涠西南凹陷始新世沉积环境演化与烃源岩发育机制

来源 :中国地质大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:morningwind2009
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中国近海陆相地层始新世发育湖相烃源岩。然而,源岩发育层段目前存在其成因模式复杂多变、影响烃源岩发育的盆地物源及盆地内的沉积环境演化及古气候响应不明晰等问题。本研究选择涠西南凹陷始新世流沙港组作为研究对象,基于地震、测井、录井、岩心、重矿物及测试分析资料,以层序地层学、沉积学和计算机模拟技术为研究手段,重点对北部湾盆地物源、涠西南凹陷流沙港组高频层序地层、物源体系、沉积环境演化进行分析。然后,基于以上研究,对涠西南凹陷流沙港组二段烃源岩发育机制进行探索,基于天文旋回理论,揭示了涠西南凹陷湖相烃源岩在以轨道驱动作为主要控制因素的发育机制,据此提出了天文轨道周期驱动的季风气候变化控制的烃源岩发育模式。首先,确定了北部湾盆地始新世物源,揭示了始新世-渐新世物源转变对构造古地貌的响应。中-上始新世物源主要来自云开地块、下西江、南流江、古红河。相比之下,下渐新世物源主要来自钦防盆地,这可能是由于十万大山-钦防盆地地区隆起导致的侵蚀作用加强。北部湾盆地物源的转变强调了盆地周围构造古地貌和珠江与红河的演化。古珠江可能在始新世进入北部湾盆地,在早渐新世转变方向向西扩张,符合东高西地的古地形特征。古红河可能在始新世进入北部湾盆地,在早渐新世由于扬子-红河袭夺事件导致流量减小或者断流,因此不提供物源。这些物源及水系的演化表明由于青藏高原表层地貌隆起导致水系的重组,再加上印度板块和华南板块的斜碰撞导致华南沿岸地区的局部隆起,改变了原来河流的流向。其次,建立了流沙港组高分辨率四级层序格架并划分出11个四级层序,其中流三段共划分出两个四级层序(ps L32和ps L31),流二段共划分出四个四级层序(ps L24、ps L23、ps L22和ps L21),流一段共划分为五个四级层序(ps L15、ps L14、ps L13、ps L12和ps L11)。在层序格架内基于重矿物和砂体百分含量、砂体厚度识别出六大物源,分析了涠西南凹陷各四级层序单元的沉积环境及演化。流三段下层序湖盆初始形成,水体较浅,物源供给充足,发育滨浅湖-冲积平原-扇三角洲-辫状河三角洲沉积体系;上层序湖盆扩张,湖水变深,发育中深湖-滨浅湖-扇三角洲-辫状河三角洲沉积体系。流二段划分为四个四级层序,下层序ps L24沉积时期,湖盆快速扩张,广泛发育一套烃源岩沉积;中层序ps L23和ps L22沉积时期,湖盆范围相对萎缩,仍以半深湖-深湖相沉积为主;上层序ps L21沉积时期湖盆再一次扩展,半深湖-深湖范围进一步扩大且向南部缓坡带延伸。流一段划分为五个四级层序,下层序为低位体系域早期和晚期,发育半深湖-滨浅湖沉积;中层序ps L13为湖侵体系域,湖盆范围相对扩大,东西长轴方向发育曲流河三角洲;上层序ps L12和ps L11为高位体系域早期和晚期,早期大部分地区为浅湖沉积,发育大型扇三角洲和曲流河三角洲沉积体系;晚期湖盆范围急剧缩小,湖泊中心向东南迁移,仅西北物源发育大型扇三角洲。最后,在物源和沉积环境影响的大背景下,揭示了烃源岩发育的天文强迫机制。识别了~28 m长偏心率旋回,~7 m短偏心率旋回以及~84 m和~168 m超长旋回。调谐后的时间域序列显示了~405 kyr,~100 kyr,~41 kyr,~22 kyr的长短偏心率旋回和斜率、岁差旋回,以及~1.2 Myr和~2.4 Myr长周期旋回。以流沙港组一段顶界约35.2±3.5 Ma作为晚始新世-早渐新世的界限,以流沙港组一段底界~39.4 Ma作为辅助标定,天文调谐建立了整个流沙港组天文年代标尺。将调谐后的序列、湖平面变化及沉积旋回和理论周期做对比,研究表明,在偏心率高的阶段,强的季风降雨将营养物质输送到湖泊中,使得表层水体藻类勃发,降解后产生大量有机质然后沉降到底层水体保存下来,使得有机质富集保存。涠西南凹陷流二段顶底有机质含量高,其原因可能是流二段顶底沉积时期为偏心率最大时期,该时期湖平面范围较广,风化速率较高,营养物质供给充足;而流二段其余层段沉积时期偏心率为低值,湖平面水平及范围明显要低于流二段顶底沉积时期,缺乏强风化速率带来的营养物质刺激藻类等的勃发,加之湖水分层减弱,有机质保存少。综合分析表明,轨道驱动的岁差气候对涠西南凹陷烃源岩的形成具有控制作用。此外,调谐的天文年代标尺和始新世两期极热事件对比结果表明,流沙港组二段底部沉积烃源岩沉积时限约2~3 Ma(49.5~52.5 Ma)左右,对应于全球气候早始新世极热事件(EECO),流沙港组二段顶部沉积的烃源岩沉积时限约1 Ma(39.5~40.5 Ma),对应于全球气候中始新世极热事件(MECO),富有机质黑色页岩的发育响应了早始新世和中始新世全球气候变化。
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