宁南盆地清水营组沉积期咸化湖盆发育特征与油气地质条件研究

发布时间：2020-06-23 18:40

【摘要】：咸化湖盆的发育和演化是气候、构造和沉积环境等多种地质因素共同作用的结果,因此咸化湖盆演化特征研究对区域构造、古气候和沉积环境的反演和重建,以及它们之间的关系和相互作用过程的探讨都具有重要的作用。咸化湖盆中生物有机质的发育和演化、咸化湖盆相烃源岩生排烃及油气成藏是油气地质要关注的一个重要科学问题。位于六盘山构造带的宁南盆地古近系清水营组主要发育灰绿色、褐红色含膏泥岩和石膏层的互层,为典型的咸化湖盆相沉积。宁南盆地清水营组咸化湖盆相烃源岩的发育特征、形成机制以及新生界油气成藏条件的研究,对咸化湖盆背景下油气成藏的理论研究和宁南盆地新生界油气勘探的实践探索都具有重要的意义。本文以宁南盆地贺家口子剖面清水营组为研究对象,通过对沉积地层特征和清水营组主量元素和锶、硫同位素特征的研究,并结合前人区域基础地质的研究成果,分析了清水营组沉积期咸化湖盆的演化特征和发育机制;对清水营组泥质烃源岩进行了评价,探讨了咸化湖盆相清水营组烃源岩特征,总结了清水营组烃源岩的发育机制。开展了清水营组石膏中油气包裹体特征研究和油源对比,总结宁南盆地新生界油气成藏条件和运聚特征,对宁南盆地新生界油气资源潜力进行了初步评价。宁南盆地清水营组岩性以灰绿、紫红色含膏泥岩和石膏层为主,为典型的咸化湖盆相的沉积环境,沉积环境可分为深水盐湖、半深水盐湖、浅水盐湖和半咸水湖这4种类型。在清水营组石膏主量元素中,Al_2O_3、MgO、Na_2O、K_2O、SiO_2和P_2O_5的含量特征反映了陆源碎屑物质的沉积作用;而CaO含量反映了咸化湖盆中蒸发岩的化学沉积作用。清水营组石膏锶、硫同位素主要记录了区域气候条件,当气候湿润时,石膏中锶同位素增大,硫同位素减小;当气候干旱时,石膏中锶同位素减小,硫同位素增大。宁南盆地清水营组沉积期,区域气候整体偏干旱,咸化湖盆演化程度不高,未达到钾盐沉淀的高浓缩阶段。根据沉积学和地球化学记录,将宁南盆地清水期咸化湖盆演化可以分为4个阶段:38-34Ma期间的深水盐湖阶段、34-30Ma期间的半深水盐湖阶段、30-27Ma期间的浅水盐湖阶段和27-23.5Ma期间的半咸水湖阶段。咸化湖盆发育和演化主要受盐类物质来源、湖盆封闭性和干热的气候条件这3个因素共同控制。其中,大气水循环携带的盐类物质成为咸化湖盆的形成提供了丰富的盐类物质来源;青藏高原演化和全球气候变冷共同作用下形成了湿-热(45-40Ma)、干-热(40-30Ma)、干-冷(30-27Ma)和湿-冷(27-23Ma)这4种气候类型的演变,这成为咸化湖盆发育演化的关键;而湖盆封闭性是咸化湖盆发育、演化的必要条件。宁南盆地清水营组泥岩有机质丰度低,有机质类型以Ⅱ型为主,处于低成熟生烃阶段,清水营组部分层位为新生界潜在烃源岩,咸化湖盆相烃源岩具有生烃转化率高、排烃率高和生排烃早的特征。清水营组烃源岩发育在深水盐湖演化阶段,咸化湖泊中发育的嗜盐细菌等浮游生物和入湖河流带来的陆生植物组成了混合有机质来源;干旱气候下湖盆水体浓缩咸化和水体分层形成了强还原的沉积环境,为沉积有机质在的保存提供有利条件。宁南盆地新生界清水营组两种类型油气包裹体和油气包裹体油源对比研究表明,清水营组泥岩也是宁南盆地潜在的烃源岩;白垩系烃源岩生成的油气可以沿着断裂等输导体系向上覆地层进行运移和聚集,宁南盆地新生界也是一个潜在的油气勘探目标层。宁南盆地新生界存在下生上储‖和自生自储‖2套生储盖组合。其中, 下生上储‖生储盖组合油气成藏的关键在于沟通烃源岩和圈闭的断裂的发育,因此断裂带附近成为此类油气聚集的有利区;而自生自储‖生储盖组合油气成藏的关键在于优质烃源岩以及与之相匹配的有效圈闭的发育,因此在优质烃源附近的有效圈闭成为此类油气聚集的有利区。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P618.13
【图文】：

沉积作用,参考文献,氯化盐,示意图

长安大学博士学位论文湖盆中心沉积大量的富有机质的泥页岩，成为咸化湖盆中烃源岩的主要发育期（图 1.2b咸化湖盆中不同沉积岩在区域上具有环状分布特征（图 1.1）：深灰色泥页岩和氯化盐岩沉积在盆地中央的深水区；硫酸盐及含膏泥页岩分布在盆地的半深水区；碳酸盐岩和钙质泥岩分布在盆地边缘的浅水区。在柴达木盆地西部第三系蒸发岩发育区，沉积中心以氯化盐为主，硫酸盐环绕着氯化盐沉积区分布，碳酸盐沉积在盆地最外圈；其中碳酸盐沉积区面积最大，该区之外基本为冲积-河流-三角洲等湖盆边缘碎屑沉积[27]。

示意图,陆相湖盆,富集过程,沉积有机质

图 1.2 陆相湖盆沉积有机质富集过程及控制因素示意图（引自参考文献[27]）1）生‖主要为生物生产率，代表有机质的来源。对于陆相湖盆来说，包生高等植物（外源有机质）和湖盆内生长的水生生物（内源有机质）的发育言，古气候温暖潮湿、阳光充足则生物生产率高，有机质的来源充足。2）运‖主要为原始有机质搬运。外源有机质的搬运主要依赖入湖河流，水系发育，且搬运过程中的损失少，则有机质搬运效率高；内源有机质搬内部，搬运过程不明显。3）聚‖主要为有机质的聚集条件。主要为一些构造上持续沉降的负构造处于欠补偿的地质环境。陆相湖盆中半深湖-深湖区等是细粒碎屑物堆积同时也是有机质聚集的最佳场所。4）保‖主要为有机质的聚集后的保存条件。有利保存条件主要包括：有积埋藏和还原性水体这两个方面。快速沉积埋藏使得有机质富集后免遭水破坏；而还原性水体的存在使得有机质避免了被氧化而遭受化学破坏。

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