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第 48 卷 第 5 期 煤田地质与勘探 Vol. 48 No.5 2020 年 10 月 COAL GEOLOGY 2. College of Mining Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China; 3. Shanxi Provincial Guoxin Energy Development Group Co. Ltd., Taiyuan 030006, China Abstract In order to deeply analyze the indication of oil shale development characteristics on paleoenvironments and provide theoretical guidance for oil shale resource uation, the organic geochemistry and elemental geo- chemistry characteristics of the Neogene Zhangcun ation oil shale in the central part of the Qinshui basin were analyzed by Rock- and TOC and the paleoclimate and paleogeographic environments of the depositional period were discussed as well. The results show that the oil shale of Zhangcun ation has the low oil content which Tar4.15, higher hydrocarbon potential, kerogen is of sapropel typeI1, which has relatively shallow burial depth. The element enrichment coefficients inds indicated that the source of organic matters are a mixed source, but productivity of lakes provided major material for oil shale. The climate was warm and humid during the deposi- tional period, and the water in the basin was gradually desalted from salt lake, while the oil shale was ed in an anaerobic and deep lake environment with weak stratification. The geochemical characteristics of oil shale are well coupled with the palaeoclimate and palaeogeographical environments. Keywords oil shale; Rock-; geochemistry; palaeoenvironment; element enrichment coefficients inds 非常规油气资源已经引起全世界关注[1-4]， 致密 砂岩气、煤层气以及页岩油、页岩气等资源开发利 用潜力巨大[5-7]，成为我国清洁能源良好的补充或替 代者。前人对非常规油气资源探索集中在经济、资 第 5 期 刘燕海等 沁水盆地新近纪张村组油页岩评价及古环境分析 17 源储量评价方面[8-11]，基于岩层自身特性，利用岩 石学、岩相学和地球化学等特征反演油气盆地的古 构造、古环境成为新的研究方向[12-13]。我国不同含 油页岩坳陷和断陷盆地中油页岩发育规律可总结 为坳陷型盆地中分布广泛但含油率较小，断陷型 盆地中资源量有限但富油[14-15]，国内外学者对油页 岩主微量元素地球化学特征、有机质特征、微生物 特征、干酪根等方面已开展了大量的研究[16-19]，认 为油页岩是分析古气候、古环境以及古构造运动场 的良好示踪剂和高分辨率自然档案[5,20-21]。