Jurassic Black Shales Facies from Qiangtang Basin (Northern Tibet):Rare Earth and Trace Elements for Paleoceanographic Implications

The Biluo Co and Amdo 114 station, northern Tibet, cropping out the Early Toarcian and Middle-Late Tithonian (Jurassic) organic-rich black shales, have been a focus to petroleum geologists in discussing their oil-producing potential. This paper first reports the trace elements and rare earth elements to discuss the paleoenvironments, redox conditions and sedimentary mechanisms of those black shales. Both sections exhibit variation in trace element abundances with concentrations <0.1 ppm to 760 ppm, mostly enriched in V, Cr, Ni, Cu, Zn, Mo, Ba and U. Element ratios of Ni/Co, V/Cr, U/Th and V/(V+Ni) plus U were used to identify redox conditions. The shale-normalized rare earth element (REE) patterns are characterized by the flat-shale type with instable Ce anomalies and very weekly positive Eu anomalies. Positive Ceanom values are significant with values varying between –0.064 and 0.029 in Biluo Co, which may be interpreted as release of REE and input of riverine terrestrial matter with rich Ce (resulting in pH change) during the anoxic conditions. In the middle parts of Amdo 114 station, distinct negative Ceanom values are observed (?0.238 to ?0.111) and associated surface water warming were interpreted as being related to a major sea level rise. In contrast, the formation of the black shales in the lower and upper part of the studied succession took place during a cooler (Ceanom values >–0.10), lower surface water productivity, and lower sea-level stage. Thus, we emphasize the role of different factors that control the formation of local and regional black shales. The most important factors are sea-level fluctuations and increasing productivity.     

Early Jurassic anoxic conditions and organic accumulation in the eastern Tethys

The Bilong Co oil shale, located in the South Qiangtang depression, northern Tibet Plateau, may record the Early Jurassic anoxic event in the eastern Tethys. New geochemical data from the Bilong Co oil shale section are presented in order to determine the mechanism of organic accumulation and to evaluate Early Jurassic anoxia in the eastern Tethys. In organic-rich oil shales, many redox proxies including the relationship of Mo to total organic carbon (TOC), Re/Mo ratios, and pyrite framboid size distribution suggest deposition under euxinic conditions. However, the correlation between TOC and P and Mo contents indicates that organic matter accumulation was controlled mainly by primary productivity. The Sr/Al ratios and clastic influx proxies such as Si, Ti, Th, Zr, and Al concentrations suggest a continuous supply of fresh water from a nearby continent during oil shale deposition. This supply could have initiated stratification of the water so that the upper zone became favourable for marine life. Increased primary productivity could have led to formation of anoxic/sulphidic bottom waters, which enhanced the preservation of organic matter. Deposition of organic-rich oil shales terminated when primary productivity decreased, leading to more oxic bottom water conditions.     

青藏高原羌塘盆地早侏罗世晚期海螂蛤页岩及其年代地层学意义

发现于德国南部的早侏罗世土亚辛期的海螂蛤页岩相沉积是中生代最早一次,也是唯一保存在大陆地层中的全球性大洋缺氧事件的典型代表。近年中国羌塘盆地已相继发现4处海螂蛤页岩相地层。北羌塘天然气水合物钻探试验井QK-5井钻遇含海螂蛤页岩相特有化石组合的地层,厚度逾150m,是迄今所知羌塘盆地纬度最高的海螂蛤页岩相产地,其他3处分布在羌塘盆地中间隆起带以南的双湖和色哇等地。海螂蛤页岩相的分布纵贯南、北羌塘,意味着羌塘盆地在早侏罗世并没有受到中间隆起带的制约而分成南、北2个独立的沉积凹陷。北羌塘西部白龙冰河、半岛湖一带与东部雀莫措、雁石坪一带的早侏罗世沉积相截然不同,形成早侏罗世西海东陆的沉积格局。海螂蛤页岩相在羌塘盆地的发现,有助于进一步认识中生代羌塘盆地沉积和古海洋演化历史。该区以海螂蛤黑色页岩为代表的富碳沉积无论是分布面积还是沉积厚度都十分可观,对盆地的天然气水合物、页岩气及常规油气勘探具有重要的意义。     

