陆棚海泥岩的岩相特征及沉积过程
——以晚白垩世北美西部内陆海道为例
2021-02-23李志扬
李志扬
1.阿拉斯加大学安克雷奇分校 地球科学系,阿拉斯加安克雷奇 99508
2.印第安纳大学伯明顿分校 地球与大气科学系,印第安纳伯明顿 47405
0 引言
泥岩(或称页岩)是主要由粒径小于62.5 μm 的矿物颗粒组成的岩石。作为地表上分布最为广泛的沉积岩类型,泥岩地层对古气候、古地理的研究具有重要的意义[1-2]。同时泥岩又具有宝贵的经济效应,其作为烃源岩和盖层的潜力早已为地质学家所熟知,近年来勘探开发技术的进展更发掘出泥岩作为非常规油气储层的巨大潜力[3]。尽管泥岩具有如此重要的科学意义和经济意义,地质学家对泥岩的沉积微相特征及主要沉积过程仍不甚了解。造成这一问题的主要原因可能是由于泥岩的粒径较小、极易风化的特征,在大多数情况下对泥岩的岩石组成、岩相特征、沉积相特征的描述缺少直接容易的方法。由于对泥岩微相特征的精细描述往往不是那么容易,地球化学分析方法(元素组成,矿物组成,有机质同位素分析等)经常被用于间接的解释泥岩的沉积环境。虽然地球化学方法可以对泥岩的沉积环境提供指向性的线索,这些方法所得到的结果并不能直接反应泥岩中复杂的沉积相变和沉积特征,因此对泥岩沉积微相的精细分析仍然十分必要。
由于组成泥岩的矿物颗粒粒径相对较小,长久以来泥岩往往被解释为沉积在较深水、低能的环境中。近年来对泥岩沉积过程进行的水槽实验取得了重大的进展[4-7],结合对现代浅海大陆架(水深<200 m)环境中细粒沉积物搬运和沉积过程的直接观察[8-11],以及更多对古代泥岩地层和沉积微相的精细研究[12-14],泥岩可以在相对浅水、高能的环境中沉积这一观点正在逐渐被更多的学者所接受[5-6,15-16]。甚至可以认为大部分泥岩(包括一些有机质含量高的泥岩)在沉积过程中都曾受到过底部水流的影响[16-20],因此泥岩沉积环境的水动力条件比以往认识的可能要更强更为复杂[14-21]。对于以泥页岩为主的非常规油气储层,有机质的沉积和保存以及储层的岩石物理性质均在根本上受到沉积背景以及多种过程(沉积物来源、沉积过程及速率、生物扰动、成岩作用等)耦合的影响[22],因而对泥岩岩相和沉积相精细分析显得更为重要。只有对泥岩的岩相和沉积相特征首先有了直观的了解,才能更好地结合多种分析方法对泥岩沉积时的古环境、古气候特征做出精确的解释,并对泥岩作为源岩、储层、盖层的潜力做出有效的预测。
本文以晚白垩世北美西部内陆海道为例,对在这一特殊地质时期陆棚浅海环境(水深10~200 m)中沉积的泥岩微相特征,沉积过程做一个综述。……
