下扬子西南部前渊带晚奥陶世—早志留世黑色页岩沉积环境与有机质富集机理——以WDD1井为例

摘要

岩相古地理研究表明奥陶纪—志留纪之交下扬子地区主要发育一套前陆盆地前缘带黑色页岩,与同处扬子陆块的中上扬子地区存在明显的区域性差异。该套黑色页岩沉积环境的演变研究相对薄弱,特别是与有机质富集相关的研究缺乏。因此,搞清楚下扬子地区五峰组—高家边组页岩沉积环境和有机质富集机理,对深化下扬子地区页岩气富集规律认识具有重要意义。基于下扬子西南部最新的奥陶系—志留系页岩气地质调查井(WDD1)获取的连续地下岩芯资料,对38个岩芯样品进行了总有机碳和主量、微量元素测试,分析了主量、微量元素含量垂向上的变化特征及其与海盆古沉积环境的关系,讨论了控制下扬子西南部奥陶纪—志留纪之交页岩有机质富集的主控因素。结果表明:上奥陶统五峰组和下志留统高家边组二段为有机质富集层段,校正后的化学蚀变指数指示研究区所处的江南过渡带在奥陶纪—志留纪之交气候相对温暖湿润;生源钡、Cu、Zn含量等指标印证了五峰组—高家边组沉积期具有较高的古生产力;V/Cr、V/(V+Ni)和V/Sc值等揭示五峰组沉积期底水为厌氧—硫化状态,高家边组一段沉积期底水转化为贫氧—氧化状态,高家边组二段沉积期再次出现硫化—缺氧的底水环境;Mo-TOC图解和EF_(U)-EF_(Mo)协变图显示五峰组沉积期为中等滞留沉积环境,高家边组沉积期则转化为中等—弱滞留沉积环境;五峰组沉积期总有机碳与Al、Ti含量表现为弱的正相关关系,而高家边组沉积期则转化负相关关系。五峰组和高家边组黑色页岩有机质富集机理存在差异:五峰组黑色页岩有机质富集的主控因素为还原—硫化的半滞留环境,陆源碎屑输入带来的营养物质一定程度上促进了有机质富集;高家边组二段黑色页岩有机质富集受多种因素控制,高的古生产力和还原—硫化底水环境为有机质赋存提供了必要条件,同时低沉积速率进一步促进了有机质的富集。二者富集机理的差异揭示奥陶纪—志留纪之交下扬子地区古海洋环境发生了重大的改变。