本文選題：埃迪卡拉紀(jì) + 藍(lán)田組頁巖�。� 參考：《中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所)》2016年博士論文

【摘要】：埃迪卡拉系陡山沱組地層見證了宏體多細(xì)胞生物與海洋-大氣環(huán)境的關(guān)鍵演化事件,一直是國內(nèi)外及多學(xué)科的研究熱點(diǎn)。下?lián)P子皖南地區(qū)藍(lán)田組頁巖中藍(lán)田生物群化石的產(chǎn)出為地球早期生命起源和演化以及該時(shí)期古海洋沉積環(huán)境研究提供了一個(gè)重要的窗口。此外,作為我國頁巖氣勘探開發(fā)的重點(diǎn)區(qū)域,南方揚(yáng)子地區(qū)廣泛發(fā)育三套廣泛分布的海相黑色頁巖,包括不同沉積環(huán)境的埃迪卡拉系海相沉積。然而,相對于下寒武統(tǒng)與下志留統(tǒng)黑色頁巖的研究程度,該套地層的相關(guān)研究明顯較少。本論文基于下?lián)P子皖南地區(qū)埃迪卡拉系藍(lán)田組的頁巖樣品,詳細(xì)、系統(tǒng)的研究了頁巖的有機(jī)地球化學(xué)性質(zhì),并在此基礎(chǔ)上,通過順序抽提和加氫催化裂解法嘗試研究頁巖中游離態(tài)、吸附/包裹態(tài)以及干酪根化學(xué)鍵合態(tài)的分子與同位素組成及指示意義。結(jié)合前人的研究,初步總結(jié)了揚(yáng)子區(qū)不同沉積相的埃迪卡拉系地層有機(jī)質(zhì)的富集規(guī)律以及藍(lán)田地區(qū)的沉積古環(huán)境。此外,結(jié)合多種技術(shù)手段系統(tǒng)分析了藍(lán)田組頁巖的組成和孔隙結(jié)構(gòu)特征等,探討其組成和孔隙度及孔隙結(jié)構(gòu)之間的相關(guān)性,并評價(jià)了相互影響因素。本文取得的主要結(jié)論如下:1.埃迪卡拉系藍(lán)田組富有機(jī)質(zhì)頁巖主要發(fā)育在II段及IV段,II段富有機(jī)質(zhì)厚度大約為90米,IV段約為10米。根據(jù)有機(jī)碳同位素的變化進(jìn)一步把藍(lán)田II段頁巖分為兩個(gè)亞段:下亞段有機(jī)質(zhì)δ13C值由底部約 34‰向上緩慢增加至 30‰,上亞段有機(jī)質(zhì)的δ13C值整體在 29‰左右。II段黑色頁巖TOC含量普遍高于2%,最高可達(dá)12%,超過40 m厚的層段TOC含量高于4%。表明藍(lán)田組II段為一套典型的富有機(jī)質(zhì)黑色頁巖層。揚(yáng)子區(qū)域上的埃迪卡拉紀(jì)有機(jī)質(zhì)富集層位主要為陡山沱組II段、IV段和燈影組中段,其中以下?lián)P子皖南地區(qū)的藍(lán)田組II段為最優(yōu),厚度大且有機(jī)質(zhì)富集程度顯著高于中-上揚(yáng)子斜坡-陸棚相同層位。表明有機(jī)質(zhì)富集程度受控于沉積相,斜坡-盆地深水區(qū)有利于有機(jī)質(zhì)的富集。2.藍(lán)田組頁巖的固體瀝青反射率和激光拉曼參數(shù)計(jì)算得出的效鏡質(zhì)體反射率值分別為4.14 4.32%(4.22%),3.98 4.12%(4.04%),表明埃迪卡拉系藍(lán)田組頁巖處于高 過成熟階段,為裂解基本完全的“干氣階段”。此外,頁巖的Rock-eval巖石熱解以及干酪根的元素分析數(shù)據(jù)均表明頁巖的高過成熟階段。不同方法對頁巖不同形態(tài)的分子組成的研究結(jié)果顯示,僅在II段上部頁巖與碳酸鹽夾層段的樣品中檢測出游離態(tài)少量低碳數(shù)的飽和烴。鑒于其成分組分與熱演化階段不匹配,且彼此之間的關(guān)系不明顯。