因此，油 页岩的地球化学特征研究对探讨成矿机理具有重要 意义。 沁水盆地中部新近系上新统张村组上部油页岩 分布于沁水盆地武乡一带，含油率一般，埋藏较浅， 在张村附近其上覆岩层为含硅藻土岩黏土岩及楼则 峪组粉细砂岩，厚度为数米至数十米，易开发，具有 一定勘探价值， 但以往开展的研究工作较少， 笔者在 野外地质特征踏勘的基础上， 通过系统样品采集， 运 用有机地球化学和主微量元素分析等方法， 分析张村 组油页岩的岩石地球化学特征，探讨其古地理环境， 旨在为油页岩资源评价与开发提供理论指导。 1 地质背景 研究区位于沁水盆地中部，区内地层为倾向 NW 的单斜构造，以发育 SN 向断裂为特征图 1。 沁水盆地主要经历了中生代 SEENWW 向水平挤 压、 古近纪和新近纪 NNESSW 向挤压以及第四纪 NEE 向挤压 3 个主要阶段[22]。新生代以来，研究区 总体是在伸展构造背景下发生隆升、裂陷，伴随古 近纪末和新近纪末 2 次挤压作用，以地壳间隙性抬 升和继承性断裂活动为主导形式运动。渐新世末在 褶皱隆起的基础上，上地幔进一步上隆，晋中盆地 边界断裂活动加剧，以盆地下陷向箕形发展、山体 隆升和邻近地区形成山间盆地为特征。 图 1 区域地质构造据李琨杰[23]，修改及武乡地区地层柱状图 Fig.1 Regional tectonic outline of Qinshui basinmodified after Li [23] and stratigraphic column of Wuxiang area 研究区出露地层由老至新依次为三叠系二马 营组图 1b，图 2a，新近系任家垴组、张村组，第 四系楼则峪组和第四系黄土。张村组N2z为一套灰 绿–灰黑黏土夹多层紫色砂质黏土， 颜色由浅至深形 成数个旋回，底部常见砂砾层或含砂砾层，中上部 发育油页岩层，顶部为含硅藻土黏土岩，与下伏任 家垴组N2r呈角度不整合接触。张村组埋深仅数米 至数十米，为主要含化石层位，除含有大量犀科、 18 煤田地质与勘探 第 48 卷 三趾马、山西猞猁、似布氏羚羊及鱼群脊椎动物化 石之外，昆虫、软体、植物及介形虫、轮藻、木本 类孢粉等微体化石均较丰富[24]。张村组普遍发育于 沁水盆地内，含油页岩层在武乡县张村、漆树坡、 朱家凹及榆社县王宁村局部出露， 岩性为黑色–棕黑 色黏土岩， 具平行层理图 2b图 2d， 发育不稳定， 新鲜油页岩具刺鼻油味，黏度较大，矿物组分由石 英、长石、方解石及黏土矿物组成，扫描电镜探测 其含有硅藻等有机组分图 2e，图 2f。由于勘探过 程中油页岩下部出水情况严重，未揭露直接底板， 预测厚度大于 5.7 m图 2d。 2 样品采集与实验方法 样品取自浅井中图 2d，刻槽取样，采样间隔 0.5 m，自上而下共采取 11 个油页岩样。由于在施 工浅井中渗水严重，未能揭露全部油页岩底板，初 步认定其厚度大于 5.7 m。选取浅井中部 E05 号油 页岩样在煤与煤层气山西省重点实验室进行高位发 热量和低温干馏测试分析，结果显示，其高位发热 量 Qgr,d为 2.53 MJ/kg，空气干燥基干馏总水分为 3.62， 半焦产率 CRad为 90， 含油率 Tar 为 4.15， 气体损失为 2.23，属于低含油率油页岩[25]。实验 方法与测试项目如下。 a. 总有机碳TOC测试 参照 GB/T 191452003 沉积岩中有机碳的测定[26]将新鲜页岩样品研磨 至 200 目74 μm以下，根据样品有机质含量称取 5 g 样品，经 5稀盐酸反复冲洗并在烘干箱干燥处理 后，使用红外碳硫分析仪EltraCS-800测定 TOC， 测试精度优于 0.5。 b. 热解实验 利用玛瑙研钵将油页岩样品粉 碎至 100 目150 μm以下，称取 100 mg 样品放置坩 埚中使用 YQ-Ⅷ A 型岩石热解仪进行热解实验， 依 据为 GB/T 186022012岩石热解分析[27]。实验 开始时先快速升温，3 min 内加热到 300℃，然后按 照 25/min℃速率升温到 650℃。岩石热解测得游离 烃量 S0及 S1，裂解烃 S2和最高热解温度 Tmax。热解 炉升温精度为1℃。 c. 扫描电镜与X射线荧光光谱仪XRF测试 将野 外新鲜样品取平整断面约 5 mm、厚度 1 mm 薄片， 为增大其导电性进行氩离子抛光和喷金处理，进行 场发射扫描电镜型号 JSM-7610F测试，工作电压 515 kV，观测距离 810 mm，分辨率 1 nm。 