中国元古代海相烃源岩形成的生物、海洋和地质因素及耦合关系研究

The Proterozoic strata has become a new increasing point and relay area of global oil and gas resources, so the distribution rule of the marine source rocks plays an vital role in predicting the oil and gas exploration in Proterozoic strata. However, how to understand the developmental mechanisms and controlling factors of Proterozoic source rocks needs interdisciplinary researches of geology, geochemistry, stratigraphy and paleoceanography, since Proterozoic and Phanerozoic are not analogous in terms of primary productivity and depositional environment. This project will focus on the main line of the organic productivity - organic matter enrichment - source rocks formation, and carry out basic research of tectonic and climatic, and pale-oceanographic and paleo-ecologic characteristics of the source rocks in the Northern China and Southern China. This research will carry out detailed geochemical studies of four representative profiles, including the Chuanlinggou Formation, the Xiamaling Formation, the Datangpo Formation and the Doushantuo Formation, to explicit the controlling factor of primary productivity, explore the effect of ocean chemistry on organic productivity and sedimentation, ascertain the strong relevant evidences of astronomical cycle and climate cycle with the formation of source rocks, and then construct the developmental mechanism of Proterozoic source rocks to predict their spatial and scale distribution. The purpose of this project is providing a scientific basis for the evaluation of ancient strata or deep field oil and gas potential resource, and develop the theories of marine organic accumulation and source rocks formation.

元古代地层已成为全球油气资源新的增长点和接替领域，其烃源岩分布规律研究对油气资源及勘探潜力预测尤其重要。但由于元古代的生物、海洋和地质环境与显生宙显著不同，如何认识和预测元古代烃源岩的发育规模，需要地质学、地球化学、地层学和古海洋学等多学科的交叉研究。本项目以有机质生产-有机质富集-烃源岩发育为主线，对中国元古代海相烃源岩形成的古构造、古气候、古海洋化学和古生态环境等开展基础研究。通过对串岭沟组、下马岭组、大塘坡组和陡山沱组等4套富有机质页岩段的精细地球化学解剖，探讨不同大气海洋环境和不同地质生物事件背景下影响原始生产力和有机质埋存的关键因素，获取天文旋回、气候旋回与古老烃源岩发育之间的关联性证据，明确我国元古代烃源岩形成的内在机制，建立元古代烃源岩发育模式并预测其时空分布，为寻找新的油气勘探目标、在深层/古老地层获得新的油气发现提供科学依据，丰富和发展海相有机质富集和烃源岩形成理论。

本项目的研究目标是对中国元古宇海相烃源岩形成的古生物、古海洋和地质背景进行基础研究，揭示初级生产力勃发和有机质富集的地质-生物过程和主控因素，明确元古宇烃源岩的发育机制和时空分布，为寻找新的油气勘探领域、在深层/古老地层获得新的油气发现提供科学依据，丰富和发展古老层系的有机质富集和烃源岩形成理论。. 项目从地球系统科学角度，系统研究了中国华北中元古界串岭沟组、下马岭组和华南新元古界大塘坡组、陡山沱组4套烃源岩发育期的生物母源和海洋环境，初步揭示了元古宙地球以生命高阶演化和海洋逐步氧化为特征的生物-环境协同演变，提出沉积有机质的主要生物母源在新元古代氧化事件之后，由原核细菌转变为真核藻类；论证了古生物和古海洋演化对有机质富集、烃源岩发育的控制作用，提出多源生油母质构成和古海洋环境动态演化控制着元古宇烃源岩生油能力，最高可达750mg/gTOC，与显生宙优质海相烃源岩相当；阐明了有机质富集和烃源岩发育与气候旋回、裂陷演化的耦合机制，根据沉积相变化，预测了4套规模烃源岩的展布范围。. 经过5年攻关，形成2项专利技术，获授权国家发明专利2项，发表/接收学术论文33篇，其中SCI/EI收录30篇，筹备出版专著2部，培养了一支高水平科研队伍，超额完成各项研究任务指标。研究成果对中新元古代生态环境演变、有机质富集和烃源岩发育机制提出独特见解，论证了有机质富集和烃源岩发育是地球生物-环境协同演化的产物，突破了中元古代地球表层严重缺氧、沉积有机质匮乏的国际普遍认知，推动以黑色页岩为核心的元古代地球系统科学研究成为全球热点；将油气生成时限从5.4亿年前推至16.4亿年前，提出中新元古界可成为我国油气勘探的接替领域，为国家“深地”计划采纳并成为重点研究方向之一。