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Geofluids
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Geofluids/2020年/文章

研究文章|开放获取

体积 2020年 |文章的ID 8867140 | https://doi.org/10.1155/2020/8867140

王知府,永利创Wang Ting,魏,他Xueyun妈,小李, ”浓缩机制上Carboniferous-Lower二叠纪过渡页岩在鄂尔多斯盆地东缘,中国:从地球化学证据代理”,Geofluids, 卷。2020年, 文章的ID8867140, 14 页面, 2020年。 https://doi.org/10.1155/2020/8867140

浓缩机制上Carboniferous-Lower二叠纪过渡页岩在鄂尔多斯盆地东缘,中国:从地球化学证据代理

芝罘区魏,1 永利王,1,2 王创,1 Ting张,1,3 魏他,1,3 Xueyun马,1,3 和 小丽玉1,3

1石油资源研究重点实验室、甘肃省西北生态环境和资源研究所、中国科学院兰州730000年,中国

2重点实验室的新生代地质与环境、地质与地球物理研究所,中国科学院,北京100029,中国

3大学中国科学院,北京100049,中国

学术编辑器:保罗Madonia
收到了 2020年7月25日
修改后的 2020年9月25日
接受 09年10月2020年
发表 2020年11月06

文摘

富含有机物的页岩上Carboniferous-Lower二叠纪过渡时期在鄂尔多斯盆地的东部边缘,中国,成立于marine-continental相沉积环境。高含量的总有机碳(TOC)和累计厚度大,它被认为是为页岩气发展良好的烃源岩。marine-continental过渡页岩的沉积环境是明显不同于海洋页岩,导致不同有机物的富集特征。摘要从XX页岩样品#山西的太原,形成整个上层Carboniferous-Lower二叠纪,这是典型的marine-continental过渡页岩。TOC、主要元素和微量元素测定,和形成和保存条件是使用多个地球化学调查代理,包括古气候、氧化还原参数、古海洋,控制有机物的积累。山西形成的TOC高于太原的形成。在太原的形成,TOC是氧化还原指数正相关(V, U, V / Cr),表明dysoxic底部水环境控制有机物质积累是关键因素。对于山西形成,TOC和古气候之间的正相关关系,这表明有机质的富集是温暖和潮湿的气候和含氧的环境影响。此外,古生产力较低的正相关与TOC marine-continental过渡富含有机物页岩,这表明它不如有机质的聚集。

1。介绍

北美页岩气发展的非凡成功的蓬勃发展导致页岩气勘探和增加了全球页岩气潜力的调查(1- - - - - -6]。通过页岩气开发增加国内能源供应,中国政府做出了雄心勃勃的计划。地质调查和勘探活动正在进行全国各地(7]。到目前为止,中国已经开发了几个四川盆地页岩气领域。

根据沉积环境,中国丰富的有机页岩可分为三种类型:海洋页岩marine-continental过渡页岩和页岩(大陆5,8]。到目前为止,中国已经进行了一系列的海洋,marine-continental过渡,和大陆页岩气测试。业界和学术界一直感兴趣的海洋页岩丰富的石英岩,并与成功的海洋页岩在美国,尽管陆源和过渡页岩,由于他们clay-rich性质,通常被认为是更有前途的(9,10]。然而,富含有机物的页岩marine-continental过渡相主要是黑色的含煤页岩与高总有机碳(TOC)含量和累积厚度大,这是最好的特点和质量开发页岩气(11]。Carboniferous-Permian是一个关键时期从海洋沉积环境的变化在中国大陆相。页岩marine-continental过渡沉积有机质广泛丰富,包括华北、塔里木盆地和准噶尔盆地Carboniferous-Permian,中间石炭系本溪形成、上石炭系太原组和下二叠系山西在鄂尔多斯盆地形成12,13]。尽管广泛的研究了过渡页岩气储层的特征(9,14- - - - - -16),沉积环境控制的角色过渡页岩开发和储层特征知之甚少。如前所述(17- - - - - -20.),沉积环境在很大程度上控制页岩厚度、分布、地球化学和岩石物性特征。因此,为了更好地理解过渡页岩气的潜力,有必要进一步研究储层特征及其与沉积环境的关系。

