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塔里木盆地东北缘下寒武统泥页岩发育特征与形成环境

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塔里木盆地东北缘下寒武统泥页岩发育特征与形成环境

作者：刘旺威中国地质大学(北京)

学位级别：硕士

泥页岩中蕴含了丰富的非常规油气资源,其沉积学、层序地层以及古环境恢复等问题有待进一步剖析,这些问题有助于整体把握细粒烃源岩的发育特征与形成环境,进而有效的指导油气勘探。本文通过野外露头描述、光面照片观察、显微薄片观察、... 详细信息

泥页岩中蕴含了丰富的非常规油气资源,其沉积学、层序地层以及古环境恢复等问题有待进一步剖析,这些问题有助于整体把握细粒烃源岩的发育特征与形成环境,进而有效的指导油气勘探。本文通过野外露头描述、光面照片观察、显微薄片观察、岩石矿物分析和地球化学等手段,对塔里木盆地东北缘下寒武统泥页岩的岩相类型、层序与沉积相、古环境恢复以及发育模式进行了细致的讨论和研究。研究区目的层分为10类岩相:灰黑色硅质页岩、黄褐色钙质细砂岩、灰黑色硅质粉砂岩、棕褐色磷质页岩、黑色硅质-泥质页岩、灰黑色钙质粉砂岩、灰黑色泥质-钙质页岩、灰色泥质灰岩、灰黑色钙质页岩以及灰色泥质-钙质粉砂岩。目的层划分为2个三级层序SQ1和SQ2,SQ1对应西山布拉克组,包含sq1和sq2两个四级层序,可分为深水陆棚相和盆地相,SQ2对应西大山组,包含sq3、sq4和sq5三个四级层序,为深水陆棚相。研究区在寒武纪初期经历快速海侵,西山布拉克组发育的硅质页岩直接覆盖在晚震旦世发育的盖帽白云岩之上,盆内拉张断裂作用引起的热液活动影响着研究区早寒武世初期的沉积岩,部分粒度较粗的沉积物被远洋底流搬运到盆地内;在西大山组沉积时期水体整体变浅,岩相中硅质含量显著减少,钙质含量逐渐增多。通过地球化学参数分析了研究区的古环境特征,灰黑色硅质页岩、灰黑色硅质粉砂岩、棕褐色磷质页岩和黑色硅质-泥质页岩沉积在厌氧-无氧环境,黄褐色钙质细砂岩、灰黑色钙质粉砂岩、灰黑色泥质-钙质页岩、灰色泥质灰岩、灰黑色钙质页岩以及灰色泥质钙质粉砂岩沉积在贫氧-厌氧环境;西山布拉克组表现为强-中等封闭的水体环境,西大山组表现为中等-弱封闭的水体环境;棕褐色磷质页岩的古生产力最高,灰黑色硅质粉砂岩、灰黑色钙质粉砂岩、灰黑色泥质-钙质页岩、灰色泥质灰岩、灰黑色钙质页岩以及灰色泥质钙质粉砂岩古生产力次之,灰黑色硅质页岩和黑色硅质-泥质页岩古生产力最低;黑色硅质-泥质页岩、灰黑色硅质粉砂岩和灰黑色硅质页岩对应较低的沉积速率;黄褐色钙质细砂岩、棕褐色磷质页岩、灰黑色钙质粉砂岩、灰黑色泥质-钙质页岩、灰色泥质灰岩、灰黑色钙质页岩以及灰色泥质钙质粉砂岩对应较高的沉积速率。认为氧化还原条件是研究区有机质富集的主要因素,沉积速率是次要因素,而古生产力与有机质富集无必然联系,且热液事件对研究区有机质的富集具有双重作用。结合古环境特征,认为SQ1海侵体系域晚期至高位体系域有利于有机质富集和保存。

关键词：塔东北地区西山布拉克组西大山组泥页岩古环境恢复

塔里木盆地东北缘下寒武统泥页岩古气候与物源背景研究

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沉积学报 2023年第4期41卷 1240-1256页

作者：谢巍李一凡刘旺威中国地质大学(北京)能源学院北京100083 教育部海相储层演化与油气富集机理重点实验室中国地质大学(北京)北京100083 中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所江苏无锡214126

通过对库鲁克塔格地区下寒武统泥页岩的主微量元素数据进行地球化学分析,探讨了早寒武世塔里木盆地东北缘的古气候演化特征、物源输入背景、泥页岩成因模式。CIA值及SiO_(2)-(Al_(2)O_(3)+K_(2)O+Na_(2)O)图解表明,研究区古气候由埃迪... 详细信息

