天然气地球科学
高级检索
作者投稿 专家审稿 编辑办公

天然气地球科学

• 天然气地质学 • 上一篇    下一篇

柴达木盆地北缘冷湖五号构造下侏罗统沉积—成岩环境分析

郭佳佳，孙国强，龙国徽，管斌，康健，夏维民，陈波，史基安   

  1. 1.甘肃省油气资源研究重点实验室/中国科学院油气资源研究重点实验室，甘肃 兰州 730000；
    2.中国科学院大学，北京 100049；
    3.中国石油青海油田分公司勘探开发研究院，甘肃 敦煌 736202；
    4.中国石油青海油田公司勘探事业部，甘肃 敦煌 736202;
    5.广西高校北部湾石油天然气资源有效利用重点实验室,钦州学院,广西 钦州 535000
  • 收稿日期:2017-09-14 修回日期:2017-10-12 出版日期:2017-12-10 发布日期:2017-12-10
  • 通讯作者: 孙国强（1977-），男，河南洛阳人，副研究员，博士，主要从事含油气盆地石油地质学及沉积构造研究. E-mail:sguoqiang@lzb.ac.cn.
  • 作者简介:郭佳佳（1991-），男，湖北荆州人，硕士研究生，主要从事储层地质学与储层地球化学研究.E-mail：guojiajia1261@163.com
  • 基金资助:

    中国科学院“西部之光”人才培养引进计划（编号：Y304RC1SGQ）；广西中青年教师基础能力提升项目(编号:2017KY078)；甘肃省重点实验室专项（编号：1309RTSA041）联合资助.

Sedimentary diagenesis environment of the Lower Jurassic in Lenghu Ⅴ Tectonic Belt，Northern Qaidam Basin

Guo Jia-jia， Sun Guo-qiang，Long Guo-hui，Guan Bin，Kang Jian，Xia Wei-min，Chen Bo，Shi Ji-an   

  1. 1.Key Laboratory of Petroleum Resources，Gansu Province/Key Laboratory of Petroleum Resources Research，Institute of Geology and Geophysics，Chinese Academy of Sciences，Lanzhou 730000，China;
    2.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China;
    3.Exploratory and Development Institute of Petrochina Qinghai Oilfield Company，Dunhuang 736202，China;
    4.Petroleum Exploration Division，PetroChina Qinghai Oilfield Company，Dunhuang 736202，China;
    5.Guangxi Colleges and Universities Key Laboratory of Beibu Gulf Oil and Natural Gas Resource Effective Utilization，Qinzhou University，Qinzhou 535000,China
  • Received:2017-09-14 Revised:2017-10-12 Online:2017-12-10 Published:2017-12-10

PDF (PC)

682

摘要：

综合运用岩石学、矿物学和地球化学的研究方法，对柴达木盆地北缘构造带冷湖五号下侏罗统碳酸盐胶结物和沉积环境进行了研究。结果表明下侏罗统碎屑岩主要为岩屑砂岩和长石岩屑砂岩，黏土矿物含量较高，平均可达36.5%，具有高含量的高岭石和伊/蒙混层中蒙脱石含量较低的特征。碎屑颗粒以线接触和凹凸接触为主，主要处于中成岩阶段B期；镜下常见方解石、白云石和铁方解石3种主要的碳酸盐胶结物。碳酸盐胶结物的碳—氧同位素分析结果显示，碳同位素（δ13C）值分布范围为-15.6‰～9.2‰，平均值为-3.2‰，具双峰分布的特征，第一个峰值出现在4‰左右，集中在下侏罗统小煤沟组上段；第二个峰值出现在-12‰左右，主要集中在下侏罗统小煤沟组下段，代表有机来源碳的加入。氧同位素（δ18O）值分布范围为-18.5‰～-8.3‰，平均值为-13.31‰。结合镜下鉴定结果可将碳酸盐胶结物划分为2期，早期碳酸盐胶结物形成于成岩阶段早期，直至早成岩阶段B期结束，主要为无机碳源，但其受生物产甲烷阶段伴生的CO2影响较大，反映的古盐度偏高；晚期碳酸盐胶结物形成于中成岩阶段A期，主要充填于碎屑颗粒的压裂缝和节理缝中，受到有机质脱羧作用的影响，碳同位素（δ13C）值偏低。结合全岩主量元素和微量元素的分析以及元素比值分析，表明柴达木盆地冷湖五号构造带下侏罗统沉积早期气候温暖、湿润，沉积环境以淡水环境为主；晚期气候逐渐变得干热，沉积环境以淡水—微咸水环境为主。