鄂尔多斯盆地位于华北的西部边缘的平台,是一个重要的含油盆地在中国(21,22]。在晚古生代大陆边缘盆地以海相沉积为主,沿海marine-continental过渡沉积盆地湖,湖和内陆萧条盆地陆相碎屑沉积。在沉积环境评估、多组页岩沉积(10,21- - - - - -23]。有机matter-rich页岩盆地主要分布在本溪形成(石炭纪),山西太原的形成(石炭世),形成(低二叠纪)[24]。本文的主要元素、微量元素,富含有机物页岩的TOC太原,山西形成中国鄂尔多斯盆地东部边缘的测试。有机质富集到古气候的动态响应,氧化还原条件下,古生产力,建立了泥石流。最后,关键因素影响富含有机物的富集页岩marine-continental过渡期间进行了讨论。这项研究的结果可以提供一个基础的进一步理解页岩气潜力煤措施,可以指导其他过渡盆地页岩气勘探。

2。地质背景

鄂尔多斯盆地位于中国中部以北(图1(一))是中国第二大沉积盆地,面积约 公里2。中生代的含油量在鄂尔多斯盆地储层 米3(25),和天然气储备 米3(26]。主要有六个子结构盆地:锦西东部褶皱带、Tianhuan抑郁和西缘冲断带在西方,Weibei隆起在南方,沂蒙隆起在北方,并在中心(图伊陕斜坡1(一))[25]。鄂尔多斯盆地演化经历了四个阶段:早古生代浅海平台,晚古生代近海平原,洲际盆地中生代和新生代断陷27]。长寿的多环鄂尔多斯盆地形成的中元古代三级;古生代、中生代和新生代沉积地层在盆地开发和保存(图1 (b))[27,28]。尤其是在古生代近海平原阶段,鄂尔多斯盆地开发出一系列marine-terrestrial过渡层。这些地层岩性组合的特征组成的层状页岩、致密砂岩和煤层29日,30.]。

(一)”name=
(一)
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(b)
图1
(a)研究区域的位置和鄂尔多斯盆地的子结构区(修改段et al。25])。(b)的钻孔部分XX的岩石学特征#这对应于空心部分样品在这个研究。

从中间原生代在鄂尔多斯盆地早古生代,数千米厚的碳酸盐岩沉积(31日]。在加里东运动的影响下,鄂尔多斯盆地是在提升中奥陶世至石炭纪,导致晚奥陶世晚期地层的剥蚀石炭纪早期。在石炭纪末期,鄂尔多斯盆地构造沉降发生再次,伴随着罪过。随后,回归晚石炭世的最后阶段发生的开始二叠纪(32]。二叠纪时期,鄂尔多斯盆地是由河成湖沉积环境。总的来说,在鄂尔多斯盆地上古生代沉积在marine-continental相的过渡环境,和下二叠系山西形成的含煤地层之上。广泛分布在鄂尔多斯盆地的东南部,与介质埋深(一般2000到3500米)和大厚度(90 - 110米)。下二叠系山西形成沉积在过渡阶段的过渡环境大陆环境和特性三角洲front-coastal沼泽沉积物,薄层的砂岩和3号煤层的屋顶通常泥岩、砂岩和二至四组黑色页岩的厚度从40到135米(30.]。太原形成由黑色页岩、煤、石灰石、砂岩,在三角洲平原沉积,潮滩泻湖环境(30.,8号煤层的屋顶通常是石灰石。

3所示。样品和方法

样本取自空心XX#位于鄂尔多斯盆地的东部边缘,中国(图1(一))。核心样品的岩性包括灰色薄层状细砂岩、煤、泥质粉砂岩,厚厚的黑色页岩(图1 (b))。共有23个样本选择在相对时间间隔从1508.6到1568.6米的深度。最小化表面风化的潜在影响和污染样品收集和存储,所有的调查样本用于分析刚割下后删除的风化表面核心然后粉粉末。

新鲜样本在玛瑙研钵的粒径小于200目,然后分成几部分内容总有机碳(TOC),δ13Corg,主要和微量元素地球化学分析。TOC测量,样品粉末在4 M盐酸溶液浸泡24 h去除碳酸盐,然后洗中立与去离子水和干一夜之间(50°C)。最后,分析了样品的carbon-sulfur分析仪LECO cs - 400确定碳和硫磺。TOC和TS的分析精度高于1%。的脱钙样品δ13Corg分析被焚烧成有限公司2燃烧气体的方法,然后,有限公司2气体净化和收集的液氮冷阱。之后,分析了碳同位素比例Finnigan垫- 253质谱仪和报道通过维也纳PDB千分率标准。的分析精度δ13Corg高于±0.06‰。化学分析的主要元素是由x射线荧光光谱仪(光谱仪),用熔融玻璃盘准备1:10的样本比例:通量。微量元素含量测定的VG PQ2涡轮电感耦合等离子体质谱仪(icp)来源,如燕等。所述33),精度优于3%为主要元素和微量元素的含量为4%。