青藏高原羌塘盆地早侏罗世晚期海螂蛤页岩及其年代地层学意义

发现于德国南部的早侏罗世土亚辛期的海螂蛤页岩相沉积是中生代最早一次,也是唯一保存在大陆地层中的全球性大洋缺氧事件的典型代表。近年中国羌塘盆地已相继发现4处海螂蛤页岩相地层。北羌塘天然气水合物钻探试验井QK-5井钻遇含海螂蛤页岩相特有化石组合的地层,厚度逾150m,是迄今所知羌塘盆地纬度最高的海螂蛤页岩相产地,其他3处分布在羌塘盆地中间隆起带以南的双湖和色哇等地。海螂蛤页岩相的分布纵贯南、北羌塘,意味着羌塘盆地在早侏罗世并没有受到中间隆起带的制约而分成南、北2个独立的沉积凹陷。北羌塘西部白龙冰河、半岛湖一带与东部雀莫措、雁石坪一带的早侏罗世沉积相截然不同,形成早侏罗世西海东陆的沉积格局。海螂蛤页岩相在羌塘盆地的发现,有助于进一步认识中生代羌塘盆地沉积和古海洋演化历史。该区以海螂蛤黑色页岩为代表的富碳沉积无论是分布面积还是沉积厚度都十分可观,对盆地的天然气水合物、页岩气及常规油气勘探具有重要的意义。     

藏北羌塘盆地侏罗纪含颗石藻黑色岩系地球化学特征与地质意义

藏北羌塘盆地侏罗系发育一套富含有机质的黑色岩系,化石较为丰富而倍受地质学家关注。本文选择双湖地区毕洛错剖面,从有机地球化学和元素地球化学方面分析富含颗石藻黑色岩系特征。研究表明,研究区黑色岩系有机碳含量为2.84%~3.71%,氯仿沥青"A"含量为0.18%~0.29%。有机质类型为Ⅱ1型,母质主要来源于浮游生物及少量陆生植物,Tmax为429~435℃,显示该套岩系处于未成熟阶段。研究区样品的主量元素Si、Al、Ca等元素较富集,表明该套黑色岩系以陆源碎屑输入为主;V/Cr、U/Th、Ni/Co、V/(Ni+V)特征比值、U和Mo的富集以及Eu和Ce无明显异常,反映了该套黑色岩系主要沉积在弱还原环境,有利于有机质保存。以上研究表明,研究区含颗石藻黑色岩系为较好的烃源岩,保存条件较好,可以作为进一步勘探开发的有利烃源岩层。     

羌塘盆地中生界海相黑色泥页岩特征及页岩气远景区预测

青藏高原羌塘盆地中生界发育上三叠统肖茶卡组（T3x）、中侏罗统布曲组（J2b）和上侏罗统索瓦组（J3s）3套海相黑色泥页岩,形成于有机质比较丰富且易于保存的营养型还原性沉积环境,以台地相为主,其次为盆地相和三角洲相;厚度在41～474 m范围内,有机碳（TOC）含量平均值为0.25%～8.34%,有机质类型主要为Ⅱ型干酪根,镜质体反射率（Ro）平均值为1.21%～3.0%,处于高-过成熟生气阶段,脆性矿物以石英、长石为主,含量为65%～70%,页岩孔隙度约2%。与美国主要盆地产气页岩各项指标相比较,羌塘盆地中生界海相黑色泥页岩具有厚度大、有机质丰度低、热演化熟度高、脆性矿物种类多、石英含量较低、长石和粘土矿物含量较高及孔隙度低的特征,具备了形成页岩气基本地质条件,是我国海相页岩气勘探的沉积盆地之一,综合评价预测的页岩气远景区以上三叠统肖茶卡组（T3x）分布范围大,其次是布曲组（J2b）和索瓦组（J3s）。     

