微量元素分析在南堡凹陷南部的應(yīng)用

張曉龍，冀華麗，李媛姝，楊 帆，郭少斌

(1.中油冀東油田分公司，河北 唐山 063200；2. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，北京 100083；3.中石化石油工程技術(shù)研究院，北京 100101)

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微量元素分析在南堡凹陷南部的應(yīng)用

張曉龍1，冀華麗2，李媛姝1，楊 帆3，郭少斌2

(1.中油冀東油田分公司，河北 唐山 063200；2. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)，北京 100083；3.中石化石油工程技術(shù)研究院，北京 100101)

以南堡凹陷南部緩坡帶沙河街組和東營(yíng)組樣品中微量元素測(cè)試結(jié)果為基礎(chǔ)，選用對(duì)沉積環(huán)境反映比較敏感的微量元素作為指標(biāo)，分析研究區(qū)內(nèi)地層中的微量元素含量及其比值與沉積環(huán)境之間的關(guān)系，進(jìn)而探討整個(gè)南堡凹陷古近系的沉積環(huán)境。結(jié)果表明，南堡凹陷古近系為微咸水相的淡水環(huán)境，沙河街組沉積時(shí)期的古鹽度略高于東營(yíng)組沉積時(shí)期；沙河街時(shí)期為偏干熱環(huán)境，到東營(yíng)組沉積時(shí)期，氣候越來(lái)越溫暖、潮濕；垂向上水體分層中等，形成不強(qiáng)的厭氧環(huán)境。

微量元素；沉積環(huán)境；鍶鋇比；鍶銅比；釩鎳比；南堡凹陷

1 研究區(qū)構(gòu)造地質(zhì)背景

南堡凹陷地處黃驊坳陷東北端，北以西南莊斷層與老王莊凸起、西南莊凸起相接，南以斜坡帶或斷層帶與沙壘田凸起相連，東以柏各莊斷層與柏各莊凸起、馬頭營(yíng)凸起相鄰，西以澗南潛山與北塘凹陷相隔，東南以淺凹與石南凹陷相通。

研究區(qū)位于沙壘田凸起南堡凹陷南部緩坡帶1、2號(hào)和3號(hào)構(gòu)造帶。南堡1號(hào)構(gòu)造處于南堡油田的西南部，構(gòu)造位置處于單斷型凹陷的斜坡帶上，是低潛山背景上發(fā)育起來(lái)的潛山披覆構(gòu)造；南堡2號(hào)構(gòu)造位于南堡凹陷的中部[1-3]，整體呈北東向展布，西接南堡1號(hào)構(gòu)造，東連南堡3、4號(hào)構(gòu)造，夾持于林雀和曹妃甸次凹之間；南堡3號(hào)構(gòu)造位于南堡油田南部，西、北接南堡2號(hào)構(gòu)造，南鄰沙壘田凸起，東連南堡4號(hào)構(gòu)造，緊鄰曹妃甸次洼[4-5]。

2 樣品與測(cè)試

針對(duì)南堡凹陷南部緩坡帶古近系下第三系沉積分布特征，重點(diǎn)采集了研究區(qū)沙河街組、東營(yíng)組共19塊樣品進(jìn)行測(cè)試和分析，巖性主要為泥巖和泥灰?guī)r。樣品分布于南堡1、2、3號(hào)構(gòu)造帶，范圍較廣。所有樣品的微量元素地球化學(xué)測(cè)試均在中國(guó)石油天然氣股份有限公司大慶油田有限責(zé)任公司勘探開(kāi)發(fā)研究院地質(zhì)試驗(yàn)室完成(表1)。全巖分析采用Q/SY DQ0338-2000巖石礦物無(wú)機(jī)元素分析法和X射線(xiàn)熒光光譜儀測(cè)定微量元素含量，儀器型號(hào)為S4 PIONEER X射線(xiàn)熒光光譜儀。

3 微量元素對(duì)沉積環(huán)境的響應(yīng)

3.1 鍶鋇比分析

鍶、鋇的地球化學(xué)行為特征即是利用鍶鋇比來(lái)進(jìn)行陸源碎屑沉積物海、陸相沉積環(huán)境判別的理論依據(jù)，利用鍶鋇比可以確定古鹽度[6]。國(guó)外認(rèn)為，淡水沉積物的鍶鋇比值小于1.00，而海相沉積物的鍶鋇比值大于1.00。然而，現(xiàn)代海底沉積物的鍶鋇比常常小于1.00，如渤海中部沉積物鍶鋇比僅為0.24～0.29[7]，深海黏土的鍶鋇豐度比僅為0.078。一般認(rèn)為，鍶鋇比值隨鹽度提高有明顯增大趨勢(shì)。淡水沉積物中鍶鋇比值小于1.00(0.60～1.00為半咸水相，小于0.60為微咸水相)，而鹽湖(海相)沉積物中鍶鋇比值大于1.00[8-10]。理論上來(lái)說(shuō)，該觀(guān)點(diǎn)較保守，也更客觀(guān)準(zhǔn)確[11-12]。

表1 研究區(qū)下第三系樣品微量元素統(tǒng)計(jì)(單位：μg/g)

