陈慧, 解习农, 李红敬, 苏明, 彭伟, 胡超涌. (2010)利用古氧相和古生产力替代指标评价四川上寺剖面二叠系海相烃源岩[J]. 古地理学报, 12(3): 324-333
Chen Hui, Xie Xinong, Li Hongjing, Su Ming, Peng Wei, Hu Chaoyong. (2010)Evaluation of the Permian marine hydrocarbon source rocks at Shangsi section in Sichuan Province using multi-proxies of paleoproductivity and paleoredox[J]. Journal Of Palaeogeography, 12(3): 324-333.   
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利用古氧相和古生产力替代指标评价四川上寺剖面二叠系海相烃源岩
陈慧1, 解习农1,2, 李红敬1, 苏明2, 彭伟2, 胡超涌3
1 中国地质大学(武汉)构造与油气资源教育部重点实验室,湖北武汉 430074
2 中国地质大学(武汉)资源学院,湖北武汉 430074
3 中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质教育部重点实验室,湖北武汉 430074

第一作者简介：陈慧,女,1985年生,硕士研究生,2008年毕业于中国地质大学(武汉), 获学士学位, 现主要从事层序地层学和烃源岩研究.通讯地址:中国地质大学(武汉)资源学院海洋科学工程系;邮编:430074.电话:(027)87481306;E-mail:hui.chen.cug@gmail.com.

通讯作者简介 解习农,男,中国地质大学(武汉)资源学院教授.

收稿日期:2009-10-28
基金:*中国石油化工股份有限公司海相油气勘探前瞻性项目(编号:G0800-06-ZS-319),地质过程与矿产资源国家重点实验室开放课题(编号:GPMR200914)和湖北省自然科学基金重点项目(编号:2008CDA095)联合资助
摘要

中国具备良好的海相地层油气勘探前景,如何正确识别并合理评价海相烃源岩是中国海相盆地油气勘探开发中亟待解决的关键问题.作者尝试利用多个微量元素分别作为古生产力和古氧相的综合替代指标,来进行有效烃源岩评价.研究中利用四川广元上寺剖面二叠系中 Mo, U, V, Cu, Ni, Zn 6个微量元素测试结果,计算得到对应两组元素过剩值: Moxs, Uxs, Vxs和 Cuxs, Nixs, Znxs;对这两组元素过剩值分别进行主成分分析,得到两个系数----古生产力替代指标综合系数(简称古生产力系数)和古氧相替代指标综合系数(简称古氧相系数),用以恢复海相烃源岩的古生产力和古氧相条件;将该系数与上寺剖面残余有机碳测试结果( TOC含量)进行相关性分析,依此确定古生产力和古氧相条件的定量等级划分.最终,根据该划分标准来判断上寺剖面烃源岩的品质.利用古生产力和古氧相的综合替代指标方法可为海相烃源岩评价工作提供一些新思路.

关键词: 海相烃源岩; 古生产力; 古氧相; 微量元素; 综合替代指标; 评价体系
中图分类号:P595 文献标志码:A 文章编号:1671-1505(2010)03-0324-10
Evaluation of the Permian marine hydrocarbon source rocks at Shangsi section in Sichuan Province using multi-proxies of paleoproductivity and paleoredox
Chen Hui1, Xie Xinong1,2, Li Hongjing1, Su Ming2, Peng Wei2, Hu Chaoyong3
1 Key Laboratory of Tectonics and Petroleum Resources of Ministry of Education,China University of Geosciences(Wuhan), Wuhan 430074, Hubei
2 Faculty of Earth Resources, China University of Geosciences(Wuhan), Wuhan 430074, Hubei
3 Key Laboratory of Biogeology and Environmental Geology of Ministry of Education,China University of Geosciences(Wuhan), Wuhan 430074, Hubei;

About the first author Chen Hui, born in 1985, is a master candidate,and was graduated and obtained her bachelor’s degree from China University of Geosciences(Wuhan)in 2008. Now she is mainly engaged in researches of sequence stratigraphy and hydrocarbon source rocks. E-mail: Hui.chen.cug@gmail.com.

About the corresponding author Xie Xinong is a professor of China University of Geosciences(Wuhan).

