北部灣盆地流二段油頁巖地球化學(xué)特征及成因

李友川，李宏義，蘭蕾

中海油研究總院有限責(zé)任公司，北京 100028

0 引言

油頁巖是一種富含有機質(zhì)、高灰分的固體可燃有機礦產(chǎn)，含油率大于3.5%，低溫干餾可提煉頁巖油[1]，因此它可以作為制取頁巖油的礦石原料。同時，由于油頁巖含油率高，它也是現(xiàn)今如火如荼的頁巖油氣勘探開發(fā)的重要領(lǐng)域[2]。另外，由于油頁巖有機質(zhì)豐度高，生烴潛力大，它又是很多含油氣盆地常規(guī)油氣的重要烴源巖[3-4]。因此，油頁巖分布規(guī)律的研究對常規(guī)和非常規(guī)油氣的勘探開發(fā)均有十分重要的意義。鉆井證實，北部灣盆地潿西南凹陷和烏石凹陷流沙港組二段均發(fā)育油頁巖，油頁巖是該區(qū)已發(fā)現(xiàn)油氣的重要來源[5-6]。但是，目前對北部灣盆地油頁巖的成因缺乏系統(tǒng)研究，對其分布規(guī)律的認(rèn)識不清，制約了油頁巖的資源潛力評價。本文首次對北部灣盆地油頁巖開展系統(tǒng)的研究工作，對北部灣盆地油頁巖的資源潛力評價和油氣勘探具有重要的指導(dǎo)意義。

1 地質(zhì)背景

北部灣盆地處于華南板塊的西南邊緣，基底由古生界粵桂隆起區(qū)和中生界海南隆起區(qū)組成，是一個典型的新生代陸內(nèi)裂谷盆地，總面積約2.2×104km2（圖1）[7]。以古近紀(jì)張裂階段形成的構(gòu)造格局為劃分依據(jù)，北部灣盆地構(gòu)造單元劃分為3個一級構(gòu)造單元：南部坳陷、企西隆起和北部坳陷，其中北部坳陷包括潿西南凹陷、海中凹陷和樂民凹陷等次級凹陷；南部坳陷包括烏石凹陷、邁陳凹陷、海頭北凹陷、福山凹陷、雷東凹陷、紀(jì)家凹陷、昌化凹陷等次級凹陷（圖1）。北部灣盆地經(jīng)歷了古近紀(jì)湖相和新近紀(jì)—第四紀(jì)海相兩個主要沉積演化階段，自下而上發(fā)育古近系長流組、流沙港組、潿洲組；新近系下洋組、角尾組、燈樓角組、望樓港組和第四系。古新統(tǒng)—早始新統(tǒng)長流組沉積時期，湖泊面積小，物源供應(yīng)充分，為山間盆地的近源洪積相和沖積平原的低水位充填。始新統(tǒng)流沙港組沉積時期是湖盆擴張期，早期的流三段以濱淺湖相沉積為主，中期流二段是湖泊發(fā)育的鼎盛期，沉積了厚層的中深湖相泥巖；晚期流一段沉積時期湖水變淺，以濱淺湖相沉積為主，為高水位體系域充填。流二段沉積時期中深湖沉積分布廣，潿西南凹陷流二段底部普遍發(fā)育油頁巖，烏石凹陷頂部和底部也普遍發(fā)育油頁巖。