通过对库鲁克塔格地区下寒武统泥页岩的主微量元素数据进行地球化学分析,探讨了早寒武世塔里木盆地东北缘的古气候演化特征、物源输入背景、泥页岩成因模式。CIA值及SiO_(2)-(Al_(2)O_(3)+K_(2)O+Na_(2)O)图解表明,研究区古气候由埃迪卡拉纪进入寒武纪变暖,进入寒武纪后再次变得寒冷干旱。Ce/Ce^(*)值和(La/Ce)N值表明西山布拉克组沉积背景为洋中脊附近的深海洋盆,其上覆的西大山组和下伏的汉格尔乔克组为稳定的大陆边缘背景。La-Th-Sc图解表明恰克马克铁什Ⅰ号剖面泥页岩形成时构造环境为被动大陆边缘,恰克马克铁什Ⅱ号剖面构造环境变化较大。Th-Sc、Th/Sc-La/Sc图解及公式化判别函数表明,恰克马克铁什Ⅰ号剖面母岩性质为中性—中酸性岩浆岩,其物源可能来自于中央隆起带前寒武系的中酸性喷出岩、花岗闪长岩、橄榄石花岗岩等,恰克马克铁什Ⅱ号剖面母岩性质为基性—中酸性岩浆岩,其铁镁质组分明显增加,除中央隆起带物源的输入外,可能受到海底铁镁质热液喷出的影响。

关键词：寒武系库鲁克塔格主量元素泥页岩古气候微量元素

塔里木盆地东北缘兴地断裂以北地区下寒武统富有机质泥页岩沉积环境与发育机制

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古地理学报 2023年第6期25卷 1235-1256页

作者：胡宗全高志前刘旺威卫端页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室北京100083 中国石化页岩油气勘探开发重点实验室北京100083 中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院北京100083 中国地质大学(北京)能源学院北京100083 中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所江苏无锡214151

富有机质泥页岩中往往蕴含着丰富的油气资源,而其沉积环境与发育机制是评价预测有利勘探目标的重要基础。通过露头描述、薄片观察、地化分析等手段,对塔里木盆地东北缘(塔东北)兴地断裂以北地区下寒武统泥页岩的岩石类型、沉积环境和发... 详细信息

富有机质泥页岩中往往蕴含着丰富的油气资源,而其沉积环境与发育机制是评价预测有利勘探目标的重要基础。通过露头描述、薄片观察、地化分析等手段,对塔里木盆地东北缘(塔东北)兴地断裂以北地区下寒武统泥页岩的岩石类型、沉积环境和发育机制开展研究。在西山布拉克组(SQ1)和西大山组(SQ2)2个三级层序中,确定了10类岩石:黄褐色钙质粉砂岩、灰黑色硅质页岩、棕褐色磷质页岩、灰黑色硅质粉砂岩、灰黑色钙质粉砂岩、黑色硅质—泥质页岩、灰色泥质灰岩、灰黑色泥质—钙质页岩、灰色泥质—钙质粉砂岩、灰黑色钙质页岩。西山布拉克组沉积时期(SQ1)水体为强—中等封闭,在厌氧—无氧的环境下主要发育灰黑色硅质页岩、黑色硅质—泥质页岩和棕褐色磷质页岩等盆地相沉积。西大山组沉积时期(SQ2)水体为中等—弱封闭,贫氧—厌氧环境,主要沉积深水陆棚相。还原条件是塔东北下寒武统有机质富集的主控因素,沉积速率是控制有机质富集的次要因素,而古生产力与有机质富集无必然联系。盆内拉张构造背景下的热液事件对有机质兼具控富和降解的作用。SQ1高位体系域时期有机质富集和保存条件最佳。

关键词：富有机质泥页岩发育机制塔里木盆地东北缘寒武系西山布拉克组西大山组

高精度层序地层学在海相细粒沉积岩中的应用:以川北陡山沱组为例

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地学前缘 2023年第4期30卷 164-181页

作者：匡明志李一凡樊太亮张坦刘旺威刘楠成都理工大学能源学院四川成都610059 中国地质大学(北京)能源学院北京100083 中石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所江苏无锡214035 陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院陕西西安710075

在海相细粒沉积岩中建立高精度层序地层格架可有效预测富有机质发育层段及优质非常规油气储层,格架的建立是目前非常规油气沉积学和细粒层序地层学中的研究难点。本文以川北陡山沱组细粒沉积岩为研究对象,选取典型剖面,通过野外露头精... 详细信息

