准噶尔盆地吉木萨尔南部中上二叠统沉积古环境分析

doi:10.11764/j.issn.1672-1926.2022.04.002

天然气地球科学 ›› 2022, Vol. 33 ›› Issue (10): 1571–1584.doi: 10.11764/j.issn.1672-1926.2022.04.002

准噶尔盆地吉木萨尔南部中上二叠统沉积古环境分析

刘兵兵^1,²(),马东正³,秦臻^1,²,王天海^1,²,刘军^1,²,陶辉飞^1,⁴()

^1.中国科学院西北生态环境资源研究院，甘肃兰州 730000
^2.中国科学院大学，北京 100049
^3.甘肃省地震局，甘肃兰州 730000
^4.甘肃省油气资源研究重点实验室，甘肃兰州 730000

收稿日期:2022-01-04 修回日期:2022-04-02 出版日期:2022-10-20 发布日期:2022-09-28
通讯作者: 陶辉飞 E-mail:liubingbing_wyyx@163.com;taohuifei2018@lzb.ac.cn
作者简介:刘兵兵（1996-），男，河南洛阳人，硕士研究生，主要从事含油气盆地构造地质学研究. E-mail：liubingbing_wyyx@163.com.
基金资助:
甘肃省自然科学基金(18JR3RA396);中国科学院青年创新促进会项目(2016068)

Analysis of sedimentary paleoenvironment of Middle and Upper Permian in southern Jimsar， Junggar Basin： Evidence from biomarkers and elemental geochemistry of mudstone

Bingbing LIU^1,²(),Dongzheng MA³,Zhen QIN^1,²,Tianhai WANG^1,²,Jun LIU^1,²,Huifei TAO^1,⁴()

^1.Northwest Institute of Eco?Environment and Resources，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China
^2.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China
^3.Gansu Earthquake Agency，Lanzhou 730000，China
^4.Key Laboratory of Petroleum Resources，Gansu Province，Lanzhou 730000，China

Received:2022-01-04 Revised:2022-04-02 Online:2022-10-20 Published:2022-09-28
Contact: Huifei TAO E-mail:liubingbing_wyyx@163.com;taohuifei2018@lzb.ac.cn
Supported by:
The Natural Science Foundation of Gansu Province, China(18JR3RA396);the Project of Youth Innovation Promotion Association of CAS(2016068)

摘要/Abstract

摘要：

准噶尔盆地东南缘吉木萨尔南部中上二叠统发育的泥页岩厚度大、分布广泛、有机质含量高，含有丰富的油气资源。通过对准噶尔盆地东南缘吉木萨尔南部中二叠统芦草沟组和上二叠统梧桐沟组进行了系统的采样，对泥页岩样品开展了生物标志化合物和元素地球化学分析，研究了该区中二叠统芦草沟组和上二叠统梧桐沟组泥页岩沉积时的氧化还原条件、古盐度和古气候特征。结果表明：①中二叠统芦草沟组沉积期处于贫氧的弱还原环境，有机质来源整体上以低等水生生物、沉水植物、原核生物等为主，芦草沟组中段混有少量高等植物输入；上二叠统梧桐沟组沉积期处于弱氧化—弱还原的环境，有机质来源整体上以低等水生生物、沉水植物、原核生物等为主，可能混有少量的高等植物，与芦草沟组相比有较多的沉水植物、泥炭藓、原核生物等；②中二叠统芦草沟组沉积时期湖盆为咸化—半咸化的水体，以干热的古气候条件为主；而上二叠统梧桐沟组沉积时期则为弱咸化—淡水的湖盆水体环境，以温暖湿润的古气候条件为主；③中二叠世至晚二叠世，研究区湖盆水体整体上呈现咸化程度降低，沉积有机质来源以低等水生生物、沉水植物、原核生物等为主，古气候呈由干热变为温暖湿润的演化趋势。

关键词: 准噶尔盆地, 二叠系, 沉积古环境, 生物标志化合物, 元素地球化学

Abstract:

The mudstone developed in Middle and Upper Permian in the southern Jimsar area of the Junggar Basin is thick and widely distributed， with high organic matter content and rich oil and gas resources. In this study， we carried out biomarker and elemental geochemical analysis on mudstone samples from the Middle Permian Lucaogou Formation and Upper Permian Wutonggou Formation in the southern Jimsar area. On this basis， we studied the redox conditions， paleo-salinity and paleoclimate characteristics of the Middle Permian Lucaogou Formation and Upper Permian Wutonggou Formation mudstone in the southern Jimsar area. The results show that：（1） The Middle Permian Lucaogou Formation was in a weak reducing environment， the sources of organic matter are mainly lower aquatic organisms， submerged plants， and prokaryotes. The middle section of the Lucaogou Formation may be mixed with a small amount of higher plants. The Upper Permian Wutonggou Formation was in a weak oxidation and weak reducing environment， the sources of organic matter are mainly lower aquatic organisms， submerged plants， and prokaryotes， possibly mixed with a small amount of higher plants. Compared with Lucaogou Formation， Wutonggou Formation seems to have more submerged plants， sphagnum， and prokaryotes. （2） During the depositional period of the Middle Permian Lucaogou Formation， it was a saline-brackish water environment， which was dominated by dry and hot paleoclimate conditions. However， during the depositional period of the Wutonggou Formation in the Upper Permian， it was a weak salinity-fresh water environment， which was dominated by warm and humid paleoclimate conditions. （3） From the Middle Permian to the Late Permian， the salinity of lake basin in the study area decreased， the paleoclimate changed from dry and hot to warm and humid. The sources of organic matter are mainly lower aquatic organisms， submerged plants， and prokaryotes.

Key words: Junggar Basin, Permian, Paleoclimate, Biomarker, Element geochemistry

中图分类号:

TE122.1⁺13

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图/表 11

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样品编号	氯仿沥青“A” （EOM）/%	总烃（HC）/10^-6	族组分/%
样品编号	氯仿沥青“A” （EOM）/%	总烃（HC）/10^-6	饱和烃	芳香烃	非烃	沥青质
P₃wt-3	0.12	273.16	21.58	2.17	58.60	17.65
P₃wt-2	0.14	178.97	7.94	5.04	57.04	29.98
P₃wt-1	0.05	78.70	9.79	7.12	60.09	23.00
P₂lc-7	0.13	445.92	26.87	7.60	51.99	13.54
P₂lc-6	0.11	605.51	54.33	2.15	5.81	37.71
P₂lc-5	0.06	178.18	21.60	8.41	59.88	10.11
P₂lc-4	0.13	196.35	11.50	4.18	59.58	24.73
P₂lc-3	0.13	195.68	10.38	4.16	64.43	21.02
P₂lc-2	0.37	1 081.42	26.16	2.85	61.10	9.89
P₂lc-1	0.18	624.95	28.82	5.05	57.22	8.91

样品编号	主峰碳	CPI	ΣnC₂₁^－/ΣnC₂₂⁺	P_aq	Pr/Ph	Pr/nC₁₇	Ph/nC₁₈	规则甾烷/17α（H）-藿烷	C₂₇规则甾烷/∑甾烷	C₂₈规则甾烷/∑甾烷	C₂₉规则甾烷/∑甾烷	规则甾烷C₂₇/C₂₉ααα20R	伽马蜡烷/C₃₀藿烷	孕甾烷/C₂₇规则甾烷
P₃wt-3	21	1.38	1.88	0.97	1.14	0.20	0.18	0.12	0.24	0.32	0.44	0.57	0.03	0.33
P₃wt-2	17	1.32	2.10	0.94	1.21	0.19	0.17	0.12	0.22	0.35	0.43	0.54	0.06	0.34
P₃wt-1	18	1.23	1.40	0.83	1.16	0.22	0.20	0.96	0.19	0.37	0.44	0.45	0.19	0.88
P₂lc-7	16	1.14	1.20	0.78	0.70	0.20	0.31	0.17	0.20	0.24	0.56	0.24	0.18	0.29
P₂lc-6	16	1.20	1.69	0.87	0.76	0.19	0.21	0.87	0.08	0.39	0.53	0.08	0.25	0.90
P₂lc-5	16	1.27	1.47	0.90	0.74	0.18	0.23	0.35	0.13	0.23	0.64	0.32	0.29	1.18
P₂lc-4	16	1.12	2.37	0.79	1.00	0.24	0.25	0.21	0.11	0.41	0.48	0.17	0.26	0.87
P₂lc-3	16	1.18	2.50	0.82	0.64	0.14	0.24	0.14	0.12	0.40	0.48	0.19	0.19	1.03
P₂lc-2	21	1.24	1.34	0.87	0.69	0.15	0.23	0.21	0.17	0.42	0.41	0.47	0.32	0.23
P₂lc-1	23	1.16	0.74	0.82	0.68	0.21	0.30	0.19	0.15	0.40	0.45	0.40	0.32	0.15
P₃wt平均值		1.31	1.79	0.91	1.17	0.20	0.18	0.40	0.22	0.35	0.44	0.52	0.09	0.52
P₂lc平均值		1.19	1.62	0.84	0.74	0.19	0.25	0.31	0.14	0.36	0.51	0.27	0.26	0.66