圖1 北部灣盆地構(gòu)造單元劃分Fig.1 Tectonic units of Beibuwan Basin

2 北部灣盆地流二段油頁巖有機地球化學(xué)特征

鉆井揭示，北部灣盆地潿西南凹陷和烏石凹陷油頁巖最為發(fā)育。北部灣盆地油頁巖大多呈灰褐色、褐黃色、褐色，水平層理較發(fā)育，油脂光澤不明顯，部分油頁巖樣品點火可燃燒。潿西南凹陷在流沙港組二段上部和下部發(fā)育兩套油頁巖，但主要分布于流二段下部，流二段底部油頁巖厚15~98 m。流二段上部油頁巖發(fā)育較差，僅在部分鉆井中揭示，厚度7~25 m。平面上，潿西南凹陷東部A 洼陷油頁巖最為發(fā)育，在WZ6構(gòu)造區(qū)厚度最大。鉆井揭示，烏石凹陷東洼西北和東北部油頁巖主要發(fā)育于流二段下部，WS17、WS16 井區(qū)流二段底部油頁巖較厚，可達(dá)100余米；沿7號斷裂下降盤在流二段上部揭示油頁巖，WS22井流二段上部油頁巖厚達(dá)200 余米。

2.1 流二段油頁巖的有機質(zhì)豐度

足夠數(shù)量的有機質(zhì)是形成油頁巖的物質(zhì)基礎(chǔ)，是決定油頁巖生烴潛力的主要因素。中國十個主要油頁巖含礦區(qū)油頁巖有機碳含量介于7.48%~38.02%，主要分布在10%~30%。油頁巖的含油率與有機碳含量之間存在一定正相關(guān)關(guān)系，有機碳含量越高，含油率越高[8]。柳少鵬等[9]對我國中西部鄂爾多斯、準(zhǔn)噶爾和民和三個含油氣盆地中油頁巖樣品的分析表明，有機碳含量為3.3%的樣品，含油率可以達(dá)到油頁巖含油率3.5%的下限。而劉招君等[8]對我國部分陸相盆地油頁巖的統(tǒng)計分析，認(rèn)為油頁巖含油率達(dá)到3.5%，其有機碳含量一般大于6%?？梢?，對于油頁巖含油率下限的有機碳含量值，不同學(xué)者的認(rèn)識存在差異，這可能與油頁巖的成熟度和有機質(zhì)類型有關(guān)。當(dāng)油頁巖達(dá)到排烴門限時，油頁巖中部分烴類會從油頁巖中排出，導(dǎo)致油頁巖的含油率降低，同時有機碳含量也會降低，因此，油頁巖的熱演化程度和排烴作用對其含油率和有機碳含量有明顯的影響。另外，不同有機質(zhì)類型油頁巖的生烴潛力存在較大差別，腐泥型有機質(zhì)為主的油頁巖生油能力強，含油率高，有機碳含量下限值低；而混合型有機質(zhì)油頁巖生油能力差一些，有機碳含量的下限值也會高一些。因此，不同學(xué)者針對不同地區(qū)油頁巖有機碳含量下限的認(rèn)識存在差異是可以理解的。

油頁巖含油率與有機碳含量和熱解生烴潛量等參數(shù)之間存在明顯的正相關(guān)，由此建立的油頁巖含油率與熱解生烴潛量之間的關(guān)系式可以計算油頁巖的含油率，從而評價油頁巖的品質(zhì)[9]。圖2 顯示了北部灣盆地流二段油頁巖含油率與有機碳含量之間的關(guān)系，油頁巖含油率主要介于3.5%~10%，達(dá)到中等和優(yōu)質(zhì)油頁巖礦品級。以含油率3.5%作為下限，北部灣盆地油頁巖的有機碳含量下限為3%。潿西南凹陷流二段油頁巖有機碳含量介于3.07%~9.03%，平均5.80%；熱解生烴潛量（S1+S2）介于13.23~75.66 mg/g，平均36.77 mg/g；烏石凹陷流二段油頁巖有機碳含量介于3.06%~24.7%，平均6.13%；熱解生烴潛量介于11.03~131.61 mg/g，平均35.02 mg/g，潿西南和烏石凹陷流二段油頁巖均屬于優(yōu)質(zhì)烴源巖（圖3）。

圖2 北部灣盆地油頁巖含油率與有機碳含量關(guān)系圖Fig.2 Correlation between oil yield and TOC in Beibuwan Basin