d. 元素分析 经室内薄片鉴定， 挑选新鲜代表 性样品在玛瑙研钵中破碎成 200 目74 μm以下粉末 用于元素分析。主量元素及部分微量元素利用理学 ZSX-Primus IV 型 X 射线荧光光谱仪XRF测试，测 试电压 50 kV，电流 50 mA，测试精度优于 5，测 试温度 22℃，湿度 23。 3 实验结果 有机质丰度是油页岩生烃成藏的基础， 在相同条 件下，页岩的有机质丰度越高，生烃潜力越大，本文 通过 Rock- 热解获得生烃潜力S1S2来评价烃源 岩中有机质丰度表 1。S0和 S1为油页岩游离烃，S2 为裂解烃，对应不溶有机质中的可产烃部分[28]。由 表 1 可知，游离烃 S1为 0.053 56.181 1 mg/g，平均 图 2 新近系张村组与油页岩层野外及扫描电镜特征 Fig.2 Field and SEM characteristics of the oil shale of Zhangcun ation, Neogene 第 5 期 刘燕海等 沁水盆地新近纪张村组油页岩评价及古环境分析 19 表 1 油页岩样热解结果 Table 1 Rock- data of the oil shale 样品号 S0/mgg–1 S1/mgg–1 S2/mgg–1 Tmax/℃ S1S2/mgg–1TOC/mgg–1 氢指数 IH E01 0.006 6 6.181 1 23.182 3 409 29.363 4 2.437 7 950.991 E02 0.009 0 0.922 8 10.471 6 425 11.394 4 0.946 3 1 106.584 E03 0.006 4 2.088 1 25.460 3 431 27.548 4 2.287 2 1 113.165 E04 0.008 5 2.284 8 23.598 6 427 25.883 4 2.149 0 1 098.120 E05 0.007 2 4.157 6 36.598 4 425 40.756 0 3.383 3 1 081.737 E06 0.008 3 5.093 5 40.982 4 426 46.075 9 3.825 0 1 071.435 E07 0.009 1 3.685 3 40.936 7 429 44.622 0 3.704 4 1 105.083 E08 0.010 1 5.022 2 52.132 4 430 57.154 6 4.744 7 1 098.750 E09 0.010 3 0.258 5 4.869 2 421 5.127 7 0.426 5 1 141.665 E10 0.007 6 0.053 5 0.521 5 390 0.575 0 0.048 4 1 077.479 E11 0.006 8 0.156 6 2.535 0 419 2.691 6 0.224 0 1 131.696 注IH 100S2/TOC 2.718 5 mg/g，热解烃 S2为 0.521 552.132 4 mg/g， 平均 23.753 5 mg/g。生烃潜力S1S2为 0.575 57.154 6 mg/g，平均 26.472 mg/g，表明研究区生烃 潜力普遍较高。 岩石中有机质在成熟过程中，发生一系列不可 逆的物理化学变化，不同变质阶段其元素组成、官 能团构成、自由基含量和荧光性等特征各异[29]，烃 源岩的镜质体反射率和热解峰值温度Tmax具有相 关性[30]，Tmax可指示有机质的热演化程度，为此， 本文利用 Tmax值来表征油页岩的成熟度。由表 1 可 知，实验测得的 Tmax介于 390431℃，平均 421℃， 总体处于生油门限附近图 3a。 按照氢指数IH值将烃源岩干酪根类型分为标准 腐泥型I1IH≥800，含腐殖腐泥型I2400≤IH＜800， 混合型Ⅱ150≤IH＜400，含腐泥腐殖型Ⅲ170≤ IH＜150和标准腐殖型Ⅲ2IH＜70[32]。由表1可知，样 品氢指数均大于800，指示干酪根类型为标准腐泥 型I1。 总有机碳测试结果表 1显示，E09E11 号样 品 TOC 含量较低，上部油页岩中 TOC 较高，总体 介于 0.946 34.744 7 mg/g。 研究区样品主量、微量元素测试结果见表 2。由 表 2 可知，油页岩主量元素以 SiO2和 Al2O3为主，其 次 为 CaO 、 Fe2O3、 MgO 和 K2O 。 