广西早石炭世炭质泥页岩沉积特征及其地球化学性质

摘要

石炭纪是地质历史中古地理、古气候发生重要变化的转折期,同时也是烃源岩发育的重要时期.广西大部分地区早石炭世继承了华南西南部泥盆纪多岛洋沉积格局,与我国西部及华北在该时期的沉积特征有本质不同,伴随多岛洋盆的闭合和陆块的聚合表现出自身独特的沉积特征.对这一时期泥页岩深入研究,不仅对探索华南陆块的形成演化具有重要意义,对评价华南南部上古生界富有机质泥页岩发育状况及其非常规油气形成也有重要意义.广西地区早石炭世的泥页岩主要发育于盆地相、斜坡相及台内滩地相。本研究选取鹿寨县附近石炭系斜坡相长胜凹剖面进行沉积特征分析和烃源岩地球化学研究。通过系统的剖面测量和岩矿鉴定，在下石炭统鹿寨组划分出SQl-SQ4四个三级层序；SQI、SQ2以发育富有机质炭质泥页岩为主，夹少量含硅质炭质泥岩或薄层状泥灰岩；SQ3、SQ4的岩性相对复杂，中层状含粉砂质炭质泥岩、粉砂岩及灰岩均较发育，中-薄层状石英砂岩的含量在中上部逐渐增加，且SQ4中滑塌、牵引构造等强制海退的沉积特征明显。对发育炭质泥页岩的4-24层进行连续取样，处于三级层序SQI、SQ2样品的TOC含量从底部的15.6%降低到上部2.47%，有机碳同位素组成从-28.5‰增加至-26.1‰，属于Ⅱ型优质烃源岩；SQ3、SQ4采集的样品仅14层底部TOC含量为1.06，其余均小于1.00，有机碳同位素组成从-26.0‰增加至-24.3‰，属于Ⅲ型较差烃源岩。自下而上6个样品的镜质体反射率分布在1.67%-1.93%，处于高成熟阶段，这与美国Barnett高成熟页岩有相近的地球化学特征，Zumberge等(2012)指出处于该阶段的员岩湿气裂解导致储层超压，页岩稳产。总之，发育于盆地相、斜坡相区的广西早石炭世富有机质泥页岩具有海陆过渡相的有机质特征，尤其在斜坡相区，因其有机质成熟度适宜，成气潜力和储存空间优越，存在优先突破的可能。