Abstract

Recent hydrocarbon exploration shows an encouraging hydrocarbon prospectivity for the marine strata in China. How to correctly identify and evaluate marine source rocks is of crucial importance for hydrocarbon exploration in marine basins in China. Some trace elements regarded as multi-proxies for the restoration of paleoproductivity and paleoredox conditions could be used to develop an evaluation system for effective hydrocarbon source rocks. In this paper, we use measured Moxs(a relative excess of Molybdenum compared to titanium in post-Archean Australian shale), Uxs, Vxs, Cuxs, Nixs, and Znxs in rock samples from the Permian of Shangsi section in Sichuan Province to obtain two integrated coefficients by analyses of two major components----the paleoproductivity and the paleoredox proxy coefficients. Then, the linear relationships between the two integrated coefficients and the residual total organic carbon(TOC content)are evaluated respectively. The results are taken as a criterion to quantitatively identify the rank of the paleoproductivity and the paleoredox conditions. Finally, the paleoproductivity and the paleoredox proxy coefficients of the Shangsi section are used to restore paleoproductivity and paleoredox conditions for marine rocks and to classify the rank of source rock quality. Thus, this study would provide some new ideas for identifying and evaluating the marine hydrocarbon source rocks.

Key words: marine hydrocarbon source rocks; paleoproductivity; paleoredox; trace elements; multi-proxies; evaluation system
1 引言

近年来, 新疆塔河地区海相碳酸盐岩大油田和四川普光海相碳酸盐岩大气田陆续取得突破性进展(康玉柱, 2005; 马永生, 2006), 预示中国具有良好的海相地层油气勘探前景.但是, 中国海相油气勘探工作仍面临许多问题(马永生, 2000; 金之钧和蔡立国, 2006; 汤良杰等, 2006), 如何正确识别并合理评价海相烃源岩仍然是中国海相盆地油气勘探发展中亟待解决的关键问题之一(谢树成等, 2007).近年来, 许多学者对中国海相烃源岩的成因和分布开展了大量的研究并取得丰硕的成果(戴金星等, 2000; 梁狄刚和陈建平, 2005; 秦建中, 2005).传统的反演评价方法主要依赖残余有机质等参数, 但该方法很少论及古生产力水平和古海洋氧化还原条件等地球生物学过程对烃源岩形成的影响, 因此存在很大局限性(解习农等, 2007).

古生产力水平和古氧化还原条件一直被认为是控制古代海相沉积物中有机质保存的关键要素(Pederson and Calvert, 1990; Tyson, 2005).古生产力为海底(或湖底)沉积物中有机碳含量提供物质基础; 古氧化还原条件则是影响有机质保存的重要因素(解习农等, 2007), 古氧相在富有机质海相沉积物的形成过程中扮演重要角色(Ma et al., 2008a).因此, 恢复古生产力水平和古氧相条件可为烃源岩的评价提供依据.近期很多学者尝试利用微量元素作为古生产力和古氧相替代指标, 并取得了较理想的成果(Algeo and Maynard, 2004; McManus et al., 2006; Tribovillard et al., 2008).研究表明, 利用多个微量元素替代指标要比仅使用单个微量元素替代指标更加可靠(Tribovillard et al., 2006).

中国南方四川盆地油气勘探实践表明, 扬子地区二叠系是相当重要的烃源岩层(蔡开平等, 2003; Cao et al., 2005; Ma et al., 2008b; 王一刚等, 2008).位于四川盆地的广元上寺剖面是中国南方二叠系--三叠系的代表剖面, 其地层出露情况良好, 是研究二叠系的理想剖面.已有许多学者对上寺剖面进行了研究, 他们尝试利用地球生物学方法恢复该地区二叠纪的古生产力水平和古氧相条件(Ma et al., 2008a, 2008c; Ruan et al., 2008; Yan et al., 2008; Zhou et al., 2008).但有关综合利用微量元素替代指标恢复古生产力水平和古氧相条件, 并依此评价烃源岩品质的研究较少.文中通过对广元上寺剖面二叠系样品的微量元素测试结果分析, 获得了用以恢复古生产力水平和古氧相条件的微量元素替代指标, 并利用该指标评价上寺剖面烃源岩品质并建立评价体系.

