川西南地区中二叠统茅口组一段沉积微相特征及有机质富集模式

doi:10.11743/ogg20240210

石油与天然气地质 ›› 2024, Vol. 45 ›› Issue (2): 440-456.doi: 10.11743/ogg20240210

川西南地区中二叠统茅口组一段沉积微相特征及有机质富集模式

翟常博¹^,²(), 林良彪³^,⁴, 尤东华¹, 刘冯斌³^,⁴, 刘思雨³^,⁴

^1.中国石化石油勘探开发研究院，北京 102206
^2.国家能源碳酸盐岩油气重点实验室，北京 102206
^3.油气藏地质及开发工程全国重点实验室（成都理工大学），四川成都 610059
^4.成都理工大学沉积地质研究院，四川成都 610059

收稿日期:2023-11-24 修回日期:2024-03-05 出版日期:2024-04-30 发布日期:2024-04-30
第一作者简介:翟常博（1979－），男，博士、高级工程师，石油天然气地质综合研究。E-mail：zhaicb.syky@sinopec.com。
基金项目:
国家自然科学基金面上项目(41872115)

Sedimentary microfacies characteristics and organic matter enrichment pattern of the 1^st member of the Middle Permian Maokou Formation， southwestern Sichuan Basin

Changbo ZHAI¹^,²(), Liangbiao LIN³^,⁴, Donghua YOU¹, Fengbin LIU³^,⁴, Siyu LIU³^,⁴

^1.Petroleum Exploration and Production Research Institute，SINOPEC，Beijing 102206，China
^2.State Energy Key Laboratory for Carbonate Oil and Gas，Beijing 102206，China
^3.State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation，Chengdu University of Technology，Chengdu，Sichuan 610059，China
^4.Institute of Sedimentary Geology，Chengdu University of Technology，Chengdu，Sichuan 610059，China

Received:2023-11-24 Revised:2024-03-05 Online:2024-04-30 Published:2024-04-30

摘要/Abstract

摘要：

为了研究四川盆地中二叠统茅口组一段（茅一段）沉积微相和有机质富集规律，开展了岩石学、沉积微相分析。将川西南乐山沙湾剖面茅一段划分为生物碎屑含灰泥岩（MF1）、生物碎屑泥灰岩（MF2）、生物碎屑含泥灰岩（MF3）、灰泥灰岩（MF4）、生物碎屑粒泥灰岩（MF5）、钙藻粒泥灰岩（MF6）、生物碎屑泥粒灰岩（MF7）和钙藻泥粒灰岩（MF8）共8个沉积微相。结合沉积古环境及地球化学分析认为：①茅一段早、中期，主要发育MF2沉积微相，其次为MF7和MF8沉积微相。该期整体为海侵、缺氧环境，发育上升洋流，初级生产力较高。中、晚期主要发育MF6、MF7和MF8沉积微相，为相对海退环境，含氧量略有上升，上升洋流强度减弱，初级生产力下降。末期以MF2沉积微相为主，含氧量略有上升，初级生产力增强。②茅一段的有机质富集主要受海洋初级生产力与缺氧环境的调控，同时受上升洋流的间接影响。较高的初级生产力与较低的含氧量有利于有机质富集与保存。上升洋流可带来深层营养成分，从而增强海洋初级生产力。③MF2与MF7沉积微相在区域上稳定分布，且具有较高初级生产力和较低含氧量沉积环境，是茅一段有机质富集的有利沉积微相。

关键词: 有机质富集, 地球化学特征, 古环境, 沉积微相, 茅口组一段, 中二叠统, 川西南地区

Abstract:

This study aims to investigate the sedimentary microfacies and organic matter enrichment pattern of the 1^st member of the Middle Permian Maokou Formation （hereafter referred to as the Mao 1 Member） in the Sichuan Basin. Based on petrological and sedimentary microfacies analyses， we summarize eight sedimentary microfacies （MF1-MF8） in the Mao 1 Member on the Shawan outcrop in Leshan， southwestern Sichuan Basin， encompassing bioclastic calcareous mudstone （MF1）， bioclastic marl （MF2）， bioclastic argillaceous limestone （MF3）， marly limestone （MF4）， bioclastic wackestone （MF5）， calcareous algal wackestone （MF6）， bioclastic packstone （MF7）， and calcareous algal packstone （MF8）. The sedimentary paleoenvironment and geochemical analyses result in the following conclusions. （1） In the early to middle stages of the Mao 1 Member’s deposition， MF2 was predominantly formed， followed by MF7 and MF8. This period was characterized by a transgressive and anoxic environment overall， marked by the presence of upwelling ocean currents and high primary productivity. The middle to late stages of the Mao 1 Member’s formation primarily witnessed the occurrence of MF6， MF7， and MF8. This period featured relative regression， with slightly increased oxygen content， weakened upwelling ocean currents， and decreased primary productivity. In the final stage of its deposition， the Mao 1 Member was dominated by MF2， with slightly increased oxygen content and enhanced primary productivity. （2） The organic matter enrichment in the member was predominantly influenced by marine primary productivity and anoxic environment， while under the indirect influence of upwelling ocean currents. Specifically， a setting of higher primary productivity and lower oxygen content is conducive to the enrichment and preservation of organic matter. Furthermore， upwelling ocean currents facilitate the transport of nutrients from deeper parts， thus enhancing the marine primary productivity. （3） MF2 and MF7， characterized by stable regional distributions and depositional environments with higher primary productivity and lower oxygen content， represent favorable sedimentary microfacies for organic matter enrichment in the Mao 1 Member.

Key words: organic matter enrichment, geochemical characteristics, paleoenvironment, sedimentary microfacies, 1^st member of the Maokou Formation, Middle Permian, southwestern Sichuan Basin

中图分类号:

TE121.3

翟常博,林良彪,尤东华,等. 川西南地区中二叠统茅口组一段沉积微相特征及有机质富集模式[J]. 石油与天然气地质, 2024, 45(2): 440-456. doi: 10.11743/ogg20240210 Changbo ZHAI,Liangbiao LIN,Donghua YOU,et al. Sedimentary microfacies characteristics and organic matter enrichment pattern of the 1^st member of the Middle Permian Maokou Formation， southwestern Sichuan Basin[J]. Oil & Gas Geology, 2024, 45(2): 440-456. doi: 10.11743/ogg20240210

图/表 16

图1

图2

表1

图3

表2

川西南地区乐山沙湾剖面主、微量元素含量及TOC测试数据"