圖3 潿西南和烏石凹陷流流二段泥巖和油頁巖TOC 與S1+S2 關(guān)系圖Fig.3 Hydrocarbon potentials of oil shale in Member 2 of Liushagang Formation in Beibuwan Basin

2.2 流二段油頁巖的有機質(zhì)類型

國內(nèi)油頁巖根據(jù)有機質(zhì)類型可以分為腐泥型（Ⅰ）、腐殖—腐泥型（Ⅱ1）和腐泥—腐殖型（Ⅱ2）三種[8]。腐泥型油頁巖其有機質(zhì)主要來源于水生浮游藻類，而腐殖—腐泥型和腐泥—腐殖型油頁巖其有機質(zhì)為水生浮游藻類和高等植物混合來源，但腐殖—腐泥型油頁巖以水生浮游藻類來源的有機質(zhì)占優(yōu)勢，而腐泥—腐殖型油頁巖以高等植物來源的有機質(zhì)占優(yōu)勢。不同有機質(zhì)類型油頁巖其生油潛力存在差異，在有機碳含量相同的條件下，腐泥型油頁巖生油潛力最大，腐殖—腐泥型油頁巖次之，腐泥—腐殖型油頁巖生油潛力最小。因此，有機質(zhì)類型評價對油頁巖來說非常重要。

北部灣盆地流二段油頁巖水生藻類來源的有機質(zhì)十分豐富，既有層狀藻類體（圖4a，c），也有結(jié)構(gòu)藻類體（圖4b，d），水生浮游藻類是油頁巖有機質(zhì)的主要來源，油頁巖類型屬腐泥型或腐殖—腐泥型油頁巖。北部灣盆地流二段油頁巖干酪根組成以腐泥無定型為主，介于62.5%~97.7%，平均71.5%；鏡質(zhì)組含量介于1.3%~23.6%，平均16%；同時含一定數(shù)量的殼質(zhì)組和惰質(zhì)組。北部灣盆地流二段腐泥型油頁巖約占13%，腐殖—腐泥組油頁巖約占80%，腐泥—腐殖型油頁巖約占7%，以腐殖—腐泥型油頁巖為主，油頁巖有機質(zhì)主要來源于水生浮游藻類，高等植物來源的有機質(zhì)有一定貢獻。烴源巖熱解分析結(jié)果顯示，潿西南和烏石凹陷流二段油頁巖有機質(zhì)類型主要為腐殖—腐泥型（Ⅱ1型），少數(shù)為腐泥型（Ⅰ型）（圖5），與干酪根鏡檢結(jié)果基本一致。因此，北部灣盆地流二段油頁巖中水生浮游藻類來源的有機質(zhì)豐富，具有較強的生油能力。

圖4 北部灣盆地流二段油頁巖全巖有機顯微組分照片（a）WS17￣2，2 140~2 145 m 層狀藻類體；（b）WS17￣2，2 190~2 200 m，層狀藻類體；（c）WZ12￣2，2 732 m，結(jié)構(gòu)藻類體；（d）WZ12￣11，2 520 m，結(jié)構(gòu)藻類體Fig.4 Photographs of whole￣rock organic macerals for oil shale in Member 2 of Liushagang Formation in Beibuwan Basin

圖5 北部灣盆地流二段油頁巖HI 與Tmax 關(guān)系圖Fig.5 Correlation between HI and Tmax for oil shale in Member 2 of Liushagang Formation in Beibuwan Basin

2.3 流二段油頁巖生物標(biāo)志化合物組成

生物標(biāo)志化合物是指沉積有機質(zhì)和原油中那些來源于活的生物體，在有機質(zhì)演化過程中具有一定穩(wěn)定性，沒有或較少發(fā)生變化，基本保存了原始生化組分的碳骨架，記載了原始生物母質(zhì)的特殊分子結(jié)構(gòu)信息的有機化合物。因此，生物標(biāo)志化合物可以反映沉積巖中有機質(zhì)的來源和生源母質(zhì)。

