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沉积有机相是具有一定丰度和特定成因类型的有机质的地层单元,在国内外被广泛应用于油气资源评价和盆地远景预测。由于它概括了有机质的形成、演化及空间展布特征,进而也成为油、气、煤多种能源矿产综合勘探的有效方法。本文以鄂尔多斯盆地为主要研究对象,从煤岩和煤系泥岩有机岩石学分类,有机显微组分分析等基础研究入手,采用沉积相、有机岩石学、有机地球化学等多学科的综合研究,应用先进的仪器进行显微、超显微乃至分子水平深层次的研究。探讨煤岩和泥岩有机显微组分的成因、性质和沉积有机相的有效标志。通过不同有机相有机质的热模拟实验,分析了各有机相的油气生成潜力,提出了沉积有机相是综合评价煤、油、气、油页岩等多种有机可燃矿产共存共生的有效方法,并运用沉积有机相对鄂尔多斯盆地中生界煤和烃源岩的成烃方向及能力进行了综合判识。取得了如下主要成果:
1.根据沉积相、有机岩石学和有机地球化学的综合研究,将鄂尔多斯盆地中生界煤和烃源岩划分为陆地森林(沼泽)有机相(A)、湿地森林(沼泽)有机相(B)、湿地草本混生(沼泽)有机相(C)、覆水草本(沼泽)有机相(D)、异地残殖(漂浮沼泽)相(E)和开阔湖盆藻质有机相(F)。其中,A和B相成煤,F相为油气源岩,而C、D、E相具有成油和成煤的共性。
2、通过本区不同区域和不同层位(延长组和延安组)的各类煤岩和泥岩的岩石学特征,显微组分组成特征和系统的地球化学分析,详细解剖了鄂尔多斯中生界各类沉积有机相的地球化学属性和时空分布特征。陆地森林(沼泽)有机相显微组分以富含镜质组、惰性组和贫壳质组为特征,H/C<0.8,在盆地各区均有发育;湿地森林(沼泽)有机相的显微组分以具有高含量的基质镜质体为主要特征,一般含量在30%~50%,H/C比在0.8~1.2之间,S1+S2为50~250mg/g,主要发育在盆地周缘;湿地草木混生(沼泽)有机相显微组分以富氢镜质体为主体,可富集大量的孢子体,H/C比在1.0~1.3之间,S1+S2为100~300mg/g,长1瓦窑堡煤系是其典型代表,主要发育于湖盆边缘和浅湖相中;覆水草本植物有机相的显微组分来源丰富,富含孢子体、角质体和藻类体,H/C比在1.2~1.4之间,S1+S2大于300mg/g,它在盆地的西南部有少量发育;异地残殖(漂浮沼泽)有机相富集孢子体和角质体,H/C比在1.1~1.4之间,S1+S2为200~300mg/g,黄陵地区的烛煤来源于该相;开阔湖盆藻质有机相的有机显微组分主要是藻类体,母质来源以低等生物为主,H/C比大于1.4,S1+S2大于300mg/g,主要发育于盆地的中南部,如庆阳、华池一带。
3.应用沉积有机相对鄂尔多斯盆地中生界的油、气、煤生成条件进行了综合剖析,油源岩主要发育于开阔湖盆藻质有机相,以延长组的湖泛时期长6-长8段暗色泥岩为代表,成烃母质主要为低等生物的浮游藻类,油气生成潜力高,其转化方向以油为主;陆地—湿地森林沼泽有机相是腐殖煤发育的有利有机相类型,这是延安组发育的大部分煤的有机相类型,母质来源以高等植物为主,其有机显微组分主要为镜质体,生油潜力低,成烃转化方向主要为煤和气,特别是煤成气。这两种有机相也是鄂尔多斯和其它煤、油、气共存盆地的共同特征和主要的有机相类型,但鄂尔多斯盆地中生界存在一系列的由煤到油转化的过渡类型的有机相,特别是发育于长1段的湿地草木混生(沼泽)有机相,不仅是造煤的有利有机相,而且也具有相当的油气生成潜力,对中生界油、气、煤成因理论及多种能源共同勘探有着重要的意义。