资工10901贺轲论文

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1、利用Th/U比值曲线研究沉积环境古水深变化贺轲（长江大学地球科学学院，湖北荆州，434023）摘要：Th(钍)、U(铀)由于其化学性质的差异，造成其在氧化—还原条件变化时含量发生相应不同的变化，Th含量不受环境变化而变化，而U则变化较大，因此利用Th/U比值曲线能够反映出氧化—还原条件变化的趋势，进而反演出古水深的变化，利于判断沉积旋回性，找出相应的生储盖组合，对于判断石油的分布，运移，成藏有重大意义。同时，对于沉积环境有争议的地区，也可以利用Th/U比值曲线辅助进一步分析判断，以得到正确严谨的结论。关键词：Th/U比值曲线沉积环境古水深1.引言恢复沉积环境古水深变化具有重要意

2、义，古水深变化可以反映该区的沉积旋回性[1]，其对于解释含油区生储盖组合提供了依据。研究表明，沉积物中的微量元素、稀土元素能够定量地被搬运，并在沉积作用的过程中有规律地沉积、分布以及局部富集，它们在研究沉积环境方面是有效的[2-4]。由于沉积岩中微量元素和稀土元素的分布、分配与其形成的环境密切相关,因此,某些微量元素或稀土元素含量的高低,尤其是某些相关元素的比值大小已成为判别沉积环境的良好标志[5-7]。基于古水体深度与沉积时期的氧化一还原条件具有一定的相关性，而Th/U比值能够反映出沉积时期的氧化一还原条件，因此可利用Th/U比值来恢复沉积时期的古水深。2.Th(钍)、U(铀

3、)的化学性质铀在元素周期表中属于锕系，铀的化学性质比较活泼,在自然界中主要以+4价及+6价存在。影响+4价铀与+6价铀之间相互转化的主要因素是氧化还原电位。在氧化状态下,+4价铀被氧化为+6价铀，其化合物易溶，通常以铀酰离子（UO2+2）形式转入水中,进行铀的迁移和再分配，造成铀含量降低;而在还原条件下,+6价铀被还原为+4价铀的难溶物沉淀下来,造成沉积物中铀含量升高。虽然钍在元素周期表中也同属于锕系，但在自然界中只以+4价的钍盐存在，化学性质稳定，难受氧化—还原条件影响。并且+4价钍与+4价铀关系密切，其硅酸盐和氧化物构造类型相同，常呈类质同象置换[1]。3.Th/U比值的古

4、环境意义利用自然伽马能谱测井能根据谱线的能量将钍、铀等元素分开测得其含量。由于钍、铀因氧化—还原条件变化产生的化学稳定性上的差异，再加上其之间密切的联系，利用Th/U比值来反映水体氧化—还原环境也就有了可行意义（表1）。Th/U比值〈44~1010~30〉30沉积环境强还原还原弱氧化—弱还原强氧化表1.Th/U比值与氧化—还原环境的关系以湖泊水体为例，不同水深的湖泊环境，其含氧程度不同。在浅水环境，由于与大气接1触，再考虑到古时大气中氧含量极高，水体的充氧程度高，表现为氧化环境；随着水体加深，由于湖水对流不充分，逐渐过渡到弱氧化一弱还原环境；再到深湖区，H2S含量增高，其只进行

5、局部对流，水体则处于强还原环境。但是，充氧程度与水深之间并不是简单的线性关系，水体的充氧程度还受湖泊水动力条件的影响，如湖浪、湖流、风的吹程、盆地形态、气候条件等[1]。另外，水体的有机质含量能影响到水体的还原条件。因此影响水体氧化—还原条件的因素有很多，具体事件要结合古气候古环境具体分析，不能单纯地用深度来体现。据研究，氧化环境的深度一般小于15m，受河口影响可达到20m；弱氧化一弱还原环境的深度范围一般为15～25m，湖湾区可小于15m；还原环境的深度范围一般大于25m，湖湾区可小于15m[8-9]。通常在波浪作用带内为氧化环境，浪基面以下趋向于弱氧化一弱还原环境，风暴浪基

6、面以下基本上是还原环境[1]。海洋水体大致相同。可以看出，氧化一还原条件的变化能够反映出水深的变化，所以利用Th/U值反映古水深的变化具有一定说服性。4.分析实例4.1鄂尔多斯盆地镇33井延长组长8—长4油层组变浅旋回界限变浅该井延长组的长81一长73油层组，Th/U比值大部分在2～10之间，平均为3.72，处于还原～强还原环境。在2259m处Th/U比值最大，为12左右，代表弱氧化一弱还原环境；在相邻的长7油层组底部(2250m)，Th/U比值最小，为0.39，代表强还原环境（图1）。从Th、U含量曲线上看，在2245～2253.8m处，U的含量为异常高值，而Th的含量为低值

7、，表明在此深度内引起自然伽马异常高值的原因是U含量的异常高。说明在这一时期形成了强还原环境，使U大量地聚集。可以推测，在长81油层组沉积末期到长73油层组沉积早期，盆地发生了一次快速沉降过程，使水体出了一次突然加深，所以在镇33井区由弱氧化～弱还原环境很快演变成为强还原环境，并导致溶解状态的U逐渐从水体中析出沉淀，在长73的炭质泥岩层中富集[1]。这种水深的变化也可以与沉积相类型以及沉积韵律的变化相对应。在镇33井区，据分析长81油层组发育辫状河三角洲平原和辫状河三角洲前缘亚相，砂体的单层厚