研究表明，C304-甲基甾烷是北部灣盆地流二段油頁巖中具有重要意義的標(biāo)志化合物[5]，北部灣盆地?zé)N源巖有機碳含量與4-甲基甾烷指數(shù)（∑基304-甲基甾烷/基甾29規(guī)則甾烷比值）存在較好的相關(guān)性（圖6）。潿西南凹陷和烏石凹陷流二段油頁巖通常具有較高的C304-甲基甾烷含量，4-甲基甾烷指數(shù)基本上大于1，60%以上的油頁巖樣品4-甲基甾烷指數(shù)大于1.5，40%以上的油頁巖樣品4-甲基甾烷指數(shù)大于2.0。4-甲基甾烷既可由甲藻（或溝鞭藻）形成，也可由某些細(xì)菌產(chǎn)生，淡水湖泊相4-甲基甾烷主要為溝鞭藻生源，沉積物中藻類化石的含量與其豐度呈正相關(guān)[10-12]。因此，北部灣盆地流二段油頁巖中高豐度的4-甲基甾烷是藻類富集的重要標(biāo)志，說明流二段油頁巖形成時期藻類十分繁盛，這與前述北部灣盆地油頁巖有機質(zhì)主要來源于水生浮游藻類一致。

圖6 北部灣盆地油頁巖和泥巖有機碳含量與4￣甲基甾烷含量關(guān)系圖Fig.6 Relationship between TOC and 4￣methylsterane content of oil shale and mudstone in Beibuwan Basin

3 北部灣盆地流二段油頁巖成因探討

國內(nèi)含油頁巖盆地形成環(huán)境主要為湖相和湖泊—沼澤相兩類，潟湖相和海陸交互相也有油頁巖發(fā)育，但不普遍[8]。不同沉積環(huán)境形成的油頁巖其有機質(zhì)來源存在差異。湖相環(huán)境形成的油頁巖主要以水生低等生物為主，浮游藻類豐富，以腐泥型油頁巖為主，而湖泊—沼澤環(huán)境形成的油頁巖通常與煤系伴生，有機質(zhì)為浮游藻類和高等植物混合來源，以混合型油頁巖為主。無論油頁巖形成于什么樣的沉積環(huán)境，它都必須具備豐富的有機質(zhì)來源和良好的有機質(zhì)保存條件兩個因素，才可能形成優(yōu)質(zhì)的油頁巖。

3.1 流二段油頁巖形成的物質(zhì)基礎(chǔ)

北部灣盆地流二段油頁巖其有機質(zhì)主要來源于水生浮游藻類，屬于湖相油頁巖，浮游藻類生產(chǎn)力越高，那么形成油頁巖的物質(zhì)基礎(chǔ)越好，更有利于形成優(yōu)質(zhì)油頁巖。而浮游藻類化石豐度直接記錄了古湖泊初級生產(chǎn)力的水平，浮游藻類化石數(shù)量在孢藻中的比例是反映古湖泊生物生產(chǎn)力的重要標(biāo)志[13]。一般來說，古湖初級生產(chǎn)力高，浮游藻類化石豐度高，在一些有機質(zhì)富集層段，浮游藻類甚至以化石紋層的形式保存下來。

烏石凹陷WS17 井流二段底部揭示約150 多米厚的油頁巖（圖7），油頁巖有機碳含量介于3.99%~14.77%，平均7.48%；熱解生烴潛量介于21.17~102.59 mg/g，平 均46.09 mg/g；氫 指 數(shù) 介 于370~709 mg/g，平均582 mg/g；含油率介于3.81%~9.18%，平均5.45%。由此可見，WS17 井流二段底部油頁巖有機質(zhì)豐度高，有機質(zhì)類型好，含油率較高，是一套中等和優(yōu)質(zhì)油頁巖，也是一套優(yōu)質(zhì)烴源巖。

