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    2007年  32卷  第6期

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    地球生物学方法与海相优质烃源岩形成过程的正演和评价
    谢树成, 殷鸿福, 解习农, 秦建中, 史晓颖, 胡超涌, 颜佳新, 黄俊华, 周炼, 杨香华, 王永标, 徐思煌, 腾格尔
    2007, 32(6): 727-740.
    摘要:
    烃源岩存在生烃和排烃过程, 高-过成熟区还叠加了烃源岩有机质的强烈改造和破坏, 从海相地层残余有机质出发评价烃源岩的反演方法需要进一步完善.以探索生命系统与地球系统相互作用为主题的地球生物学为正演烃源岩形成的动力学过程提供了理论依据.分子地球生物学、地球微生物学、地球生态学和生物地球化学等地球生物学的各分支学科(要素) 为恢复烃源岩形成时的生产力及其组成、沉积有机质的量和类型、有机埋藏量及其过程和类型等提供了技术方法支撑, 分别论述了如何利用地球生物学的技术方法来定量计算原始生产力、沉积有机质和埋藏有机质.表征地球生物学过程的地球生物相则综合和集成了烃源岩生物相、有机相和沉积相的相关信息, 包含了生境型(群落型)、生产力和有机埋藏等定量化指标, 它为建立优质烃源岩的地球生物学评价体系服务.通过烃源岩实验模拟得出的有机质恢复系数对残余有机碳进行恢复, 并与地球生物学得出的埋藏有机质进行量的对比, 由此实现地球生物学方法与传统反演方法的接口和校正.
    地球生物相中的生境型: 概念、模式和编图
    杜远生, 颜佳新, 龚一鸣, 冯庆来
    2007, 32(6): 741-747.
    摘要:
    地球生物相是地球生物学的主要研究内容及其表现形式之一.地球生物相是地史时期地球环境与生物相互作用过程中所记录的一系列生物(有机) 特征的综合.这些生物(有机) 记录是生物与环境相互作用的产物, 可以反映出其动力学过程.地球生物相的研究内容包括生物有机质形成、沉积到埋藏过程中的演化, 并由此可以定量恢复有机质变化的动力学过程.本文主要讨论地球生物相中有机质形成的基础, 即反映初级生产力的生物化石的类别、生物的丰度和分异性、生物的保存状态、生物类群结构分析(如生物的优势类群、特征类群、生物组合或生物群落、生物依存关系等) 等为基础的群落、生境型及初级生产力研究, 提出了碎屑岩海滩、潮坪、障壁-泻湖体系和碳酸盐缓坡、潮坪生境型模式, 并编制了生境型柱状图、断面图和平面图以供研究者参考.
    从生物脂类化合物到沉积有机质的变化及其对正演烃源岩有机质形成的启示
    王红梅, 马相如, 刘邓, 杨小芬, 李继红
    2007, 32(6): 748-754.
    摘要:
    现代海洋生物有机组分的动态变化过程是利用正演法评价海相优质烃源岩的重要中间环节, 可以为估算沉积过程中有机质的损耗提供参考.从化学组成来看, 生物体的脂类与原油成分最为接近, 而且与其他生化组分相比, 脂类的化学性质相对稳定, 可以长期保存在地层中, 因此脂类是最重要的生油母质.温度、盐度、CO2等环境条件以及生物的种类和生长阶段对生物脂类组成有重要影响, 不同环境条件和不同种类的生物对烃源岩有机质的贡献也不同.海水中的有机质在沉积过程中受原始生产力和氧化还原条件的影响.在特定生境中, 在一定的生产力范围内, 沉积有机质的通量与生产力有正相关关系.超过此范围, 沉积有机质通量与生产力关系不大.氧化条件下有机质降解速度快, 而还原条件则有利于沉积有机质的保存.生物膜的形成不仅使有机质更容易沉积, 而且降低了有机质被降解的机会.地质历史时期生物膜的识别对研究烃源岩有机质的保存具有重要意义.
