柴达木新生代湖盆咸化环境演变及其烃源岩发育特征
湖盆咸化是陆相富烃凹陷研究的重要内容之一。古近纪期间中国大陆广泛分布咸化湖盆，部分发育著名的“小而肥”富烃凹陷。在该类湖盆中，优质烃源岩与石盐均发育于湖盆中心，且往往互层，这种“空间上叠置、时间上共生”的宏观现象使不少学者提出“湖盆咸化有利于优质烃源岩形成”的观点。但湖盆咸化对烃源岩发育的影响机制目前尚不明确，很大原因在于陆相含盐油气盆地的咸化成因、石盐的形成机理尚未解决。不同咸化程度湖水形成的烃源岩特征有何差别，优质烃源岩主要发育于何种咸化程度的湖泊中，这些问题制约着我国陆相富烃凹陷理论的完善。柴达木盆地是我国新生代典型的陆相咸化湖盆，盆内构造、沉积分区性强，不同咸化程度和深度的湖泊均有发育；且新生界不同层位均不同程度地发育暗色细粒岩，但生烃潜量差别很大。因此，新生代柴达木盆地是探讨陆相湖盆咸化与烃源岩耦合关系的绝佳场所。 为此，本论文首先利用遍布于全盆地180多口井近80,000个不同层位的氯盐和碳酸盐含量数据，结合前人对重点区域重点层位沉积相的划分方案，提出利用氯盐含量恢复古湖泊盐度，利用氯盐和碳酸盐含量的交会图鉴别古咸化环境。对不同咸化环境近20口井的有机质丰度与盐度指标进行了单井耦合，对不同时期咸化中心和生烃中心进行了平面耦合，探讨了优质烃源岩发育的咸化条件及环境背景。取得的成果认识如下： 沉积岩中氯盐含量可以很好地指示陆相湖盆古盐度。根据氯盐含量，柴达木古湖水盐度分为淡水（0-500 mg/kg）、微咸水（500-2000 mg/kg）、中咸水（2000-6000 mg/kg）、高咸水（6000-10000 mg/kg）、超咸水（>10000 mg/kg）五种类型。始新世至中新世早期柴达木古湖盆以“整体微咸化，局部高咸化-超咸化，咸化中心向东北方向迁移”为主要特征；新近纪期间柴达木湖盆以“整体中咸化，多处超咸化，咸化中心向东南方向迁移”为主要特征；第四纪期间柴达木盆地以“整体超咸化，盐岩沉积西早东晚”为主要特征。 沉积岩中碳酸盐及氯盐含量组合可以较好地划分陆相古咸化环境。柴达木古湖泊可分为微咸水湖泊，咸水深湖、咸水浅湖和盐湖4种类型。整个新生代，柴达木盆地常年性湖泊分布面积较小。始新世中期至中新世早期，常年性湖泊一直位于柴西地区，以外围微咸水湖泊和中心咸水深湖为主，湖泊向东北方向迁移，在始新世晚期狮子沟地区发育局部小盐湖。中新世晚期至上新世，常年性湖泊向一里坪地区迁移，湖泊面积变大，水体变浅，以咸水浅湖为主，分别在中新世晚期大沙坪地区及上新世中晚期小梁山-南翼山地区发育盐湖及干盐湖。第四纪，常年性湖泊向三湖坳陷迁移，面积逐渐缩小，湖水逐步咸化。 柴达木盆地前第四纪出现的3次盐湖（以沉积石盐为标志），其形成与盆地一级断裂的活动密切相关，说明在气候非超干旱情况下，构造控制作用至关重要。始新世晚期狮子沟盐湖，发育于伸展背景，受控于盆地一级断裂XI断裂，断块翘倾作用导致狮子沟地区与大湖泊隔离，单独蒸发成盐；伸展背景形成的盐湖面积小，深度大，盐层多，质地纯。中新世晚期大沙坪盐湖，发育于挤压背景，受控于盆地一级断裂柴南断裂，逆断层形成的前渊凹陷，为石盐沉积提供可容空间和保存场所，逆断层形成的盐湖与断裂走向平行，深度中等，盐层少。上新世中晚期小梁山-南翼山干盐湖，发育于柴西北整体抬升局部沉降的背景，受控于盆地一级断裂柴西断裂，整体抬升导致主湖泊向三湖坳陷迁移，局部沉降利于有限水体聚集及蒸发，这类盐湖面积广，深度小，盐层多，质地杂。不同构造背景形成的盐湖，烃源岩质量相差较大。 单井及平面有机质丰度与盐度指标耦合关系表明，柴达木新生代咸化湖盆的烃源岩可分为微咸水烃源岩和咸水烃源岩，咸水烃源岩进一步分为咸水浅湖烃源岩和咸水深湖烃源岩。柴达木盆地微咸水烃源岩主要发育于始新世中期至中新世早期，以高碳酸盐含量（30%-60%），中等有机碳含量，I-II型有机质和高-很高烃转化率为特征；咸水深湖烃源岩亦发育于始新世中期至中新世早期，以中等碳酸盐含量（20%-40%），中等有机碳含量，I-II1型有机质和中等烃转化率为特征；咸水浅湖烃源岩主要形成于中新世晚期至第四纪，以中等碳酸盐含量（15%-35%），中等-极高有机碳含量，III型有机质和极低烃转化率为特征。因此，柴达木盆地新生代咸化湖泊优质烃源岩主要发育于微-中咸水湖泊中，以高碳酸盐含量为识别特征。该类烃源岩既可发育于盐下碳酸盐中，也可发育于盐外碳酸盐中。
湖盆咸化;环境演变;烃源岩;发育特征
西北大学
博士
矿产普查与勘探
刘池阳
2018
中文
P618.13
2019-01-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）