青藏高原羌塘盆地侏罗系白云岩的特征及其成因

羌塘盆地侏罗系白云岩是该盆地重要的油气储集层。侏罗系碳酸盐岩在沉积期后经历了白云岩化作用、溶蚀作用和破裂作用等多种成岩作用。羌塘盆地白云岩的成因与毛细管浓缩作用和混合水白云化作用有关。     

羌塘盆地侏罗系核形石特征及成因探讨

羌塘盆地侏罗系核形石纹层不发育,只有个别核形石发育不规则的纹层,未发现菌藻类痕迹;核心主要以大小不等的生物碎屑为主;核形石与填隙物都由泥晶方解石组成,只是颜色上有差别。核形石主要产在能量较低的泻湖、局限陆棚环境中。     

羌塘盆地中晚侏罗世雁石坪剖面夏里组古盐度与成盐意义

羌塘盆地是一个具有成盐远景的蒸发岩盆地,对羌塘盆地侏罗系雁石坪群夏里组出露的石膏层和具有钾、钠异常的盐泉水研究表明,夏里组是羌塘盆地潜在的形成钠盐、钾盐的目标层位之一。本文通过对羌塘盆地雁石坪剖面夏里组硼元素、锶元素和钡元素的测量,计算Adams古盐度和Sr/Ba比值,来恢复雁石坪剖面夏里组的古盐度。根据Sr/Ba比值、Adams古盐度和Walker相当硼含量的变化趋势,雁石坪剖面夏里组古盐度可以划分为以下3个阶段:夏里组下段(0~260 m、164~162.3 Ma)淡水环境、中段(260~500 m、162.3~160.7 Ma)咸水环境和上段(500~608 m、160.7~160.2 Ma)超咸水环境。另外,通过分析物源、气候以及古地理条件,认为夏里组具备适宜成盐的物源、气候和古地理条件,根据夏里组上段Ca^2+-SO4^2-离子、Na^+-Cl^-离子和K^+-Cl^-离子的相关性分析表明,夏里组上段古环境已经演化到沉积硫酸盐阶段或者沉积氯化物早期阶段,即夏里组上段形成石盐的环境要优于形成钾盐的环境。     

羌塘盆地侏罗系低渗透碎屑岩储集层特征

羌塘盆地侏罗系碎屑岩主要包括三角洲相、滨海相和河流相砂体,岩性以细砂岩和粉砂岩为主。储层经历了较强的压实作用和胶结作用,颗粒间线—凹凸接触,胶结物主要为钙质和硅质,储集空间以次生溶孔为主,包括颗粒溶孔、粒间溶孔等,溶孔以中孔和小孔为主,喉道为细喉和微喉,构造裂缝的发育对改善储层的渗透性有重要作用。物性统计表明:孔隙度大多小于5%,渗透率小于1mD,为低孔、低渗储层。结合低渗储层分类标准,将碎屑岩储集层分为3类进行了评价,认为上侏罗统雪山组储层最好,其次为中侏罗统雀莫错组,而夏里组相对较差;最有利储集层发育区主要位于北羌塘坳陷西部中央隆起带北缘和盆地东部雀莫错地区,较有利储层发育区位于北羌塘坳陷中部和东部地区,南羌塘坳陷储集层较差。压实作用和胶结作用较强,后期溶蚀作用相对较弱,是造成目前低孔低渗储层的主要因素。     

羌塘盆地东部中侏罗统混合沉积体系研究

西藏羌塘盆地东部中侏罗统广泛发育陆源碎屑与碳酸盐的混合沉积。综合前人研究成果,结合区域地质资料和室内样品分析,对混积岩、混积层系、陆源碎屑岩、碳酸盐岩、混合沉积环境进行了详细的研究。结果表明,研究区中侏罗统混合沉积在微观上表现为陆源碎屑与碳酸盐沉积物组分的混积岩,宏观上则表现为陆源碎屑岩、碳酸盐岩、混积岩相互叠加的混积层系,发育滨岸、碳酸盐岩缓坡、潮坪-潟湖3类沉积体系,在此基础上以沉积学原理为指导建立了中侏罗统雀莫错组、布曲组和夏里组的混合沉积模式。     