2 地质背景

四川广元上寺剖面位于四川省广元市剑阁县上寺镇(图 1-a), 地处四川盆地西北部(图 1-b), 其二叠系发育较齐全且保存良好, 是中国二叠系--三叠系的重要剖面之一.该剖面出露的二叠系厚约380, m, 从下到上依次为梁山组, 栖霞组, 茅口组, 吴家坪组和大隆组.各组岩性和沉积相如下:

栖霞组底部破碎状硅铝土层与下伏梁山组顶部灰白色中厚层灰岩呈不整合接触; 该组岩性主要包括灰白色中层--厚层状生物碎屑灰岩, 灰色中薄层状生物碎屑灰岩, 灰色--灰黑色中层--巨厚层状灰岩, 灰黑色纹层状灰岩和瘤状灰岩.栖霞组沉积相从下往上依次为沼泽相, 局限台地相, 生物碎屑滩(局部为礁后潟湖相)和陆棚相.

图1 a四川广元上寺剖面地理位置(据Isozaki et al., 2007, 修改)b广元上寺剖面区域位置及构造位置(据饶丹等, 2008; 杨荣军等, 2009, 修改)

Fig.1 a Geographic location of Shangsi section in Guangyuan of Sichuan Province(modified from Isozaki et al., 2007); b Regional and structural location of Shangsi section in Guangyuan of Sichuan Province (modified from Rao et al., 2008; Yang et al., 2009)

茅口组下部灰黑色中层状燧石条带灰岩与下伏栖霞组顶部呈整合接触; 该组岩性主要为灰色--深灰色中层--巨厚层状灰岩, 深灰色--灰黑色中层--薄层状灰岩, 灰黑色纹层状灰岩和钙质页岩及黑色碳质, 硅质泥岩等.茅口组下部和上部为陆棚相; 中上部为开阔台地相.

吴家坪组底部根土岩和铝土矿与下伏茅口组顶部呈不整合接触; 该组岩性主要为灰色--灰黑色中层--巨厚层状灰岩, 灰黑色薄层状灰岩, 硅质团块, 燧石条带等.吴家坪组沉积相从下往上依次为沼泽相, 陆棚相和开阔台地相.

大隆组底部灰黑色中薄层状灰岩与下伏吴家坪组顶部呈整合接触; 该组岩性主要包括灰黑色薄层--厚层状灰岩, 黄褐色火山灰层, 灰黑色--黑色中层--厚层状硅质岩和黑色页岩.大隆组顶部的灰色块状灰岩与上覆飞仙关组底部的灰黄色薄层泥灰岩夹钙质页岩呈整合接触.大隆组从下往上依次为台地前斜坡相, 陆棚相和深水盆地相.

3 样品采集及测试方法

文中涉及的所有样品均来自四川广元上寺剖面在采石场附近出露的露头, 样品受风化--氧化作用的影响很微弱.在二叠系栖霞组底部至大隆组顶部约380, m厚的地层中, 共采集了167个岩石样品进行微量元素测试和有机碳测试.其中, 微量元素相关测试分析在中国地质大学(武汉)地质过程与矿产资源国家重点实验室完成; 有机碳测试在中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所实验研究中心完成.

4 数据处理及分析
4.1 微量元素替代指标的确定

根据不同微量元素地球化学性质的差异, 作者选取Cu, Ni, Zn作为还原古生产力水平的微量元素替代指标, Mo, U, V作为还原古氧相条件的微量元素替代指标.利用微量元素替代指标还原古生产力水平和古氧相条件之前, 对微量元素含量进行校正并得到对应的过剩值, 从而排除陆源物质的干扰(Algeo and Maynard, 2004; Tribovillard et al., 2006).以下简述这些元素作为替代指标的依据.