地层	样品号	主量元素化合物含量/%										TOC/%
地层	样品号	SiO₂	Al₂O₃	CaO	MgO	P₂O₅	Mo	U	V	Cd	Co	TOC/%
茅一一亚段	SW-3-1	0.85	0.41	54.55	0.53	0.009	1.25	4.90	42.90	0.38	2.25	未测
	SW-4-1	0.75	0.26	54.80	0.49	0.002	0.95	3.03	66.40	0.37	1.87	0.52
	SW-4-2	1.03	0.31	54.71	0.56	0.003	5.36	7.02	52.30	0.26	1.58	未测
	SW-5-1	16.57	2.83	42.09	1.46	0.005	7.13	10.40	134.00	1.29	2.93	1.33
	SW-6-1	2.37	0.69	53.27	0.85	0.003	2.65	6.53	57.10	0.44	1.91	未测
	SW-6-2	12.37	6.07	41.51	1.58	0.006	5.53	8.89	155.00	1.33	3.03	1.04
	SW-6-3	13.73	1.68	45.07	1.79	0.005	2.50	6.89	80.30	0.68	1.99	未测
	SW-7-1	23.80	1.57	38.69	2.69	0.007	2.41	8.75	120.00	1.70	1.57	1.29
	SW-8-1	31.95	1.90	32.47	4.19	0.005	2.14	7.59	106.00	0.87	2.47	1.22
	SW-9-1	42.13	1.47	25.19	7.41	0.008	1.52	4.32	70.60	0.64	1.24	0.77
	SW-9-2	3.19	0.27	52.71	1.82	0.002	0.47	5.75	17.70	0.07	1.51	未测
	SW-10-1	49.17	1.12	11.53	23.22	0.007	1.18	4.80	103.00	0.68	0.67	1.35
	SW-11-1	27.23	0.69	34.58	7.74	0.003	0.34	2.72	40.70	0.27	0.84	0.58
	SW-12-1	36.03	0.74	24.38	16.11	0.002	1.84	4.45	48.30	1.51	0.93	0.97
	SW-13-1	4.00	0.34	52.25	1.79	0.002	1.87	5.90	14.80	0.40	1.38	未测
	SW-14-1	18.90	0.55	42.10	2.98	0.002	1.69	4.46	56.40	1.05	1.22	未测
	SW-15-1	6.66	0.61	50.26	1.43	0.005	5.39	5.79	43.40	0.99	1.94	0.97
	SW-16-1	0.88	0.22	54.64	0.54	0.004	0.90	2.75	61.50	1.03	1.40	未测
	SW-17-1	19.83	0.80	42.41	1.94	0.003	2.39	10.50	63.30	1.52	1.25	0.81
	SW-18-1	4.25	0.26	52.45	1.18	0.003	0.49	5.97	15.20	0.45	1.28	未测
	SW-19-1	28.38	0.42	32.96	10.46	0.002	0.38	4.45	38.60	0.31	1.07	0.82
茅一二亚段	SW-20-1	19.23	0.15	44.37	0.83	0.001	2.85	10.80	41.40	0.72	1.01	未测
	SW-20-2	10.63	2.00	43.48	6.66	0.002	0.34	5.37	54.80	1.85	1.07	0.29
	SW-20-3	0.91	0.22	54.20	1.12	0.002	0.23	10.00	9.39	0.17	1.46	未测
	SW-21-1	3.33	0.98	50.19	2.89	0.002	29.90	15.20	294.00	3.68	1.86	未测
	SW-21-2	2.33	0.56	52.07	1.85	0.003	12.70	8.54	166.00	2.51	1.58	1.57
	SW-22-1	3.12	0.49	52.16	1.40	0.002	2.46	9.99	59.50	1.12	1.43	未测
	SW-22-2	3.20	0.28	52.49	1.45	0.002	1.38	8.55	39.20	0.44	1.18	未测
	SW-23-1	3.13	0.89	50.61	2.66	0.004	45.20	18.60	300.00	3.74	2.26	未测
	SW-23-2	1.26	0.15	54.33	0.95	0.002	5.98	11.70	27.70	0.38	1.31	未测
	SW-24-1	15.33	0.56	32.14	13.68	0.003	5.75	5.41	47.00	0.69	1.08	未测
	SW-25-1	3.97	0.13	52.45	0.98	0.002	0.91	4.05	19.30	0.35	1.20	0.30
	SW-26-1	37.72	0.34	27.31	5.97	0.004	1.13	4.81	60.90	0.82	0.77	未测
	SW-28-1	1.04	0.08	54.85	0.53	0.003	0.38	7.04	12.30	0.24	1.22	未测
	SW-29-1	0.32	0.13	55.15	0.43	0.002	0.61	4.77	22.50	0.17	1.43	未测
	SW-31-1	0.34	0.24	55.11	0.61	0.002	2.16	4.50	23.30	0.14	1.47	0.06
	SW-32-1	0.46	0.20	54.84	0.58	0.003	1.19	4.56	39.30	0.24	1.46	未测
茅一三亚段	SW-33-1	6.27	2.26	49.84	0.72	0.007	13.40	9.65	117.00	0.64	2.95	未测
茅一三亚段	SW-33-2	1.41	0.60	54.18	0.73	0.004	4.83	2.90	35.50	0.28	1.77	0.90

表2

图4

图5

表3

图6

表4

表5

川西南乐山沙湾剖面古环境指标特征"