4所示。结果

有机碳的垂直变化内容,δ13Corg主要和微量元素浓度,计算中情局,Rb / Sr,铜/锌、Th / U, V / Cr和Sr / Ba XX的比率#提出了在数字2和3。所有分析数据也列在表中1和2。


图2
古气候的地层分布代理的研究样本。

图3
TOC的地层分布、氧化还原代理(铜/锌、Th / U和V / Cr),和古盐度代理(Sr / Ba)的研究样本。
样本 地层/ Fm。 深度(米) TOC δ13Corg SiO2 艾尔2O3 曹 K2O Na2O 菲2O3 分别以 MnO TiO2 P2O5 美国中央情报局 P / Ti
XX-1 山西 1508.6 5.0 -24.1 53.65 22.75 0.63 4.34 5.07 9.08 1.03 0.77 0.53 0.15 70年 0.10
XX-2 1509.8 3所示。5 -23.9 38.06 25.45 0.59 3.12 6.91 10.34 10.21 0.32 0.16 0.08 71年 0.18
XX-3 1512.9 6.7 -24.7 49.32 16.32 2.81 2.27 1.05 11.23 7.32 0.16 0.31 0.21 75年 0.24
XX-4 1513.4 5。5 -26.5 50.21 20.53 2.07 2.92 3.79 8.56 6.53 0.51 0.73 0.24 72年 0.12
XX-5 1520.1 4所示。6 -24.5 35.35 24.22 1.55 4.63 2.54 13.33 14.22 0.34 0.28 0.12 74年 0.15
XX-6 1523.8 3所示。2 -23.4 56.23 16.17 1.01 1.05 2.83 12.45 1.17 0.25 0.36 0.24 80年 0.24
XX-7 1527.5 4所示。7 -24.2 38.22 22.62 1.05 3.45 3.69 10.02 12.62 0.38 0.49 0.19 75年 0.14
XX-8 1528.3 5。8 -23.5 40.21 25.51 0.63 5.26 5.06 10.68 5.51 0.78 0.67 0.16 71年 0.09
XX-9 1528.4 6.2 -25.3 55.23 15.07 0.76 1.38 4.03 9.09 8.07 0.45 0.63 0.21 73年 0.12
XX-10 1531.6 3所示。5 -23.1 50.23 13.53 1.05 2.31 1.67 11.53 13.53 0.09 0.33 0.22 76年 0.24
XX-11 1532.9 8.5 -24.1 57.38 14.19 0.99 1.21 2.02 8.23 9.19 0.12 0.48 0.25 81年 0.19
XX-12 1541.7 12.4 -23.5 35.01 16.34 1.27 1.06 1.11 10.31 13.34 0.23 0.26 0.33 87年 0.46
XX-13 1543.3 10.3 -23.9 35.35 27.81 1.17 3.98 2.81 9.55 11.81 0.56 0.27 0.18 79年 0.24
XX-14 1545.4 6.1 -24.3 45.43 25.56 3.97 3.69 2.52 6.26 7.05 0.75 1.31 0.39 74年 0.11
XX-15 1546.9 5。6 -23.3 39.03 22.28 3.27 5.26 1.13 10.49 12.28 0.98 0.43 0.18 71年 0.15
XX-16 太原 1557.0 4所示。9 -23.8 60.26 16.71 1.57 5.33 1.15 9.85 1.71 0.07 0.63 0.09 68年 0.05
XX-17 1559.9 3所示。6 -24.0 52.26 16.25 0.65 7.64 1.16 9.66 6.25 0.76 0.51 0.15 64年 0.11
XX-18 1561.2 2.5 -23.0 55.21 13.82 0.68 2.31 5.19 11.25 1.02 0.27 0.73 0.14 64年 0.07
XX-19 1561.6 5。3 -23.6 60.23 10.38 1.02 1.21 3.96 12.56 1.38 0.01 0.22 0.16 65年 0.26
XX-20 1562.5 2.7 -23.7 54.55 14.78 1.55 6.68 1.52 8.17 7.78 0.95 0.85 0.31 63年 0.13
XX-21 1563.3 2.9 -24.3 51.89 16.25 0.65 7.64 3.16 9.43 6.25 0.01 0.51 0.19 60 0.13
XX-22 1565.1 1。2 -24.6 60.27 11.75 0.63 5.09 3.07 13.57 1.75 0.25 0.54 0.18 59 0.12
XX-23 1567.3 4所示。1 -25.6 50.35 15.09 0.74 8.62 4.02 8.65 8.09 0.04 0.61 0.07 53 0.04
平均 5。2 -24.1 48.87 18.41 1.32 3.93 3.02 10.19 7.31 0.39 0.51 0.19 71年 0.16
表1
TOC浓度和/或同位素组成,δ 13Corg主要元素和元素比率计算,和中央情报局的沉积物上石炭纪和二叠纪低XX#好。
样本 地层/ Fm。 Sc (ppm) V (ppm) Cr (ppm) 倪(ppm) 铜(ppm) 锌(ppm) Rb (ppm) Sr (ppm) 锆(ppm) Ba (ppm) Th (ppm) U (ppm) Sr /铜 Rb /老 V / 铜/锌 Th / U V / Cr Sr / Ba Sr /铜 Ba / Al (104)
XX-1 山西 19.2 82.8 91.2 62.7 70.8 605.2 47.8 152.3 545.4 330.6 25.7 7.6 2.2 0.31 0.57 0.12 3所示。4 0.9 0.46 2.2 27