北羌塘盆地胜利河中-晚侏罗世孢粉组合指示的古植被和古气候特征及其油气意义

在北羌塘盆地胜利河地区原侏罗系中上统采集到丰富的孢粉化石,该孢粉化石组合以Classopollis、Cyathidites、Osmundacidites及Brevilaesuraspora占主要趋势,经研究及区域对比孢子花粉化石组合时代为中-晚侏罗世。该时期孢粉组合指示的古植被特征以喜干热的掌鳞杉科(Chriolepidaceae)为优势类群,还有少数苏铁科、南美杉科、松科、杉科、松柏科、罗汉松科等植物伴生其间,林下生长着类型多样的蕨类植物。因此,本孢粉植物群反映的古气候属于干旱炎热的热带-亚热带。     

Sedimentary Conditions of Evaporites in the Late Jurassic Xiali Formation, Qiangtang Basin: Evidence from Geochemistry Records

The Qiangtang Basin (QB), located in the central Tibetan Plateau, is a Jurassic marine basin and one of the most important prospective salt resource belts in China. In recent decades, many outcrops of gypsiferous?bed have been found in the Jurassic marine strata in the basin. Salt springs with abnormally high sodium (Na+) contents had been identified in the Late Jurassic Xiali Formation (Fm.) in the basin in the last years. However, to date, no potash or halite deposits have been identified in the QB. Gypsum outcrops and salt springs are very important?signs in the investigation of halite and potash deposits. Therefore, the Xiali Fm. is?a potentially valuable layer to evaluate for the possible presence of halite and potash deposits in the basin. However,?few studies?have explored the formation?conditions of evaporites in the unit. Here, we present detailed geochemical records from the Yanshiping section related to the study of the formation?conditions of evaporites in the Xiali Fm. of the QB. Climate proxies based on the obviously increased anion concentrations of SO42? and Cl? and the significant correlation?coefficients of Ca2+-SO42? (R = 0.985) and Na+-Cl? (R = 0.8974) reveal that the upper member of the Xiali Fm. (the upper Xiali Fm.) formed under an arid climate and evolved into the sulfate phase or early chloride phase. Provenance proxies based on the obviously increased K+ and Na+ ion concentrations and the significant correlation?coefficient of Na+-Cl? (R = 0.8974) suggest that the upper Xiali Fm. featured optimal provenance conditions for the possible formation of halite deposits. The regression and the semi-closed tidal?flat environment in the upper Xiali Fm. were favorable for the formation of potash and halite deposits. The low Mg2+ /Ca2+ values (mean value = 1.82) and significant Na+-Cl? correlation?coefficient (R = 0.8974) also suggest that the upper Xiali Fm. is the layer most likely to contain potential halite deposits. In addition, the macroscopic correlations of tectonism, provenance, paleoclimate, saliferous strata and sedimentary?environment between the QB and the adjoining Amu Darya Basin in Central Asia reveal that the two basins shared similar geologic settings that were favorable for the formation of evaporites during the Late Jurassic. Therefore, the upper Xiali Fm. is a valuable layer to explore for halite deposit and may be potentially valuable in the future exploration for potash deposits in the QB.     