北部灣盆地流沙港組富含百色藻、盤星藻、光面球藻和粒面球藻等湖相藻類[14]，WS17 井流二段底部油頁巖的發(fā)育與藻類繁盛密切相關(guān)。WS17 井流二段底部油頁巖中來源于浮游藻類的腐泥無定型有機質(zhì)含量豐富，介于65%~80%（圖7）。同時，油頁巖樣品（2 250 m 深度）中反映浮游藻類生源的C304-甲基甾烷含量很高，明顯高于流二段泥巖（1 565~1 590 m和2 055~2 060 m樣品）。WS17井流二段底部油頁巖孢藻組合中浮游藻類的含量高達(dá)47%~73%，而流二段中部和上部泥巖中浮游藻類的含量相對較低。所有這些說明，WS17井流二段底部油頁巖形成期浮游藻類十分繁盛，豐富的藻類來源的有機質(zhì)是流二段油頁巖形成的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖7 烏石凹陷WS17 井流二段地球化學(xué)剖面Fig.7 Geological and geochemical profile of source rock of Member 2 of Liushagang Formation for well WS17 in Wushi Depression

浮游藻類的繁盛受諸多因素影響，但氣候條件和古湖營養(yǎng)物質(zhì)的豐富程度是兩個最重要的因素。在溫暖濕潤的氣候條件下，降水量豐富，植被發(fā)育穩(wěn)定，穩(wěn)定的植被減少了陸源碎屑物質(zhì)向湖泊的供給，而帶入了大量溶解的營養(yǎng)物質(zhì)，有利于生物生長和浮游藻類的發(fā)育，有利于提高古湖的生物生產(chǎn)力。北部灣盆地流沙港組孢粉組合以喜熱類型孢粉占優(yōu)勢，廣溫孢粉類型次之，喜溫類型孢粉較少，同時喜熱類型孢粉中熱帶—亞熱帶類型孢粉豐富，典型的熱帶類型孢粉較少，表明該時期整體為亞熱帶的氣候類型。從反映干濕度的孢粉組合看，旱生類型孢粉均不發(fā)育，喜濕類型孢粉在流沙港組沉積時期較高，反映流沙港組沉積時期氣候濕潤，主要屬于亞熱帶濕潤氣候[15]，具備很好的浮游藻類生長的氣候條件。

磷、硫、鉀、鈣、鎂和鐵是生物生長的必要元素，鉬、鋅、錳、硼、鈷、碘、鎳、釩等微量元素對生物的生長也起著重要的作用[16]。北部灣盆地流二段烴源巖有機碳含量與微量元素之間存在較好的正相關(guān)關(guān)系（圖8），有機碳含量越高，鎳和鉬元素的含量越高，尤其是油頁巖普遍具有較高的鎳和鉬含量，其含量明顯高于泥巖，說明流二段油頁巖形成時期，古湖泊水體中鎳和鉬等微量元素含量高，明顯具有富營養(yǎng)湖泊特性，從而為湖泊藻類的發(fā)育提供了很好的營養(yǎng)條件。

圖8 北部灣盆地油頁巖和泥巖有機碳含量與鎳和鉬含量關(guān)系圖Fig.8 Relationship between TOC and Ni and Mo content of oil shale and mudstone in Beibuwan Basin

3.2 流二段油頁巖形成期的有機質(zhì)保存條件

有機質(zhì)保存條件是影響油頁巖形成的另一個重要因素，還原—強還原的沉積環(huán)境有利于有機質(zhì)保存和油頁巖的形成。還原—強還原環(huán)境條件下，含氧底界面位于沉積物—水界面之上，在含氧界面以下形成富硫化氫的還原環(huán)境，沉積有機質(zhì)得到很好的保存，因此還原硫含量可以作為評價沉積環(huán)境氧化還原性的重要指標(biāo)。還原硫是以沉積物中的二價硫（S2-）百分含量表示的、反映沉積物氧化—還原環(huán)境的一種指標(biāo)[17]。還原硫含量越高，沉積環(huán)境的還原性越強，有利于有機質(zhì)的保存。