    海相碳酸盐岩中的铁: 烃源岩古生产力评估的新指标
    胡超涌, 潘涵香, 马仲武, 沈尔卜, 颜佳新
    2007, 32(6): 755-758.
    摘要:
    准确评估古生产力变化对了解古气候、古海洋演化, 探索石油、天然气的形成机制及分布规律十分重要.尽管众多的地球化学指标被用于表征海洋生产力, 但大多指标容易受后期地质作用的改造而导致信息失真, 其应用仅限于第四纪沉积物.在现代海洋研究的基础上, 本文从海水铁制约海洋生产力的生物地球化学原理出发, 提出了碳酸盐中的铁作为古生产力的一个新指标.该指标用于广西来宾蓬莱滩二叠纪瓜德鲁普统-乐平统全球界限附近海相碳酸盐的研究, 发现它与响应生产力变化的δ13C有相同的变化, 说明海相碳酸盐中的铁可以表征地质历史时期的海洋生产力.
    扬子克拉通古大陆边缘Mo同位素特征及对有机埋藏量的指示意义
    周炼, 周红兵, 李茉, 王峰, ArcherCorey
    2007, 32(6): 759-766.
    摘要:
    通过对扬子克拉通古大陆边缘不同时期沉积岩的Mo同位素进行测定, 结合Mo微量元素组成, 对古大陆边缘Mo的自生作用规律进行了研究, 并根据Mo丰度对原始有机碳堆积速率进行了计算.结果表明, 其原始有机碳堆积速率在0.17~0.67mmol/m2/day之间.利用已建立的现代大陆边缘δ98Mo与有机碳埋藏速率模型, 对该区不同时期沉积岩的有机碳埋藏速率进行恢复.结果表明, 扬子克拉通显生宙不同时期沉积岩的有机碳埋藏速率有较大的变化范围(0.43~2.87mmol/m2/day), 并与原始有机碳堆积速率具有明显的相关性, 因此, δ98Mo有可能成为评价有效烃源岩的潜在指标.
    浙江煤山P/T之交碳同位素对有机碳埋藏的指示意义
    黄俊华, 罗根明, 白晓, 汤新燕
    2007, 32(6): 767-773.
    摘要:
    根据碳酸盐碳同位素和有机(干酪根) 碳同位素记录, 结合碳循环模式, 计算得到了浙江煤山全球二叠系-三叠系界线层型剖面第23-40层的有机碳埋藏分数forg.在第23-24层和第27-29层下部出现forg的两个高峰值, 与绿硫细菌反映的两个缺氧环境条件相对应.在第25-26层和第32-34层出现两个forg低谷值, 与2-甲基藿烷指示的两次蓝细菌繁盛(第26层和第29层上部到第34层) 基本吻合.这些结果反映了forg与埋藏时的氧化还原条件密切相关.forg与总有机碳含量TOC的关系比较复杂, 一些TOC较高的层位(如第26层) forg却较低, 而一些TOC较低的层位(如第27层) forg却较高, 反映了原始生产力对TOC的重要贡献.根据原始生产力和forg得到的原始有机埋藏量, 可以校正现今测得的残余TOC.本次研究结果说明, 同步有机-无机碳同位素分析, 在建立一定碳循环模型的基础上, 计算有机碳埋藏分数, 可有效指示有机质埋藏状态, 进而为建立生物-环境-有机碳埋藏的耦合关系模型提供基础.
    鄂湘黔桂地区大隆组的沉积特征及与烃源岩的关系
    蔡雄飞, 张志峰, 彭兴芳, 冯庆来
    2007, 32(6): 774-780.
    摘要:
    根据鄂湘黔桂地区大隆组的岩性组合特征, 大隆组可以划分7种沉积类型, 它们的岩性、岩相在纵、横向上往往表现为突变.大隆组是晚二叠世海侵期的产物, 其沉积物与烃源岩关系非常密切, 尤其是厌氧、缺氧环境下的沉积物与烃源岩关系更为紧密.海侵期的沉积物、古斜坡沉积环境及低沉积速率使大隆组具有烃源岩发育和形成的潜力.
