松辽盆地上白垩统青山口组有机质旋回的天文年代信息示踪及有机质富集定量模型建立

Organic matter rich mudstone deposited in the Upper Cretaceous Qingshankou Formation in the Songliao Basin. Because of lacking high resolution chronology scale during the evolution of organic matter accumulation, it has great difficult to transform the organic matter accumulation model from qualitative description to quantitative calculation. Organic matter in the mudstone is one of sensitive indexes to reveal the characteristic of paleoclimate, thus it has closely relationship with astronomical chronology. This project will carry out to research the organic matter cycles (mainly of organic matter and type) and use them to trace the astronomical chronology information and to establish the quantitative organic matter accumulation model of the Upper Cretaceous Qingshankou Formation in southeast uplift of the Songliao Basin. Based on the core observation, systematical test and logging data, and using the cyclostratigraphy, sequence stratigraphy, petrology, geochemistry, sedimentology and paleolimnology, the organic matter cycles and its astronomical chronology information will be studied, and the deposition time of different scales of organic matter cycles will be revealed. The revealed astronomical chronology information makes it possible to research the organic matter evolution and accumulation regular pattern in the time framework. The deposition rate and bio-productivity will be calculated quantitatively and the influence of them on the organic matter accumulation will be discussed. Based on the former qualitative model, the quantitative organic matter accumulation model will be established finally.

松辽盆地上白垩统青山口组泥岩中富含有机质，由于在有机质富集演化研究过程中缺少详细的年龄标尺，使得有机质富集条件的研究难以从定性描述向定量计算转变，鉴于有机质本身是反映古气候特征的敏感证据之一，与天体旋回应存在密切的关系，因此，本次以松辽盆地东南隆起区为研究区，上白垩统青山口组为目的层，开展有机质旋回（指有机质含量和类型的旋回）的天文年代信息示踪及有机质富集定量模型建立。本项目在岩心观察、系统的测试分析基础上，结合测井资料，运用旋回地层学、层序地层学、岩石学、地球化学、沉积学、古湖泊学等研究方法，研究有机质旋回特征，对天文年代信息进行示踪，揭示不同尺度有机质旋回的时间年限，在时间格架内揭示有机质演化和富集规律，定量计算沉积速率和古湖泊生产力，探讨其对有机质富集的影响，在前期定性的有机质富集机制研究基础上，建立定量模型。

松辽盆地上白垩统青山口组发育厚层的富有机质暗色泥岩，尤其松辽盆地东南部在该组地层下部沉积了品质较好的厚层油页岩。这套含油页岩系由于有机质含量丰富，且干酪根成熟度较低，蕴含了丰富的古环境信息，是开展有机质富集环境动力学的最佳层段。本项目运用用旋回地层学、地球化学和古湖泊学等研究方法，建立了青山口组浮动天文年代标尺，定量计算了沉积速率和古湖泊生产力，建立了有机质富集定量模型。有机质丰度旋回变化是研究旋回地层学最有效的数据，根据TOC旋回变化，大周期TOC旋回主要受长偏心率控制，对应的沉积时限基本在为405Ka左右，小周期TOC旋回受短偏心率控制，对应的沉积时限基本在100Ka左右，依此建立青山口组浮动天文标尺。根据各个层段的沉积年限，并运用“岩石骨架体积率”的概念，计算不同沉积相带和盆地演化阶段的沉积速率（V），在深水区域当V＜7cm/Ky时，沉积速率对有机质富集没有影响，当V＞7cm/Ky时，随着沉积速率增加，陆源碎屑稀释并破坏有机质，影响有机质富集；在浅湖区域，随着V的增加，有机质丰度逐渐减少，高有机质丰度泥岩主要的V区间为5-10.6cm/Ky。通过有机碳法计算古湖泊生产力，深湖区油页岩形成时对应的古湖泊生产力大于2210 C/m2a，半深湖大于1977 C/m2a，浅湖区域大于1773 C/m2a。根据生产力在层序格架内演化特征，油页岩形成于超富营养型水体中。在有机质来源、古湖泊生产力、沉积速率等研究的基础上，结合岩心、地球化学资料对本区的古气候、古地理及水体条件演化进行研究，综合分析这些环境因素之间的相互关系，建立本区青山口组含油页岩系咸水有机质富集模型，其模型为在温暖湿润的古气候背景下（古温度为19-27℃），形成于超富营养型水体和较深透光带中的超高湖泊生产力，提供大量的有机质，随着湖平面的抬升，盆地基本为欠补偿-补偿沉积环境，咸水环境在半深湖-深湖区域形成盐度分层，造成缺氧环境，形成绝佳的保存条件，较小的沉积速率又避免有机质被稀释破坏，因而沉积品质好，厚度中等的油页岩。