中扬子宜昌地区下寒武统富有机质页岩黄铁矿成因、硫同位素及沉积环境分析

• 作 者: 乔博
• 出 处: 兰州大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 下寒武统 泥页岩 硫同位素 黄铁矿 沉积环境 沉积相带

页岩气作为一种新型的非常规油气资源,在我国油气勘探开发领域中占有着重要的比重。我国南方海相页岩层条件优越,储层厚度大,有机质类型好、成熟度高。目前上奥陶统五峰组-下志留统龙马溪组泥页岩地层页岩气已进行大规模开采,而下寒武统水井沱组泥页岩地层相比五峰-龙马溪组厚度更大,页岩气生成条件更优越,但除湖北宜昌地区和四川威远地区有工业性页岩气产量突破外,其他地区都没有形成突破,其原因尚未清楚。本文选取有页岩气突破的湖北宜昌地区鄂阳页一井钻井岩心样品200余件,对其进行TOC测试,选取65件样品进行总硫含量、硫同位素测试、SEM成像观察。深度剖析了下寒武统水井沱组黑色页岩的沉积环境,黄铁矿成因,并结合扬子地台其他地区下寒武统剖面,进行硫同位素对比。结果表明:（1）不同沉积环境下形成的黄铁矿形态、粒径大小不同,硫化-缺氧环境下形成的黄铁矿形态均为草莓状黄铁矿单体或者集合体,粒径大小均小于5μm,且分布区间较窄（水井沱组下部和中部黑色页岩中）;而氧化环境下形成于孔隙水中的黄铁矿粒径较大,基本为6-10μm,且分布区间较广（如岩家河组、水井沱组的上部）;（2）下寒武统水井沱组沉积时,黑色页岩硫同位素值发生了一次正偏,一次负偏的现象,δ³⁴S值由小变大再变小;底部富有机质泥页岩沉积环境为硫化-缺氧环境,硫酸盐细菌还原作用发生在海水中,硫酸盐和黄铁矿硫同位素分馏小;到水井沱组上部沉积环境演变为氧化环境,硫酸盐细菌还原作用发生在海水-沉积物界面之下的孔隙水中,并有富轻硫同位素的硫酸根的输入,造成黄铁矿硫同位素组成的负漂移;黑色页岩中通过黄铁矿形态、粒径大小所揭示的沉积环境氧化还原恢复的信息与硫同位素推断的一致,两者相互佐证。（3）不同沉积相带硫同位素值的不同,可能主要归因于不同沉积相带硫酸盐的供给储库不同,导致初始硫酸盐硫同位素组成不同,造成在硫酸盐细菌还原作用形成的黄铁矿具有不同的硫同位素组成。（4）寒武系水井沱组富有机质黑色页岩中的硫同位素变化可能对应于其沉积时期内大气-海洋体系的含氧量变化,这可能与海平面的升降、构造活动和火山活动等地质事件密切相关。