    海洋极端环境微生物活动与油气资源关系
    王家生, 王永标, 李清
    2007, 32(6): 781-788.
    摘要:
    为了弄清海洋极端环境下微生物参与油气资源形成和演化的潜在机制, 进行了现代海洋热泉和冷泉等环境中微生物类型分析和生物量估算, 探讨了极端微生物活动和油气资源的潜在关系.认为海洋极端环境下微生物类型主要为细菌和古细菌, 热泉微生物群落主要为异养发酵菌、硫酸盐还原菌、产甲烷菌等; 冷泉微生物群落主要为ANME-2族的厌氧甲烷氧化古细菌、硫酸盐还原细菌和ANME-1族厌氧甲烷氧化古菌.这些极端微生物利用CH4和H2S等气体进行能量固定, 有较高的生物丰度和较低的分异度, 具有垂向和水平分带性, 并能营生一套独特的宏体生物.极端微生物活动直接和间接地参与了油气资源的形成和改造, 示踪海底油气资源的变迁.对于探索地球早期海洋微生物活动与油气资源形成, 寻找地史时期或华南地史早期烃源岩具有重要理论和实践指导意义.
    从地球生物学角度讨论华南中二叠世海相烃源岩缺氧沉积环境成因模式
    颜佳新, 刘新宇
    2007, 32(6): 789-796.
    摘要:
    探讨陆棚环境缺氧沉积的成因, 对查明海相优质烃源岩时空分布、恢复地史时期古环境演化具有重要意义.华南地区中二叠世栖霞组有机质丰富, 出现多方面缺氧沉积特征, 同时多门类底栖生物繁盛, 其成因一直令人困惑.简要介绍了陆棚浅海缺氧环境的生物特征及古氧相划分, 分析了栖霞组一个由纹层状灰岩和块状灰岩组成的典型的沉积序列的古氧相特征.块状灰岩的生物特征和地球化学特征均指示常氧沉积环境; 而纹层状灰岩的生物特征偏向常氧相, 沉积地球化学特征偏向厌氧相, 体现了陆棚缺氧沉积环境水体溶氧量不稳定的特点.栖霞组沉积特征表明, 栖霞组缺氧沉积环境的频繁出现与较高的生物产率有关.结合区域古地理和古特提斯古海洋背景, 认为华南地区中二叠世缺氧环境的成因与当时陆海分布格局和古海洋表面洋流系统有关.
    地球微生物过程与潜在烃源岩的形成: 钙质微生物岩
    杨浩, 王永标, 陈林, 董曼
    2007, 32(6): 797-802.
    摘要:
    钙质微生物岩是各种微生物生命活动引起的特殊的碳酸盐建造, 主要集中发育在前寒武纪及显生宙等重大地质转折期, 在我国华北及华南地区有着广泛的分布.微生物岩中大量微生物化石的存在反映当时的海洋具有很高的初级生产力.明显偏低的钼同位素值显示在前寒武纪相当长的时期里, 海洋底部处于缺氧状态.Th/U值的急剧降低和黄铁矿在浅水台地区的广泛出现显示二叠纪大绝灭后, 海洋环境也同样呈现缺氧的还原状态.高生产力和还原的沉积环境为生物有机质的埋藏及烃源岩的形成创造了条件.前寒武纪及晚泥盆世微生物岩中沥青的发现, 进一步增加了钙质微生物岩作为潜在碳酸盐型烃源岩的可能性.
    华南地区石炭纪-早二叠世早期成冰期的地球生物学过程与烃源岩的形成
    郄文昆, 张雄华, 蔡雄飞, 张扬
    2007, 32(6): 803-810.
