湖北省利川地区晚奥陶-早志留纪生产力与还原性地球化学特征.pdf

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1、湖北省利川地区晚奥陶一早志留纪生产力与还原性地球化学特征刘皓天(中国石化江汉油田分公司勘探开发研究院，湖北武汉430223)摘要：页岩气的形成和赋存与页岩形成的环境密切相关，页岩生产力和还原性是页岩品质研究的重要内容，本文通过对古海洋生产力与氧化还原地球化学指标调研基础上，以湖北省利川地区晚奥陶一早志留纪页岩钻孔资料为研究对象，开展了有机碳含量，常量、微量、稀土元素，碳、硫同位素，黄铁矿粒径分析等分析测试，研究结果认为，区内晚奥陶一早志留纪黑色页岩段整体可3t,】分为两个阶段，各个阶段的古海洋生产力和古海洋氧化还原条件有明显的

2、变化，第一阶段对应晚奥陶一早志留纪早期，高生产力和缺氧甚至是硫化的地层水体环境，是优质的油、气等资源的母岩，第二阶段对应早志留系中晚期，为贫氧一缺氧的沉积环境，生产力相对第一阶段略低，但仍可作为很好的油、气母岩，整个黑色页岩段均可作为页岩气勘探的有利层段。关键词：页岩气；生产力；还原性；中扬子；牛蹄塘组近年来，四川省威远一长宁地区、富JIl页-永川地区和重庆市涪陵地区取得了页岩勘探的突破，在志留系龙马溪组获得高产页岩气流，并建成商业页岩气开发气田，表明志留系龙马溪是扬子地区页岩气勘探的重点层系。页岩气的形成和赋存与页岩形成的环

3、境密切相关，页岩生产力和还原性是页岩品质研究的重要内容。过去几十年通过对现代海洋不同沉积环境的沉积物的研究得出了大量的数据，为研究古海洋环境的变化提供了理论基础和对比参考，因此可以利用地球化学手段反演古海洋环境，研究页岩生产力和还原性。本文通过对古海洋生产力与氧化还原地球化学指标调研基础上，以湖北省利川地区L钻孔晚奥陶一早志留纪页岩为研究对象，开展了有机碳含量，常量、微量、稀土元素，碳、硫同位素，圈，圈3圈3因莲曰5圈6圈7匿8田9口。口”固豫圈t。囡一4图1湖北省利川地区地质简图及剖面位置图1．地名2．省界3．逆断层4．正断

4、层5．寒武系6．奥陶系7．志留系8．泥盆一石炭系9．一I叠系10．三叠系11．侏罗系12．第四系13．地质界线14．L钻孔位置2017年05月化善彳挥I21囊：澡矗驻l·l出}f’蠢产匀攥簿c’·山甜议{t逶琢篱耩{J慢雌日阶刚{童{篙》害黼{P尹m憎I，oo{Xf赢弦穗辫i鼻擘耄川Ir毒㈣Ts臻带’鄹《茹巍，咐rt／11_段ml幻鼹鼍lI’14尊。，1謦辨：m掏掣：’i耩警9’’尊”，ppF蛩5}。!乎≥?W妒：■t?，!挈孳÷‘‘：27：1舡衍l世尊5—矗拶阶●一≮-一●一上锕95-●一最目彪e7}●一谖105一●一嚣1●

5、一¨6r—●一投●一謇：％t盘S—●～崎舟●一i黄铁矿粒径分析等分析测试，对研究区晚奥陶一早志留纪的古海洋生产力和古海洋的氧化一还原性质进行了探讨，深化了该地区页岩形成的环境和认识，为该区页岩气勘探提供了依据。1区域地质概况研究区位于湖北省利川市，东邻湖北省恩施州，地表广泛出露志留系一侏罗系，构造属于中扬子陆块湘鄂西褶皱带。研究区志留系龙马溪组以发育灰黑色、黑色页岩，发育黄铁矿层或黄铁矿结核为特征，黑色页岩多富含笔石纲化石”1，与下伏奥陶系五峰组生物硅质页岩整合接触”1，是区内最有利的页岩发育层段之一”1，本次研究L钻孔位于凉

6、雾乡西北侧约3公里处(图1)。2样品采集及分析方法本次利用L钻孔岩心资料系统采集样品379件，进行岩石学研究及沉积岩相分析。在此基础上，挑选33个样品作有机碳含量(TOC)分析，33个样品作常量元素分析，33个样品作微量元素分析，33个样品作稀土元素分析，33个样品作有机碳同位素分析，33个样品作硫同位素分析，33个样品作了总硫分析，19个样品作了黄铁矿分析。所有样品都经过精心挑选，然后把样品用碎样机粉碎到200目，将粉碎好的样品分成若干粉分别进行不同的地球化学测试。其中TOC测定是将100mg样品用7．0％HCl在40％环境

7、下处理24小时，去掉无机碳，进而测定有机碳含量。有机碳同位素测定是将509碎样加入6mol／L优级纯盐酸将碳酸盐反应完全，然后和蒸馏水将酸不溶物离心清洗至中性，再用冷冻干燥机冻千，称取酸不溶物重量，计算样品中碳酸盐含量，将酸不溶物采用离线法测定有机碳同位素，MAT-253分析精度为±0．2％0。黄铁矿硫同位素测定采用Cr-还原法提取，黄铁矿放入试管内用氮气排替空气后，用CrCl：和HCl溶液与之反应，利用还原反应提取黄铁矿中的硫，用高温热转变元素分析仪一稳定同位素比值质谱测定硫元素，分析精度±0．2％o。微量元素测定是使用酸溶

8、法对样品进行全岩主要元素氧化物地球化学分析。黄铁矿分析是将岩心中选取的黄铁矿样品磨制抛光面(大约3cmX3cm)，利用FEIQuanta200扫描电镜进行原位的草莓状黄铁矿统计研究，分辨率可达3．5nm，在背散射(BSE)图像中，黄铁矿直径可以直接测量，精度高于0．10．1I