該系列分子不具有原生性,極可能是漫長的地質(zhì)后期侵入的成分。因此,藍(lán)田組頁巖的分子與同位素的研究未取得預(yù)期的成果。3.藍(lán)田組頁巖在礦物組成上以石英含量為主(33 72%),其次是粘土礦物和長石,含量都在2%到20%之間;而碳酸鹽的含量值范圍較大,最高的可達(dá)60%。值得注意的是,藍(lán)田組頁巖黃鐵礦含量非常豐富,最大值可達(dá)19%。藍(lán)田組頁巖toc和ts含量的相互關(guān)系表明頁巖沉積在普遍缺氧,富硫酸鹽,且波動(dòng)較大的氧化還原水體環(huán)境。頁巖toc和ts以及toc和碳酸鹽含量的相關(guān)性表明ii段上下兩個(gè)亞層段的沉積環(huán)境相差較大,下段較深的水體環(huán)境,硫酸根離子或碎屑鐵礦物含量較少,有機(jī)質(zhì)更好的保存下來;而上段處于更為厭氧的環(huán)境,硫酸鹽、活性鐵離子供應(yīng)較多,且更多陸源物質(zhì)輸入。4.藍(lán)田組鉆井巖芯頁巖的孔隙度在1.0%到7.9%之間,平均值為4.1%,且與toc含量呈現(xiàn)很好的線性相關(guān)性。掃描電鏡觀察表明,頁巖中有機(jī)質(zhì)一致地填充在各種礦物顆粒間的空隙里,例如草莓狀黃鐵礦晶簇或粘土礦物聚合體的層間,有機(jī)質(zhì)發(fā)育大量的納米級孔隙,孔徑主體小于100nm。粒間孔集中發(fā)育在有機(jī)質(zhì)與各種礦物之間的邊界,以及礦物顆粒之間,且孔徑明顯大于有機(jī)孔的。此外,微裂隙發(fā)育非常少,且主要存在于粘土礦物聚合體與有機(jī)質(zhì)的邊界。頁巖的礦物組成與孔隙度之間存在一定的相關(guān)性,例如,粘土礦物、石英及黃鐵礦含量與孔隙度也具有較好的正相關(guān)性,但這種相關(guān)性,至少在某種程度上是由有機(jī)質(zhì)與礦物含量的相關(guān)性造成的。5.孔徑分布趨勢圖表明了藍(lán)田組頁巖的孔隙有幾個(gè)不同模式特征。頁巖微孔孔體積與toc含量呈現(xiàn)極好的線性正相關(guān)性,中孔孔體積與toc的相關(guān)性很好,而大孔孔體積與toc的相關(guān)性較差。其中兩個(gè)高toc含量的樣品(7%)具有較低大孔體積及中等的中孔體積。這些結(jié)果表明(i)頁巖的微孔的含量與有機(jī)質(zhì)密切相關(guān);(ii)在富有機(jī)質(zhì)頁巖里,壓實(shí)作用對大孔的影響比對小孔強(qiáng)烈。6.限定在生物化石層段的露頭和巖芯的組成和孔隙度研究表明,頁巖在抬升出露地表必然會(huì)受到一定的風(fēng)化作用影響,哪怕再新鮮的樣品,其礦物組分和化學(xué)元素組成都會(huì)發(fā)生改變。所測露頭樣品的氦-孔隙度介于10.4 17.3%,明顯大于巖芯的1.4 3.8%。掃描電鏡觀察發(fā)現(xiàn):露頭與巖芯的有機(jī)孔形態(tài)、大小相似,但露頭的礦物基質(zhì)孔隙更為發(fā)育,特別是礦物粒間孔,且孔徑更大。露頭與巖芯最大的差異是發(fā)育大量的微裂隙,且不只發(fā)育在黏土礦物聚合體與有機(jī)質(zhì)結(jié)合處,不同礦物間的邊緣也發(fā)育微裂隙,甚至礦物本身都有發(fā)育�？讖椒植稼厔荼砻髀额^含有大量的孔徑為20 500nm及數(shù)微米級的孔隙,但不同孔徑間的連通性較差。而巖芯具有較多的中孔的貢獻(xiàn)值,且不同孔徑孔隙間的連續(xù)性及連通性好。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P618.13

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1755810