由表2可以看出，樣品中鍶鋇比普遍小于0.60，反映研究區(qū)整體為微咸水的淡水環(huán)境。南堡3號(hào)構(gòu)造帶鍶鋇比平均為0.52，南堡2號(hào)構(gòu)造帶鍶鋇比平均為0.34。南堡3號(hào)構(gòu)造帶鍶鋇比平均值普遍高于南堡2號(hào)構(gòu)造帶，反映南堡3號(hào)構(gòu)造帶較南堡2號(hào)構(gòu)造帶水體鹽度增高，距離湖中心更近。

表2 南堡2、3號(hào)構(gòu)造帶巖樣鍶鋇比分布

從不同層位鍶鋇比可以看出，沙一段沉積時(shí)期的鍶鋇比高于東營(yíng)組沉積時(shí)期，反映了研究區(qū)在沙一段沉積時(shí)期的古鹽度略高于東營(yíng)時(shí)期。從側(cè)面也反映了沙一段沉積時(shí)期湖泊蒸發(fā)作用較東營(yíng)組沉積時(shí)期強(qiáng)烈，湖盆面積較小，從而砂體發(fā)育次于東營(yíng)組沉積時(shí)期。

從研究區(qū)內(nèi)測(cè)試樣品結(jié)果可知，該區(qū)鍶、鋇含量及鍶鋇比具有以下特點(diǎn)：①南堡3號(hào)構(gòu)造帶的鍶鋇比較2號(hào)構(gòu)造帶高，驗(yàn)證了南堡3號(hào)構(gòu)造帶的物源比2號(hào)構(gòu)造帶搬運(yùn)距離更遠(yuǎn)，距離湖中心也更近；②南堡3號(hào)構(gòu)造帶沙一段的鍶鋇比明顯較東營(yíng)組高，可推測(cè)研究區(qū)在沙一時(shí)期湖泊蒸發(fā)作用強(qiáng)烈，湖水不斷濃縮，鍶離子含量逐漸增大，相應(yīng)沉積物中的鍶含量逐漸增大，鍶鋇比隨之變大。在東營(yíng)組沉積時(shí)期，湖泊蒸發(fā)作用明顯減弱，鍶鋇比減小，鹽度減小。

3.2 鍶銅比分析

采用鍶銅比來(lái)反映古氣候的變化。一般來(lái)說(shuō)，鍶銅比為1.00～10.00，指示濕潤(rùn)氣候，若鍶銅比大于10.00，則指示干熱氣候。根據(jù)研究區(qū)內(nèi)東營(yíng)時(shí)期樣品鍶銅比分布(表3)，沙一時(shí)期鍶銅比均大于10.00，反映研究區(qū)在沙一段沉積時(shí)期為偏干熱環(huán)境，至東營(yíng)沉積時(shí)期，氣候越來(lái)越溫暖潮濕。這與鍶鋇比結(jié)果相吻合，即沙一段沉積時(shí)期湖泊蒸發(fā)作用較強(qiáng)，古鹽度較大。

表3 研究區(qū)內(nèi)各層位巖樣中鍶銅比統(tǒng)計(jì)

3.3 釩鎳比分析

釩、鎳同屬于鐵族元素，二者主要被膠體質(zhì)點(diǎn)和黏土吸附。其中釩來(lái)自磁鐵礦，容易在氧化環(huán)境下被吸附而富集，鎳則容易在還原環(huán)境下富集。故釩鎳比可用來(lái)反映水體氧化還原環(huán)境。若釩鎳比較高(大于0.84)時(shí)，反映水體分層和底層水體出現(xiàn)H2S的厭氧環(huán)境；釩鎳比為0.60～0.82時(shí)，反映水體分層為中等厭氧環(huán)境；釩鎳比為0.46～0.60時(shí)，反映水體為較弱的貧氧環(huán)境。從研究區(qū)內(nèi)樣品釩鎳比分布關(guān)系可以看到，研究區(qū)內(nèi)樣品釩鎳比均在0.72～0.84之間起伏波動(dòng)，但未高過(guò)0.84(表4)，可推斷該區(qū)為水體垂向分層中等、不強(qiáng)的厭氧環(huán)境。

表4 研究區(qū)內(nèi)巖樣中釩鎳比統(tǒng)計(jì)

4 結(jié) 論

(1) 研究區(qū)古近系鍶鋇比為0.10～0.70，南堡3號(hào)構(gòu)造帶鍶鋇比均高于南堡2號(hào)構(gòu)造帶，且研究區(qū)在沙一段沉積時(shí)期的古鹽度略高于東營(yíng)組沉積時(shí)期，整體為微咸淡水環(huán)境。

(2) 沙一段沉積時(shí)期鍶銅比均大于10.00，反映研究區(qū)在沙一段沉積時(shí)期為偏干熱環(huán)境，至東營(yíng)組沉積時(shí)期，氣候越來(lái)越溫暖潮濕。

(3) 研究區(qū)內(nèi)樣品釩鎳比均在0.72～0.84之間起伏波動(dòng)，但未高過(guò)0.84，可推斷該區(qū)為水體垂向分層中等、不強(qiáng)的厭氧環(huán)境。

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編輯 姜 嶺

20141116；改回日期：20150205

國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)“渤海灣盆地精細(xì)勘探關(guān)鍵技術(shù)”子課題6“南堡凹陷油氣富集規(guī)律與增儲(chǔ)領(lǐng)域”(2011ZX05006-006)

張曉龍(1971-)，男，工程師，1998年畢業(yè)于長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院石油地質(zhì)專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)從事油氣勘探研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.02.016

TE121.3

A

1006-6535(2015)02-0067-03