XX-2 19.9 84.2 84.3 23.4 44.3 187.7 82.7 170.0 287.7 696.3 20.7 4所示。7 3所示。8 0.49 0.78 0.24 4所示。4 1。0 0.24 3所示。8 52
XX-3 22.6 121.4 83.2 34.6 48.8 162.5 57.0 122.8 540.7 619.4 23.5 7.1 2.5 0.46 0.78 0.30 3所示。3 1。5 0.20 2.5 72年
XX-4 12.3 81.2 50.7 9.3 38.1 157.0 76.9 236.9 1202.8 656.8 22.5 5。6 6.2 0.32 0.90 0.24 4所示。0 1。6 0.36 6.2 60
XX-5 19.5 106.8 78.4 26.6 35.3 121.5 167.8 253.0 412.3 827.6 16.1 4所示。0 7.2 0.66 0.80 0.29 4所示。0 1。4 0.31 7.2 65年
XX-6 6.7 89.8 55.5 28.7 20.8 135.1 1。3 36.1 27.1 19.0 18.2 4所示。6 1。7 0.04 0.76 0.15 4所示。0 1。6 1.90 1。7 2
XX-7 18.2 120.2 59.0 71.8 41.8 144.9 82.5 209.8 402.9 597.2 27.1 7.4 5.0 0.39 0.63 0.29 3所示。7 2.0 0.35 5.0 50
XX-8 10.6 88.1 38.9 2.5 32.7 134.5 2.7 53.0 170.8 91.0 15.5 5。3 1。6 0.05 0.97 0.24 2.9 2.3 0.58 1。6 7
XX-9 29.5 118.0 90.5 59.4 12.1 69.0 6.6 57.2 774.8 73.6 22.7 5。1 4所示。7 0.12 0.67 0.18 4所示。5 1。3 0.78 4所示。7 9
XX-10 18.4 102.8 54.7 31.0 31.5 100.9 121.0 228.3 355.0 729.8 20.4 4所示。5 7.2 0.53 0.77 0.31 4所示。5 1。9 0.31 7.2 102年
XX-11 16.1 91.0 39.2 70.7 36.7 140.6 35.4 68.7 255.0 462.1 11.4 4所示。4 1。9 0.52 0.56 0.26 2.6 2.3 0.15 1。9 62年
XX-12 13.3 87.6 60.4 112.9 42.3 135.5 86.9 252.9 309.0 410.7 20.7 5。8 6.0 0.34 0.44 0.31 3所示。6 1。5 0.62 6.0 47
XX-13 19.4 105.4 55.2 19.0 21.8 97.2 62.8 126.6 413.0 643.7 19.7 4所示。3 5。8 0.50 0.85 0.22 4所示。6 1。9 0.20 5。8 44
XX-14 26.4 122.1 96.8 43.3 33.1 93.7 55.5 152.6 298.4 308.0 22.9 7.1 4所示。6 0.36 0.74 0.35 3所示。2 1。3 0.50 4所示。6 23
XX-15 17.5 115.6 66.7 26.9 30.3 94.4 129.7 272.3 312.5 723.4 23.0 4所示。8 9.0 0.48 0.81 0.32 4所示。8 1。7 0.38 9.0 61年
XX-16 太原 17.1 113.7 24.5 31.5 23.7 57.4 91.8 212.2 233.5 515.3 15.9 8.9 9.0 0.43 0.78 0.41 1。8 4所示。6 0.41 9.0 - - - - - -
XX-17 4所示。8 106.6 16.6 52.1 17.5 42.6 161.1 324.0 29.7 602.7 7.2 6.5 18.5 0.50 0.67 0.41 1。1 6.4 0.54 18.5 68年
XX-18 2.8 78.0 20.6 57.0 9.1 21.3 88.6 108.8 13.9 29.5 3所示。9 1。9 12.0 0.81 0.58 0.43 2.1 3所示。8 3.69 12.0 3
XX-19 2.8 124.4 16.2 0.8 6.2 19.7 60.7 64.6 74.6 22.6 12.9 7.9 10.4 0.94 0.99 0.31 1。6 7.7 2.86 10.4 3
XX-20 12.8 73.1 35.4 8.8 12.4 33.5 132.6 147.4 171.0 180.1 10.6 3所示。5 11.9 0.90 0.89 0.37 3所示。0 2.1 0.82 11.9 33
XX-21 18.0 96.6 33.4 21.1 8.2 20.0 155.5 253.5 392.6 455.3 19.2 6.4 30.9 0.61 0.82 0.41 3所示。0 2.9 0.56 30.9 58
XX-22 9.7 70.7 31.9 7.2 11.3 23.8 122.5 146.4 195.5 25.5 15.2 4所示。0 13.0 0.84 0.91 0.47 3所示。8 2.2 5.74 13.0 3
XX-23 2.5 102.9 23.2 0.4 18.6 47.0 112.5 146.3 72.5 57.5 10.8 6.4 7.9 0.77 1.00 0.40 1。7 4所示。4 2.54 7.9 9
平均 14.8 99.3 52.5 34.9 28.1 115.0 84.4 165.0 325.7 394.7 17.6 5。6 8.0 0.49 0.77 0.31 3所示。3 2.5 1.06 8.0 39
表2
微量元素含量和比例的太原,山西形成样本。

