柴达木盆地第三纪盐湖沉积环境分析

西北大学学报(自然科学版)

2005年6月,第35卷第3期,Jun.,2005,Vol.35,No.3

Journal of North west University(Natural Science Editi on)

收稿日期:2003206204

基金项目:中国石油天然气股份有限公司“九五”油气勘探科技工程基金资助项目(970208203202)

作者简介:赵加凡(19732),男,黑龙江大庆人,石油大学博士生,从事储层沉积学和地球物理研究。

柴达木盆地第三纪盐湖沉积环境分析

赵加凡,陈小宏,金　龙

(石油大学物探重点实验室,北京　102249)

摘要:目的　分析柴达木盆地第三纪盐湖的沉积环境。方法　利用稳定同位素分馏理论及其分析技术,分析了现代青海湖稳定同位素的组成特征,并与柴达木盆地第三纪盐湖的沉积环境特点进行了对比。结果　柴达木盆地第三纪咸化湖泊沉积碳酸盐岩中富集δ13C与δ18O,具有较高的Z值,并且大多与海洋碳酸盐岩碳氧同位素区间值重叠,说明第三纪咸化湖泊的盐度与海相相当或高于海水;柴达木盆地硫酸盐的δ34S值大大超过海洋硫酸盐的δ34S值,且在第三纪盐湖的演化过程中具有化学分层特征,在湖盆下部产生了强烈的硫同位素分馏现象,导致较高δ34S值蒸发岩沉积的形成。结论　柴达木盆地第三系盐湖沉积地层中可发育较丰富的油气资源。

关　键　词:柴达木盆地;第三纪;湖泊沉积物;稳定同位素;同位素分馏

中图分类号::N37 文献标识码:A 文章编号:10002274Ⅹ(2005)0320342205

柴达木盆地第三纪时为一盐湖盆地。通过现代

盐湖的稳定同位素组成特征的分析与第三纪柴达木

盆地的沉积环境进行了对比。样品主要来自区内第

三系地层,对不同层位的37个碳酸盐岩样品进行了

δ13C和δ18O测定,21个硫酸盐样品

进行了δ34S测定。样品处理采用磷酸法,在

MAT251质谱仪上进行测定,测定精度为1%(单位

是%)。所有样品的碳氧同位素以P DB(peedee be2

le mnitell)标准给出,硫同位素以CDT(can yond dia2

bl o t oilette)标准给出。

1　稳定同位素概述[1]

