大型湖盆高丰度烃源岩形成机理——以鄂尔多斯盆地延长组为例

In order to better understand the core scientific problem of the relationships between TOC of source rock and palaeo-productivity, redox conditions and sedimentation rates in large lacustrine basins, taking the organic-rich source rock of Yanchang Formation in Ordos basin as an example, the project will focus on following four aspects. First, the palaeo-productivity and the redox conditions will be reconstructed based on the analyses of inorganic and organic geochemistry, thin section observations and scanning electron microscopy. Second, the influence of sedimentation rates on organic carbon contents in the source rock will be determined by the method of Milankovitch cycles and well log data. Thirdly, on the basis of the above research, the coupling analysis of the lacustrine palaeo-productivity, redox conditions and sedimentary rates will be applied to establish the quantitative relationship between these controlling factors and organic carbon contents. And finally, combined with the geological background of the study area (tectonics and paleoclimate), the formation mechanisms and the controlling factors of organic-rich source rock in the lacustrine basins will be summarized, and the model of organic-rich source rock formation will be established. The results of this project will enrich the theory of petroleum geology and provide the evidences for the forecast of organic-rich source rocks in lacustrine basins.

以鄂尔多斯盆地延长组高丰度烃源岩为研究对象，针对高丰度烃源岩形成机理中古生产力、氧化还原条件和沉积速率的影响因素及与烃源岩有机质丰度之间的定量关系这一核心科学问题，采用烃源岩无机地球化学、有机地球化学分析和岩石薄片、扫描电镜等方法，对延长组高丰度烃源岩形成期的湖泊古生产力、氧化还原环境及其在纵横向变化规律及主控因素开展研究。利用有机碳分析和测井资料，结合基于米兰科维奇旋回方法计算的沉积速率，研究沉积速率对高丰度烃源岩形成的影响；在此研究的基础上，对湖泊古生产力大小、水体氧化还原环境和沉积速率进行耦合分析，建立古生产力、水体氧化还原程度、沉积速率与烃源岩有机碳含量之间的定量关系；并结合研究区古构造、古气候、事件作用等地质背景，总结大型湖盆高丰度烃源岩的形成机理和控制因素，建立高丰度烃源岩的形成模式；丰富石油地质理论，为大型湖盆烃源岩预测提供依据。

以鄂尔多斯盆地延长组长7段高丰度烃源岩为主要研究对象，针对其形成机理不明确这一核心科学问题，对长7段高丰度烃源岩沉积期的湖泊古生产力、底水氧化还原条件和沉积速率进行了研究，并分析了高丰度烃源岩形成的主控因素，建立了其形成模式。通过对长7期湖泊古生产力的定性、定量评价表明，鄂尔多斯盆地长7沉积期整体表现为超营养的湖泊，具有极高的初始生产力，这为有机质的富集提供了丰富的物质基础。该时期盆地边缘构造活动强烈，导致火山、热液活动频发，这为湖泊水体输送了大量的营养物质，促进了水体表层生物的勃发。以草莓状黄铁矿的粒径分布、Corg:P摩尔比值、黄铁矿化度（DOPT）和铁种类为判识指标，对长7沉积期的底水环境进行识别，结果表明该时期的底水主要为氧化-亚氧化的环境（氧化还原界面与沉积物-水界面基本一致），并伴有间歇的还原环境出现。沉积速率与有机质丰度的关系研究表明，当沉积速率小于1.35 cm•ka-1时，TOC含量与沉积速率没有明显的相关关系，此时的沉积速率对有机质的富集没有显著的影响，沉积物中的有机质丰度可能主要受古生产力条件和保存条件的控制；当沉积速率大于1.35 cm•ka-1时，TOC含量具有随沉积速率变大而逐渐减小的趋势，说明在此区间内，不管古生产力和保存条件对烃源岩有机质丰度的影响如何，沉积速率对TOC含量都有一定的控制，且主要表现为对有机质的稀释作用。在以上的几种因素中，湖泊古生产力的贡献最大，它为有机质的富集提供了丰富的物质基础，而长时间偏氧化的底水环境不利于有机质的保存，沉积速率在长73和长72期的贡献不大，在长71期时主要起稀释的作用，因此，长7段高丰度烃源岩的形成主要是受湖泊古生产力控制。