圖9反映了北部灣盆地?zé)N源巖還原硫含量與有機碳含量的關(guān)系。北部灣盆地流二段油頁巖還原硫含量普遍高于泥巖的還原硫含量，95%的油頁巖樣品其還原硫含量高于1%，59%的油頁巖樣品其還原硫含量高于3%，25%的油頁巖樣品其還原硫含量高于5%。油頁巖還原硫含量平均為3.63%，而泥巖還原硫含量平均含量為0.35%，說明流二段油頁巖中還原硫含量很高，屬于富硫的沉積環(huán)境，沉積環(huán)境具有很強的還原性，有利于有機質(zhì)保存。

圖9 北部灣盆地流二段油頁巖和泥巖有機碳與有機硫含量關(guān)系圖Fig.9 Relationship between TOC and reduced sulfur content of oil shale and mudstone in Member 2 of Liushagang Formation, Beibuwan Basin

V/（V+Ni）也是恢復(fù)水體氧化還原性的地球化學(xué)指標(biāo)[18]。V/（V+Ni）比值大于0.54 代表厭氧環(huán)境，V/（V+Ni）比值介于0.46~0.54 指示貧氧的沉積環(huán)境，V/（V+Ni）比值小于0.46 指示富氧的沉積環(huán)境。北部灣盆地流二段油頁巖V/（V+Ni）比值介于0.78~0.91，平均0.83，說明流二段油頁巖形成時期處于厭氧沉積環(huán)境，與高的還原硫含量具有很好的一致性。

據(jù)梅博文等[19]對中國不同沉積環(huán)境烴源巖和原油的研究，一般情況下，鹽湖和咸水湖具植烷優(yōu)勢，Pr/Ph 比值低于0.8，屬于強還原環(huán)境；淡水—半咸水深湖相烴源巖和原油的Pr/Ph比值一般在0.8~2.8，屬于還原—弱氧化環(huán)境；淡水湖相烴源巖和原油Pr/Ph普遍大于2.8，最高可大于4.0，屬于弱氧化—氧化環(huán)境。北部灣盆地流二段油頁巖Pr/Ph 比值介于0.8~3.06，0.8~2.8 的 樣 品 占91.3%，Pr/Ph>2 的 樣 品 占8.7%，流二段油頁巖主要形成于還原—弱氧化環(huán)境。

3.3 北部灣盆地流二段油頁巖發(fā)育模式

國內(nèi)外學(xué)者提出了三種主要的湖相油頁巖發(fā)育模式，即綠河模式、深水缺氧湖泊模式和暫時性湖泊模式[20]。

針對美國綠河盆地Wilkins Peak段油頁巖，各國研究者先后建立了分層湖模式、干鹽湖模式、干鹽湖復(fù)合模式、生物化學(xué)分層模式和外因分層湖模式。干鹽湖模式認(rèn)為油頁巖沉積在大型鹽湖體系內(nèi)的淺水但缺氧分層的半咸水—咸水湖泊中，油頁巖和碳酸鹽巖、層狀蒸發(fā)巖以及具有較多淺水和陸地環(huán)境的沉積巖關(guān)系密切。而分層湖模式則持相反的觀點，認(rèn)為油頁巖形成于湖水較深、較淡的沉積環(huán)境。非洲坦噶尼喀湖則是深水缺氧湖泊模式的典型代表，坦噶尼喀湖富有機質(zhì)沉積物最有可能沉積在深水、長期分層、淡水—半咸水湖泊溫躍層之下的缺氧水體中。最理想的環(huán)境是具有高的表層生產(chǎn)力和長期缺氧的湖下層，這種環(huán)境通常存在于溫暖濕潤、季節(jié)性差異較小的氣候區(qū)。暫時性湖泊模式存在于澳大利亞各地季節(jié)性洪水形成的沿岸湖泊和潟湖區(qū)，這里發(fā)現(xiàn)大量呈席狀分布的藍(lán)綠藻，推測可能是某些層狀油頁巖的前身。這些藍(lán)綠藻層與淺水成因和陸地成因的沉積物相伴，并發(fā)育海相特征的蒸發(fā)巖。