碳同位素在地壳中以痕量元素出现,在沉积岩

中以无机成因的氧化态化合物和有机成因的还原态

碳化合物存在。碳有两种稳定同位素:12C与13C,丰

度分别为98.59与1.11,国际上通用标准是P DB。

碳同位素组成随时代变化不如氧同位素明显,且氧

同位素为地壳中最丰富的元素之一。氧有3种同位

素,丰度分别为16O=99.763,17O=0.0375,18O=

0.1995。由于18O与16O质量差异明显且丰度值大,

因此用18O/16O值来表示氧同位素组成,国际上通用

标准是S MOW(standard mean ocean water)。氧同位

素一般在沉积岩中反映水介质的温度与盐度。硫同

位素在沉积岩中以硫酸盐与硫化物两种形式存在,

在蒸发岩中以硫酸盐形式存在。硫有32S,33S,34S

与36S等4种同位素,丰度分别为95.09,0.75,4.21

与0.02。一般研究中用质量较大且丰度较高的34S与32

S的比值来研究硫同位素组成,国际上通用标准是

CDT。硫同位素分析对于分析硫的来源与沉积环境

具有一定意义。

2　稳定同位素分析

2.1　碳氧同位素

目前,国内外研究认为:海相碳酸盐δ13C为

-0.5%～+0.5%(P DB),δ18O为2.2%～2.9%

(S MOW);陆相碳酸盐δ13C为-1.5%～-0.5%

(P DB),δ18O为1%～2.5%(S MOW);蒸发岩中

δ13C为-0.2%～0.5%(P DB)[2,3〗。文献[4,5]对侏

罗纪以来299个样品的碳氧同位素进行了分析,提出

了Z值计算公式:Z=2.048(δ13C+50)+0.498(δ18O

+50),认为Z值大于120是海相,小于120是陆相。据统计分析:柴达木盆地第三系碳氧同位素组成特征见表1;该盆地第三系δ18O分布为-1%～-0.2%(P DB),主要集中于-1%～-0.6%(P DB) (见图1);δ13C分布为-0.4%～0.4%(P DB),主要集中于-0.2%～0%(P DB)(见图2);Z值为115～130,主要集中于120～125(见图3)。这与陆相碳酸盐同位素组成有很大的差别,带着这个问题,用“现代青海湖”作为钥匙,分析了柴达木盆地第三纪盐湖的沉积环境。现代青海湖为一个十分典型的内陆盐湖,湖水密度1.011g/c m3,盐度14.13g/L, pH值9.15～9.30,Eh值+126～152mV[6]。在湖底现代沉积物中,碳酸盐矿物组成较复杂,有文石、方解石与白云石,可以是原生的,也可以是准同生的,在淤泥中占40%左右。其中,以方解石与文石为主(约95%),白云石较少(约5%)。

表1　柴达木盆地第三系碳氧同位素组成特征及水介质判断

Tab.1　Carbon and oxygen isotope co m positi on and wa ter m ed i a esti m a ti on i n Terti a ry of Qa i dam u Ba si n 样品号深度/m　层　位岩性特征δ13C/%δ18O/%温度/℃Z值水介质

七心-3972.3下干柴沟组灰质岩屑细砂岩0.280-0.94867.41128.3036微咸水

七心-4977.8下干柴沟组灰质岩屑粉砂岩0.443-1.0775.28131.0345半咸水

七心-81054.0下干柴沟组泥质粉砂岩-0.141-0.95667.9119.6437微咸水

七心-191129.5下干柴沟组钙质粉砂岩-0.015-0.80558.66123.2584微咸水

西岔沟-261235.3下干柴沟组泥晶介壳灰岩-0.255-0.28026.81121.0341微咸水

西岔沟-321242.8下干柴沟组岩屑细砂岩0.348-0.63848.9131.2436半咸水

西岔沟-551257.1上干柴沟组含钙粉砂质泥岩-0.273-0.66350.34118.4047微咸水

西岔沟-31278.6上干柴沟组含灰岩屑细砂岩-0.836-0.62748.3122.4649微咸水

西岔沟-191125.5上油砂山组亮晶介壳灰岩-0.376-0.72553.9115.9936淡水

柴北沟-361324.8下干柴沟组含灰岩屑粉砂岩0.335-0.99970.6129.1944微咸水

柴北沟-401335.1下干柴沟组灰质岩屑粉砂岩-0.755-0.70252.55108.3375淡水

柴北沟-501235.3上干柴沟组岩屑粉砂岩-0.104-0.69952.38121.6885微咸水

柴北沟-91234.2下油砂山组云质岩屑粉砂岩0.099-0.64249.15126.1396微咸水

柴北沟-651120.6上油砂山组内碎屑云岩0.129-0.39835.9127.9578微咸水

月1井-52897.5下油砂山组钙质粉砂岩-0.916-0.12122.33107.9336淡水

月1井-62898.6下油砂山组泥晶云岩-0.939-0.57245.22105.3522淡水

月1井-93266.8下油砂山组灰质细砾岩-0.481-0.83660.53113.2798淡水

咸七-41692.3下干柴沟组介壳灰岩-0.189-0.32232.15121.8135微咸水

咸七-53378.0下干柴沟组灰质岩屑中砂岩-0.104-0.40836.41123.1423微咸水

咸水泉-242675.3上油砂山组灰质岩屑中砂岩-0.200-0.54843.91120.4745

微咸水

图1　柴达木盆地第三系δ18O分布直方图Fig.1　δ18O distributing hist ogra m of Tertiary Qaida mu

Basin

图2　柴达木盆地第三系δ13C分布直方图

Fig.2　δ13C distributing hist ogra m of Tertiary Qaida mu Basin

—

3

4

3

—

第3期 赵加凡等:柴达木盆地第三纪盐湖沉积环境分析