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发布时间:2020-07-23 23:51:00

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作者:黄正吉,龚再升,孙玉梅等

出版社:石油工业出版社

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中国近海新生代陆相烃源岩与油气生成

中国近海新生代陆相烃源岩与油气生成试读:

前言

中国海洋石油工业的发展经历了从无到有,从小到大的发展历程。1967年,渤海海1井获商业油流,当年海上原油产量203t,标志着中国海洋石油工业从此起步。随着我国改革开放的步伐加快,中国4海洋石油的年产量持续上升,1990年达到140×10t,1996年跃上4441500×10t,2002年突破2400×10t,2007年实现油气当量4046×10t,2008—2009年仍然保持了上升的势头。中国海洋石油工业跨越式的发展业绩,振奋了国人,更鞭策和激励了海洋石油人。揭开海域烃源神秘的面纱,促进海洋石油勘探更快发展,为祖国找到更多的油气资源是海洋石油地质工作者的神圣使命,更是义不容辞的职责。

作为中国海洋石油工业快速发展的见证者,笔者很荣幸地参加了珠江口盆地早期油气资源评价(1980—1982)、中国海域第二、三轮(1990—1993、2001—2003)油气资源评价,并主持完成了中国海域第二、三轮油气资源评价项目所属的“中国近海海域烃源岩研究”专题。两轮烃源岩研究所得到的认识与宏伟的油气资源评价结果相比是肤浅的,但对进一步认识海域烃源岩的本来面目打下了必要的基础。在此基础上,笔者将相关内容进行梳理,希望能对有志于中国海洋石油勘探的读者深究和升华某些问题有所帮助,更希望能对加速海域油气勘探有所裨益。

中国海域由渤海、黄海、东海、南海和台湾以东太平洋一隅五大海区组成,海疆宽广。在这辽阔海域之中发育了众多类型的中—新生代沉积盆地以及众多的烃源岩系。目前,已经发现的一大批油田与天然气田,盆地类型多样,烃源岩层系繁多,油气类型不一。因此,中国海域应该是一个富集油气资源的巨大宝库。

全书对分布于中国近海的渤海(海域)、东海、珠江口、琼东南和北部湾盆地从盆地演化、烃源岩形成的古环境预测到烃源岩有机质的微观组成、产烃能力、成烃规律、成烃演化历史以及油气成因、油气源追踪、某些油田的油气成藏、原油中微量元素组合特征等诸多方面进行了较系统地研究和论述。(1)中国近海发育有众多类型的新生代沉积盆地,各类盆地性质不同,其成盆、成烃和成藏各有特性,但是各盆地结构、演化过程及烃源岩的形成却有相似之处。表现为各盆地均为双层结构,以古近、新近系间的不整合面为界,分上下两个构造层,下构造层为裂陷型沉积,上构造层为坳陷型沉积;陆内裂谷盆地、聚敛型陆缘盆地和离散型陆缘盆地的主要烃源岩均发育在下构造层;裂陷期的裂陷作用具幕式张裂特征,裂陷过程可分为4个裂陷期(幕),各盆地的主力油源岩均发育在裂陷第Ⅱ期。这些烃源岩系是渤海海域始新统沙河街组三段、北部湾盆地始新统流沙港组、珠江口盆地始新统文昌组、东海盆地西部坳陷带古新统月桂峰组;离散型陆缘盆地的主力气源岩为煤系烃源岩,发育在盆地裂陷第Ⅲ期,它们是琼东南盆地渐新统崖城组,珠江口盆地始新—渐新统恩平组;东海盆地东部坳陷带的主力气源岩是始新统平湖组。(2)在盆地演化与烃源岩形成研究的基础上,探索了烃源岩形成的古环境特征及预测方法。优质烃源岩的形成离不开有机质,而有机质的富集与保存需要有稳定下沉的构造条件、一定深度一定广域一定时域的富营养性水体以及持续的还原环境,在此条件下,生物群得以繁衍,有机质得以保存与转化。反过来,地质剖面中古生物化石群及碎屑状沉积有机质的分布状况是地质历史中地质条件和古环境状况的忠实记录,考察古生物化石群及碎屑状沉积有机质的保存记录,就可以反演有机质得以保存的古环境状况。通过对珠江口盆地西部古近系古生物化石群和碎屑状沉积有机质的分布状况以及相应层段烃源岩质量的仔细研究,可以看出,研究地质剖面中孢粉藻类化石群的分异度和分散在沉积物中的碎屑有机质含量及分布,是追索有机质富集与保存的古环境条件、宏观预测优质烃源岩发育层段的有效途径。(3)详尽论述了渤海(海域)、东海、珠江口、琼东南和北部湾盆地的新生代陆相烃源岩的成烃条件,包括有机质含量、生源构成、类型特征和成烃演化历史。这些烃源岩系是渤海(海域)古新统孔店组、始新统沙河街组三、四段、渐新统沙河街组一段和东营组下段;北部湾盆地始新统流沙港组和渐新统涠洲组;东海陆架盆地西部坳陷带古新统月桂峰组,东部坳陷带始新统平湖组和渐新统花港组;珠江口盆地始新统文昌组和始新—渐新统恩平组;琼东南盆地渐新统崖城组。(4)重点研究了珠江口盆地珠三坳陷烃源岩的沉积有机相,分别考察了湖相和煤系两类烃源岩沉积有机相垂向序列和平面展布,对优质烃源岩分布和成烃性质作了预测,总结了预测方法。研究结论:优质烃源岩的发育及分布不仅仅与沉积相有关,确切地说,优质烃源岩发育及分布与好的有机相带的形成和分布息息相关。其中优质湖相烃源岩的分布主要受控于深湖菌藻腐泥母质有机相和浅湖菌藻混源母质有机相的发育程度,此两类有机相分布区是优质湖相烃源岩主要形成地区,也是石油生成的主要地区,该地区及其周缘是石油勘探的最有利地区;煤系烃源岩主要分布在湖沼、河流—沼泽煤系陆源母质有机相分布区,该相区是天然气生成的有利地区。(5)研究了渤海(海域)、东海、珠江口、琼东南和北部湾盆地的石油与天然气特征、油气成因,并追索了烃源层,包括渤海海域5种类型的原油和3种有机成因的天然气;东海陆架盆地2种成因的原油和2种成因的天然气;北部湾盆地的原油;珠江口盆地3种类型的原油和3种不同成因的天然气;琼东南盆地3种不同成因的原油以及崖13-1气田的天然气。(6)PL19-3油田是迄今我国近海发现的最大油田,烃源岩层是沙河街组和东营组下段。油气属于多期注入成藏,早期注入的油气成熟度相对较低,聚集在构造最高部位,后期注入的油气成熟度高,聚集在构造翼部。各期次油气运聚历史由原油的生物标志物运移参数和流体包裹体分析资料所记录。