西藏北羌塘盆地友谊泉水化学特征及成盐指示

羌塘盆地是侏罗系海相找钾工作的目标区域。对该盆地泉水的水化学进行研究可对其找钾前景做出有效评价。羌塘盆地友谊泉地区发育有一系列地表泉水,在野外采集了11个泉眼的水体样品,在室内对这些水样进行了化学成分、氢和氧及锶同位素测定。泉水的Cl-含量分别与Na+、矿化度呈正相关关系,钠氯系数接近于1,溴氯系数较低,显示出泉水具有溶滤特征;钾盐系数和钾氯系数较大,指示出较为明显的含钾异常。泉水的氢、氧同位素数据点落在全球大气降水线和区域降水线附近,表明泉水受大气降水所补给;锶同位素数据指示泉水中的矿物质可能来源于夏里组和/或索瓦组。此外,古地理、古气候资料显示,羌塘盆地在侏罗纪期间长期处于干旱气候条件,并于夏里期在北羌塘出现了一个相对封闭的潮坪-泻湖环境。这些证据表明,羌塘盆地内的侏罗系具备较为有利的成盐成钾条件,而夏里组的条件相对较好。     

羌塘盆地侏罗系碎屑岩储集层综合评价

运用储层综合评判分析方法对羌塘盆地侏罗系碎屑岩储集层进行分析和评价。首先选择影响储层性质的8种参数,包括定性参数,如岩性、成岩作用、储集空间类型和定量参数,如储层厚度、孔隙结构、物性等,对其进行单因素评价。在此基础上,根据各单因素对储层贡献的大小,确定各单因素的加权系数。最后,利用评判分析方法,计算各剖面的综合判别得分。综合判别分析评价表明,北羌塘坳陷中部、东部和中央隆起带北缘发育好储层;北羌塘坳陷西部发育中等储层;而南羌塘坳陷储层较差。     

青藏高原南羌塘荣玛晚侏罗世闪长岩:班公湖——怒江特提斯洋向北俯冲产物

班公湖—怒江特提斯洋的演化一直以来备受关注,对于其俯冲极性存在不同认识。报道在青藏高原南羌塘荣玛地区新发现的晚侏罗世闪长岩年代学、地球化学和锆石Hf同位素特征。LA-MC-ICP-MS锆石U-Pb年龄结果表明,岩石形成于149.7±0.8Ma,时代为晚侏罗世。岩石呈富碱,低Mg O、TFe O、Ca O,富集轻稀土元素和Rb、Th、U、K等元素,亏损Ta、Nb、P、Ti等元素。锆石εHf(t)值为正值,并且具有较大的变化范围(+4.26~+9.29),指示岩浆来源于幔源和壳源岩浆的混合。结合区域地质背景认为,荣玛地区晚侏罗世闪长岩为班公湖—怒江特提斯洋向北俯冲所引起的幔源和壳源岩浆混合作用的产物。     

羌塘盆地雁石坪地区侏罗纪沉积物特征与沉积环境

藏北羌塘盆地地层出露以海相三叠系、侏罗系为主。盆内侏罗系为海相、海陆交互相沉积,具"三砂夹二灰"的特征。侏罗系分布广泛、层系连续、发育完整、化石丰富。羌塘盆地雁石坪地区位于青藏公路旁,露头较好,许多地质工作者前来考察研究。本文所涉及的区域是雁石坪地区向斜南翼,主要为中侏罗统夏里组、上侏罗统索瓦组。夏里组以碎屑岩沉积为主,广泛发育紫红、暗紫色泥岩与灰绿色粉砂岩、细砂岩不等厚互层;索瓦组以灰岩为主,层理发育、化石丰富,这些都是各种环境条件的记录。通过野外实测剖面,采集大量的样品以及室内的分析,结合沉积岩特征,借助相标志,初步分析夏里组为潮坪沉积环境,索瓦组为碳酸盐缓坡环境,为恢复重建古沉积环境——岩相古地理提供依据。     