    摘要:
    石炭纪-二叠纪冈瓦纳大陆成冰事件控制着全球(尤其是华南地区) 的海平面变化, 从而决定着生境型及生产力的变化.冈瓦纳大陆成冰事件造成石炭纪-早二叠世早期有4次全球性海退, 其中Tournasian末期到Visean早期的海退在华南地区最为明显, 导致生境型发生了明显的变化.在盆地相区, 由斜坡相(Ⅴ1) 转变为下部浅海上部(Ⅳ1).在远岸碳酸盐台地区, 由上部浅海(Ⅲ1)、(Ⅲ2) 转变为潮间带(Ⅱ1)、潮下带(Ⅱ2).在连岸碳酸盐台地区, 由浅水碳酸盐沉积区(Ⅱ1)、(Ⅱ2) 转变为陆相或海陆交互相沉积区.通过对生境型、生物类群的分布及氧化还原环境的分析, 探讨了冰期与间冰期生物群的演替、海洋生物生产力及埋葬条件的变化, 进而确定成冰事件对烃源岩形成和分布的控制作用.
    广西黎塘孤立台地吉维特阶-法门阶碳酸盐台地生态系到菌藻生态系的演变及其意义
    张哲, 杜远生, 龚一鸣, 黄宏伟, 曾雄伟, 李珊珊, 欧阳凯
    2007, 32(6): 811-818.
    摘要:
    自泥盆纪埃姆斯期, 广西受陆内裂陷影响, 形成碳酸盐台地与台沟间列的构造格局.吉维特期开始, 六景及相邻的黎塘一带逐渐形成孤立台地的沉积背景.吉维特期, 六景剖面的民塘组为以竹节石为特色的礁前斜坡生态系, 尽管目前没有出露生物礁, 从礁前角砾岩可以恢复曾经存在的礁生态系.而黎塘一带塘家湾组为以珊瑚、层孔虫、腕足类为主要特色的台地生态系.弗拉斯期, 六景剖面的谷闭组则为少量珊瑚、腕足、层孔虫为特色的局限-半开放台地生态系.黎塘一带的桂林组仍为以珊瑚、层孔虫、腕足类为主要特色的台地生态系.六景、黎塘地区自法门期开始发生生态系突变, 六景剖面的融县组和黎塘一带的东村组发育藻礁丘或藻席为特色的藻生态系.该生态系的突变是F-F生物群集绝灭造成的生物类群突变的结果.生态系的特征也与吉维特-弗拉斯期烃源岩的形成、演化密切相关.
    华南五峰组-龙马溪组黑色岩系时空展布的主控因素及其启示
    苏文博, 李志明, EttensohnFrank R., JohnsonMarkes E., HuffWarren D., 王巍, 马超, 李录, 张磊, 赵慧静
    2007, 32(6): 819-827.
    摘要:
    在回顾五峰组-龙马溪组两个地层单位沿革并重申其定义与划分基础上, 重建了华南五峰组-龙马溪组及其相关地层序列的区域地层框架.根据这一框架中奥陶-志留纪黑色笔石岩系的穿时性、以及相关地层序列纵向演化特征与岩石圈板块挠曲模式的联系, 结合所发现钾质斑脱岩源岩的板块汇聚背景, 以及该阶段海平面升降与黑色岩系对应关系, 提出控制该阶段华南黑色岩系的时空展布格局的主要因素有两个, 即该阶段自南东向北西的华夏地块与扬子地块幕式汇聚过程所产生的岩石圈板块挠曲-周缘前陆盆地的同向迁移, 以及该阶段两次全球性的三级海平面变化快速上升阶段所导致的缺氧及欠补偿水体.本文认为, 要在华南奥陶-志留纪(包括其他断代) 寻找其他可能的烃源岩层位, 可能要首先考虑类似背景下这两种因素综合作用所导致的快速沉降及深水缺氧的沉积环境.
    黔东北伊迪卡拉纪陡山沱组的宏体藻类
    王约, 王训练, 黄禹铭
    2007, 32(6): 828-844.