BZ25-1油田是渤海海域发现的地质储量达亿吨级的大油田,其油气主要源自沙河街组三段和一段烃源岩,源自沙一段烃源岩的油气主要来自沙南及渤中凹陷,源自沙三段烃源岩的油气既来自黄河口凹陷,亦有渤中凹陷的贡献。明化镇组油气藏成藏晚,早期注入的原油遭受了生物降解,后期注入的原油相对较轻,成熟度较高;深层沙河街组油气藏为2—3期运聚成藏,中新世为主要成藏期,上新世末—第四纪时受新构造运动的影响,油气藏发生调整,油气藏中的部分油气沿断层向浅层运移,使浅部油藏的原油品质得到改善,同时又有较高成熟度的油气注入深部储层,形成了新的动平衡成藏。(7)采用了3种不同的热模拟产烃实验方法,对同一块生油岩样品分别做了油气生成的热模拟实验,对比了实验结果,选择了较合理的实验方法,用所选择的封闭湿法比较系统地研究了海域新生代陆相烃源岩的石油生成过程,编制了产油率曲线,建立了相应烃源岩的生排烃模式,为石油资源量预测提供了依据。参与实验的烃源岩有:渤海海域沙河街组三段含Ⅰ型有机质湖相泥岩、含Ⅱ 型有机质湖相泥1岩、沙河街组一段含Ⅱ 型有机质湖相泥岩和东营组下段含Ⅱ 型有11机质湖相泥岩,东海陆架盆地月桂峰组含Ⅱ 型有机质湖相泥岩,北1部湾盆地流沙港组含Ⅰ型有机质湖相泥岩和含Ⅱ 型有机质湖相泥2岩,珠江口盆地文昌组含Ⅱ 型有机质湖相泥岩和恩平组含Ⅱ 型有12机质煤系泥岩。(8)封闭湿法产烃模拟实验是再现石油生成过程、探讨成油规律、评价烃源岩产油能力的合理方法,这是多数研究者得到的共识。但是,该实验所获得的天然气却是烃源岩干酪根裂解气与原油裂解气的混合物,模拟温度越高原油裂解气所占比例越大。因此,该方法不能准确获得各演化阶段烃源岩干酪根的天然气生成量,难以确切评价烃源岩各演化阶段的产气能力。天然气烃源岩定量评价技术(李剑等,2000,2001;谢增业等,2002)克服了封闭产烃模拟实验已形成烃类多次裂解的弊端,可以准确计量各演化阶段烃源岩干酪根的天然气生成量,评价产气能力,探索成气规律。本书采用了该技术,定量研究了中国海域各类烃源岩的天然气生成过程,探讨了生气规律,编制了天然气产率曲线,建立了相应烃源岩的天然气生成模式,为提高天然气资源量预测精度提供了依据。用于实验的烃源岩有:渤海(海域)、东海陆架盆地、北部湾盆地和珠江口盆地含各类有机质的湖相烃源岩,东海陆架盆地、琼东南盆地和珠江口盆地煤系烃源岩,琼东南盆地和莺歌海盆地的部分海相烃源岩。3个盆地煤系烃源岩天然气生成的共同特征有二,一是有很高的天然气产率;二是出现了两个成气高峰,第一个高峰出现在高成熟阶段,第二个高峰出现在过成熟阶段,表现出成气窗宽、产气率高的特征。湖相烃源岩的产气率远低于煤系烃源岩,天然气大量产出仅出现一个成气高峰,过成熟阶段并无第二个成气高峰出现。相比之下,煤系烃源岩是中国近海最有潜力的气源岩。在国内外的天然气勘探中,人们发现大气田的存在往往与煤系地层有关,由实验结果来看,原因就在于煤系烃源岩天然气生成的产率高,成气窗宽,累计产气量大。因此,本实验结果为回答天然气勘探中的某些重大问题提供了有意义的实验依据。(9)同步辐射是一种十分神奇的新型光源,已经在物理学、化学、材料科学、生命科学、医学等众多学科领域得到了广泛应用。由于同步辐射能提供一个波长从可见光直到X光连续可调的光源,而且它具有高强度(亮度)、高度准直、线偏振及宽频可调等特性,因此,同步辐射X射线荧光分析技术分析原油中的微量元素具有高效、快捷、高精确度等特点,是一项可以应用于石油研究的高新技术。采用该技术,检测了渤海(海域)、东海、琼东南、莺歌海、珠江口和北部湾6个盆地代表性原油样品中的微量元素组成。检测结果显示,中国近海海域的湖相原油富集Cu和Zn元素,海相原油富集Cr和Mn元素,煤系凝析油及部分混合成因的原油4种元素均为低含量。这些特征性的元素组成是识别原油成因类型的有效标志。

本书在中国海洋石油总公司朱伟林总地质师的关怀下组织编写,原总地质师龚再升教授为技术指导并参与编写。全书共五章,各章节的执笔人是:龚再升、黄正吉(第一章);黄正吉、孙玉梅(第二章第一节);黄正吉、李沛然(第二章第二、三、五节、第三、四章);黄正吉、孙玉梅、胡桂馨(第二章第四节);黄正吉、宗国强(第五章)。全书由龚再升教授审定。

承蒙中国海洋石油总公司朱伟林总地质师、中国石油勘探开发研究院朱光有博士先后审阅书稿,并提出宝贵的修改意见;产油产气模拟实验的设计构思、条件设置和实验得到中国石油勘探开发研究院廊坊分院蒋助生教授级高级工程师、李剑博士,中国石油华北油田公司勘探开发研究院刘宝泉教授级高级工程师、王东良博士,中国石油大学(北京)柳广第教授和高岗教授的指导,中国石油勘探开发研究院廊坊分院李志生硕士、王春怡工程师、罗霞博士,中国石油华北油田公司勘探开发研究院郭树芝高级工程师、国建英高级工程师、于国营高级工程师等付出了辛勤的劳动;原油中微量元素的测定及资料应用得到长江大学李葵发教授、中科院高能物理研究所黄宇营研究员的指导帮助,并对第五章第一、二节的初稿提出了宝贵的修改意见。在近海烃源岩的研究工作中得到中国海洋石油总公司朱伟林总地质师和杨甲明、张宽等相关领导以及中国海域第二、三轮油气资源评价项目全体同仁和许多地球化学研究同行的指导、支持与帮助,并参阅和汲取了许多同行的研究成果;在本书的出版过程中,得到石油工业出版社在出版费用上的资助,在此一并致以诚挚的谢意。

最后,特别感谢德高望重的中国科学院戴金星院士在百忙中抽时间审阅书稿、提出宝贵的修改意见,并为本书热情作序,同时,对加速我国海洋油气勘探热切寄语。我们深信,老一辈科学家的殷切希望将会进一步激发海洋油气勘探者的奋斗激情,这种激情将在奋斗者为国家找到更多油气资源来报效祖国的征程中绽放出奇光异彩,结出累累硕果。

由于笔者水平所限,书中错误和不足之处在所难免,敬请读者批评指正。第一章盆地类型、演化与烃源岩形成第一节中国近海盆地类型

中国海域由渤海、黄海、东海、南海和台湾以东太平洋一隅五大海区组成,海疆宽广,面积辽阔。因此,中国实属海洋大国。

中国海域发育了众多的中—新生代沉积盆地,多数分布在近海海域。按盆地大地构造位置、地壳性质将近海中—新生代沉积盆地分为4类,连同边缘海盆地共5种类型(龚再升等,1997),(表1-1、图1-1)。表1-1 中国近海盆地分类表一、陆内裂谷盆地