关键词: 碳同位素, 氧同位素, 碳酸盐胶结物, 沉积环境, 柴达木盆地

Abstract:

Based on the analyses of petrology，mineralogy and geochemistry，the formation phases of the carbonate cements and sedimentary environment in Jurassic clastic rocks in Lenghu V Tectonic Belt were studied.The experimental results demonstrated that the rocks of Lower Jurassic were mainly lithic sandstone and feldspar lithic sandstone with high content of clay minerals，which was up to 36.5%.The clay minerals in the Lower Jurassic were characterized by high content of kaolinite and low S% in I/S.Clastic rocks were mainly line contact and sature line contact，diagenetic stage of the Lower Jurassic clastic rocks was phase B of middle diagenetic stage；calcite，dolomite and ankerite were three main carbonate cements through observation under microscope.The carbon isotope (δ13C) of carbonate cements ranges from -15.6‰ to 9.2‰，and the average value is -3.2‰.The distribution was bimodal，one peak value was 4‰，consisting of samples coming from the upper section in Xiaomeigou Formation；the other one was -12‰，consisting of samples mainly coming from the lower section in Xiaomeigou Formation.The oxygen isotope (δ18O) had a wide range，ranging from -18.5‰ to -8.3‰，and the average value was -13.3‰.Combined with the observation under microscope，two phases of carbonate cements were distinguished according to isotope characteristic.The earlier carbonate cements were formed from eogenetic A phase to eogenetic B phase.The source of the carbon was inorganic，but it was mixed by the carbon from methane generation process.This mixing leads to positive bias of the δ13C，and make the indicated paleosalinity higher than the truth.The later carbonate cements were formed in phase A of middle diagenetic stage，and always filled in the cracks in clastic.The carbon came from decarboxylation of organic matters，so its δ13C was lighter.The carbon and oxygen isotopes together with element geochemistry showed that the climate in Low Jurassic was warm and wet，especially in the earlier time，sedimentary environment was fresh water.However，during the late stage，the climate became dry and cold，and sedimentary environment became fresh-brackish.

Key words: Carbon isotope, Oxygen isotope, Carbonate cements, Sedimentary environment, Qaidam Basin

中图分类号: 