表1显示了内容和TOCδ13Corg价值marine-continental过渡样本。过渡页岩的TOC值是1.2%到12.4%之间,平均为5.2%。有机碳同位素主要受控于有机质来源,稳定的地质历史的热演化,和通常用来评估类型的有机质过成熟页岩。的δ13Corg值的样品在-26.5‰和-23.0‰之间,表明过渡页岩有机质主要是三世干酪根类型。

主要的元素分析结果如表所示1。在marine-continental过渡样本,SiO2(35.01 - -60.27%)和艾尔2O3(10.38 - -27.81%)是最丰富的氧化物。第二丰富的铁氧化物2O3(6.26 - -13.57%),分别以(1.02 - -14.22%),K2O (1.05 - -8.62%), Na2O(1.05 - -6.91%),曹(0.59 -3.97%)。其他氧化物的内容,包括MnO, TiO2和P2O5,低于1.00%。相较于PAAS (post-Archean澳大利亚页岩)值(34),菲2O3(平均10.19%)和K2O(平均3.93%)marine-continental过渡样本含量略高于PAAS。此外,基地组织的内容2O3(avg。18.41%)和SiO2(avg。48.87%)相对低于PAAS。PAAS相比,MnO, TiO2在页岩略有减少。

微量元素系统丰富整个marine-continental过渡样本(表2)。英航的内容,Zr和Sr相对较高,平均含量为394.7,325.7,和165.0 ppm,分别虽然Sc的平均含量,V,铬、镍、铜、锌、Rb, Th,和U是14.8,99.3,52.5,34.9,28.1,115.0,84.4,17.6,和5.6 ppm,分别表现出大大小的变化。

