⅱ₂
莱阳凹陷	水南段	灰色页岩	89	6	5	35.00	Ⅱ₂
海阳凹陷西南部	水南段	黑色页岩	91	5	4	37.75	Ⅱ₂
海阳凹陷西南部	水南段	黑色页岩	91	4	5	37.50	Ⅱ₂
海阳凹陷西南部	水南段	绿灰色泥岩	92	3	5	38.75	Ⅱ₂
海阳凹陷西南部	水南段	黑色泥岩	92	3	5	38.75	Ⅱ₂
海阳凹陷西南部	水南段	深灰色泥岩	93	3	4	40.25	Ⅱ₁
海阳凹陷西南部	水南段	绿灰色页岩	93	3	4	40.25	Ⅱ₁

Fig.3 IH / IO diagram of source rocks of Laiyang Formation in the Jiaolai Basin

Fig.4 Van der Waals diagram of source rocks of Laiyang Formation in the Jiaolai Basin

Fig.5 Carbon isotope compositions of kerogen types of Laiyang Formation in the Jiaolai Basin

Table 2 Thermal evolution data of organic matter from Lower Cretaceous source rocks in the Jiaolai Basin

采样点	层段	R_o (%)	CPI	OEP	T_max ( ℃)	热演化程度
海阳凹陷中部	水南段	0.97	1.12	1.08		成熟
海阳凹陷中部	水南段	1.74	0.85	0.92		高成熟
莱阳凹陷	逍仙庄段	0.61	1.56	1.63		低成熟
莱阳凹陷	水南段	0.83	1.05	1.09	495	成熟
莱阳凹陷	水南段	1.03	1.06	1.11	505	成熟
莱阳凹陷	水南段	0.88	1.13	1.07	510	成熟
莱阳凹陷	水南段	0.84	1.04	1.10		成熟
莱阳凹陷	水南段	0.96	1.13	1.15		成熟
海阳凹陷西南部	水南段	0.51	1.96	1.74		低成熟
海阳凹陷西南部	水南段	0.5	1.88	2.01		低成熟
海阳凹陷西南部	水南段	0.7	1.76	1.83		低成熟
海阳凹陷西南部	水南段	0.56	2.12	2.30		低成熟

Table 3 Organic matter group components and pyrolysis parameters of Lower Cretaceous Laiyang Formation source rocks in the Jiaolai Basin

采样点	层段	TOC(%)	氯仿沥青“A”(%)	S₁(mg/g)	S₂(mg/g)	S₁+S₂(mg/g)
海阳凹陷中部	水南段	0.21	0.0008	0.01	0.01	0.02
海阳凹陷中部	水南段	0.19	0.0012	0.01	0.01	0.02
海阳凹陷中部	水南段	0.16	0.0015	0.01	0.01	0.02
海阳凹陷中部	水南段	0.15	0.0019	0.01	0.01	0.02
海阳凹陷中部	水南段	0.52	0.0016	0.05	0.01	0.06
海阳凹陷中部	水南段	0.45	0.0008	0.01	0.01	0.01
莱阳凹陷	逍仙庄段	0.l	0.0014	0.01	0.01	0.02
莱阳凹陷	逍仙庄段	0.18	0.0026	0.0l	0.01	0.02
莱阳凹陷	水南段	1.3	0.0023	0.01	0.19	0.2
莱阳凹陷	水南段	0.21	0.0035	0.0l	0.01	0.02
莱阳凹陷	水南段	0.4	0.0015	0.01	0.01	0.02
莱阳凹陷	水南段	1.6l	0.0032	0.01	0.22	0.23
莱阳凹陷	水南段	0.34	0.0007	0.01	0.01	0.02
莱阳凹陷	水南段	0.07	0.0008	0.01	0.01	0.02
莱阳凹陷	水南段	0.46	0.0017	0.02	0.01	0.03
海阳凹陷西南部	水南段	0.14	0.0004	0.01	0.01	0.02
海阳凹陷西南部	水南段	0.18	0.0006	0.01	0.01	0.02
海阳凹陷西南部	水南段	0.14	0.0018	0.01	0.01	0.02
海阳凹陷西南部	水南段	0.35	0.0300	0.01	0.01	0.02
海阳凹陷西南部	水南段	0.14	0.0039	0.01	0.01	0.02
海阳凹陷西南部	水南段	0.23	0.0011	0.01	0.01	0.02

Fig.6 TOC evaluation results of Laiyang Formation source rocks in the Jiaolai Basin

Fig.7 Outcrop profile of this sampling point

Table 4 Gas chromatographic parameters of saturated hydrocarbon in Lower Cretaceous Shuinan Member of Laiyang depression

主峰碳	OEP	CPI	$w (C 21 + C 22) w (C 28 + C 29)$	$w (P r) w (n C 17)$	$w (P h) w (n C 18)$	$w (P r) w (P h)$
16	1.05	1.09	0.97	1.36	1.41	1.04
18	1.06	1.11	1.16	0.69	0.79	1.32
25	1.13	1.07	0.94	3.03	1.66	1.70
26	1.04	1.10	0.80	0.44	0.60	1.29
17	1.13	1.15	1.12	0.23	0.40	0.98
18	1.05	1.09	0.74	0.32	0.47	1.13

Table 4 Gas chromatographic parameters of saturated hydrocarbon in Lower Cretaceous Shuinan Member of Laiyang depression

主峰碳	OEP	CPI	$w (C 21 + C 22) w (C 28 + C 29)$	$w (P r) w (n C 17)$	$w (P h) w (n C 18)$	$w (P r) w (P h)$
16	1.05	1.09	0.97	1.36	1.41	1.04
18	1.06	1.11	1.16	0.69	0.79	1.32
25	1.13	1.07	0.94	3.03	1.66	1.70
26	1.04	1.10	0.80	0.44	0.60	1.29
17	1.13	1.15	1.12	0.23	0.40	0.98
18	1.05	1.09	0.74	0.32	0.47	1.13

Fig.8 Sedimentary environment discrimination diagram of outcrop and downhole samples in Laiyang depression

Fig.9 Sterane composition of C27, C28 and C29 for source rocks in Shuinan Member of well Laikong 1 (After reference [3])

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