盆地发育在克拉通内部,地壳厚度在30km以上。这类盆地有渤海湾、北黄海、南黄海和北部湾盆地。渤海湾和北黄海盆地发育在中朝板块之上,基底是太古宇结晶基岩及元古宇变质岩。南黄海盆地发育在扬子板块之上,基底是元古宇变质岩。北部湾盆地发育在华南板块之上,基底是下古生界变质岩。

渤海由于“渤海地幔柱”的可能存在,使本区岩石圈发生垂直隆起,莫霍面位置随之上升,使地壳厚度减薄(李德生,1997)。据计算,地壳厚度渤中最薄为29km,向四周增厚至31~34km,华北平原地区为33~35km(刘元龙等,1978)。南黄海盆地地壳厚度为33~36km,北部湾盆地地壳厚度36km(李德生,1982)。

据中国海域第三轮油气资源评价项目所属专题“中国近海主要含油气盆地成因法油气资源潜力评价”结果,在陆内裂谷盆地中油气最丰富者为渤海(海域),其次是北部湾盆地,南黄海和北黄海盆地列居其后。相比之下,渤海(海域)和北部湾盆地是近海陆内裂谷盆地中最具代表性的含油气盆地。二、聚敛型陆缘盆地

盆地发育在中国大陆板块的东缘,地壳厚度小于30km,盆地成因与太平洋板块和欧亚板块间的汇聚有关。东海盆地和台西盆地属于此类。钻井揭示,东海盆地的基底属元古宇变质岩。WZ6-1-1井钻遇基岩为黑云母斜长片麻岩,同位素年龄为2200Ma;灵峰1井钻遇基岩为黑云母角闪斜长片麻岩,同位素年龄为1680Ma。虎皮礁隆起区的KV-1和JDZ-V2井亦钻遇了元古宇变质岩。部分地区是中生界沉积岩或火山岩。图1-1 中国近海盆地分类图

中—新生代以来,由于太平洋板块向欧亚板块俯冲,造成了从东北亚的科里亚山脉到台湾一线北东走向的板块消减带,形成了环太平洋巨大的边缘海—岛弧—盆地体系。东海盆地和台西盆地位于岛弧以西,属弧后盆地。据新资料推算,东海陆架区莫霍面十分平坦,几乎没什么起伏,平均深度为24.5km左右(高德章,2001)。

台西盆地位于台湾海峡及台湾西部,是中国大陆向东延伸的台西地块上发育的盆地,属聚敛型陆缘盆地,或称为前陆盆地(龚再升等,1997)。三、离散型陆缘盆地

盆地发育在南海北部大陆边缘,地壳厚度20~30km。盆地成因与印支板块、欧亚板块和太平洋板块间的相互作用及南中国海的海底扩张有关。由于西太平洋板块向西俯冲引起东南亚大陆边缘岩石圈伸展,地壳发生拉薄、裂解、漂移、聚敛和碰撞等重新组合。位于东南亚大陆前缘的南海正是在这种板块运动背景和演化过程中形成了不同类型的大陆边缘。南海北部边缘为离散边缘,受张应力控制,形成了离散型陆缘盆地(龚再升,李思田等,1997)。因此,台西南盆地、珠江口盆地和琼东南盆地属离散型陆缘盆地。盆地基底多样化,主要为中生代岩浆岩,其次为经过多期次变质作用和岩浆灌入的前寒武系变质岩,以及古生界、中生界沉积岩。四、扭张型陆缘盆地

莺歌海盆地发育在红河断裂带上,属于扭张型陆缘盆地。由于南海西侧受扭张应力的作用,使盆地走滑拉伸,形成了长条形巨厚的新生代海相沉积,因此,也称走滑—伸展盆地(张启明,1993;Gong Zaisheng等,1996),或转换—伸展盆地(王华等,1999)。

莺歌海盆地北部莫霍面等深线呈北西方向展布,到东南部转向为东西方向,与西沙海槽相连,呈一弧形。地壳厚度20~24km,为地幔隆起带。盆地基底可能南北不同,北部与华南板块相同,南部则与印支板块相同,为前寒武系古老岩系(邱中建,龚再升等,1999)。五、边缘海盆地

冲绳海槽和南海中央海槽属边缘海盆地。由于菲律宾板块向西俯冲,造成冲绳海槽盆地地幔物质上拱,莫霍面抬升,地壳被拉薄、拉裂,形成地堑型盆地。因此,冲绳海槽盆地为弧后扩展盆地。该盆地沉积基地面深度为0.7~5.5km,沉积层平均厚度约为2km,最薄处约1km,最厚处约4km,主要为新近纪以来的新地层沉积(高德章等,2004)。冲绳海槽盆地北北东段莫霍面深度为24.5km,南南西段仅16km左右(曾久岭等,2001)。

南海中央海盆莫霍面深度为10~12km,是洋壳海区。海盆为深海沉积,厚度一般小于1km,局部厚达2~3km,海盆南北两侧物质来源较丰富。沉积物时代推测为晚渐新世—第四纪(龚再升,李思田等,1997)。第二节盆地演化与烃源岩形成一、陆内裂谷盆地(一)渤海(海域)

渤海湾盆地是古近—新近纪在以拉张为主的构造应力场背景下形成的裂陷型盆地(朱夏,1979;李德生,1997;赵重远,1984;赵重远,刘池洋,1987)。盆地的形成与演化经历了古近纪的拉张裂陷与新近纪的沉降坳陷两大阶段,其中拉张裂陷阶段的拉张裂陷作用具多旋回性。以渤中凹陷为例,裂陷过程可分为4个裂陷期(幕)(图1-2),各裂陷期具有不同的盆地发育过程和沉积充填特征,形成了不同的烃源层系(何仕斌等,2001)。图1-2 渤中凹陷沉降曲线

1.裂陷Ⅰ期(Ⅰ幕)

新生代初期,随着地幔上隆地壳产生拉张,以渤海中部为中心沿着渤海—下辽河、渤海—济阳和渤海—黄骅坳陷三条地幔上隆带上方地壳厚度变薄,在岩石圈最薄弱的地带形成互不连通的裂陷槽(沿海大陆架及毗邻海域油气区石油地质志编写组,1990)。裂陷槽成群分布,既有单断箕状(半地堑),又有双断堑状(地堑),以单断箕状者居多。例如,渤中凹陷为箕状半地堑,渤东凹陷为双断地堑(图1-3)。这些半地堑(或地堑)的发展受控凹断裂的控制,控凹大断裂一侧断陷深,沉积厚,是烃源岩的主要发育部位。在大的断陷底部接受了裂陷Ⅰ期的沉积充填,地层时代属古新世—早始新世,地层为孔店组—沙河街组四段。