5。讨论

5.1。古气候代理

古气候影响沉积物的化学风化作用强度和泥石流源区最后确定沉积物的矿物成分和化学成分。化学蚀变指数(CIA)可以用来评估化学风化强度和描述气候变化35- - - - - -39]。当气候寒冷而干燥,CIA值在50到70,表明化学风化的程度很低,而在温暖和潮湿的气候,CIA值是70年到85年之间,表明化学风化程度中等。当中央情报局超过85,值表示高度与炎热和潮湿的气候相关的化学风化作用[40]。根据主成分的差异,marine-continental过渡样本分为两组(表1,图2)。第一组是太原组样本的分布面积相对较低的数据点,而第二组的主要分布地区是山西形成较高的样品数据点。山西形成的CIA值通常是在70年和87年之间(平均75);然而,太原的CIA值显著降低,形成脉动53至68(平均62)。因此,CIA值表明,早期的石炭纪和二叠纪末的古气候变化可分为两个阶段:从寒冷和干燥温暖和潮湿。此外,美国中央情报局与TOC山西形成呈正相关( ,图4),这表明,气候有很大的影响对总有机碳,温暖和潮湿的气候有利于先进的植物的生长。由于强烈的化学风化作用,河流混合陆源碎屑和植物碎屑沉积水,提供丰富的有机质的三角洲沉积体系接近于源岩。太原形成的平均CIA值略低于山西形成。虽然太原的气候类似于山西,TOC的相关性是弱( ,图4)。这表明太原的泻湖潮滩的沉积环境形成远离源面积,极大地受到海洋的影响。因此,气候对有机物浓度的控制是削弱。


图4
交会图的TOC含量与中情局的样品在太原,山西的形成。

当气候温暖、潮湿、铁、V,镍、Ba、有限公司和其他元素溶解在大量(41,42]。温暖,干燥的气候条件变化时,水的蒸发逐渐增加,沉淀的形式和元素盐,导致这些元素的相对含量高沉积岩(43]。这些元素的浓度的变化对古气候的变化非常敏感,其内容的变化和比率可以用来分析古气候的变化(44]。微量元素铜、Sr和Rb及其比率(Sr /铜、Rb / Sr)不同的苍白的环境条件非常敏感,可以用来分析沉积环境在特定时期(45- - - - - -48]。

Sr /铜比率表明湿润和温暖的气候属于范围1 - 10的时候,和一个干燥、炎热的气候当它大于1045- - - - - -48]。Sr /铜的比例在山西的形成主要是在1.6和9.0之间,指示古气候主要是湿和温暖。在太原的形成,Sr /铜比逐渐增加(从7.9到30.9)。因此,在从太原形成过渡到山西形成,Sr /铜比与过渡呈下降趋势从古环境潮湿和温暖的气候(表2,图2)。当Rb / Sr比率高,表明当时的古环境水动力条件弱;当比率很低,这意味着降雨量很大和水动力条件是强大的46- - - - - -48]。Rb / Sr比率的研究区域通常在0.04和0.94之间。结合图中的值2,可以看出,从山西的太原组地层,Rb / Sr比例逐渐减少,降水增加,表明古环境变得潮湿。一般来说,研究区域的气候主要是温暖和潮湿。太原山西形成形成的古环境改变了潮湿的环境。

5.2。氧化还原条件

倪的发生和浓缩,有限公司U, V,铬、铜、锌等微量元素在沉积岩是不同的在不同的氧化还原条件下49]。在不同的环境,不同的微量元素氧化还原的敏感性也不同(50]。一些微量元素很容易溶解在含氧的条件下,但在缺氧条件下是稳定的,沉淀在积淀丰富(51]。因此,微量元素的内容及其相应的比率可以用来分析沉积环境(氧化还原条件的变化49]。

倪的内容相结合,有限公司U, Th, V,铬、铜、锌、和其他元素,它可以基于V / Cr, Ni / Co, U / Th,δU ( ), ,铜/锌和其他元素比率描述沉积环境的氧化还原状态的变化(38,49- - - - - -54]。这些趋势表明(表的沉积物中有机质的保存条件2)。的 值可以反映沉积的氧化还原条件和沉积水分层特征区域在特定时期(55,56]。当 ,水环境中富含氧气。当 ,水环境是低氧和水分层是弱。当 ,水是在厌氧环境中,水是适度分层。当 ,水体分层,强烈降低(52,55- - - - - -57]。一般来说,越高 值,减少程度越高的水和分层沉积过程中(52,56,57]。的 研究区页岩样品的值是0.44 ~ 1.00 (avg。0.77),表明沉积时期的古环境适度分层和海水循环相对稳定。铜/锌值越高,氧含量越低的水环境和减少程度越高58,59]。从太原山西形成形成,铜/锌比值逐渐降低(图3),这也表明减少程度减少向上。

