松辽盆地古龙凹陷青山口组页岩中的交错层理、大颗粒及叠瓦构造及其沉积动力学研究摘要
泥页岩的组构是其重要的科学问题和勘探开发实际问题,而泥页岩组构在很大程度上取决于沉积方式、沉积环境及沉积动力。古龙凹陷青山口组页岩油勘探取得了重大突破,已探明油气资源量达151亿吨。过去,青山口组页岩一直被认为是深湖、半深湖静水低能的沉积产物。然而,近期在古龙凹陷青山口组页岩中发现的高能沉积构造及较粗大颗粒和砾屑,为重新认识青山口组页岩油的形成环境提供了新资料。本文通过岩心精细观察、薄片分析、高清视频显微镜及物理模拟实验研究了古龙凹陷青山口组页岩,结果表明,该套泥页岩中发育了大量代表较高能沉积环境的交错层理、大颗粒(直径最大12 mm),还有厚度大于1 cm左右的泥屑板片与砂岩板片及叠瓦构造。这些发现揭示,古龙凹陷在青山口组沉积时并非低能静水环境,而是经常受到速度在0.15~0.35 m/s的水流作用影响。为此,我们重新设计了一个模拟实验来研究颗粒的最小垂向悬浮速度(Vmf)。实验选择了9种粒度:0.125 mm、0.25 mm、0.50 mm、1 mm、2 mm、10 mm、20 mm、30 mm和40 mm。为模拟1.8 cm×6.8 cm的硕大砂岩板片,使用40 mm砂岩圆球粒作为模拟上限。实验测得,直径12 mm的粉砂砾垂向悬浮幅度略大于0.447 m/s,直径40 mm的砂岩圆球粒的悬浮速度在1 m/s左右,揭示了古龙凹陷青山口期风暴作用在湖底非常强烈。通过该实验还发现,利用前人公式计算的这9种粒度的最小悬浮速度,远小于实验获得的速度。如果用前人公式计算的结果评估古龙凹陷青山口组的风暴动力,会严重低估其作用强度,因此,本次悬浮模拟实验大大推动了该区的风暴动力学研究。综上所述,古龙凹陷青山口组页岩经常受到以风暴为主的高能水流的作用,这种高能条件下发育的富含有机质的泥页岩,主要受益于当时大气严重缺氧形成的还原环境,而并非源于凹陷本身的深水静水形成的还原环境。
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