    摘要:
    宏体生物广泛地生活于扬子地区伊迪卡拉纪陡山沱期的海洋中, 它们为后生动物的快速发展和演化奠定了一个崭新的环境和一个新生态链的基础.产自于黔东北伊迪卡拉系陡山沱组的瓮会生物群生活环境应在贫氧的、透光性良好的浅海低能环境, 以宏体藻类为主, 共描述15属18种(其中包括3个新属、5个新种、2个修定属和4个修定种)和1个未命名藻以及不明藻类固着器, 另包含有宏体后生动物, 可能的后生动物以及遗迹化石.瓮会生物群不但含有鄂西庙河生物群和皖南蓝田植物群的分子, 也有南澳大利亚Ediacara生物群和俄罗斯WhiteSea生物群的分子, 而且具有自已的特征而有别于其他伊迪卡拉期的生物群.其宏体藻类形态变化较大, 组织器官和功能已出现明显的分化, 并与高等植物之间存在一定的演化关系.宏体藻类多为直立固着于海底, 提高了光合作用的效率, 增加了水体中的含氧量.同时, 宏体藻类作为生态系统中的初级生产者成为一种新的食物, 改变了后生动物的食谱.因此, 陡山沱期的宏体植物不仅改善了环境, 为依赖一定氧而生活、生长和繁殖的后生动物给予了必要的支持, 而且作为生态系统中的必要基础, 为宏体后生动物的快速发展和演化提供了一个新的食物源.另外, 宏体生物群的繁盛不仅提高了有机质的生产率, 而且促进了富有机碳的沉积和保存.
    贵州松桃大塘坡地区南华纪早期冷泉碳酸盐岩地质地球化学特征
    周琦, 杜远生, 颜佳新, 张命桥, 尹森林
    2007, 32(6): 845-852.
    摘要:
    贵州松桃大塘坡地区的南华系是研究古代天然气渗漏及冷泉碳酸盐岩的理想地区之一.该区冷泉碳酸盐岩由两类岩石组成: 一是两界河组含砾砂岩中(Sturtian冰期早期) 的白云岩丘或透镜体; 二是之上的大塘坡组第一段黑色含锰岩系中的似层状或透镜状菱锰矿矿体及少量白云岩透镜体.该地区冷泉碳酸盐岩的碳同位素具明显的负偏特征, 充填在菱锰矿矿石气孔中的沥青碳同位素为-30.98‰, 并具有异常高的硫同位素正值.结合冷泉碳酸盐岩的空间分布、古天然气渗漏构造、菱锰矿的沉积有机质等特征分析, 认为其与现代冷泉碳酸盐岩的特征十分相近.两界河组的白云岩丘是目前所发现的最古老的冷泉碳酸盐岩, 与在它之上的菱锰矿矿体是同一个古天然气渗漏系统中不同时期的冷泉碳酸盐沉积.天然气泄漏形成的冷泉与大塘坡组烃源岩的形成关系密切.
    海相高演化烃源岩总有机碳恢复系数研究
    秦建中, 郑伦举, 腾格尔
    2007, 32(6): 853-860.
    摘要:
    在5000余块海相烃源岩样品筛选结果的基础上, 根据90余块不同类型未成熟-成熟烃源岩的加水热压模拟实验结果, 并与自然演化剖面相结合, 对烃源岩有机质的变化规律及其恢复系数进行研究.海相优质烃源岩在未成熟-低成熟阶段(Ro < 0.8%) TOC (totalorganiccarbon) 变化不明显, 在成熟阶段中晚期TOC残余随成熟度增加逐渐降低, 到高成熟-过成熟阶段变化又不明显.高成熟-过成熟优质烃源岩TOC原始一般Ⅰ型最高降低40%, 恢复系数1.68;Ⅱ1型最高降低32%, 恢复系数1.48;Ⅱ2型最高降低24%, 恢复系数1.32.低有机质烃源岩(一般指0.3% < TOC < 1%) 随TOC变低, 降低幅度和恢复系数均逐渐变小, 当0.3% < TOC < 0.5%时, TOC原始恢复系数约1.2, 当TOC < 0.3%时, TOC原始恢复系数接近1, 可以不进行恢复.固体沥青和高有机质页岩(TOC > 30%) TOC原始高成熟-过成熟阶段也不需要进行恢复.海相烃源岩(0.3% < TOC < 30%) 自然剖面生烃潜量的减少和模拟生排烃量的增加与TOC残余的减少相吻合.
