济阳坳陷古近系沙三下—沙四上亚段咸化湖盆证据及页岩油气地质意义

摘要

济阳坳陷是渤海湾盆地常规油气最为富集的坳陷之一，也是页岩油获得全面战略性勘探突破的坳陷，古近系沙河街组发育沙三下亚段、沙四上亚段2套主力烃源岩，其沉积环境颇受争议。利用页岩系统取芯井岩石学、元素地球化学、同位素和包裹体等资料对页岩沉积环境进行系统研究。结果表明：古近系沙三下—沙四上亚段页岩为气候控制下的咸化湖盆的产物，主要发育富碳酸盐纹层状岩相，碳酸盐矿物质量分数高，多呈纹层状、透镜状产出，平均质量分数为43%,背散射扫描电镜下部分页岩样品发现NaCl、BaSO₄和SrSO₄典型的咸化湖盆标志性矿物，页岩沉积期水体盐度相对较高；水体环境的w（Sr）/w（Ba）大于1,Sr元素质量分数大于500μg/g, B元素质量分数大于75×10^-6,相当硼质量分数主要分布在300×10^-6～700×10^-6,均显示为咸化环境；页岩w(⁸⁷Sr)/w(⁸⁶Sr)为0.710 7～0.712 4,明显高于同期海水的w(⁸⁷Sr)/w(⁸⁶Sr),结合对应稀土元素Ce正异常特征，认为沉积期水体条件受控于盆地自身环境，与海侵没有必然联系；碳酸盐矿物δ¹⁸O主要分布在-11‰～-3‰,δ¹³C主要分布在0～6‰,δ¹⁸O、δ¹³C均偏大，与沉积期湖盆气候相对干旱、湖水蒸发作用增强有关；页岩中检测到气液两相原生盐水包裹体均一化温度范围在32.5～45.3℃,对应盐度范围为19.21%～27.78%,成岩早期地层流体盐度较高；气候控制下的咸水环境为富碳酸盐页岩形成提供条件，奠定济阳坳陷古近系沙三下—沙四上亚段页岩油富集高产的基础。

关键词

济阳坳陷 / 常规油气 / 页岩油 / 咸化湖盆 / 富碳酸盐纹层状岩相