4.1.1 微量元素化学性质及其指示作用

1)作为古氧相替代指标的元素铀, 钒, 钼

常氧海水环境中, 铀, 钒, 钼都以其高价态离子形成稳定化合物溶解在海水中(Broecker and Peng, 1982; Breit and Wanty, 1991; Algeo and Maynard, 2004).弱还原环境下, 这些元素从高价态离子被还原成较低价态从而沉积下来(Algeo and Maynard, 2004; Tribovillard et al., 2006), 但其沉积量受到环境条件的制约(Morford and Emerson, 1999), 如沉积物吸附能力和有机质含量(Zheng et al., 2000).强还原条件下, 这些元素被还原至更低的价态, 它们便以氧化物和氢氧化物形式自生沉积, 或受到自生黄铁矿直接捕获而在沉积物中富集起来(Wanty and Goldhaber, 1992; Adelson et al., 2001; Algeo and Maynard, 2004).

但对于某些铀富集的沉积物, 若经历二次注氧事件, 重新富集氧气的短暂过程可能造成沉积物中铀的流失(Zheng et al., 2002a, 2002b; McManus et al., 2005).此流失可能影响铀作为古氧相替代指标的可靠性, 因此, 将铀与其他替代指标综合利用能更可靠地反映古氧相环境.

2)作为古生产力替代指标的元素镍, 铜, 锌

镍, 铜, 锌都具有微量营养元素的地球化学行为.常氧海水环境中, 大部分镍形成NiCO3溶解在水体中或被腐殖质和黄腐酸吸附; 铜主要以有机金属配合基形式存在; 大部分锌会与腐植酸或黄腐酸形成络合物(Algeo and Maynard, 2004).厌氧--还原条件下, 镍形成不溶硫化物NiS而被自生黄铁矿捕获在固溶体中保存下来(Morse and Luther, 1999), 还可以被四吡咯络合物吸收并保存下来(Grosjean et al., 2004); 铜可能形成自生硫化物CuS或Cu2S或被黄铁矿捕获在固溶体中而保存下来; 锌可以在黄铁矿中形成固融相的ZnS或形成自生硫化物闪锌矿而保存下来(Morse and Luther, 1999).

镍, 铜, 锌的强烈富集暗示曾有较高含量的有机质将其大量带到沉积物中; 随后在还原条件下, 沉积物中的镍, 铜, 锌被保存下来(Tribovillard et al., 2006).因此, 它们可作为指示古生产力水平高低的元素替代指标.

4.1.2 微量元素过剩值的计算

Xxs表示元素X的过剩值, 该值是利用澳大利亚后太古代平均页岩(PAAS)中微量元素含量(表1)对样品微量元素含量进行Ti校正后得到.校正公式为:

Xxs=Xtotal-Titotal× (X/Ti)PAAS

其中所用(X/Ti)PAAS引自Taylor和McLennan(1985).

Xxs为正, 说明该元素相对PAAS呈海相自生富集或火山热液富集; 其值为负, 说明样品中该元素含量主要由陆源物质贡献(Algeo and Maynard, 2004)(图 2).文中采用Moxs, Uxs, Vxs作为古氧化还原条件的微量元素替代指标; Cuxs, Nixs, Znxs作为古生产力水平的微量元素替代指标.

4.2 微量元素综合系数的计算

利用多个微量元素替代指标的综合性质要比仅使用单个微量元素替代指标更加可靠(Tribovillard et al., 2006), 故文中对上述两组微量元素替代指标Moxs, Uxs, Vxs和Cuxs, Nixs, Znxs分别进行主成分分析, 并得到两个综合系数:古氧相替代指标综合系数Y1和古生产力替代指标综合系数Y2.获得的关系式分别如下:

Y1=0.587958× Vxs+0.574984× Moxs+0.568946× Uxs

Y2=0.610962× Znxs+0.593955× Cuxs+0.523396× Nixs

将上寺剖面各岩石样品的微量元素过剩值代入以上关系式中, 计算得到各样品对应的综合系数.

4.3 微量元素综合系数与有机碳含量(TOC含量)相关性分析

上寺剖面所测镜质体反射率(Ro)较低, 表明其地层尚处于成熟早期阶段, 因此利用残余有机碳测试结果表示有机碳含量(TOC含量)时, 可以不必对其样品的残余有机碳结果进行恢复(秦建中等, 2007).

表2为将上寺剖面不同岩性, 同一岩性不同颜色, 同一岩性同一颜色不同厚度样品对应的两个综合系数分别与TOC进行相关性分析后得到的结果.