  • TE121.3

［1］Lu Tingqing,Ma Zhiqiang.Mou Zhonghai.Jurassic system in Qaidam Basin of Qinghai，China[J].Petroleum Exploration and Development，1997，24（6）:17-20.[陆廷清，马志强，牟中海.柴达木盆地的侏罗系[J].石油勘探与开发，1997，24（6）：17-20.]
[2]Yang Ping，Yang Yuqin，Ma Lixie，et al.Evolution of the Jurassic sedimentary environment in northern margin of Qaidam Basin and its significance in petroleum geology[J].Petroleum Exploration and Development，2007，34（2）:160-164.[杨平，杨玉芹，马力协，等.柴达木盆地北缘侏罗系沉积环境演变及石油地质意义[J].石油勘探与开发，2007，34（2）：160-164.]
[3]Xie Yuan，Wang Jian，Li Lingxi，et al.Distribution of the Cretaceous clay minerals in Ordos Basin，China and its implication to sedimentary and diagenetic environment[J].Geological Bulletin of China，2010，29（1）:93-104.[谢渊，王剑，李令喜，等.鄂尔多斯盆地白垩系黏土矿物的分布特征及其沉积—成岩环境意义[J].地质通报，2010，29（1）：93-104.]
[4]Tang Yanjie，Jia Jianye，Xie Xiande.Environment significance of clay minerals[J].Earth Science Frontiers，2002，9（2）:337-341.[汤艳杰，贾建业，谢先德.黏土矿物的环境意义[J].地学前缘，2002，9（2）：337-341.]
[5]Zeng Yunfu，Xia Wenjie.Sedimentary Petrology[M].Beijing：Petroleum Industry Press，1986：125-142.[曾允乎，夏文杰.沉积岩石学[M].北京：地质出版社，1986：125-142.]
[6]Xiong Xiaohui，Xiao Jiahui.Geochemical indicators of sedimentary environments-a summary[J].Earth and Environment，2011，39（3）:405-413.[熊小辉，肖加辉.沉积环境的地球化学示踪[J].地球与环境，2011，39（3）：405-413.]
[7]Wang Minfang，Huang Chuanyan，Xu Zhicheng,et al.Review on paleosalinity recovery in sedimentary environment[J].Xinjiang  Oil  & Gas，2006，2（1）:9-13.[王敏芳，黄传炎，徐志诚等.综述沉积环境中古盐度的恢复[J].新疆石油天然气，2006，2（1）：9-13.]
[8]Sun Guoqiang，Chen Bo，Zheng Yongxian,et al.Diagenesis and sedimentary environment of Miocene in Lenghu V tectonic belt[J].Natural Gas Geoscience，2015，26（4）:679-688.[孙国强，陈波，郑永仙，等.柴北缘冷湖五号构造中新统成岩作用及沉积环境[J].天然气地球科学，2015，26（4）：679-688.]
[9]Yuan Zhen，Li Weihong.Origin of calcite cement in the sandstone reservoirs of the Upper Triassic Yanchang Formation in southeast of Ordos Basin[J].Journal of Jilin University:Earth Science Edition，2011，41（1）:17-23.[袁珍，李文厚.鄂尔多斯盆地东南缘上三叠统延长组砂岩方解石胶结物成因[J].吉林大学学报:地球科学版，2011，41（1）：17-23.]
[10]Hu Zongquan.Calcite cements in Upper Palaeozoic sand reservoir of Ordos Basin[J].Acta Petrolei Sinica，2003，23（4）:40-43.[胡宗全.鄂尔多斯盆地上古生界砂岩储层方解石胶结物特征[J].石油学报，2003，24（4）：40-43.]
[11]Kou Fude.Reservoir diagenesis of Lower Jurassic in Lenghu area[J].Journal of Oil and Gas Technology，2005，27（6）:695-698.[寇福德.冷湖地区下侏罗统储层成岩作用研究[J].石油天然气学报，2005，27（6）：695-698.]
[12]Wang Fengqin，Wang Baoqing.Diagenesis of reservoir rocks of the Lower Jurassic and its influence on porosity modification in north Qaidam Basin[J].Journal of Lanzhou University:Natural Sciences，2006，42（5）:1-6.[王凤琴，王宝清.柴达木盆地北缘下侏罗统储集岩成岩作用及其对孔隙演化的影响[J].兰州大学学报，2006，42（5）：1-6.]
[13]Zhao Chenglin，Zhu Xiaomin.Sedimentary Petrology[M].3rded.Beijing：Petroleum Industry Press，2001:102.[赵澄林，朱筱敏.沉积岩石学[M].3版.北京：石油工业出版社，2001:102.]
