渤海湾盆地作为中国最重要的含油气盆地之一,发育多套且广泛分布的古近系陆相泥页岩层系。前人往往主要关注古气候条件、陆源输入以及水介质条件(盐度、深度)对富有机质泥页岩形成的影响。关于热液流体的研究相对较少,多集中在热液成矿、储层溶蚀成孔以及烃源岩生/排烃等方面,热液对有机质富集的影响及其机理的研究相对较少,且相关研究缺乏系统性。渤海湾盆地东缘在地质历史时期的构造运动一直比较活跃,特别是中生代—新生代以来,受郯庐断裂带影响,盆地东缘的火山-热液活动极为强烈,而在盆地邻近郯庐断裂带的区域则沉积了沙河街组、东营组等多套富有机质岩层,这些富有机质泥页岩是开展热液活动作用下有机质富集机理研究的理想对象。中海石油天津分公司杨海风教授级高级工程师综合岩石热解、常量元素、微量元素、稀土元素以及生物标志化合物等分析测试资料,探究了热液活动背景下渤海湾盆地东南缘古近系沙河街组—东营组烃源岩的有机质富集机理,建立了不同热液作用强度下的有机质富集模式。相关研究认识刊登在《石油学报》第46卷第6期。
(1)渤海湾盆地东南缘沙河街组—东营组烃源岩的品质存在显著差异。庙西凹陷南洼品质最好的烃源岩分布在沙河街组一段(沙一段)—沙河街组二段(沙二段)和沙河街组三段(沙三段),有机质类型以Ⅰ型、Ⅱ1型为主,沙河街组四段(沙四段)烃源岩的总有机碳(TOC)含量较低,有机质类型以Ⅱ1型、Ⅱ2型为主。莱州湾凹陷品质较好的烃源岩分布在沙三段和沙四段,有机质类型包括Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型;沙一段—沙二段和东营组三段(东三段)烃源岩的TOC含量相对较低,品质较差。
(2)渤海湾盆地东南缘古近系沙河街组—东营组沉积期的热液活动强度控制着泥页岩的有机质富集。当热液活动强度适宜(δEu<2)时,深部热液流体带来的H2S、SO2等还原性气体和大量营养物质有利于形成良好的保存条件和较高的古生产力;虽然硫酸盐还原反应同时也消耗了大量的有机质,但整体上热液活动促进了有机质的大规模富集。当热液活动强烈(δEu>2)时,热液喷涌会使得水柱混合,导致氧气溶解量迅速增加,有机质保存条件被逐渐破坏;此时,虽然古生产力仍较高,但整体上不利于沉积有机质富集。
(3)建立了热液活动强度适宜(δEu<2)条件下古生产力-保存条件主导的有机质富集模式和热液作用强烈(δEu>2)条件下的有机质差异分布模式。未来,该领域的研究应重点关注热液作用-盐度/温度-成烃生物类群-古生产力-有机质富集之间的耦合关系和热液活动-非营养物质-古生产力-有机质富集之间的耦合关系。
论文链接:http://www.syxb-cps.com.cn/CN/10.7623/syxb202506005