孔店组—沙四段分布比较局限,仅在渤中、辽中、沙南、歧口、黄河口、莱州湾等主要凹陷的腹部分布。PL7-1-1等少数井钻遇孔店组,揭露最大厚度456m。钻井揭示,孔店组沉积晚期局部地区已有湖泊形成,具有形成湖相烃源岩的环境条件。

沙四段在BZ6和KL11-1-1等井钻遇。BZ10井剖面揭示,渤中地区沙四段下部岩性以红色粗碎屑为主,上部出现“黑”段(灰褐色)。莱州湾凹陷钻遇的沙四段,岩性为褐色、深灰色泥岩、盐岩、碳酸盐岩夹薄层砂岩,属盐湖相沉积。盐湖盆地由于水体封闭,还原性强,有利于有机质的保存,可形成优质烃源岩。此认识已被陆上潜江、东濮和东营凹陷的勘探实践所证实(方志雄,2002;胥菊珍等,2003;杜海峰等,2008;朱光有等,2004)。莱州湾凹陷的沙四段,具有形成咸化环境优质烃源岩的条件。

2.裂陷Ⅱ期(Ⅱ幕)

始新世中—晚期,地壳拉张加剧,裂陷扩大,水体加深,各凹陷彼此相通,形成了水域广阔的湖泊,湖盆中仍有众多岛屿,如埕宁古陆、垦东岛、沙垒田岛、石臼坨岛、辽西半岛等大型岛屿,此外,还有众多小岛分布。此期由于长时间深陷沉降,湖盆深,水域面积大,形成了各凹陷以深水湖泊为主的暗色泥岩沉积。该时期是渤海海域最重要的烃源岩发育期,该烃源岩被命名为沙河街组三段。沙三段沉积时期气候温暖潮湿,半咸水藻(如渤海藻、副渤海藻)十分发育,这些浮游植物构成了沙三段烃源岩有机质生源构成的主体。

沙三段沉积广泛,各凹陷均有分布。钻井揭露地层厚度最大者为莱州湾凹陷,钻遇最大厚度992m,辽东低凸起钻遇厚度763.5m(未穿),辽西凹陷钻遇厚度719.02m(未穿),渤中凹陷钻遇厚度704m(未穿),沙南凹陷钻遇厚度632m(未穿)。在渤中凹陷的腹部,沙四段和沙三段沉积厚度之和在4000m以上(图1-3)。图1-3 过渤中坳陷的地质结构剖面图

3.裂陷Ⅲ期(Ⅲ幕)

始新世末期,盆地发生较大规模的抬升(喜马拉雅运动Ⅲ幕),湖水变浅,形成以滨浅湖相为主的沙二段沉积,由于物源丰富,沉积物中粗碎屑含量高,同时局部发育碳酸盐岩台地沉积,水下扇和扇三角洲沉积发育,形成了良好的储层。早渐新世晚期沙一段沉积时,发生湖侵,水域范围再次扩大,凹陷中浅湖—半深湖相沉积发育,形成了裂陷Ⅲ期的沙一段烃源岩。沙一段沉积时期由于水质咸化,物源减弱,湖盆内浅水碳酸盐岩台地沉积发育,形成的由深灰色泥岩、钙质页岩、泥灰岩、白云质灰岩和生物碎屑灰岩等组成的“特殊岩性”成为沙一段烃源岩的识别标志。沙一段已有众多钻井揭露,钻遇厚度最大者192~248m(未穿),一般厚度不足100m。

4.裂陷Ⅳ期(Ⅳ幕)

中渐新世,盆地拉张裂陷作用再度加强,裂陷再次扩张,盆地沉降速度增大,水体加深,较深水湖相沉积发育,形成了东营组下段优质烃源岩。东营组下段钻井揭露最厚者为辽中凹陷,钻遇最大厚度1775m(未穿),渤中凹陷和庙西凹陷钻遇厚度均超过1000m。渤中凹陷腹部东营组下段的沉积厚度超过2000m(图1-3)。

这一时期的另一环境特征是,随着盆地深陷,物源供给充分,大型三角洲逐渐发育形成,由凹陷边缘向湖盆内部推进。

晚渐新世湖水大规模退缩,凹陷逐渐填平,形成大面积的河流平原相粗碎屑沉积,该时期未能形成有意义的烃源层。

渐新世末期,地壳抬升,地层遭受剥蚀,从而结束了古近纪裂陷湖盆的沉积历史,开始了新近纪坳陷阶段以河流相为主的粗碎屑沉积建造,该时期未能形成有效烃源层。(二)北部湾盆地

盆地的形成与演化亦经历了古近纪的张裂与新近纪裂后两大阶段。张裂阶段盆地发育以断陷为主,形成陆相湖盆(图1-4);裂后阶段盆地发育以坳陷为主,形成了海相沉积体系(茹克,1988)。张裂阶段亦分为4个裂陷期(幕),各期有不同的应力场分布,接受了不同的沉积充填,相应形成了不同的烃源层系。图1-4 南海北部边缘盆地结构与充填样式图

1.裂陷Ⅰ期(Ⅰ幕)

晚白垩世-古新世盆地在张应力作用下开始张裂,形成许多受北东向断裂控制的半地堑,地堑中发育了红色充填沉积,地层为长流组。该时期盆地沉降速率低,部分地域开始发育小湖盆,形成比较局限的暗色泥岩沉积。如迈陈凹陷某井钻遇长流组厚度574m,主要为棕红色砂泥岩,夹有部分灰黑色泥岩。

2.裂陷Ⅱ期(Ⅱ幕)

始新世早期,盆地沉降速率加快,裂陷Ⅰ期形成的基底断裂继续活动,拉张加剧,产生多为北东东向的新的断裂。该期盆地稳定下沉,早期形成的小湖盆扩大,水体加深,物源供给不充分,形成欠补偿性沉积,沉积物粒度明显变细,泥页岩比例剧增,形成流沙港组以湖相泥岩为主的沉积。

盆地中流沙港组发育程度不均衡,最发育者为福山凹陷和乌石凹陷,最大厚度均超过4000m;涠西南和迈陈凹陷相当,最大厚度超过2500m;海中和海头北凹陷发育程度差。

流沙港组由3个层序组成,其中流二段沉积时水体最深,水域最广,形成的流二段半深湖相泥岩是盆地最重要的烃源岩。

3.裂陷Ⅲ期(Ⅲ幕)

始新世末期,受南海运动的影响,盆地抬升,流沙港组遭受一定程度的剥蚀。之后,在拉张应力作用下开始了第Ⅲ期裂陷,该期接受的地层沉积为渐新统中下部涠洲组二三段。由于物源供给充足,各凹陷均以河流、河沼和滨浅湖沉积为主,在沉降中心部位有浅湖—半深湖相分布。涠三段以河流平原相沉积为主;涠二段以河湖沼泽—滨浅湖相沉积为主,局部发育半深湖相。与流沙港组烃源岩相比,涠洲组烃源岩属盆地中的次要烃源岩。

4.裂陷Ⅳ期(Ⅳ幕)