SiO2含 量 35.9563.44，平均 52.31；Al2O3含量 8.46 14.73，平均 11.21CaO 含量 2.6719.55，平 均 8.34；Fe2O3T含量 4.116.77，平均 5.24； K2O 含量 1.833.18，平均 2.41；Na2O 含量 0.461.54，平均 0.81；MgO 含量 1.943.78， 平均 2.75。与上地壳常量元素相比，沁水盆地张 村组油页岩富钙，平均 wCaO8.35，贫硅、铝 和钠[33]，指示研究区油页岩有机质组分和碳酸盐岩矿 物较多。油页岩微量元素富集系数分析显示，Zn、Sr、 Pb 和 Mn 大于 1 或接近 1，其余元素均呈不同程度的 亏损图 3b。可以用来表征湖盆内化学沉积特征的 Mn 和 Sr 元素富集系数为 1.2 和 4.7； 可以指示陆源风 化产物随载体带入湖盆沉积特征的 Cu、Ni、Co、V 和 Cr 等元素平均富集系数 0.64， 说明张村组油页岩物 质成分以内源沉积为主体，外源碎屑为补充，属混合 来源，暗示湖泊自身的化学沉积作用为油页岩成藏提 供了主体物质基础。 4 结果分析与讨论 Sr 值对于古气候和古环境分析有很好的指示意 义[18,34-35]。张村组油页岩 Sr 值在岩层底部和中部样 品中含量都比较小，但上部样品 E01E04 中非常 富集，Sr 介于2 7006 69510–6，CaO 含量同时增 大，wCaO介于 10.919.55表 2，由于 Sr 和 Ca 有相似的地球化学性质， Sr 含量增加可能是由碳 酸盐岩矿物对 Sr 元素吸附造成的，故此处 Sr 元素 不宜作为评价指标，需用其他方法进行佐证。 4.1 有机地球化学特征 岩层中的分散有机组分在埋藏固结成岩过程 中，随上覆地层厚度增加，压力和温度逐渐增大， 有机质热解解析出油、气。温度越高，有机质成熟 度越高，干酪根结构中热稳定性高的部分所占比 例越大[36]。由张村组油页岩烃源岩成熟度图 3b 分析显示，Tmax小于 440℃，落于未成熟–成熟区 间，处于生油门限附近，油页岩有机质热演化程度 较低，这可能是缘于张村组油页岩形成于新近纪， 埋深较小不利于有机质充分分解。 但有机质丰度评 价指标S1＋S2值较高，除最下部 E09E11 号样品 之外基本大于 20 mg/g，故其生烃潜力较高，干酪根 类型为标准腐泥型。 20 煤田地质与勘探 第 48 卷 图 3 氢指数IH与热解最高温度Tmax关系据 A. Y. Hunt[31]，修改及元素富集系数[5] Fig.3 Relationship between hydrogen indexIH and maximum pyrolysis temperatureTmaxmodified according to A. Y. Hunt[31] and element enrichment coefficient[5] 表 2 油页岩主、微量元素测定结果 Table 2 Major and trace elements of the oil shale 样品号 E01 E02 E03 E04 E05 E06 E07 E08 E09 E10 E11 UCC SiO2 46.52 41.82 35.95 41.13 63.44 62.44 56.41 61.00 56.21 55.34 55.16 66.00a Al2O3 11.86 10.78 8.46 9.59 9.84 9.41 14.25 9.35 14.73 12.52 12.54 15.20a Fe2O3T 5.57 4.81 4.11 4.83 4.77 4.75 6.77 5.27 6.28 4.84 5.66 5.03a MgO 2.48 2.46 1.96 2.39 1.94 2.11 3.75 2.40 3.78 3.50 3.46 2.20a CaO 10.90 14.78 19.55 16.34 5.98 6.72 2.67 5.76 3.07 3.23 2.79 4.20a Na2O 0.74 0.71 0.46 0.52 0.51 0.61 1.12 0.60 1.05 1.54 1.08 3.90a K2O 2.51 2.22 1.83 1.97 2.04 2.10 3.06 2.21 3.18 2.72 2.69 3.40a MnO 0.09 0.10 0.10 0.13 0.09 0.11 0.13 0.11 0.11 0.08 0.10 0.08a Cr 83.27 