表1 PAAS的Ti, Mo, U, V, Cu, Ni, Zn含量 Table 1 Content of Ti, Mo, U, V, Cu, Ni, Zn from PAAS
表2 四川广元上寺剖面古氧相, 古生产力系数与TOC含量相关性分析结果 Table 2 Results of relationship between paleoproductivity proxy coefficient and paleoredox proxy coefficient with TOC content at Shangsi section in Guangyuan of Sichuan Province

4.3.1 古生产力系数与TOC含量的相关性

按不同岩性对广元上寺剖面各样品的古生产力系数与TOC含量进行相关性分析后, 分别得到不同的线性方程和相关系数(表 2):纹层状灰岩对应的古生产力系数与TOC含量呈极高相关(相关系数r=0.94); 硅质岩和页岩对应的古生产力系数与TOC含量呈中度相关(r分别为0.536和0.627); 灰岩对应的古生产力系数与TOC含量相关性较复杂.按不同颜色对上寺剖面灰岩样品的古生产力系数与TOC含量进行相关性分析(表 2), 结果表明:黑色--灰黑色灰岩和深灰色灰岩对应的古生产力系数与TOC含量呈高度相关(r分别为0.764和0.843); 而灰白色--浅灰色--灰色灰岩对应的古生产力系数与TOC含量呈极低相关(r=0.049).单独针对深灰色灰岩按不同厚度对其生产力系数与TOC含量进行相关性分析后(表 2)发现:中层--中薄层灰岩对应的古生产力系数与TOC含量呈极高相关(r=0.986); 中厚层灰岩对应的古生产力系数与TOC含量呈高度相关(r=0.839); 巨厚层--厚层灰岩对应的古生产力系数与TOC含量呈低度相关(r=0.354).

通过对广元上寺剖面古生产力系数与TOC含量进行相关性分析可知:除灰白色--浅灰色--灰色灰岩对应的古生产力系数相当低且与TOC含量呈极低相关(r=0.049)以外, 上寺剖面其他样品对应的古生产力系数与TOC含量之间都表现出中度, 高度甚至极高度的相关性.此外, 研究还表明:TOC含量很低的样品, 其古生产力系数与TOC含量相关性差, 而TOC含量较高的样品, 其古生产力系数与TOC含量相关性较好, 说明古生产力系数可能更适用于TOC含量较高的海相烃源岩的判识.

4.3.2 古氧相系数与TOC含量的相关性

按不同岩性对广元上寺剖面各样品的古氧相系数与TOC含量进行相关性分析, 分别得到不同的线性方程和不同的相关系数(表 2, 图3), 结果表明:纹层状灰岩对应的古氧相系数与TOC含量呈极低相关(r=0.065); 硅质岩和页岩对应的古氧相系数相对很高(几乎全部大于200× 10-6), 它们并不随TOC含量增多而逐渐增大; 灰岩对应的古氧相系数与TOC含量相关性较复杂.按不同颜色对上寺剖面灰岩样品的古氧相系数与TOC含量进行相关性分析(图 4), 可知:黑色灰岩对应的古氧相系数相对很高(大于100× 10-6), 它们并不随TOC含量增多而逐渐增大; 部分灰黑色灰岩对应的古氧相系数特征与黑色灰岩相同, 另一部分灰黑色灰岩对应的古氧相系数与TOC含量呈中度相关(r=0.683)(表 2); 深灰色灰岩对应的古氧相系数与TOC含量呈高度相关(r=0.783); 而灰白色--浅灰色--灰色灰岩对应的古氧相系数与TOC含量呈极低相关(r=0.074).单独针对深灰色灰岩按不同厚度对其古氧相系数与TOC含量进行相关性分析后(表 2)发现:中层--中薄层灰岩对应的古氧相系数与TOC含量呈极高相关(r=0.968); 中厚层灰岩对应的古氧相系数与TOC含量呈中度相关(r=0.54); 巨厚层--厚层灰岩对应的古氧相系数与TOC含量呈中度相关(r=0.585).