晚渐新世,盆地再度抬升,盆地接受了以河流冲积平原相为主的涠洲组一段沉积。

渐新世末,盆地再抬升,进入裂后坳陷阶段,接受了新近系海相沉积。新近系未能形成有效烃源岩。二、聚敛型陆缘盆地42

东海陆架盆地属聚敛型陆缘盆地,面积约(24~26)×10km。盆地具两坳夹一隆的构造格局,西、东部为坳陷带,中部为隆起带。西部坳陷带包括长江坳陷和由钱塘、椒江、丽水及其东侧的闽江和福州凹陷组成的台北坳陷,东部为浙东坳陷,浙东坳陷由福江、西湖以及钓北凹陷组成。东海盆地亦具双层结构,下层为裂陷,上层为裂后坳陷(图1-5)。盆地西、东两带裂陷发育时间不一致,西带晚白垩世开始断陷,瓯江运动(始新世)以后转入裂后坳陷。东带裂陷时间滞后,在古新—始新世进入断陷阶段。西、东两带裂陷时间不一致,揭示出盆地裂陷沉降由陆向洋逐渐迁移的特征(宋健民,1999)。图1-5 东海盆地地质结构剖面图(一)西部坳陷带

西部坳陷带盆地裂陷活动亦分为4个裂陷期,各期有不同的沉积发育。

1.裂陷Ⅰ期(Ⅰ幕)

晚白垩世受地幔拱张产生的拉张应力影响,盆地发生断陷,接受了上白垩统石门潭组安山岩夹紫红色泥岩、砂岩及含砾砂岩等粗碎屑充填性沉积。

2.裂陷Ⅱ期(Ⅱ幕)

古新世是裂陷主要发育期,形成丽水—椒江等东断西超的箕状断陷(图1-5)。早古新世断陷中为湖泊相沉积,形成了下古新统月桂峰组湖相烃源岩。晚古新世早—中期海平面上升,海水入侵,接受了上古新统下部灵峰组海相沉积。之后,海平面下降,沉积速率大于沉降速率,三角洲沉积发育,三角洲平原广泛分布,形成了上古新统上部明月峰组煤系地层。可见,古新统存在湖相、海相和煤系3套烃源层。

丽水凹陷钻遇月桂峰组307.5m,暗色泥岩厚267.5m,占地层厚度的87%。钻遇的灵峰组为滨浅海相沉积,厚696m,暗色泥岩发育。明月峰组是一套海退环境下形成的含煤地层,钻遇厚度435m,暗色泥岩厚373.5m,占地层厚度的85.9%,煤层厚度4.5m,占地层厚度的1%。

3.裂陷Ⅲ期(Ⅲ幕)

始新世海平面快速下降,断层活动相对较弱。该期是裂陷活动的衰退期,接受的地层沉积是下始新统瓯江组和中始新统温州组。

4.裂陷Ⅳ期(Ⅳ幕)

始新世晚期盆地抬升,海平面快速下降,广大地区出露地表遭受剥蚀,造成沉积间断。该期是盆地裂陷活动的结束期,沉积地层为上始新统平湖组,该组分布局限。

晚始新世之后,盆地抬升、剥蚀,沉积间断了15~28Ma,之后进入新近纪沉积时期。(二)东部坳陷带

东部坳陷带裂陷活动晚于西部坳陷带,在古新—始新世进入断陷阶段,断陷的主要发育期为始新世(图1-5)。

据西湖凹陷保倜斜坡南段宝石构造上的宝石一井钻探结果(李纯洁等,2002),中—下始新统宝石组揭露地层视厚358.7m,岩性以灰色、深灰色泥岩、灰色粉砂质泥岩、含灰质粉砂质泥岩夹浅灰色含灰质泥质粉砂岩、泥质细砂岩、含灰质粉砂岩为主,总体特征为大套泥质岩沉积,泥岩累计厚度占地层厚度的95.3%。如此细粒沉积,应该属于裂陷发育期的沉积产物。

宝石一井中—上始新统平湖组揭露地层视厚度912.8m。其中下段视厚度为312.1m,岩性为厚层灰色、深灰色泥岩、灰色粉砂质泥岩与厚层浅灰色细砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、含灰质砂岩、含砾粗砂岩、砂砾岩等厚—略等厚互层,总体特征为大套灰色、深灰色泥岩与砂岩互层。中段视厚度为600.7m,岩性总体特征为砂泥岩频繁交互,且有煤层发育。该井平湖组较下伏宝石组变粗,且有煤层发育,似乎是东部坳陷带裂陷衰退期的沉积产物。

西湖凹陷发育的平湖组沉积环境为海湾—滨海沼泽,烃源岩由暗色泥岩、碳质泥岩和煤3类岩系组成。钻井揭露暗色泥岩和煤最发育者是PH5井和PH4井,暗色泥岩厚度分别达652m和529m,PH4井煤层厚度累计达41m(姜亮,2002)。

西湖凹陷发育的渐新统花港组,南部沉积环境为海湾—滨海沼泽,北部为河湖,沉积厚度478~1500m,烃源岩同样由暗色泥岩、碳质泥岩和煤3类岩系组成。钻井揭露最厚者是HY7-1-1井,暗色泥岩厚度691m,煤层累计厚度21.2m(姜亮,2002)。三、离散型陆缘盆地(一)珠江口盆地

盆地的形成与演化经历了古近纪的张裂与新近纪的裂后两大阶段。张裂阶段盆地发育以断陷为主,形成陆相湖盆(图1-4),裂后阶段盆地发育以坳陷为主,形成海相沉积体系。

张裂阶段分为4个裂陷期(幕),各期有不同的沉积特征,形成了不同的烃源层系。

1.裂陷Ⅰ期(Ⅰ幕)

晚白垩世—古新世盆地开始拉张,形成很多山间洼地,较大范围接受了冲积相的充填沉积。该时期盆地沉降速率较低,部分地域发育小湖盆,形成比较局限的暗色泥岩沉积。此期的沉积地层在盆地东、西部均有揭露,命名为神狐组,时代属古新世。神狐组在盆地西部由WC19-1-3井揭露(未穿),岩性为浅灰白、棕红、棕灰色砂岩、粉砂岩与褐色泥岩、粉砂质泥岩不等厚互层,总体属扇三角洲相沉积,顶部出现浅湖相泥岩沉积。盆地东部的神狐组在韩江凹陷和东沙隆起北缘由多井揭露,岩性主要是杂色砂砾岩为主的粗碎屑坡积相充填沉积,少见暗色泥岩。神狐组暗色泥岩不是主要烃源岩。

2.裂陷Ⅱ期(Ⅱ幕)

该时期盆地沉积速率加快,早期形成的基底断裂继续活动,同时产生了一系列新的断裂,形成了北断南超或南断北超的半地堑群。由于盆地稳定下沉,使早期形成的小湖盆扩大,水体加深,物源供给不充分,形成欠补偿性沉积。在各个半地堑中,沉积物粒度明显变细,泥页岩比例剧增,形成了文昌组湖相泥岩为主的烃源岩系,时代属始新世。此阶段是湖盆发育的鼎盛时期,也是湖相烃源岩的主要形成期。