69.13 63.53 71.95 83.34 83.84 90.69 81.38 98.55 55.02 79.05 83.00 Ga 18.27 14.23 11.80 12.91 18.38 18.52 25.00 19.59 12.44 17.62 20.52 17.00 La 42.81 29.84 23.72 30.86 36.05 25.49 34.39 29.59 36.69 36.14 41.00 30.00 Mn 678.00 807 801 1 002 683 855 1 039 847 820 600 779 600.00 Nb 9.87 10.09 7.75 7.95 8.86 9.75 12.58 9.65 12.44 12.57 12.16 12.00 P 711.00 1 521 3 399 1 192 456 444 460 667 465 785 553 700.00 Pb 26.78 24.48 27.03 25.79 24.65 25.80 27.28 25.58 27.57 21.63 25.01 17.00 Rb 94.12 72.04 58.29 71.58 89.35 25.80 123.8294.11 133.40 92.89 106.50 112.00 Sr 4 004 5 319 6 695 2 700 810 1 053 430 1 080 427 459 520 350.00 Th 16.78 15.94 16.84 12.85 12.88 12.28 10.93 14.16 13.57 10.11 11.32 10.70 Ti 3 435 3 026 2 249 2 673 3 234 3 196 4 259 3 210 4 313 3 398 3 768 750.00 V 82.83 60.16 55.34 74.90 130.50111.5 114.70109.80127.80 58.87 86.92 107.00 Y 20.88 17.92 16.80 18.57 17.07 16.65 17.57 21.38 19.84 16.90 18.36 22.00 Zn 94.74 81.30 72.50 79.10 90.42 90.68 103.0092.38 111.40 65.36 91.21 71.00 Zr 90.30 131.30 120.30 85.80 74.80 79.90 142.7094.10 127.50 208.80 168.40 190.00 As 0.37 0 2.44 6.14 9.18 7.04 10.35 5.77 11.46 1.50 Cu 39.13 30.29 30.15 28.14 31.89 33.33 35.80 32.50 38.05 23.07 30.49 25.00 Ni 40.85 34.37 31.53 32.83 33.75 35.21 42.40 33.48 42.00 24.91 32.01 44.00 Co 23.47 13.13 8.04 12.66 15.53 16.54 16.62 12.82 19.13 13.49 14.81 17.00 Ba 2 493.70 471.04 471.10 357.81 434.81417.44489.03377.05507.99 532.35 533.39 550.00 注a 表示主量元素上地壳平均值来自文献[33]；微量元素上地壳值UCC引自文献[37]；Fe2O3T为全铁含量；主量元素单位为， 微量元素单位为 10–6。 第 5 期 刘燕海等 沁水盆地新近纪张村组油页岩评价及古环境分析 21 4.2 岩石地球化学特征 4.2.1 古气候特征 大陆风化指数 CIAchemical index of alteration是 一种常用的定量源区硅酸盐矿物风化程度的方法，可 以通过 CIA 来判断沉积区沉积环境[38]。利用 CIA 指 数时，需考虑排除再旋回沉积、成岩作用等对该指标 的影响，故测试时需采用 1 mol/L 盐酸有效消除沉积 物中碳酸盐和磷酸盐。目前不少学者实际研究中未采 用酸溶方法去除非硅酸盐含 Ca 矿物[39]，而是采用 McLennan 提出的校正方法[40]，即根据自然界硅酸盐 矿物中 Na 和 Ca 的平均组成，依据沉积物样品中的 CaO/Na2O 的摩尔比值来计算 CIA如果比值大于 1， 以 Na2O 的摩尔含量代替 CaO 含量； 而若比值小于 1， 则直接以 CaO 摩尔含量来计算 CIA。 