氧化还原条件		V/Cr	Ni/Co	V/（V+Ni）	U/Th		δU	Cu/Zn
缺氧还原		>4.25	>7.0	>0.84	>1.25		>1	<0.21
弱氧化弱还原		2.0~4.25	5.0~7.0	0.60~0.84	1.25~0.75		~1	0.21~0.63
富氧氧化		<2	<5.0	<0.6	<0.75		<1	>0.63
古盐度	Li/（μg/g）	Sr/（μg/g）	Ni/（μg/g）	Ga/（μg/g）	Sr/Ba	古气候	Sr/Cu		Rb/Sr
咸水	>150	800~1 000	> 40	<8	>1.0	温暖湿润	1.3~5.0		大
半咸水	90~150	500~800	25~40	8~17	0.6~1.0	干热	>5.0		小
淡水	<90	100~500	20~25	>17	<0.6

地层	样品编号	V/Cr	Ni/Co	V/（V+Ni）	U/Th	δU	Cu/Zn	Li/（μg/g）	Sr/（μg/g）	Ni/（μg/g）	Ga/（μg/g）	Sr/Ba	Sr/Cu	Rb/Sr
	P₃wt-3	2.81	4.60	0.72	0.58	1.27	0.68	20.81	170.56	28.42	10.19	0.61	5.96	0.34
梧桐沟组	P₃wt-2	2.25	5.53	0.78	0.45	1.15	0.55	39.51	129.50	28.08	14.88	0.74	4.18	0.39
	P₃wt-1	2.51	2.81	0.75	0.85	1.44	0.67	36.91	443.87	22.28	9.27	1.67	13.28	0.12
	P₂lc-7	1.97	4.08	0.69	0.28	0.92	0.36	27.37	87.18	43.41	17.60	0.31	2.50	0.68
	P₂lc-6	2.46	2.21	0.81	0.69	1.35	0.77	40.90	476.18	15.88	9.01	1.57	14.52	0.12
	P₂lc-5	1.88	2.82	0.74	0.31	0.97	0.87	32.12	477.93	16.65	9.29	2.25	22.29	0.09
芦草沟组	P₂lc-4	2.31	3.48	0.74	0.34	1.00	0.93	96.92	565.34	22.90	10.77	1.45	16.00	0.09
	P₂lc-3	2.32	2.86	0.83	0.42	1.12	0.83	24.08	632.96	15.11	11.68	1.87	24.19	0.08
	P₂lc-2	2.67	3.88	0.75	0.54	1.24	0.58	55.46	415.94	24.81	10.31	1.50	13.85	0.16
	P₂lc-1	1.80	3.70	0.75	0.35	1.03	0.54	29.85	325.61	24.83	13.34	0.99	9.91	0.18
平均值	P₃wt	3.05	4.10	0.75	0.60	1.29	0.63	32.41	247.97	26.26	11.45	1.03	7.99	0.22
平均值	P₂lc	3.07	3.36	0.75	0.40	1.09	0.62	43.82	425.88	23.37	11.71	1.40	13.97	0.13

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准噶尔盆地吉木萨尔南部中上二叠统沉积古环境分析

Analysis of sedimentary paleoenvironment of Middle and Upper Permian in southern Jimsar， Junggar Basin： Evidence from biomarkers and elemental geochemistry of mudstone

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