西藏羌塘盆地东部中生代构造古地理特征及演化

在大量的区域地质调研和野外露头观测资料基础上,详细研究了西藏羌塘盆地东部中生代不同构造单元的沉积充填序列、地层发育特征与接触关系、构造界面性质、沉积体系配置和沉积相分布等,阐述了盆地沉积与周缘构造带演化之间的耦合关系,重建了研究区中生代不同时期的构造古地理面貌。研究表明,羌塘盆地是一个大型叠复式盆地,盆地东部中生代有海相、海陆过渡相和陆相3个沉积体系组、9个沉积体系和多个沉积（亚）相。盆地内部包括南羌塘坳陷、北羌塘坳陷、唐古拉山隆起带,以及不同时期的次级凸起与断凹等构造单元。其中,多玛断凹是以前石炭纪构造片岩为基底的侏罗纪-早白垩世早期被动大陆边缘陆表海盆地,早白垩世晚期转换为前陆盆地,晚白垩世以来与索县-左贡断凹联合为一体,在陆内造山过程中经历了压陷型盆地充填演化阶段。索县-左贡断凹是在晚三叠世班公湖-怒江沟-弧-盆体系基础上发展起来的前陆盆地。北羌塘坳陷是以华力西期开心岭-杂多隆起带为基底,经过晚三叠世昌都前陆盆地沉积、早侏罗世断陷盆地火山-沉积作用之后,于中侏罗世与索县-左贡断凹联合为一体,形成北羌塘-昌都巨型坳陷型盆地。白垩纪北羌塘陆块和昌都陆块处于隆升剥蚀状态。     

羌塘盆地白垩系海相油页岩特征及其形成条件分析

近年来,在羌塘盆地胜利河、长梁山、长蛇山、托纳木等地发现的油页岩为目前我国规模最大的海相油页岩矿床,具有重要的工业开采价值。海相油页岩的主要矿物成分为碳酸盐、粘土矿物和石英,并见有黄铁矿、石膏、菱镁矿等矿物。粘土矿物以伊利石为主,少量高岭石,不含蒙脱石。有机地球化学分析表明,这些油页岩的有机质丰度较高,有机质类型较好。胜利河油页岩TOC含量在4.31%~21.37%之间,均值为8.40%;托纳木油页岩的TOC含量也较高,最大值为25.68%,平均为9.32%;长梁山剖面油页岩的TOC含量在2.96%~23.47%之间,平均值为9.56%;长蛇山油页岩的TOC含量在4.53%~9.49%之间,平均值为7.74%。长蛇山油页岩干酪根类型主要为Ⅱ1型,少数为Ⅱ2和Ⅲ型;胜利河油页岩主要为Ⅱ1和Ⅱ2型干酪根,而托纳木油页岩的干酪根类型主要为Ⅱ1型和Ⅰ型。白垩系海相油页岩的形成受多方面因素控制,包括缺氧富氧状态、古生产力、古气候、粘土矿物的混积作用、古地形条件以及海平面变化等。其中,油页岩的总有机碳含量(TOC)与古环境元素指标Mo、V存在较强的相关关系,相关系数分别为0.975和0.917,而与古生产力指标P/Ti、Ba/Al之间为弱相关或无相关关系,相关系数分别为0.481和-0.739。因此,本文认为海相油页岩的形成以"保存模式"为主,有机质沉积时的水体环境对高有机质含量的油页岩的形成起主导作用,并在此基础上建立了海相油页岩的形成演化模式。     

准噶尔盆地的侏罗系

简介了准噶尔盆地周边侏罗系各岩组的沉积特征及所含生物群面貌。根据生物群纵向演变规律和横向对比，将八道湾组的时代归于早侏罗世早期，不排除其底部为晚三叠世的可能；三工河组为早侏罗世晚期至中侏罗世早期；头屯河组与盆地东北缘五彩湾组相当，属中侏罗世晚期。早、中侏罗世准噶尔盆地气候温暖潮湿，盆地边缘以河流沼泽相为主，是重要成煤时期，中侏罗世晚期以后，盆地开始抬升，盆地边缘以河流相为主，气候变干热，除东北缘外，生物贫乏；晚侏罗世时，盆地受燕山运动影响，激烈抬升，边缘形成河流相或山麓河流相粗碎屑沉积，伴随有强烈的火山活动。