本文用该校正方 法来计算张村组油页岩样品的 CIA 值。 当 CIA 值介于 5065，反映寒冷、干燥气候条 件下低等化学风化程度，母岩化学风化程度极低或 者未发生化学风化；CIA 介于 6585，反映温暖、 湿润条件下中等化学风化程度；CIA 介于 85100， 反映炎热、潮湿热带亚热带气候下的强烈化学风化 程度。研究区样品 CIA 值介于 60.9471.76，几乎都 落于温暖湿润中等风化区域，没有剧烈变化表 3， 图 4a。因此，通过 CIA 指数推断沁水盆地张村组 油页岩沉积形成时期处于温暖湿润环境中。 4.2.2 水体深度 利用生物标志恢复盆地古水深已取得显著成效[41]， 近年来通过对现代海水沉积研究发现，元素地球化 学特征与盆地水体深度和离岸距离有一定关系。Fe 与 Mn 元素差异较大，Fe 的化合物容易在河口、滨 岸或浅水地带富集；Mn 的化合稳定性较强，可以化 合物的形式在水盆地中经历较长距离的迁移， 倾向在 远离滨岸地带富集或深水地带沉淀。张永生等[42]、 王春连等[43]利用 Fe/Mn 值探讨江汉盆地潜江凹陷 古近系古水体深度，古水体深度参数 Fe/Mn＜100 被认为水体处于深湖，比值在 100150 则为半深 湖，比值大于 150 为浅湖环境[44]。而其研究区域 岩性和时代与本次研究区较一致，本次也借鉴其 方法。另外，V 和 Ni 在黑色泥岩和页岩中较富 集，利用VNiMn值亦可以有效判断古水深[45]， 当VNiMn值为15017010–6属于滨浅湖， 17019010–6属于半深湖，大于 19010–6属于深 湖环境[46]。 研究区油页岩 Fe/Mn 介于 30.4351.84，平均 41.49，全部小于 100，VNiMn值介于6841 197 10–6，平均 93810–6表 3，表明研究区油页岩形成于 深湖相环境。榆社地区高庄组醋柳沟段和张村组属同 期沉积产物[36]，岩性由砂岩逐渐转变为黏土岩层，反 映为半深湖环境，研究区位于其南部，对比表明，张 村组当时可能处于半深湖–深湖环境。 4.2.3 古盐度 古盐度分析可用 Sr/Ba 和 Mg/Ca 值及 V/Ni 值表 征图 4d[43,45]，张村组 Sr 值存在异常，故不再利用 Sr/Ba 值作为判定指标。此外，油页岩中的有机质有 利于吸附 V 元素，盐度增加以及还原程度加强对于 V 的聚集作用非常明显[46]， 故利用 Mg/Ca 值及 V/Ni 值对张村组油页岩沉积环境盐度进行评价。 表 3 沁水盆地新近系张村组油页岩元素标志及沉积环境划分 Table 3 Element inds and the classification of the sedimentary environments of the oil shale of Zhangcun ation，Neogene in Qinshui basin 古气候指标 离岸距离代用指标 盐度代用指标氧化还原条件代用指标 样品号 CIA Fe/Mn VNiMn/10–6 Mg/Ca V/VNi Ni/Co Cu/Zn 沉积环境 E01 69.72 61.84 802.374 0.227 2 0.67 1.74 0.41 深湖相 E02 69.43 48.13 901.799 0.166 4 0.64 2.62 0.37 深湖相 E03 70.83 41.05 888.824 0.100 2 0.64 3.92 0.42 深湖相 E04 71.34 37.14 1 110.634 0.146 1 0.70 2.59 0.36 深湖相 E05 71.76 52.94 847.273 0.323 4 0.79 2.17 0.35 深湖相 E06 68.76 43.15 1 002.083 0.314 0 0.76 2.13 0.37 深湖相 E07 67.06 52.04 1 197.003 1.402 4 0.73 2.55 0.35 深湖相 E08 68.20 47.88 990.652 0.416 7 0.77 2.61 0.35 深湖相 E09 68.05 57.12 990.317 1.230 7 0.75 2.20 0.34 深湖相 E10 60.94 60.50 684.285 1.082 9 0.70 1.85 0.35 深湖相 E11 65.99 56.56 898.187 1.240 3 0.73 2.16 0.33 深湖相 注CIA Al2O3 /Al2O3 Na2OK2OCaO*100，各元素均为摩尔质量分数，CaO*为 McLennan 校正后值；Fe/Mn、Mg/Ca 为元素 含量之比。 