文昌组湖相烃源岩的发育程度各凹陷不一致,盆地东部恩平凹陷的EP17洼是一个北断南超的半地堑,文昌组最大厚度在3000m以上;陆丰凹陷的LF9洼是一个东南断西北超的半地堑,文昌组目前厚度亦在3000m以上,其他洼陷文昌组沉积厚度均在2500m以上;惠州凹陷文昌组沉积HZ10洼最厚,最大厚度2000m左右;西江凹陷文昌组沉积厚度最大者大于2000m。盆地西部文昌凹陷文昌组—神狐组厚度2500m左右。

盆地东部的文昌组主要发育半深湖、浅湖和三角洲相沉积,西部则主要发育深湖、浅湖和河沼相沉积。各断陷的较深部位普遍为较深水湖相沉积,暗色泥岩主要发育在湖相区。

3.裂陷Ⅲ期(Ⅲ幕)

这一时期盆地沉降速率减缓,物源供给充分,古湖盆逐渐衰退,形成大面积的平原河流相、湖沼和沼泽相沉积,在凹陷腹部残留有范围不大的湖相沉积区。该期沉积地层为恩平组,时代属始新—渐新世,烃源岩由煤系和湖相两类岩系组成。

盆地西部的恩平组大面积发育河沼相沉积,凹陷腹部仍然是湖相沉积。盆地东部的恩平组主要发育平原河流、湖沼、三角洲和浅湖相沉积。恩平组沉积形成了湖相和煤系两类烃源岩。在大面积分布的煤系烃源岩中,煤和碳质泥岩是其主要组成部分。据统计,HZ13-1-1井湖沼相沉积中煤和碳质泥岩的累计厚度达66m,占地层厚度的10.4%。可见,煤和碳质泥岩在沼泽相沉积中是极为发育的。

4.裂陷Ⅳ期(Ⅳ幕)

恩平组沉积之后,盆地遭受海侵,接受了渐新—下中新统珠海组海陆过渡相及海相沉积建造。珠海组是盆地油气的主要储集层段之一,烃源岩相对不发育。

珠海组沉积后海进范围继续扩大,盆地发育进入以坳陷为主的裂后阶段。该时期没有形成对油气生成起到重要作用的烃源岩系。(二)琼东南盆地

琼东南盆地以地震反射层T为界,分上、下2个构造层,下层为6张裂阶段形成的断陷,上层为裂后阶段形成的坳陷(图1-4),张裂阶段的张裂过程亦具幕式裂陷特征,不同的裂陷期(幕)形成了不同的烃源层系。

1.裂陷Ⅰ期(Ⅰ幕)

由钻探于珠江口盆地西部而毗邻琼东南盆地的BD6-1-1井井底角砾岩同位素年龄测定结果来推测,琼东南盆地张裂开始于晚白垩世,该期形成的半地堑和断层走向为北北东—北东向。

2.裂陷Ⅱ期(Ⅱ幕)

发生在始新世,形成的断裂走向与裂陷Ⅰ期形成的断层相比较,有过顺时针旋转。本期形成的始新统尚未有钻井揭露,但据地震资料解释,始新统在各凹陷均有分布。

3.裂陷Ⅲ期(Ⅲ幕)

发生在始新世末至早渐新世,此期形成的断裂走向近EW向。该期形成的地层是渐新统崖城组。崖城组主要为冲积扇、三角洲沉积体系和滨浅海相沉积,近岸为海岸平原相沉积。该相带煤系烃源岩发育,这类岩系是琼东南盆地重要的烃源岩。

4.裂陷Ⅳ期(Ⅳ幕)

发生在晚渐新世至早中新世,形成的地层是上渐新统—下中新统陵水组,主要为滨浅海相和扇三角洲相沉积,在扇三角洲相带也存在煤系烃源岩,此烃源岩也是有贡献的烃源岩系。

之后,发生破裂不整合,盆地进入裂后坳陷发育阶段,接受了新近系巨厚海相沉积。四、扭张型陆缘盆地

属扭张陆缘型的莺歌海盆地具有双层结构(图1-4),以古近系、新近系间的不整合面为界,下构造层为古近纪裂陷期形成的断陷沉积,上构造层为新近纪裂后期形成的坳陷沉积。(一)裂陷期

由盆地边缘岭头1-1井钻探结果来看,裂陷阶段为陆相河湖系沉积。盆地内部的裂陷期沉积,迄今未有钻探揭露。(二)裂后期

新近纪以来,盆地快速深陷沉降,形成了新近系上万米海相沉积。

综合上述,中国近海发育的新生代沉积盆地虽然类型不同,但盆地结构、演化过程与烃源岩的形成却有相似之处。其一,各盆地均为双层结构,以古、新近系间的不整合面为界,分上下2个构造层,下构造层为裂陷型沉积,上构造层为坳陷型沉积。前3类盆地的主要烃源岩均发育在下构造层,时代为古近纪,沉积环境以湖泊、河湖沼泽为主(部分为滨海沼泽、海岸平原或浅海)。其二,裂陷期的裂陷作用具幕式张裂特征,裂陷过程可分为4个裂陷期(幕),各盆地的主力油源岩均为湖相烃源岩,发育在裂陷第Ⅱ期。这些烃源岩系是渤海海域始新统沙河街组三段、北部湾盆地始新统流沙港组、珠江口盆地始新统文昌组、东海盆地西带古新统月桂峰组(表1-2)。离散型陆缘盆地的主力气源岩为煤系烃源岩,发育在盆地裂陷第Ⅲ期,主要为琼东南盆地渐新统崖城组,珠江口盆地始新—渐新统恩平组。东海盆地东带的主力气源岩是始新统平湖组。

然而,相同是相对的,差异则是绝对的。渤海(海域)与北部湾盆地同属陆内裂谷盆地,两个盆地烃源岩发育存在着明显差异。渤海(海域)盆地演化具多旋回性,在4个裂陷期都有优质湖相烃源岩形成。裂陷Ⅰ期(Ⅰ幕)形成了孔店组—沙四段烃源岩,莱州湾凹陷发育的“黑沙四”,属很好级别的生油岩;裂陷Ⅱ期形成的沙三段湖相烃源岩是盆地的主力油源岩;裂陷Ⅲ期形成了产烃能力很强的沙一段优质湖相烃源岩;裂陷Ⅳ期形成了东营组下段以较深水湖相沉积为主的好烃源岩。北部湾盆地裂陷第Ⅱ期形成的流沙港组是优质湖相烃源岩,其他各期未能形成很好级别的烃源岩。表1-2 中国近海主要含油气盆地新生代烃源层系简表第三节烃源岩形成的古环境特征

根据生态学的研究,生物的生存和繁殖主要取决于环境因素(吴崇筠,1980)。因此,研究生物群的繁衍与保存是了解相应地质时期烃源岩形成的古环境状况的有效途径。以珠江口盆地西部古近纪古环境变迁为例,探讨中国近海盆地烃源岩形成的古环境特征。一、孢粉藻类化石群分异度