图2 四川广元上寺剖面微量元素过剩值综合柱状图Fig.2 Comprehensive column showing excess of content of trace elements of the Shangsi section in Guangyuan, Sichuan Province

图3 四川广元上寺剖面不同岩性样品的古氧相系数与TOC含量关系图Fig.3 Relationships between paleoredox proxy coefficient and TOC content in different rock samples at Shangsi section in Guangyuan of Sichuan Province

图4 四川广元上寺剖面不同颜色灰岩样品的古氧相系数与TOC含量关系图Fig.4 Relationships between paleoredox proxy coefficient and TOC content in different color limestone samples at Shangsi section in Guangyuan of Sichuan Province

通过对上寺剖面古氧相系数与TOC含量的相关性分析可知:灰白色--浅灰色--灰色灰岩对应的古氧相系数较低且与TOC含量呈极低相关(r=0.074); 纹层状灰岩对应的古氧相系数在50× 10-6左右波动, 且与TOC含量呈极低相关(r=0.065); 深灰色灰岩对应的古氧相系数与TOC含量呈高度相关(r=0.783); 黑色灰岩, 部分灰黑色灰岩, 页岩以及硅质岩对应的古氧相系数很高.此外, 研究还表明:TOC含量很低的样品, 其古氧相系数与TOC含量相关性差; 而TOC含量较高的样品中, 部分样品的古氧相系数较大但相关性不明显, 其余样品的古氧相系数与TOC含量相关性较好, 说明古氧相系数可能更适用于TOC含量较高的海相烃源岩的判识.

5 讨论
5.1 利用综合系数建立烃源岩评价体系并确定分级标准

古生产力和古氧相条件对烃源岩的形成具有重要的影响:当古生产力达到一定水平, 且生成的有机质能够在较还原条件下被保存, 则可能形成烃源岩; 能保存下来的有机质越多, 则越有利于形成优质烃源岩.因此, 考虑根据古氧相系数和古生产力系数建立一套烃源岩评价体系.

由前文可知, 灰白色--浅灰色--灰色灰岩所对应的古生产力系数与TOC含量的相关性与广元上寺剖面其他岩性样品有显著差异.对灰白色--浅灰色--灰色灰岩的古生产力系数与TOC含量拟合直线方程, 并将其与上寺剖面其他岩性样品所对应的古生产力系数与TOC含量的拟合直线方程取交点(图 5), 作为表示古生产力水平低与中等的划分界限.两条拟合直线的交点为(0.33, 6.84), 上寺剖面各样品的古生产力系数中无介于6.84× 10-6~7× 10-6的数值, 可取古生产力系数7× 10-6作为表示古生产力水平低与中等的划分界限.古生产力系数小于7× 10-6时, 表示古生产力水平低.再根据大于7× 10-6的古生产力系数的聚类分析结果, 将古生产力系数50× 10-6和 100× 10-6 作为古生产力水平中等与高和高与极高的划分界限.

图5 四川广元上寺剖面浅色灰岩样品与其他样品的古生产力系数及TOC含量关系图Fig.5 Relationships of two groups samples(light colored limestones and other samples)between paleoproductivity proxy coefficient and TOC content at Shangsi section in Guangyuan of Sichuan Province

同样, 根据灰白色--浅灰色--灰色灰岩的古氧相系数与TOC含量拟合直线方程, 并将其与其他颜色灰岩样品所对应的古氧相系数与TOC含量的拟合直线方程取交点(图 6), 作为古氧相条件为常氧与贫氧的划分界限.两条拟合直线方程的交点为(0.31, 10.46), 文中取古氧相系数10.5× 10-6作为常氧与贫氧两个古氧相的划分界限.古氧相系数小于10.5× 10-6时, 表示古氧相条件为常氧; 古氧相系数大于10.5× 10-6时, 根据前述古氧相系数与TOC含量的相关性特征, 另取古氧相系数50× 10-6和100× 10-6分别作为古氧相条件为贫氧与准无氧以及准无氧与无氧的划分界限.

图6 四川广元上寺剖面浅色灰岩样品与深色灰岩样品的古氧相系数及TOC含量关系图Fig.6 Relationships of two groups(light colored and deep colored limestones)between paleoredox proxy coefficient and TOC content at Shangsi section in Guangyuan of Sichuan Province

根据上述指标等级划分, 进一步得到烃源岩的划分标准(表 3).