地层	样品号	Th/U	V/Sc	Mo_EF/U_EF	Mo/TOC	Sr/Ba	P含量/10^-6	Cu含量/10^-6	Zn含量/10^-6	TOC/P	Cd/Mo	Co（10^-6）×Mn（%）
茅一一亚段	SW-3-1	0.26	62.17	12.37	未测	36.09	38.75	3.19	27.70	未测	0.30	0.024
	SW-4-1	0.35	138.33	28.58	1.83	71.33	8.52	1.81	37.20	8.38	0.39	0.002
	SW-4-2	0.07	217.92	284.96	未测	84.41	13.06	2.14	9.74	未测	0.05	0.024
	SW-5-1	0.33	50.19	4.06	5.36	17.93	22.14	5.97	28.90	0.81	0.18	0.288
	SW-6-1	0.19	54.38	15.06	未测	46.26	12.90	2.26	21.70	未测	0.17	0.017
	SW-6-2	0.39	64.32	0.62	5.32	22.60	24.28	7.40	31.50	0.93	0.24	0.799
	SW-6-3	0.25	48.08	2.13	未测	31.81	22.00	3.55	22.00	未测	0.27	0.132
	SW-7-1	0.16	100.84	1.79	1.87	20.86	31.59	4.66	23.40	0.66	0.71	0.149
	SW-8-1	0.29	51.46	1.11	1.75	11.08	22.44	6.01	31.90	0.49	0.41	0.305
	SW-9-1	0.38	40.81	1.65	1.97	10.38	36.96	3.17	19.70	0.28	0.42	0.109
	SW-9-2	0.11	32.78	3.61	未测	58.19	8.61	0.79	5.66	未测	0.16	0.012
	SW-10-1	0.26	86.55	1.53	0.87	5.20	30.23	2.54	16.90	0.17	0.58	0.110
	SW-11-1	0.28	67.83	0.60	0.59	23.04	13.27	1.82	9.54	1.74	0.79	0.065
	SW-12-1	0.20	49.29	9.36	1.90	11.58	9.05	1.95	21.30	1.28	0.82	0.129
	SW-13-1	0.10	27.41	33.56	未测	10.53	8.55	1.53	9.13	未测	0.21	0.012
	SW-14-1	0.14	79.44	13.86	未测	19.59	8.80	2.61	9.77	未测	0.62	0.070
	SW-15-1	0.15	73.56	88.59	5.59	94.95	21.62	4.69	22.70	4.39	0.18	0.050
	SW-16-1	0.15	161.84	39.27	未测	92.76	16.97	1.33	6.64	未测	1.14	0.001
	SW-17-1	0.09	75.36	5.62	2.95	13.68	13.15	3.77	13.50	1.04	0.64	0.083
	SW-18-1	0.06	43.43	4.03	未测	52.84	12.98	0.84	6.31	未测	0.92	0.023
	SW-19-1	0.14	80.42	1.23	0.46	13.03	8.91	1.73	11.00	1.46	0.82	0.096
茅一二亚段	SW-20-1	0.03	133.55	0.74	未测	88.10	4.35	0.78	4.85	未测	0.25	0.040
	SW-20-2	0.57	46.05	0.04	1.18	0.86	8.70	2.45	16.20	0.10	5.44	0.023
	SW-20-3	0.06	23.48	224.06	未测	22.16	8.64	0.81	18.90	未测	0.74	0.017
	SW-21-1	0.06	326.67	405.80	17.38	4.08	8.74	4.47	21.30	0.47	0.12	0.043
	SW-21-2	0.08	204.94	406.66	8.09	9.14	13.02	3.85	16.70	0.70	0.20	0.028
	SW-22-1	0.08	104.39	19.06	未测	101.63	8.60	1.86	8.35	未测	0.46	0.021
	SW-22-2	0.07	93.33	16.65	未测	144.31	8.70	1.51	26.50	未测	0.32	0.022
	SW-23-1	0.05	394.74	930.16	23.06	39.55	18.30	8.28	24.20	2.16	0.08	0.128
	SW-23-2	0.03	102.59	921.61	未测	161.13	8.61	0.79	5.32	未测	0.06	0.012
	SW-24-1	0.21	73.44	127.82	未测	54.47	12.96	2.13	12.30	未测	0.12	0.067
	SW-25-1	0.10	64.33	82.42	3.07	100.24	8.63	0.93	5.06	11.61	0.38	0.023
	SW-26-1	0.11	121.80	15.01	未测	30.66	17.62	2.50	9.23	未测	0.73	0.059
	SW-28-1	0.05	53.48	22.60	未测	29.07	12.72	0.83	5.38	未测	0.63	0.005
	SW-29-1	0.06	125.00	32.92	未测	50.78	8.44	1.28	6.23	未测	0.28	0.008
	SW-31-1	0.12	101.30	123.97	35.88	53.13	8.58	0.76	5.57	6.19	0.06	0.016
	SW-32-1	0.09	126.77	50.22	未测	45.30	12.65	1.25	5.87	未测	0.20	0.010
茅一三亚段	SW-33-1	0.35	53.18	24.35	未测	35.78	30.91	2.61	15.80	未测	0.05	0.107
茅一三亚段	SW-33-2	0.60	54.62	148.30	5.37	92.19	17.20	1.11	8.30	5.36	0.06	0.014