[14]Fu Wanjun.Influence of clay minerals on sandstone reservoir properties[J].Journalof Palaeogeography，2000，2（3）:59-67.[伏万军.黏土矿物成因及对砂岩储集性能的影响[J].古地理学报，2000，2（3）：59-67.]
[15]Chamley H.Clay Sedimentology[M].Heidelberg：Springer-Verlag,1989.
[16]Perederij V I.Clay mineral composition and palaeoclimatic interpretation of the Pleistocene deposits of Ukraine[J].Quaternary International，2001，76/77:113-121.
[17]Yuan Heran,Nie Zhen,Liu Junying,et al.Paleogene sedimentary characteristics and their paleoclimatic implications in the Baise Basin,Guangxi[J].Journal of Palaeogeography,2007,81（12）:1692-1697.[袁鹤然，乜贞，刘俊英，等.广西百色盆地古近系沉积特征及其古气候意义[J].地质学报，2007，81（12）：1692-1697.]
[18]Wang Qi，Hao Lewei，Chen Guojun,et al.Forming mechanism of carbonate cements in siliciclastic sandstone of Zhuhai Formation in Baiyun Sag[J].Acta Petrolei Sinica，2010，31（4）：553-558.[王琪，郝乐伟，陈国俊，等.白云凹陷珠海组砂岩中碳酸盐胶结物的形成机理[J].石油学报，2010，31（4）：554-560.]
[19]Wang Qi，Zhuo Xizhun，Chen Guojun，et al． Characteristics of carbon and oxygen isotopic compositions of carbonate cements in Triassic Yanchang sandstone in Ordos Basin[J].Natural Gas Industry，2007，27（10）:28-32.[王琪，禚喜准，陈国俊，等.延长组砂岩中碳酸盐胶结物氧碳同位素组成特征[J].天然气工业，2007，27（10）：28-32.]
[20]Kelts K，Talbot M R.Lacustrine carbonates as geochemical archives of environment al change and biotic/abiotic interactions[C]//Tilzer M M，Ser-ruya C.Ecological Structure and Function in Large Lakes.Berlin Heidelberg：Springer-Verlag，2011:290-317.
[21]Liu Deliang，Sun Xianru，Li Zhensheng,et al.Analysis of carbon and oxygen isotope on the Ordovician dolostones in the Ordos Basin[J].Petroleum Geology and Experiment，2006，28（2）:155-161.[刘德良，孙先知，李振生，等.鄂尔多斯盆地奥套系白云岩碳、氧同位素分析[J].石油实验地质，2006，28（2）：155-161.]
[22]Keith M L，Weber J N.Carbon and oxygen isotopic composition of selected limestones and fossils[J].Geochim et Cosmochim  Acta，1964，23(10/11)：1786-1816.
[23]Wang Darui.Stable Isotope Geochemistry of Oil and Gas[M].Beijing：Petroleum Industry Press，2000:82-85.[王大锐.油气稳定同位素地球化学[M].北京：地质出版社，2000：82-85.]
[24]Shackleton N J.Attainment of isotopic equilibrium between ocean water and benthonic foraminifera genus Uvigerina：Isotopic changes in the ocean during the last glacial[J].Colloques Intemational du Centre National du Recherché Scientifique，1974,219(302-209):203-209.
[25]Guo Hongli，Wang Darui.Stable isotopic compositionand origin analysis of the carbonate cements with sandstone reservoir of Tarim oil-gas bearing area[J].Petroleum Exploration and Development，1999，26（3）:31-34.[郭宏莉，王大锐.塔里木油气区砂岩储集层碳酸盐胶结物的同位素组成与成因分析[J].石油勘探与开发，1999，26（3）：31-32.]
[26]Song Tushun，Liu Li，Wang Yujie，et al.Characteristics and genesis of the bleached sandstone in，Ordos Basin[J].Oil and Gas Geology，2014，35（5）：679-685.[宋土顺，刘立，王玉杰，等.鄂尔多斯盆地漂白砒砂岩的特征及成因[J].石油与天然气地质，2014，35（5）：679-685.]
