微量元素分析在南堡凹陷南部的应用

张晓龙，冀华丽，李媛姝，杨 帆，郭少斌

(1.中油冀东油田分公司，河北 唐山 063200；2. 中国地质大学，北京 100083；3.中石化石油工程技术研究院，北京 100101)



微量元素分析在南堡凹陷南部的应用

张晓龙1，冀华丽2，李媛姝1，杨 帆3，郭少斌2

(1.中油冀东油田分公司，河北 唐山 063200；2. 中国地质大学，北京 100083；3.中石化石油工程技术研究院，北京 100101)

以南堡凹陷南部缓坡带沙河街组和东营组样品中微量元素测试结果为基础，选用对沉积环境反映比较敏感的微量元素作为指标，分析研究区内地层中的微量元素含量及其比值与沉积环境之间的关系，进而探讨整个南堡凹陷古近系的沉积环境。结果表明，南堡凹陷古近系为微咸水相的淡水环境，沙河街组沉积时期的古盐度略高于东营组沉积时期；沙河街时期为偏干热环境，到东营组沉积时期，气候越来越温暖、潮湿；垂向上水体分层中等，形成不强的厌氧环境。

微量元素；沉积环境；锶钡比；锶铜比；钒镍比；南堡凹陷

1 研究区构造地质背景

南堡凹陷地处黄骅坳陷东北端，北以西南庄断层与老王庄凸起、西南庄凸起相接，南以斜坡带或断层带与沙垒田凸起相连，东以柏各庄断层与柏各庄凸起、马头营凸起相邻，西以涧南潜山与北塘凹陷相隔，东南以浅凹与石南凹陷相通。

研究区位于沙垒田凸起南堡凹陷南部缓坡带1、2号和3号构造带。南堡1号构造处于南堡油田的西南部，构造位置处于单断型凹陷的斜坡带上，是低潜山背景上发育起来的潜山披覆构造；南堡2号构造位于南堡凹陷的中部[1-3]，整体呈北东向展布，西接南堡1号构造，东连南堡3、4号构造，夹持于林雀和曹妃甸次凹之间；南堡3号构造位于南堡油田南部，西、北接南堡2号构造，南邻沙垒田凸起，东连南堡4号构造，紧邻曹妃甸次洼[4-5]。

2 样品与测试

针对南堡凹陷南部缓坡带古近系下第三系沉积分布特征，重点采集了研究区沙河街组、东营组共19块样品进行测试和分析，岩性主要为泥岩和泥灰岩。样品分布于南堡1、2、3号构造带，范围较广。所有样品的微量元素地球化学测试均在中国石油天然气股份有限公司大庆油田有限责任公司勘探开发研究院地质试验室完成(表1)。全岩分析采用Q/SY DQ0338-2000岩石矿物无机元素分析法和X射线荧光光谱仪测定微量元素含量，仪器型号为S4 PIONEER X射线荧光光谱仪。

3 微量元素对沉积环境的响应

3.1 锶钡比分析

锶、钡的地球化学行为特征即是利用锶钡比来进行陆源碎屑沉积物海、陆相沉积环境判别的理论依据，利用锶钡比可以确定古盐度[6]。国外认为，淡水沉积物的锶钡比值小于1.00，而海相沉积物的锶钡比值大于1.00。然而，现代海底沉积物的锶钡比常常小于1.00，如渤海中部沉积物锶钡比仅为0.24～0.29[7]，深海黏土的锶钡丰度比仅为0.078。一般认为，锶钡比值随盐度提高有明显增大趋势。淡水沉积物中锶钡比值小于1.00(0.60～1.00为半咸水相，小于0.60为微咸水相)，而盐湖(海相)沉积物中锶钡比值大于1.00[8-10]。理论上来说，该观点较保守，也更客观准确[11-12]。

表1 研究区下第三系样品微量元素统计(单位：μg/g)

由表2可以看出，样品中锶钡比普遍小于0.60，反映研究区整体为微咸水的淡水环境。南堡3号构造带锶钡比平均为0.52，南堡2号构造带锶钡比平均为0.34。南堡3号构造带锶钡比平均值普遍高于南堡2号构造带，反映南堡3号构造带较南堡2号构造带水体盐度增高，距离湖中心更近。

表2 南堡2、3号构造带岩样锶钡比分布

从不同层位锶钡比可以看出，沙一段沉积时期的锶钡比高于东营组沉积时期，反映了研究区在沙一段沉积时期的古盐度略高于东营时期。从侧面也反映了沙一段沉积时期湖泊蒸发作用较东营组沉积时期强烈，湖盆面积较小，从而砂体发育次于东营组沉积时期。

从研究区内测试样品结果可知，该区锶、钡含量及锶钡比具有以下特点：①南堡3号构造带的锶钡比较2号构造带高，验证了南堡3号构造带的物源比2号构造带搬运距离更远，距离湖中心也更近；②南堡3号构造带沙一段的锶钡比明显较东营组高，可推测研究区在沙一时期湖泊蒸发作用强烈，湖水不断浓缩，锶离子含量逐渐增大，相应沉积物中的锶含量逐渐增大，锶钡比随之变大。在东营组沉积时期，湖泊蒸发作用明显减弱，锶钡比减小，盐度减小。

3.2 锶铜比分析

采用锶铜比来反映古气候的变化。一般来说，锶铜比为1.00～10.00，指示湿润气候，若锶铜比大于10.00，则指示干热气候。根据研究区内东营时期样品锶铜比分布(表3)，沙一时期锶铜比均大于10.00，反映研究区在沙一段沉积时期为偏干热环境，至东营沉积时期，气候越来越温暖潮湿。这与锶钡比结果相吻合，即沙一段沉积时期湖泊蒸发作用较强，古盐度较大。

表3 研究区内各层位岩样中锶铜比统计

3.3 钒镍比分析

钒、镍同属于铁族元素，二者主要被胶体质点和黏土吸附。其中钒来自磁铁矿，容易在氧化环境下被吸附而富集，镍则容易在还原环境下富集。故钒镍比可用来反映水体氧化还原环境。若钒镍比较高(大于0.84)时，反映水体分层和底层水体出现H2S的厌氧环境；钒镍比为0.60～0.82时，反映水体分层为中等厌氧环境；钒镍比为0.46～0.60时，反映水体为较弱的贫氧环境。从研究区内样品钒镍比分布关系可以看到，研究区内样品钒镍比均在0.72～0.84之间起伏波动，但未高过0.84(表4)，可推断该区为水体垂向分层中等、不强的厌氧环境。

表4 研究区内岩样中钒镍比统计

4 结 论

(1) 研究区古近系锶钡比为0.10～0.70，南堡3号构造带锶钡比均高于南堡2号构造带，且研究区在沙一段沉积时期的古盐度略高于东营组沉积时期，整体为微咸淡水环境。

(2) 沙一段沉积时期锶铜比均大于10.00，反映研究区在沙一段沉积时期为偏干热环境，至东营组沉积时期，气候越来越温暖潮湿。

(3) 研究区内样品钒镍比均在0.72～0.84之间起伏波动，但未高过0.84，可推断该区为水体垂向分层中等、不强的厌氧环境。

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编辑 姜 岭

20141116；改回日期：20150205

国家重大专项“渤海湾盆地精细勘探关键技术”子课题6“南堡凹陷油气富集规律与增储领域”(2011ZX05006-006)

张晓龙(1971-)，男，工程师，1998年毕业于长春地质学院石油地质专业，现从事油气勘探研究工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.02.016

TE121.3

A

1006-6535(2015)02-0067-03