化石群的分异度是指某生物群中属种多样性的程度。水体及其稳定程度、分布范围、水体盐度以及地貌条件等因素均会对不同的生物属种产生不同的影响;反过来,不同生物适应环境的客观状况则被生物群的繁衍与保存情况所记录。因此,生物群的分异度可以反映地史时期的古环境特征。对珠江口盆地西部古近系含孢粉、藻类化石群的94块样品以种为单位计算了各样品的简单分异度(S)、复合分异度H(S)和优势度(dm)。简单分异度是指生物化石群分类单元的数量,本书采用种的数量。优势度是样品中优势种的百分含量。复合分异度是既考虑种的数量,又考虑各种的个体数,并用信息函数H(S)表示,计算公式为(吴崇筠,1980):

式中,P为一个样品中第i种生物的个体数(n)占全生物群总个ii体数(N)的比例,即P=n/N。ii

各层段样品计算结果的平均值列于表1-3,依据计算结果绘制了珠江口盆地西部古近纪孢粉、藻类化石群分异度曲线图(图1-6)。表1-3 珠江口盆地西部古近纪孢粉、藻类化石群分异度计算结果注:括号内为样品数。a—栎粉;b—水龙骨光面单缝孢;c—松粉;d—哈氏粗肋孢;e—柯克双沟粉;f—盘星藻;g—栗粉;h—无突肋纹孢。

各层段生物群的分异度计算结果结合孢粉组合,为追索各时期的古环境、古植被和古气候状况提供了可用信息。(一)神狐期

孢粉组合为五边五边粉、江西五边粉、三孔朴粉、南岭粉和风尾蕨孢。组合面貌说明该时期为温带乔木占优势的植被,其中以栎粉、栗粉占优势,其次是朴粉、榆粉、江西五边粉、南岭粉、凤尾蕨孢及零星麻黄粉等特征成分的干旱孢粉。表明该时期的植被类型为常绿阔叶林与落叶常绿阔叶林,古气候为温带—亚热带半干旱气候。

在如上植被与气候背景下接受了神狐期沉积建造,保存下来了该时期的生物群落化石遗迹。由古生物群的分异度计算结果看,该期已有小湖盆形成,水系不活跃。湖盆离物源近,盆地拉张初期形成的冲积性沉积物搬运入湖盆,形成杂色的粗粒沉积与湖相暗色泥岩交互成层的沉积状况。(二)文昌期

文昌组三段孢粉组合主要为柳粉、三维痕拟榛粉、茂名五边粉和栎粉组合,文昌组二段孢粉组合主要为栎粉、茂名五边粉、波形榆粉,还有较高含量的盘星藻。盘星藻和柳粉的大量出现说明淡水水域广泛分布。文昌组的孢粉组合表明该时期的植被类型为常绿阔叶林。文昌组三段下部古气候为亚热带潮湿—半干旱气候,文昌组三段上部—二段古气候为亚热带潮湿气候。图1-6 珠江口盆地西部古近纪孢粉、藻类化石群分异度曲线图a—栎粉;b—水龙骨光面单缝孢;c—松粉;d—哈氏粗肋孢;I—柯克双沟粉;h—无突肋纹孢;g—栗粉;f—盘星藻;m—小朴粉

由生物化石群的分异度计算结果来看,文昌组二段、三段化石群分异度最低,复合分异度为1.64~1.70,简单分异度为12.8~14.36,显示出湖盆稳定、封闭性好的独特环境。在此环境下,适宜于某些种类的生物繁盛,化石群的优势度明显高于其他各期。盘星藻是这些繁盛的生物种类之一,盘星藻的富集形成了以藻腐泥为主要母质的文昌组优质烃源岩。此外,存在较多的搬运能力较强的异地孢粉说明该期沉积物具有相当远的搬运距离。因此,文昌期的湖泊已由神狐期近物源的小湖泊,演变为远离物源、水域宽广的平原性稳定湖泊。(三)恩平期

孢粉组合为哈氏粗肋孢、南海粗网孢、厚壁瘤面三孔沟粉和椭圆三瓣粉。此外,该期出现了少量的光面球藻、粒面球藻、小刺球藻和三瓣弗氏粉,表明本区开始受到海水影响,盘星藻消失,水边生长的柳属也显著减少。出现了较多的栎粉、山地针叶松属。本期植被类型为落叶常绿阔叶林—常绿阔叶林,古气候为亚热带潮湿气候。

化石群分异度计算结果表明,恩平组化石群分异度高于文昌组二段和三段,优势度明显降低。和文昌期相比,湖泊趋于开张,动荡程度加强,影响水生生物的繁衍和保存。同时,沼泽化程度增强、陆源有机物的输入与富集是该期的显著特征。(四)珠海期

孢粉组合为桤木粉、松粉、南海粗网孢、倍计高腾粉、哈氏粗肋孢组合。该期古植被与前期明显不同,出现了较多的山地针叶植物(如松粉、雪松、云杉等)和落叶阔叶植物(如桤木、胡桃粉、榛粉、桦粉等),还出现了南海粗网孢、管球藻及较多的三瓣弗氏粉。云杉和雪松的出现说明周围有山地存在,平原地带发育了蕨类植物和热带红树林。该期植被类型为落叶常绿阔叶林—针树林,古气候为温带—亚热带潮湿气候。

化石群分异度计算结果表明,化石群分异度居古近纪各期之首,而优势度却是最低者。该期水体开阔而动荡,周围水系活跃,环境频繁更替。在此环境下多种生物都能生存,使得化石群分异度增高,但优势度却很低。该期的古环境不利于优质烃源岩的形成,但动荡环境中形成的砂体是极有利的储集层系。二、孢粉型和碎屑状沉积有机质的分布

孢粉型是指沉积物中用常规方法处理提取的所有具有机质外壁的微体化石,主要包括陆生和水生高等植物的孢粉、菌类孢子以及淡水、咸水湖泊和海洋中的浮游藻类,如盘星藻、双星藻、环纹藻、沟鞭藻、疑源类等。孢粉型分为集水区水域内生产的原地孢粉型和水域以外陆地植物生产的异地孢粉型两类。两类孢粉型具有不同的古环境意义(吴国瑄等,1995,1998;黄正吉等,1996)。

本区古近系的原地孢粉型有藻类、水生草本植物和红树花粉(图1-7)。盘星藻在神狐组开始出现,文昌组二段和三段富集,反映出神狐期和文昌期的古湖泊为富营养的淡水湖。

恩平组几乎不含原地孢粉型,异地孢粉型以近地组分蕨类孢子占优势,反映出湖泊衰退、沼泽发育的特征。

珠海组下部有煤层分布,中、上部有含量较高的海相沟鞭藻囊孢和含量不高的红树花粉,指示了珠海期由陆相沉积环境过渡为滨浅海环境。

碎屑状沉积有机质是指分散在沉积物中的碎屑有机质,其含量及分布受控于物源及古环境变化。本书采用R.V.Tyson(1989)提出的碎屑状有机质分类方案(表1-4),该方案曾有效地应用于北海北部和英国沿岸侏罗系烃源岩的研究。