在海相细粒沉积岩中建立高精度层序地层格架可有效预测富有机质发育层段及优质非常规油气储层,格架的建立是目前非常规油气沉积学和细粒层序地层学中的研究难点。本文以川北陡山沱组细粒沉积岩为研究对象,选取典型剖面,通过野外露头精细描述和薄片高精度分析,在陡山沱组浊积序列段和细粒沉积段划分出块状粗砂岩、层理砂岩、富砂质夹层粉砂岩、滑塌揉皱粉砂质泥岩、粒序韵律粉砂质泥岩、断续砂质纹层泥岩和暗纹层泥岩7种“沉积构造+岩性”分类模式的岩相类型;在上部混积序列段划分出细晶云岩、钙质砂岩、球粒灰岩组成的浅水混积岩相组合,以及泥晶灰岩与钙质泥岩形成的深水混积岩相组合,并以此为基础自下而上识别了斜坡相、缓坡相、深水陆棚相、浅水陆棚相、混积潮坪相和混积陆棚相6类沉积相;通过野外露头观察,识别出4个三级层序界面,包括陡山沱组砂岩与南沱组冰碛岩的岩相突变面SB1、冲刷侵蚀面SB2、岩相转换面SB3和SB4;根据岩相叠加样式及沉积构造定量统计,在陡山沱组中划分了56个准层序,18个准层序组,总结了重力流控准层序、浪控缓坡准层序、浪控陆架准层序和混积准层序等4类准层序样式,识别了9个体系域,划分出3个完整的三级层序单元(SQ1-SQ3)和顶部海侵体系域(TST4);结合沉积相和层序特征,认为川北陡山沱组经历了“陡斜坡—缓坡—陆棚—混积台地”填平补齐的演化过程。

关键词：川北坳陷陡山沱组细粒沉积岩相高频层序

美国迈阿密地区更新世鲕粒滩发育特征及控制因素

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科学技术与工程 2020年第9期20卷 3569-3575页

作者：刘旺威高志前中国地质大学(北京)能源学院北京100083 中国地质大学海相储层演化与油气富集机理教育部重点实验室北京100083

通过对迈阿密鲕粒滩与现代鲕粒滩的类比,将高分辨率的卫星激光雷达绘图与露头信息结合起来,可视化了迈阿密鲕粒滩的整体形态以及其中的沉积特征,潮汐通道的分布直接影响鲕粒滩的形态,迈阿密鲕粒滩的形成与潮汐作用有密不可分的联系;在... 详细信息

通过对迈阿密鲕粒滩与现代鲕粒滩的类比,将高分辨率的卫星激光雷达绘图与露头信息结合起来,可视化了迈阿密鲕粒滩的整体形态以及其中的沉积特征,潮汐通道的分布直接影响鲕粒滩的形态,迈阿密鲕粒滩的形成与潮汐作用有密不可分的联系;在迈阿密鲕粒滩中的沉积相主要发育交错层理的鲕粒相和生物潜穴型泥质鲕粒灰岩相,其中可见羽状交错层理以及大量的生物遗迹化石,证实迈阿密鲕粒滩的形成受到潮汐作用的影响;迈阿密鲕粒滩经历了胶结作用和溶蚀作用等多种成岩作用,其中胶结作用会破坏其孔渗性,而在溶蚀作用的影响下会增加其孔渗性。在对迈阿密鲕粒滩中的典型露头进行了实地考察后,进一步确认了迈阿密鲕粒滩是受到潮汐作用而形成的现代鲕粒滩。

关键词：更新世迈阿密鲕粒滩卫星激光雷达潮汐通道

下寒武统黑色岩系沉积环境与控烃差异--以塔里木盆地西北缘和东北缘为例

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断块油气田 2022年第1期29卷 47-52页

作者：杨赟昊高志前樊太亮刘旺威中国石化石油物探技术研究院江苏南京211103 中国地质大学(北京)能源学院北京100083 中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所江苏无锡214126

基于对露头剖面的精细观测,文中开展了塔里木盆地西北缘和东北缘下寒武统黑色岩系沉积环境与控烃差异的研究。结果表明:黑色岩系的沉积环境差异整体反映在岩性、沉积相、厚度等方面。西北缘发育潮坪、陆棚等海相烃源岩,岩性以薄层泥页... 详细信息