Th / U和V / Cr率也可以用来估计底层水氧化的程度在沉积(19,60- - - - - -62年]。在沉积环境中,主要存在于不溶性Th的形式4 +。为U,它出现在可溶的形式6 +在氧化环境中,导致沉积物中U的损失。因此,高Th / U比率通常意味着强氧化条件。当Th / U比率小于2,它表明,在一个缺氧的环境。随着氧含量的增加,它可以达到861年,62年]。太原形成的Th / U比率是1.1 - -3.8(平均2.3),山西的形成是2.6 - -4.8(平均3.8)(表2,图3),这表明太原组的沉积环境是dysoxic-oxic沉积环境中,和水的氧含量低于山西形成。V / Cr率增加与氧含量的减少,和高V / Cr反映了缺氧条件。V / Cr率在含氧的环境下很低,通常小于2。范围从2到4.25,表明它是dysoxic环境。为缺氧缺氧环境,V / Cr超过4.25的比率(49]。太原形成V / Cr的比率从2.1到7.7不等(平均4.3),主要表示缺氧缺氧条件。至于山西形成,V / Cr的比率变化从0.9到2.3(平均1.6),表明它主要是含氧的条件(表2,图3)。结合的比率Th / U和V / Cr, marine-continental过渡样本dysoxic环境中沉积,而山西地层沉积的样品在相对氧化的环境。

在太原的形成,TOC与Th / U(负相关 ,图5),而TOC呈正相关,U, V, V / Cr ( ,图0.87和0.625),这表明dysoxic环境底水的减少氧含量有利于TOC的积累。山西形成,没有TOC之间弱负相关,U, Th / U, V, V / Cr(图5)。这意味着几乎没有氧化还原条件对TOC的浓缩含氧的环境下与氧含量增加。


图5
交会图的TOC含量和氧化还原代理(Th / U, U, V, V / Cr)样品的太原,山西的形成。
5.3。古盐度

古盐度是水盐在一个特定时期的沉积物在古代。它是一个重要的符号来区分海洋相marine-continental过渡环境,和大陆沉积环境(55,63年]。paleosaline-related微量元素数据的处理和分析是一个重要的手段揭示古环境和古气候的特点。常见的古盐度的工程计算方法包括元素比率法、微量元素的方法,与元素和同位素方法,这里采用比率方法(63年,64年]。钡(英航2 +)化合物的溶解度低于锶(Sr2 +)化合物,所以英航2 +这样更有可能反应吗42 -比老形成沉淀2 +。随着湖/海水的盐度增加,所以的浓度42 -增加和英航2 +首先是沉淀的形式贝索4,而老2 +是沉淀的形式SrSO吗4只有当湖/海水达到临界值的浓度(63年,64年]。低盐度沉积物形成于早期沉积环境的特点是英航2 +浓缩和老2 +不足,反之亦然。因此,老古盐度的/ Ba是一种常见的指标,表明蒸发的相对强弱,是沉积环境的相对高度。Sr / Ba的比例越高,沉积环境的古盐度越高;和比率越低,说明古盐度越低的沉积环境65年- - - - - -70年]。分类的标准根据Sr / Ba比率的研究领域如下:当 ,沉积环境是海洋沉积物;过渡沉积是当 ,当和地面沉降 (70年]。

根据表2,Sr / Ba太原形成范围是0.41 - -5.74,平均值为2.14,所以它可以分为主要由海洋沉积物和marine-continental过渡。山西形成的Sr / Ba比率是0.15 - -1.90,平均为0.49,属于陆相沉积。在过渡从山西的太原组地层,Sr / Ba比率显著降低附近地层边界(图3),这表明一个强大的犯罪发生在太原的形成。Sr / Ba值的范围在太原形成样本相对较宽,这表明这一领域的罪过和回归过程频繁,还发现在潮汐石灰岩口供在鄂尔多斯盆地东缘24]。在山西Sr / Ba值样本相对集中,与沉积环境相对稳定(图3)。

5.4。古

生产力是指生物有机体产生的有机物的数量在一个特定的时间单位单位在一个特定的区域。古指古代海洋生物的速度固定能量的能量周期(71年- - - - - -74年]。磷是主要转移到沉积物有机形式的债券,其中大部分被释放过程中补充矿质。磷在沉积物需要吸附的长期保留FeOOH阶段和降水作为自体磷酸盐矿物(75年,76年]。磷是一个重要的指标来评估海洋古生产力(76年- - - - - -78年]。为了避免沉积物有机质的稀释效应和自生矿物陆源碎屑岩中的磷含量,P / Ti比例可以用来描述海洋的营养状态(76年]。太原形成的P / Ti比例为0.04 ~ 0.26(平均0.11),和山西的形成是0.09 ~ 0.46(平均0.18)(表2),接近post-Archean澳大利亚页岩(PAAS)(0.13)和平均深海粘土(0.33),但显著低于(2 - 8)与高生产力在现代赤道太平洋地区(79年]。这表明marine-continental过渡的古海洋页岩差,和古生产力增加逐渐从太原山西形成形成。之间存在着正相关的TOC和P / Ti比率太原和山西的形成( ,图6),表明古是高TOC的原因之一。