表5

图7

表6

表7

图8

图9

参考文献 44

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沉积微相代号	沉积微相类型	黏土矿物含量/%	灰泥含量/%	岩石类型	化石类型	沉积结构	野外沉积构造
MF1	生物碎屑含灰泥岩	75 ~ 90	—	含灰泥岩	介形虫、棘皮类	可见生屑呈定向纹层	深灰色、中-薄层状
MF2	生物碎屑泥灰岩	25 ~ 50	—	泥灰岩	介形虫、棘皮类		灰黑色、薄层状、 “眼皮”构造
MF3	生物碎屑含泥灰岩	10 ~ 25	—	含泥灰岩	介形虫、棘皮类		“眼皮”构造
MF4	灰泥灰岩	<10	>90	灰岩	介形虫、棘皮类，含量<10 %	—	灰色、“眼球”构造
MF5	生物碎屑粒泥石灰岩		50 ~ 90		双壳、腹足、棘皮、藻类化石等，含量10 % ~ 50 %	—	灰色、厚层状
MF6	钙藻粒泥石灰岩		50 ~ 90		钙藻为主，少量双壳、腹足、棘皮，含量10 % ~ 50 %	—	灰色、厚层-块状
MF7	生物碎屑泥粒灰岩		<50		双壳、腹足、棘皮、藻类化石等，含量>50 %	—	灰色、厚层状
MF8	钙藻泥粒石灰岩		<50		钙藻为主，少量双壳、腹足、棘皮等，含量>50 %	—	灰色、厚层状

样品编号	腐泥组含量/%			镜质组含量/%			惰质组含量/%	干酪根类型
样品编号	浮游藻类体	腐泥组无定形体	小计	富氢镜质体	正常镜质体	小计	丝质体	类型指数	类型
SW-15-1	6	85	91		9	9	0	84.25	Ⅰ型
SW-23-1	5	80	85		15	15	0	73.75	Ⅱ₁型

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川西南地区中二叠统茅口组一段沉积微相特征及有机质富集模式

Sedimentary microfacies characteristics and organic matter enrichment pattern of the 1^st member of the Middle Permian Maokou Formation， southwestern Sichuan Basin