基于对露头剖面的精细观测,文中开展了塔里木盆地西北缘和东北缘下寒武统黑色岩系沉积环境与控烃差异的研究。结果表明:黑色岩系的沉积环境差异整体反映在岩性、沉积相、厚度等方面。西北缘发育潮坪、陆棚等海相烃源岩,岩性以薄层泥页岩和薄层碳酸盐岩互层为主,厚度普遍在15~25 m,经历造陆运动,黑色岩系连片分布;东北缘发育欠补偿盆地烃源岩,岩性以硅质岩和泥岩为主,较西北缘厚,经历强烈的造山运动,黑色岩系不及东北缘发育。沉积环境差异影响了烃源岩的发育模式。热液作用有利于激发海洋底栖藻的大量繁盛,缺氧的水体环境有利于优质烃源岩的形成。上升洋流虽然是形成缺氧环境的重要因素之一,但强烈的岩浆活动破坏了东北缘的有机质保存环境,使西北缘黑色岩系中烃源岩的品质优于东北缘。

关键词：黑色岩系同期异相控烃作用塔里木盆地西北缘塔里木盆地东北缘

川西南地区下寒武统细粒沉积岩高精度层序地层特征及其充填演化模式

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地学前缘 2023年第6期30卷 162-180页

作者：袁钰轩李一凡樊太亮杜伟陈格格张坦匡明志刘旺威中国地质大学(北京)能源学院北京100083 中国石化石油勘探开发研究院北京100083 成都理工大学能源学院四川成都610059 中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所江苏无锡214035

上扬子地区下寒武统页岩展现出了良好的页岩气勘探前景,是中国乃至全球开展古老层系海相页岩气勘探研究的重要领域。利用高分辨率层序地层学方法在海相细粒沉积岩中建立高精度层序地层格架,对川西南地区下寒武统进行层序划分与对比,可... 详细信息

上扬子地区下寒武统页岩展现出了良好的页岩气勘探前景,是中国乃至全球开展古老层系海相页岩气勘探研究的重要领域。利用高分辨率层序地层学方法在海相细粒沉积岩中建立高精度层序地层格架,对川西南地区下寒武统进行层序划分与对比,可有效预测富有机质发育层段,指导非常规油气勘探。本文以川西南地区下寒武统麦地坪组-筇竹寺组细粒沉积岩为研究对象,选取金石103井,通过岩心精细描述和高精度薄片分析,将麦地坪组-筇竹寺组划分为磷质岩、弱纹层硅质泥岩、硅质粉砂质泥岩、变形层理泥质粉砂岩、块状硅质粉砂岩、暗纹层粉砂质泥岩、透镜状粒序泥质粉砂岩、波状纹层泥质粉砂岩、贫纹层粉砂质泥岩、富纹层泥质粉砂岩和钙质胶结硅质粉砂岩等11种岩相类型,并以此为基础识别了混积潮坪、泥质深水陆棚、砂泥质深水陆棚、泥质浅水陆棚和砂泥质浅水陆棚5类沉积相;通过岩心精细观察,识别出了3个三级层序界面,包括震旦系-寒武系不整合面SB1、麦地坪组-筇竹寺组岩性突变面SB2和岩性组合转换面SB3。根据岩相叠加样式及沉积构造定量统计,在麦地坪组-筇竹寺组中划分了35个准层序、14个准层序组,总结了由潮汐流控主导的“磷质颗粒灰岩+磷质-钙质砂岩+钙质-磷质泥质粉砂岩”(HST1准层序单元)、受重力流和底流协同作用的“钙质胶结粉砂岩+块状粉砂岩/变形层理泥质粉砂岩+暗纹层粉砂质泥岩”(HST2准层序单元)、受风暴浪作用为主导底流作用协同影响的“透镜状粒序泥质粉砂岩/波状纹层泥质粉砂岩/变形层理泥质粉砂岩+暗纹层粉砂质泥岩”(TST3准层序单元)和受波浪与重力流共同影响的“钙质胶结粉砂岩+富纹层状泥质粉砂岩+贫纹层状粉砂质泥岩”(HST3准层序单元)等4类典型准层序叠加样式,识别了6个体系域,划分出3个完整的三级层序单元。结合沉积相和层序特征,建立了麦地坪组-筇竹寺组“混积陆棚-深水陆棚-浅水陆棚”的演化过程。

关键词：川西凹陷麦地坪组-筇竹寺组细粒沉积岩相高频层序

塔里木盆地东北缘下寒武统页岩岩相特征与沉积模式

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现代地质 2023年第5期37卷 1155-1168页

作者：刘旺威李一凡高志前樊太亮张坦匡明志中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所江苏无锡214126 中国地质大学(北京)能源学院北京100083 中国地质大学(北京)教育部海相储层演化与油气富集机理重点实验室北京100083 成都理工大学能源学院四川成都610059