图6
交会图的TOC含量与古代理(P / Ti)样品的太原,山西的形成。

英航的元素也可以指示古。重晶石(贝索4结合Ba)沉积2 +在高浓度的海洋环境42 -表面腐烂的有机物质。这导致英航堆积速率之间的正相关和初级生产力73年,80年- - - - - -82年]。Ba / Al比率可以用来定性评价古(83年,铝可以用作分母消除其他组件的稀释效应(38,84年]。太原形成的Ba /阿尔比是1到68(平均22),和山西形成的Ba /阿尔比是2到102(平均46)(表2)。这些值低于分层在加州中部大陆边缘沉积物(100 - 200)(83年),表明较低的古海洋的页岩marine-continental过渡。

5.5。控制有机物的积累

过渡沉积物受到河流和海洋环境的影响;有机质的积累是多种因素的结果,是一个复杂的物理化学过程85年]。的生产力因素,古气候导致植物丰度和岩石风化在烃源地区。一方面,碎屑流提供了丰富的有机物质(植物碎片);另一方面,它作为稀释剂的有机物。古海洋中直接控制着大量的有机质页岩沉积。的保护因素,减少氧含量底水为有机质的保存提供了良好的条件,和沉积速率也有利于有机质的积累(85年]。

如前所述,在太原形成页岩的沉积,古气候是寒冷和干燥;沉积环境是dysoxic-oxic沉积环境。TOC和氧化还原指标的垂直变化趋势非常一致的(图3),这表明,减少氧含量对提高TOC。TOC之间存在正相关性,U, V, V / Cr ( ,分别为0.87和0.62)。这些结果表明,底水的dysoxic条件保护环境的关键因素,促成了太原形成页岩有机质堆积。此外,有一个中央情报局和TOC之间弱正相关( ),这意味着温暖和潮湿的气候也有一定贡献的浓缩有机物质。

山西形成页岩,太原形成的古气候是相反的(寒冷和干旱);沉积环境是一个相对氧化的三角洲沉积体系。氧化还原的指标和古海洋与TOC没有关系,表明氧含量增加导致的氧化还原条件没有影响有机质保存。与此同时,有一个中央情报局和TOC之间正相关( ),指示的古气候导致山西形成页岩中的有机质堆积。因为三角洲沉积区靠近起源地形,温暖和潮湿的气候提升陆地植物生长,提供足够的有机质。

6。结论

综合分析的基础上,岩石学、总有机碳、有机碳同位素,主要元素和微量元素,所提供的约束是富含有机物climatic-oceanic环境和沉积的页岩在鄂尔多斯盆地的东部边缘上Carboniferous-Lower二叠纪过渡,使用以下初步结论:(1)富含有机物太原的页岩地层沉积环境的dysoxic-oxic沉积条件。TOC和氧化还原指标之间存在显著的正相关性(V, U, V / Cr) ( ,分别为0.87和0.62。然而,有一个弱的积极的TOC和中央情报局之间的关系( )。这表明dysoxic底水条件发挥了主导作用,有机质的富集(2)富含有机物的山西形成页岩沉积在相对氧化的三角洲沉积体系与潮湿和温暖的气候。结合TOC和中央情报局之间的正相关关系( ),它表明,氧化环境下的温暖和潮湿的气候和沉降率高共同控制有机物的富集(3)太原的古海洋代理显示可怜的古海洋和山西形成页岩与TOC之间的正相关和P / Ti比例( ),这表明,古有一定影响有机质的富集marine-continental过渡页岩的沉积

数据可用性

数据请求。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作是财务支持的第二个青藏高原科学考察和研究(步骤)项目(批准号2019 qzkk0707),中国国家重点研发项目(批准号2017 yfa0604803),中国科学院重点项目(批准号XDB26020302),中国国家自然科学基金(批准号。41831176,41831176,41972030),中科院“西部之光”项目,和甘肃的重点实验室项目(批准号1309 rtsa041)。

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