[27]Surdam R C，Crossey L J.Organic inorganic interactions and sandstone diagenesis[J].AAPG Bulletin，1989，73(1):1-23.
[28]Wang Suiji，HuangXingzhen，Tuo Jincai，et al.Evolutional characteristics and their Paleoclimate significance of trace elements in the Hetaoyuan Formation，Biyang Depression[J].Acta Sedimentologica Sinica，1997，15（1）:65-70.[王继随，黄杏珍，妥进才，等.泌阳凹陷核桃园组微量元素演化特征及其古气候意义[J].沉积学报，1997，15（1）：65-70.]
[1] 曾旭, 李剑, 田继先, 王波, 国建英, 沙威.  柴达木盆地腹部晚期构造带成藏模拟实验研究[J]. 天然气地球科学, 2018, 29(9): 1301-1309.
[2] 裴立新，刚文哲，朱传真，刘亚洲，何文军，向宝力，董岩. 准噶尔盆地烷烃气碳同位素组成及来源[J]. 天然气地球科学, 2018, 29(7): 1020-1030.
[3] 周叶骏，关平，吴颜雄，刘沛显，丁晓楠，谭宇，庞磊. 柴达木盆地西部咸水湖相沉积有机质中二苯并噻吩类组成特征及环境意义[J]. 天然气地球科学, 2018, 29(6): 908-920.
[4] 王涛利，郝爱胜，陈清，李，王庆涛，卢鸿，刘大永. 中扬子宜昌地区五峰组和龙马溪组页岩发育主控因素[J]. 天然气地球科学, 2018, 29(5): 616-631.
[5] 申宝剑，秦建中，腾格尔，潘安阳，仰云峰，边立曾. 中国南方海相烃源岩中细菌状化石识别[J]. 天然气地球科学, 2018, 29(4): 510-517.
[6] 曹涛涛，邓模，宋之光，刘光祥，黄俨然，Andrew Stefan Hursthouse. 黄铁矿对页岩油气富集成藏影响研究[J]. 天然气地球科学, 2018, 29(3): 404-414.
[7] 王钊，周新平，李树同，李士祥,邱军利，张文选,王琪. 鄂尔多斯盆地吴起地区长9段和长10段原油地球化学特征对比[J]. 天然气地球科学, 2017, 28(9): 1385-1395.
[8] 刘英杰，黄传炎，岳家恒，郭来源. 陆相湖盆层序地层格架内有机质发育及控制因素分析——以中上扬子建南地区侏罗系东岳庙段为例[J]. 天然气地球科学, 2017, 28(6): 930-938.
[9] 吴伟，谢军，石学文，赵圣贤，季春海，胡颖，郭艳波. 川东北巫溪地区五峰组—龙马溪组页岩气成藏条件与勘探前景[J]. 天然气地球科学, 2017, 28(5): 734-743.
[10] 陈兰朴，李国蓉，吴章志，朱亚林，符浩，高鱼伟，王雨辰，王冬娅，何赛，胡静. 塔里木盆地塔河油田东南斜坡海西晚期奥陶系热液作用[J]. 天然气地球科学, 2017, 28(3): 410-419.
[11] 黄成刚，关新，倪祥龙，常海燕，张世铭，杨森. 柴达木盆地英西地区E23咸化湖盆白云岩储集层特征及发育主控因素[J]. 天然气地球科学, 2017, 28(2): 219-231.
[12] 蔡郁文，张水昌，何坤，米敬奎，张文龙，王晓梅，王华建，吴朝东. 磁铁矿对有机质生烃及同位素分馏的影响[J]. 天然气地球科学, 2017, 28(2): 331-340.
[13] 王琳，赵孟军，孟庆洋，王鹏，王科，袁海莉,申磊军，雷刚. 柴达木盆地英西地区中深层油气成藏过程分析[J]. 天然气地球科学, 2017, 28(12): 1846-1854.
[14] 王静彬，高志前，康志宏，杨有星，卫端，秦念通. 塔里木盆地塔西南坳陷和田凹陷普司格组烃源岩沉积环境及有机地球化学特征[J]. 天然气地球科学, 2017, 28(11): 1723-1734.
[15] 杨振恒，魏志红，何文斌，范明，俞凌杰，徐二社，钱门辉. 川东南地区五峰组—龙马溪组页岩现场解吸气特征及其意义[J]. 天然气地球科学, 2017, 28(1): 156-163.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
[1] 李军，胡东风，邹华耀，李平平. 四川盆地元坝_通南巴地区须家河组致密砂岩储层成岩—成藏耦合关系[J]. 天然气地球科学, 2016, 27(7): 1164 -1178 .
[2] 姚泾利，王程程，陈娟萍，高岗，王飞雁，李晓凤，李佳烨，刘岩. 鄂尔多斯盆地马家沟组盐下碳酸盐岩烃源岩分布特征[J]. 天然气地球科学, 2016, 27(12): 2115 -2126 .
[3] 魏国齐，王志宏，李剑，杨威，谢增业. 四川盆地震旦系、寒武系烃源岩特征、资源潜力与勘探方向[J]. 天然气地球科学, 2017, 28(1): 1 -13 .
[4] 杨振恒，魏志红，何文斌，范明，俞凌杰，徐二社，钱门辉. 川东南地区五峰组—龙马溪组页岩现场解吸气特征及其意义[J]. 天然气地球科学, 2017, 28(1): 156 -163 .
[5] 杨晓东，张苗，魏巍，李娟，傅雪海. 沁水盆地古县区块煤系“三气”储层孔隙特征对比[J]. 天然气地球科学, 2017, 28(3): 356 -365 .
[6] 邹才能, 赵群, 董大忠, 杨智, 邱振, 梁峰, 王南, 黄勇, 端安详, 张琴, 胡志明. 页岩气基本特征、主要挑战与未来前景[J]. 天然气地球科学, 2017, 28(12): 1781 -1796 .
[7] 钱凯，孙晓惠，许小琼，韩荣花，范云，魏星，昌新玲，任珠琳，崔亚亚. 下印度河盆地石油地质、油气分布及油气富集区特征[J]. 天然气地球科学, 2017, 28(12): 1797 -1809 .
[8] 鲁新川，安永福，夏维民，胡子见，张顺存，史基安. 准噶尔盆地阜东斜坡区侏罗系三工河组沉积微相特征及对储层的控制[J]. 天然气地球科学, 2017, 28(12): 1810 -1820 .
[9] 杨志冬. 准噶尔盆地红山嘴油田红153井区二叠系夏子街组砂砾岩储层特征及影响因素[J]. 天然气地球科学, 2017, 28(12): 1829 -1838 .
[10] 罗情勇，郝婧玥，李可文，戴娜，栾进华，程礼军，张志平，胡科，钟宁宁. 重庆地区五峰组—龙马溪组页岩笔石光学特征及其在成熟度评价中的应用[J]. 天然气地球科学, 2017, 28(12): 1855 -1863 .