本区古近系各层系均含有丰富的碎屑状沉积有机质(表1-5)。神狐组、文昌组三段至二段无定形体持续增加,文昌组二段达84%。文昌组一段、恩平组和珠海组二段煤质体含量甚高,其次为壳质体。珠海组一段以木质体占优势,壳质体次之。图1-7 珠江口盆地西部古近系原地孢粉型的地层分布特征表1-4 碎屑状沉积有机质分类(据Tyson,1989)表1-5 古近系各组段碎屑状沉积有机质组分含量

A—P—E综合图式清楚地反映出各组段碎屑状沉积有机质的变化(图1-8)。上述变化直接反映了本区古环境的变化趋势。A—P—E综合图式的3个端点不仅反映碎屑状沉积有机质组分含量,而且显示了陆地高等植物源离沉积地点的距离和盆地内原地有机质堆积与保存条件、氧化还原条件、搬运分选作用强度3方面因素的极端情况。P端可看作是陆地高等植物的发源和氧化条件;A端为最有利于盆地内原地有机质堆积与保存的还原条件;E端是搬运分选作用强的氧化条件,因为壳质体和孢子体要比高等植物木质部分耐水解且易被流水搬运。图1-8 珠江口盆地西部古近系各组段碎屑状沉积有机质A—P—E综合图式

在综合图式中,神狐组的数据点群分布在图的近中间区域,是几种因素对其综合作用的结果。文昌组三段的点群明显地向A端偏移,文昌组二段的点群位置是三段的进一步发展。图中轨迹线指示了从神狐期到文昌期湖盆水域扩大、水生生物日趋繁盛、原地有机质增加、陆地植物有机质减少、氧化作用和搬运作用减弱的变化趋势。文昌组一段和恩平组的点群分布在P端附近,表明文昌组二段沉积之后,古湖泊开始萎缩,水生生物趋于减少,陆源有机质占主导。珠海组点群与神狐组、文昌组二、三段的点群分布上差异很大,而与恩平组点群接近,部分重叠,二者的差异在于珠海组点群更向E端延伸。Tyson在研究北海北部和英国沿岸海相侏罗系时,将A—P—E综合图式中的靠近P—E边线部位(图1-8虚线以内部分)确定为富砂沉积的近陆架海洋环境,这一区域水体动荡,再沉积作用强,越靠近E端,水的搬运和分选作用越强。由此提示,珠海组沉积时的古环境具有水体动荡、搬运分选作用强、再沉积作用强的特征。

综合孢粉、藻类化石群分异度计算、孢粉组合以及孢粉型和碎屑状沉积有机质的分布特征,可以揭示出如下地质规律:(1)盆地裂陷第Ⅱ期,盆地稳定下沉,湖水蓄集加深,造成适宜于有机质保存与转化的还原条件;古气候温暖潮湿,藻类生物繁盛,内源有机质富集,富营养性古湖泊鼎盛发育,是盆地中优质烃源岩形成的最佳时期。(2)盆地裂陷第Ⅲ期,古湖泊衰退,出现沼泽化环境,陆源有机质富集,形成湖相与煤系两类烃源岩。(3)盆地裂陷第Ⅳ期,古湖泊已消亡,海水漫进,形成过渡相及滨浅海、海湾相沉积。此时,水域开阔,水体动荡,环境频繁更替。该环境中不利于优势水生生物属种的繁衍与保存,不利于优质烃源岩的形成,但形成的砂体是油气疏导与聚集的良好层系。本章小结(1)中国近海发育的新生代沉积盆地有陆内裂谷盆地、聚敛型陆缘盆地、离散型陆缘盆地、扭张型陆缘盆地和边缘海盆地5种类型,各类盆地性质不同,其成盆、成烃和成藏各有特性。但盆地结构、演化过程与烃源岩的形成却有相似之处。其一,各盆地均为双层结构,以古、新近系间的不整合面为界,分上下两个构造层,下构造层为裂陷型沉积,上构造层为坳陷型沉积。前三类盆地的主要烃源岩发育在下构造层,沉积环境以湖泊、河湖沼泽相沉积为主(部分为滨海沼泽、海岸平原或浅海相沉积)。其二,裂陷期的裂陷作用具幕式张裂特征,裂陷过程可分为4个裂陷期(幕),各盆地的主力油源岩均发育在裂陷第Ⅱ期。这些烃源岩系是渤海海域始新统沙河街组三段、北部湾盆地始新统流沙港组、珠江口盆地始新统文昌组、东海盆地西带古新统月桂峰组。(2)陆内裂谷盆地分渤海型和北部湾型两种类型,两个盆地烃源岩发育存在差异。

①渤海型:渤海在古近纪的4个裂陷阶段均有富营养古湖泊形成,相应形成了5套烃源岩。盆地裂陷Ⅰ期形成的孔店组和沙四段烃源岩分布在各凹陷腹部早期裂陷槽中。孔店组下部沉积粒粗、色杂,属河流充填沉积,上部局部地区存在湖相烃源岩。沙四段分上、下两部分,上部暗色泥岩发育,有人称其为“黑沙四”。“黑沙四”在莱州湾凹陷发育,属盐湖相沉积,由于水体封闭、还原性强,有机质得以富集保存,形成了很好级别的烃源岩。盆地裂陷Ⅱ期,地壳拉张加剧,早期裂陷扩大,水体加深,各凹陷相通,连片的古湖泊形成。该时期气候温暖潮湿,半咸水的藻类(如渤海藻、副渤海藻等)发育,有机质富集保存,该期形成的沙三段烃源岩是渤海海域的主力油源岩。盆地裂陷Ⅲ期,发生湖侵,凹陷中浅湖—半深湖相沉积发育,形成了沙一段烃源岩。沙一段烃源岩产烃能力很强,但由于沉积厚度薄,成烃规模次于沙三段。盆地裂陷Ⅳ期,区域拉张应力再度加强,湖盆再次扩大,水体加深,形成了东营组下段以较深水湖相沉积为主的烃源岩。东营组下段烃源岩有机质富集,已有油气生成并聚集成藏,是渤海海域又一套重要烃源层。

②北部湾型:盆地裂陷Ⅰ期形成的长流组多为红色充填沉积,暗色泥岩不发育,未能形成有规模的烃源岩。盆地裂陷Ⅱ期拉张应力增强,盆地稳定下沉,湖盆扩大,水体加深,物源供给不充分,形成欠补偿性沉积,沉积物粒度变细,泥页岩比例剧增,形成了以湖相泥岩为主的沉积。此期形成的流沙港组湖相烃源岩是北部湾盆地的主力油源岩。盆地裂陷Ⅲ期,各凹陷均以河流、河沼和滨浅湖沉积为主,只在沉降中心部位的局部地区有浅湖—半深湖相发育。该时期形成的涠洲组二三段烃源岩有机质生源物质以陆源输入为主,成熟区比较局限,只形成了潜在性的次要烃源岩。盆地裂陷Ⅳ期接受的涠洲组一段沉积是以河流冲积平原相为主,缺乏形成好烃源岩的环境条件。

可见,所谓同一类型的盆地,相同是相对的,差异则是绝对的。(3)离散型陆缘盆地的煤系烃源岩发育在盆地裂陷Ⅲ期,该时

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