    海相烃源岩的正反演对比分析
    解习农, 殷鸿福, 谢树成
    2007, 32(6): 861-867.
    摘要(3063) HTML全文 (1301) PDF 380KB(205)
    摘要:
    海相优质烃源岩有效的评价体系是海相地层油气勘探开发中的关键问题之一.沉积盆地内保存的残余有机质从生物物质到烃源岩的演化过程经历了两个阶段, 即从生物物质到沉积有机质的形成阶段和从沉积有机质到残余有机质的烃源岩形成阶段, 后者包括沉积有机质在未熟阶段经历生物化学作用成为埋藏有机质和在成熟-过成熟阶段经历热解作用成为残余或风化残余有机质两个亚阶段.烃源岩反演分析是利用残余或风化残余有机质的量来推断埋藏有机质的量或者原始生烃潜力.而正演分析则是根据沉积物沉积环境、生物物质及其介质物理化学条件特征运用地球生态学、地球微生物学、分子地球生物学和生物地球化学方法推断沉积有机质的量, 甚至推断埋藏有机质的量, 进而评估烃源岩的原始生烃潜力, 也就是利用生物生产力和保存环境等综合分析沉积有机质的量.正反演对比分析相互验证和相互补充, 更好地揭示了烃源岩基本特征, 为海相优质烃源岩的预测和评价提供了有效的研究方法.
    广西柳桥地区上二叠统礁灰岩中发现沥青
    冯庆来, 蒙有言, 何卫红, 桂碧雯, 袁爱华, 刘桂春
    2007, 32(6): 868-870.
    摘要(3124) HTML全文 (2012) PDF 548KB(181)
    摘要:
    研究区位于广西扶绥县东门镇和柳桥镇之间, 主要分布上二叠统和下三叠统地层.上二叠统包括合山组、上二叠统礁灰岩和大隆组.下三叠统罗楼组由泥岩和灰岩组成.大隆组主要为放射虫硅质岩和泥岩, 含有丰富的放射虫、有孔虫、介形虫、菌藻类、腕足类、菊石类和双壳类化石, 是好的烃源岩层.礁灰岩具有大量裂隙和孔洞, 是好的储集层.在柳桥地区东攀剖面、岜陇剖面和岜料剖面, 礁灰岩裂隙和孔洞普遍被沥青充填.研究区上二叠统礁灰岩是值得注意的油气勘探远景区.
    海相油气区生物礁研究现状、问题与展望
    陆亚秋, 龚一鸣
    2007, 32(6): 871-878.
    摘要:
    生物礁是良好的油气聚集场所.几十年来我国在生物礁及其含油气性研究、生物礁发育分布规律及其控制因素研究等方面均取得了丰硕的成果, 油气区隐伏生物礁的地球物理识别与预测方法也日趋成熟, 生物礁储层形成机理与预测研究进一步深入.油气区生物礁研究中仍存在一些问题: 一是生物礁基础研究综合程度不够; 二是生物礁成油系统研究薄弱; 三是生物礁分布规律与地质预测精细程度不够.油气区生物礁研究的发展趋势: 一是生物礁基础研究将向综合的生物礁生态-沉积体系研究以及生物礁地球生物学研究方向发展; 二是生物礁与油气成藏研究结合将更加紧密; 三是油气区生物礁的研究手段向多方法的交互验证与集成研究过渡; 四是生物礁储层预测与描述技术将得到进一步发展.