鄂尔多斯盆地南缘上三叠统延长组长7-长8段含油页岩岩系有机质富集规律

【作者】 张坤； 柳蓉； 刘招君；

【机构】 吉林大学地球科学学院； 吉林省油页岩与共生能源矿产重点实验室；

【摘要】 三叠系延长组长7段是鄂尔多斯盆地重要的烃源岩层,也是油页岩富集的主要层位。油页岩主要分布于盆地南缘地区,分布范围广且稳定,主要发育在长7油层组下部,油页岩单层厚度在5～22m之间;油页岩平均含油率5.70%,最高含油率10.56%。该区油页岩露头发育,钻井资料丰富,有机碳含量高且成熟度低,为研究该层系有机质富集规律提供了良好的条件。通过野外实测剖面、钻井岩心观察及测井资料分析,在延长组识别出湖泊相、三角洲相和浊积岩沉积。在长7-长8段识别出一个三级层序,并发育四个体系域。结合TOC、岩石热解、元素分析等地球化学测试分析手段,在长7-长8段层序地层格架内揭示其有机质富集规律。低水位体系域(LST)时期,Rb/Sr平均值为0.40,Sr/Cu平均值为8.63,反映该时期气候相对炎热干燥;Sr/Ba平均值为0.46,Th/U平均值为3.71,V/(V+Ni)平均值为0.75,湖泊水体为弱氧化的淡水-半咸水环境,主要沉积了一套灰白色中细砂岩及灰绿色泥质粉砂岩,TOC值整体偏低,平均值为1.64%,有机质类型主要为Ⅱ2型,有机质富集程度较低。水进体系域(TST)时期,Rb/Sr平均值为0.39,Sr/Cu平均值为9.01,反映该时期气候也相对炎热干燥;Sr/Ba平均值为0.53,Th/U平均值为3.84,V/(V+Ni)平均值为0. 74,湖泊水体条件为弱还原的淡水-半咸水环境,主要沉积了一套灰黑色泥岩及灰色泥质粉砂岩,TOC值也较低,平均值为1.52%,有机质类型以Ⅱ2型为主,Ⅱ1型为辅,有机质富集程度也较低。高水位体系域(HST)前期,盆地基底整体不均衡强烈拉张下陷,快速进入最大湖泛期,Rb/Sr比值呈现急剧升高后趋于稳定,平均值为0.63,Sr/Cu比值呈现急剧降低后趋于稳定,平均值为2.95,反映该时期古气候变得温暖湿润;Sr/Ba比值和Th/U比值呈现快速降低后趋于稳定,平均值分别为0.37和0.49,V/(V+Ni)比值呈现急剧升高后趋于稳定,平均值为0.86,说明水体条件突变为还原的淡水环境,在此条件下,有机质富集程度达到最高,沉积一套厚层优质油页岩,平均含油率在6%左右,TOC平均值为13.46%,有机质类型主要为Ⅰ型和Ⅱ1型。在HST后期,Rb/Sr比值交替变化整体降低,平均值为0.44,Sr/Cu比值交替变化整体升高,平均值为4.57,反映了在HST后期气温有所升高,湿度有所降低;Sr/Ba比值和Th/U比值也呈现交替变化整体升高,平均值分别为0.42和1.81,V/(V+Ni)比值呈现交替变化整体降低,平均值为0.77,说明水体的盐度有所增加,氧化性有所增强,逐渐向弱氧化-弱还原的淡水环境转变,期间沉积一套灰黑色粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、薄层油页岩互层,并发育多期凝灰岩沉积,TOC值逐渐降低,平均值为5.59%,有机质类型也转变为Ⅱ1型和Ⅱ2型,有机质富集程度整体上较高。水退体系域(RST)时期,Rb/Sr平均值为0.66,Sr/Cu平均值为4.52,反映该时期气候依然偏温暖湿润;Sr/Ba平均值为0.38,Th/U平均值为2.79,V/(V+Ni)平均值为0.75,说明水体条件为弱氧化-弱还原的淡水环境,主要沉积一套灰白色中砂岩、灰色-灰黑色泥质粉砂岩、泥岩及薄层油页岩,TOC值较HST含量偏低,平均值为3.15%,有机质类型主要为Ⅱ1型和Ⅱ2型,有机质富集程度也较HST明显降低。综合研究表明,鄂尔多斯盆地长7段处于坳陷沉降的最大阶段,在基底整体不均衡下陷的古构造条件下,温暖湿润的古气候条件、半深湖-深湖的沉积环境以及还原的淡水古湖泊水体条件有利于有机质富集,油页岩发育。在一个完整的三级层序格架中,有机质主要富集在HST中,该时期也是油页岩发育的层位,有机质丰度高,有机质类型最好。更多还原