22 煤田地质与勘探 第 48 卷 图 4 油页岩元素地球化学值及其比值变化 Fig.4 Geochemical values of the elements of oil shale and their variation of ratio 当 Mg/Ca＜0.25 表示微咸水，Mg/Ca 值介于 0.250.5 表示半咸水， Mg/Ca 值介于 0.51.0 表示咸 水，Mg/Ca 值＞1 表示盐湖环境[35,47]。 E09E11 号样显示 Mg/Ca 值介于 1.081.24， 说 明其早期沉积环境处于盐湖环境，中期 E04E08 号 样多数介于 0.250.50，晚期则小于 0.25，从早期至 晚期水体咸度呈降低趋势表 3。同样 E01E09 号 样 V 元素呈降低趋势，仅 E05 号样出现异常，但总 体指示岩石中有机质成分呈减少趋势，水体盐度减 小图 4d。野外调查发现，上覆地层楼则峪组下部 底砾岩超覆于张村组顶部的粉砂岩之上，而张村组 油页岩之上岩层岩性也逐渐过渡为黏土及粉砂岩， 表明张村组沉积后期断陷盆地陆源供给增多，陆相 水源供给导致水体盐度降低，响应了元素地球化学 表征的水体盐度变化特征。 4.2.4 氧化还原条件 水体氧化还原条件可用 V/VNi、Ni/Co 和 Cu/Zn 值表征，V 和 Ni 都很容易被黏士和胶体粒子 吸附而沉淀，V 易被有机质卟啉优先结合，因此 还原环境中 V 很容易富集[48-49]， Ni 则容易在氧化环 境下富集。刘昭君等[5]对抚顺盆地始新统计军屯组油 页岩参用此多项指标，从岩性、时代及形成的盆地性 质与张村组油页岩较相似，故水体的氧化还原环境可 以通过 V/VNi、Ni/Co 和 Cu/Zn 三项指标表征。 当 V/VNi0.84， 表示水体分层及底层水体出 现 H2S 的厌氧环境；比值介于 0.540.72 表示水体 分层不强的厌氧环境； 比值介于 0.460.60 表示水体 分层弱的贫氧环境；低比值小于 0.46指示沉积水 体处于富氧的沉积环境，Ni/Co 值大于 1.8、Cu/Zn 值大于 0.3 反映还原条件。 研究区 V/VNi值介于 0.640.79图 4b， 仅样 品 E01 中 Ni/Co 为 1.74，其余都大于 1.8，Cu/Zn 介 于 0.330.42表 3，这些证据共同表征水体处于分 层不强的厌氧环境。 4.3 讨 论 张村组油页岩的元素地球化学特征可将成岩 地球化学作用过程划分为早、中、晚 3 个阶段， 油页岩生烃潜力和古气候、 古环境具有较好的耦合 性图 4c，图 4d。盆地内有机质主要来源于深湖盆 地的自身生产力。早期阶段，盆地水体盐度较高， 第 5 期 刘燕海等 沁水盆地新近纪张村组油页岩评价及古环境分析 23 虽处于厌氧环境下，但低等藻类刚开始生长，有机 质物源储量受限，故 S1S2含量相对较小；中期盆 地水体盐度降低，盆地内低等藻类大量繁殖发育， 水体呈厌氧环境，有机质也大量保存下来，故 S1S2 含量增大；晚期随着断陷盆地逐渐超覆扩张，水体 加深，水体盐度淡化，盆地内低等藻类发育受限， 有机质含量渐低，由于气候条件总体仍处于温暖湿 润环境，有机质含量虽下降但总体仍然较高。 5 结 论 a. 沁水盆地中部武乡县新近系张村组上部油 页岩属于低含油率油页岩，干酪根类型为标准腐泥 型I1， 处于未成熟阶段， 埋藏较浅， 生烃潜力较高。 张村组的油页岩赋存于张村组上部，而张村组在沁 水盆地普遍发育， 故外围具有进一步勘探评价价值。 b. 研究区油页岩沉积期气候温暖湿润，水体呈 分层不强的厌氧、深湖环境，由盐湖转为微咸水。 有机质物源主要来自湖盆自身藻类，可能有少量外 源供给。 c. 研究区油页岩元素地球化学特征表明，成盆 早期为盐湖环境，有机质保存较少；中期盆地内水 体环境有利于低等藻类发育，有机质存量增大；晚 期盆地扩张，呈弱衰退趋势。 请听作者语音介绍创新技术成果 等信息，欢迎与作者进行交流 参考文献References OSID 码 [1] 邹才能，杨智，朱如凯，等. 中国非常规油气勘探开发与理论 技术进展[J]. 地质学报，2015，896979–1007. 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