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图/表 16

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Metrics

地层	样品编号	岩性	TOC/%	TOC₀/%
茅一一亚段	SW-4-1	生屑含灰泥岩	0.52	1.17
	SW-5-1	生屑含泥灰岩	1.33	2.99
	SW-6-2	生屑含泥灰岩	1.04	2.34
	SW-7-1	生屑泥灰岩	1.29	2.90
	SW-8-1	生屑泥灰岩	1.22	2.75
	SW-9-1	生屑含泥灰岩	0.77	1.73
	SW-10-1	生屑含灰泥岩	1.35	3.04
	SW-11-1	生屑泥灰岩	0.58	1.31
	SW-12-1	生屑泥灰岩	0.97	2.18
	SW-15-1	生屑泥粒灰岩	0.97	2.18
	SW-17-1	生屑粒泥灰岩	0.81	1.82
	SW-19-1	生屑粒泥灰岩	0.82	1.85
茅一二亚段	SW-20-2	灰泥灰岩	0.29	0.65
	SW-21-2	生屑泥粒灰岩	1.57	3.53
	SW-25-1	钙藻粒泥灰岩	0.3	0.68
	SW-31-1	钙藻粒泥灰岩	0.06	0.14
茅一三亚段	SW-33-2	生屑泥灰岩	0.9	2.03

参数	TOC/%	Ga/Al	Sr/Ba	Mo/TOC	Th/U	V/Sc	Mo_EF/U_EF	Cd/Mo	Co（10^-6）×Mn（%）	P含量/10^-6	Cu含量/10^-6	Zn含量/10^-6
TOC/%	1
Ga/Al	-0.41	1
Sr/Ba	-0.37	0.71	1
Mo/TOC	-0.03	0.21	0.04	1
Th/U	-0.30	-0.36	-0.09	-0.49	1
V/Sc	0.67	0.03	-0.22	0.54	-0.59	1
Mo_EF/U_EF	0.57	0.17	0.02	0.56	-0.46	0.93	1
Cd/Mo	-0.39	-0.23	-0.38	-0.33	0.52	-0.25	-0.25	1
Co（10^-6）× Mn（%）	0.20	-0.55	-0.30	-0.18	0.18	-0.14	-0.18	-0.18	1
P含量/10^-6	0.49	-0.57	-0.22	-0.46	0.05	-0.18	-0.23	-0.28	0.43	1
Cu含量/10^-6	0.73	-0.57	-0.36	0.01	-0.21	0.48	0.45	-0.20	0.63	0.43	1
Zn含量/10^-6	0.67	-0.78	-0.52	-0.23	-0.03	0.21	0.10	-0.07	0.68	0.56	0.91	1.00

沉积微相代号	沉积微相类型	样品数/个	TOC₀ 平均值/%	古氧相指标			上升洋流指标		初级生产力指标
沉积微相代号	沉积微相类型	样品数/个	TOC₀ 平均值/%	Th/U	V/Sc	Mo_EF/U_EF	Cd/Mo	Co（10^-6）×Mn（%）	P含量/10^-6	Cu含量/10^-6	Zn含量/10^-6	TOC/P
MF1	生物碎屑含灰泥岩	1	3.38	0.19	104.18	8.27	0.65	0.08	23.93	2.52	13.07	0.04
MF2	生物碎屑泥灰岩	5	2.88	0.27	110.28	158.16	0.42	0.13	20.39	3.78	19.21	0.07
MF3	生物碎屑含泥灰岩	3	2.62	0.31	58.69	5.05	0.37	0.32	23.04	4.79	22.47	0.04
MF4	灰泥灰岩	1	0.72	0.20	35.09	9.59	1.83	0.02	9.72	1.41	12.64	0.03
MF5	生物碎屑粒泥灰岩	1	2.03	0.09	75.36	5.62	0.64	0.08	13.15	3.77	13.50	0.06
MF6	钙藻粒泥灰岩	2	1.38	0.20	63.19	35.81	0.16	0.21	13.59	2.80	16.11	0.02
MF7	生物碎屑泥粒灰岩	3	3.55	0.08	152.25	170.10	0.24	0.03	12.94	2.93	14.28	0.12
MF8	钙藻泥粒灰岩	1	0.74	0.10	117.58	100.51	0.26	0.02	13.51	1.58	12.28	0.03

川西南地区中二叠统茅口组一段沉积微相特征及有机质富集模式

Sedimentary microfacies characteristics and organic matter enrichment pattern of the 1st member of the Middle Permian Maokou Formation， southwestern Sichuan Basin

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