研究页岩岩相特征和沉积模式有助于把握细粒烃源岩的特征和分布。通过野外露头描述、薄片观察和有机质含量测定等手段,对塔里木盆地东北缘(塔东北地区)下寒武统页岩的岩相、岩相组合和沉积演化模式进行了分析。塔东北地区早寒武世水体... 详细信息

研究页岩岩相特征和沉积模式有助于把握细粒烃源岩的特征和分布。通过野外露头描述、薄片观察和有机质含量测定等手段,对塔里木盆地东北缘(塔东北地区)下寒武统页岩的岩相、岩相组合和沉积演化模式进行了分析。塔东北地区早寒武世水体表现为快速海侵-持续变深-迅速变浅,海平面的变化直接影响页岩的发育。研究区下寒武统自下而上发育6种岩相和3种岩相组合:(1)半深水陆棚岩相组合,包括硅质页岩相、硅质黏土质混合页岩相和磷质页岩相;(2)深水陆棚岩相组合,包括硅质页岩相和黏土质页岩相;(3)浅水陆棚岩相组合,包括钙质页岩相和硅质钙质页岩相。寒武纪初期塔东北地区处于半深水陆棚环境,且拉张作用强烈,热液活动频繁,热液活动对有机质富集具有双重作用,不利于半深水陆棚环境中硅质页岩相中有机质的富集,有利于半深水陆棚环境中磷质页岩相中有机质的富集。随着水体持续变深,构造活动和热液活动减弱,深水陆棚岩相组合开始沉积,这一时期有机质保存条件好、沉积速率慢、古生产力较高,页岩中TOC含量相对较高。在西大山组沉积时期整体为浅水陆棚环境,这一时期沉积物中硅质矿物含量减少,钙质矿物含量增加,有机质保存条件较差,沉积速率较快,页岩中TOC含量相对较低。总体认为塔东北地区下寒武统的磷质页岩相和深水陆棚岩相组合为有利层段。

关键词：塔里木盆地下寒武统页岩岩相沉积模式

湘西地区下寒武统牛蹄塘组页岩沉积环境与有机质富集

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石油实验地质 2021年第5期43卷 797-809,854页

作者：祝庆敏卢龙飞潘安阳陶金雨丁江辉刘旺威黎茂稳中国石化油气成藏重点实验室江苏无锡214126 页岩油气富集机理与有效开发国家重点实验室江苏无锡214126 中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所江苏无锡214126

下寒武统牛蹄塘组是我国中上扬子地区发育的一套极为重要的海相页岩层系。为进一步明确我国南方下寒武统牛蹄塘组页岩有机质的富集环境与条件,以湘西沅陵地区牛蹄塘组页岩为研究对象,开展了岩石学、有机地球化学和元素地球化学分析等系... 详细信息

下寒武统牛蹄塘组是我国中上扬子地区发育的一套极为重要的海相页岩层系。为进一步明确我国南方下寒武统牛蹄塘组页岩有机质的富集环境与条件,以湘西沅陵地区牛蹄塘组页岩为研究对象,开展了岩石学、有机地球化学和元素地球化学分析等系统研究。结果表明:牛蹄塘组富有机质页岩沉积期处于干冷型气候向暖湿型气候转换期,从沉积早期到晚期其生物生产力水平、水体还原程度和热液作用强度表现为低—高—中高的变化趋势。湘西地区牛蹄塘组页岩有机质的富集并非受控于单一因素,而是古气候、生物生产力、水体氧化—还原性质、沉积速率和热液活动等多个要素相互配置与耦合的结果。牛蹄塘组页岩沉积早期水体较浅,整体处于偏氧化环境,初级生产力水平较低,不利于有机质富集;沉积中期早寒武世发生的大规模海侵使水体加深,伴生的上升洋流携带大量营养盐类进入表层水体,促使藻类大量勃发,同时底层水体缺氧和硫化的环境使有机质大量保存;晚期尽管水体氧化程度有所增加,但受华南持续拉张作用的影响,大陆边缘较强的热液活动提供了丰富的营养物质,生产力仍保持较高水平;且具有相对较高的沉积速率,从而使有机质得以快速埋藏、保存和富集。

关键词：沉积环境富集机理有机质黑色页岩牛蹄塘组下寒武统湘西地区