表3 四川广元上寺剖面烃源岩的古氧相系数与古生产力系数评价指标 Table 3 Evaluation factors of paleoproductivity and paleoredox proxy coefficients of hydrocarbon source rocks from the Shangsi section in Guangyuan of Sichuan Province
5.2 广元上寺剖面海相烃源岩评价结果

根据上述标准, 将广元上寺剖面各样品的综合系数进行直角坐标系投影(横轴为古氧相系数, 纵轴为古生产力系数).不同样品所属的生境型(Yan et al., 2008)由不同符号表示(图 7).优质烃源岩层位大部分属于Ⅴ 1生境型, 个别属于Ⅳ 2和Ⅲ 1, Ⅲ 2生境型.

研究表明, 广元上寺二叠系大隆组中上部灰黑色--黑色中层--厚层状硅质岩, 黑色页岩和茅口组上部深灰色--灰黑色中层--薄层状灰岩, 灰黑色纹层状灰岩, 钙质页岩, 硅质条带及黑色碳质, 硅质泥岩为优质烃源岩; 茅口组中上部灰黑色中薄层灰岩夹灰黑色薄层硅质页岩和栖霞组中部灰黑色薄层灰岩与黑色薄层碳质页岩互层为一般烃源岩.

图7 四川广元上寺剖面不同生境型古氧相系数与古生产力系数的直角坐标系图, (其生境型类别引自Yan et al., 2008)Fig.7 Paleoproductivity and paleoredox proxy coefficients of samples at Shangsi section in a cartesian coordinate system, with different kinds of marks indicating different kinds of habitat types(habitat types from Yan et al., 2008)

5.3 烃源岩传统评价结果与微量元素综合

替代指标评价结果的比较 传统烃源岩评价通常根据岩石中残余有机质含量高低划分等级标准, 不同学者采取的残余有机碳含量划分标准略有不同(蔡开平等, 2003; 金之钧和王清晨, 2007; 李红敬等, 2009).文中对广元上寺剖面样品进行传统烃源岩评价时, 取烃源岩的TOC含量下限为0.30%, 优质烃源岩的TOC含量下限为1.5%.将评价结果与前文中微量元素综合替代指标的评价结果进行对比发现:广元上寺剖面167个样品中, 利用传统评价方法得到90个样品属于烃源岩; 利用微量元素综合替代指标评价方法得到64个样品属于烃源岩.两种评价方法所得非烃源岩与烃源岩的评价结果相同率达72.5%.而且, 利用微量元素综合替代指标评价方法评价得到16个样品为优质烃源岩, 其中13个样品经过传统方法评价也属于优质烃源岩, 一致率达81.3%.

6 结论

1)利用广元上寺剖面二叠系岩石样品的Mo, U, V, Cu, Ni, Zn 6个微量元素测试结果可以得到两个综合系数:古氧相替代指标综合系数和古生产力替代指标综合系数.

2)四川广元上寺剖面中TOC含量很低的样品, 其古生产力系数, 古氧相系数与TOC含量相关性均较差; 部分TOC含量较高的样品, 其古生产力系数和古氧相系数与TOC含量表现出较好的相关性.研究显示, 古生产力系数和古氧相系数可能更适用于TOC含量较高的优质烃源岩的判识.

3)依据四川广元上寺剖面古生产力系数与古氧相系数建立了烃源岩评价体系, 其中古生产力系数7× 10-6, 50× 10-6和100× 10-6分别作为低与中等, 中等与较高, 较高与极高古生产力水平的划分界限; 古氧相系数10.5× 10-6, 50× 10-6和100× 10-6分别作为常氧与贫氧, 贫氧与准无氧, 准无氧与无氧古氧相条件的划分界限.

4)利用古生产力和古氧相的微量元素综合系数对广元上寺剖面二叠系进行烃源岩评价, 结果表明大隆组中上部和茅口组上部发育优质烃源岩; 茅口组中上部和栖霞组中部可能发育一般烃源岩.

致谢 在研究过程中, 得到中国石油化工股份有限公司海相油气勘探前瞻性项目"海相优质烃源岩形成的地球生物学过程"课题组各位老师的指导和帮助, 在此谨向他们表示感谢.

The authors have declared that no competing interests exist.

作者声明没有竞争性利益冲突.

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