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              廣州地化所在上揚子地區埃迪卡拉系陡山沱組和下寒武統牛蹄塘組烴源岩构成機制上取得新進展

                

                近年來的油氣勘探表明,在四川盆地及其周邊地區的海相“下組合”地層(埃迪卡拉系-下古生界)中存在一系列陈旧/殘余油氣藏和頁岩氣藏。大量證據表明,絕大部分上述古油氣藏的可能烴源爲埃迪卡拉系(震旦系)陡山沱組和/或下寒武統牛蹄塘組(及其同時期可對比的地層)黑色泥/頁岩。由于熱演化程度高且地層及生物演化的連續性,較難對這兩套烴源岩進行區分,前人普遍以前寒武系-寒武系地層來指代包括震旦系及寒武系在內的所有烴源岩。開展本區陡山沱組與下寒武紀牛蹄塘組(筇竹寺組)泥質烴源岩的對比研究,將有助于對研究區新元古界油氣資源前景作出合理的評價。

                近期广州地化所有机地球化学国家重点实验室耿安松研究員课题组方新焰博士研究生和吴亮亮副研究員等通过对华南扬子地区四个不同堆积相的埃迪卡拉系-下寒武统牛蹄塘组连续剖面取样(见图1),并进行氧化还原敏感性元素(微量和稀土元素)、总有机碳(TOC)含量和有机质碳同位素(δ13Corg)等分析,同時結合前人研究的多個代表性剖面數據綜合對比分析華南揚子地區埃迪卡拉系陡山沱組和下寒武統牛蹄塘組泥質烴源岩的地球化學特征,對兩套烴源岩的构成機制進行深入探討。

                

                 

                

                图1. 华南扬子地台在A:陡山沱期、B:Nemakit-Daldynian(下梅树村阶)和C:Tommotian-early Atdabanian(上梅树村阶-筇竹寺阶)阶段简化的堆积古地理图。D:扬子地台从新元古代-早寒武世堆积地层的示意图。

                结果表明,在埃迪卡拉纪陡山沱期和早寒武世上梅树村阶-筇竹寺阶(Tommotian-early Atdabanian)时期,华南扬子海的堆积环境和生物发育情况上非常类似,但在局部的堆积环境、有机质来源、丰度和保存条件上仍然存在较大差异。具体表现如下:

                在埃迪卡拉纪-早寒武世时期,华南扬子海总体上表现为表层水体贫氧-氧化,深部水体厌氧和底层水体硫化的环境。但是在埃迪卡拉纪陡山沱期仅在台内局限盆地和下斜坡-盆地过渡区域为硫化环境,而到了早寒武世上梅树村阶-筇竹寺阶(Tommotian-early Atdabanian)扬子地区包括台地相、斜坡相和盆地相在内的大部分区域底层水体都为硫化的堆积环境。

                埃迪卡拉系陡山沱組泥質烴源岩的成烴母質在淺水台地相和台地邊緣區域以藻類和藍細菌爲主,而在台內局限盆地和深水下斜坡-盆地相則以藻類、藍細菌和化能自養細菌等微生物共同貢獻。下寒武統牛蹄塘組泥質烴源岩的成烴母質在整個揚子地區都是以化能自養細菌等發育于硫化環境中的微生物所産生的有機質占主體,光合作用的藻類、藍細菌次之。

                陡山沱期因較低速率的陸源碎屑物質輸入,有機質得以在還原性的沈積物/水界面處長時間的富集,在漫長的地質時間裏沈積构成了相對富有機質的黑色頁岩。而牛蹄塘組沈積時間相對較短,大量的陸源碎屑物質伴隨著豐富的有機質快速沈積,构成了現今廣布于揚子地區的巨厚優質烴源岩。

                

                图2. 华南扬子地区各研究剖面埃迪卡拉系-下寒武统烃源岩有机质碳同位素(δ13Corg)组成对比图及烃源岩构成模式图。

                此外,值得注意的是在台地及上斜坡區域(未受到硫化細菌的影響)陡山沱組泥質烴源岩的有機質碳同位素值在-25‰~-32‰(圖2)。相比之下,下寒武統牛蹄塘組受到普遍存在的硫化環境的影響,導致其有機質碳同位素值相對偏輕(-30‰~-35‰)。表明在上述沈積區,兩套烴源岩的有機質碳同位素值可以有效的區分兩套烴源岩。但需要注意的是,深水下斜坡區域的埃迪卡拉系陡山沱組泥質烴源岩中有機質碳同位素值同樣因受到硫化細菌的影響,存在非常寬的同位素值範圍(-25‰~-39‰),在此沈積區難以運用有機質碳同位素值進行兩套烴源岩的區分。因而,在特定沈積環境下,有機質的碳同位素組成可以有效地區分下寒武統牛蹄塘組和埃迪卡拉系陡山沱組兩套烴源岩。研究成果對于揭示震旦系的資源潛力,揭示典型震旦系油氣藏的烴源及其成藏過程,都有重要的意義。

                该研究成果得到了国家科技严重专项(2017ZX05008-002)和有机地球化学国家重点实验室基金(SKLOGA2016-A08)的联合赞助。研究成果近期发表在国际期刊《Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology》杂志上。

                論文信息如下:

                Fang, Xinyan; Wu, Liangliang; Geng, Ansong; Deng, Qian. Formation and evolution of the Ediacaran to Lower Cambrian black shales in the Yangtze Platform, South China. PALAEOGEOGRAPHY PALAEOCLIMATOLOGY PALAEOECOLOGY, 2019, 527: 87-102. DOI: 10.1016/j.palaeo.2019.04.025

                原文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2019.04.025

              (有機地球化學國家重點實驗室供稿)

              附件:

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