北部灣盆地流二段油頁巖形成于淡水—微咸水湖泊環(huán)境，屬于具有一定礦化度的硬水淡水湖[13]，其沉積模式與深水缺氧湖泊模式具有相似性，是高有機質(zhì)生產(chǎn)力和良好的有機質(zhì)保存條件共同作用的產(chǎn)物（圖10）。浮游藻類含量等分析表明，始新世時期，北部灣盆地古湖泊具有高的有機質(zhì)生產(chǎn)力。當(dāng)時，北部灣盆地整體屬于亞熱帶濕潤氣候，雨量充沛，潿西南和烏石凹陷周緣隆起區(qū)的中生界花崗巖長期遭受風(fēng)化剝蝕，成為主要的沉積物源。同時，花崗巖中的P、Fe、Ni、Mo、Cu、Zn 等元素風(fēng)化淋濾后通過河流輸入湖泊，為浮游藻類生長提供了豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，促進了藻類的大量繁盛，為油頁巖的形成奠定了雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)。

還原硫含量及微量元素比值等地球化學(xué)指標(biāo)分析表明，北部灣盆地流二段油頁巖形成于還原的沉積環(huán)境。北部灣盆地流二段油頁巖沉積環(huán)境的還原性一方面與有機質(zhì)分解耗氧有關(guān)，另一方與湖泊水體的分層有關(guān)。湖泊表層藻類死亡后沉積到湖底的過程中，藻類殘體分解大量消耗湖水中的氧氣，導(dǎo)致從湖面到湖底的含氧量逐漸降低，還原性增強（圖10）。同時，湖泊水體分層有利于形成還原的沉積環(huán)境。北部灣盆地油頁巖縱向分布受控于層序旋回和沉積相的變化，高有機質(zhì)豐度的油頁巖多發(fā)育于湖侵體系域頂部和高位體系域底部的中深湖相沉積環(huán)境，低位體系域的濱淺湖環(huán)境則不發(fā)育油頁巖（圖7）。主要原因在于，濱淺湖環(huán)境湖水較淺，不利于湖泊水體分層，沉積環(huán)境氧化性較強，以粗碎屑巖夾泥巖沉積為特征。而湖侵體系域頂部和高位體系域底部的中深湖相沉積環(huán)境，湖泊水體較深，易于形成穩(wěn)定的水體分層，湖泊底部處于缺氧環(huán)境，大量富集H2S，沉積環(huán)境的還原性很強，有利于有機質(zhì)的保存和富集，有利于油頁巖的發(fā)育，這與流二段油頁巖高的還原硫含量一致（圖9）。因此，北部灣盆地流二段油頁巖形成于淡水—微咸水湖泊環(huán)境，高有機質(zhì)生產(chǎn)力及湖侵體系域頂部和高位體系域底部中深湖相還原的沉積環(huán)境共同控制了油頁巖的發(fā)育。

圖10 北部灣盆地流二段油頁巖發(fā)育模式Fig.10 Development model of oil shale in Member 2 of Liushagang Formation in Beibuwan Basin

4 結(jié)論

（1）北部灣盆地潿西南凹陷和烏石凹陷流二段普遍發(fā)育油頁巖，單井油頁巖最大累計厚度可達(dá)200 m。北部灣盆地油頁巖有機碳含量下限為3%，含油率3.5%~10%，達(dá)到中等和優(yōu)質(zhì)油頁巖礦品級，同時也是優(yōu)質(zhì)烴源巖。

（2）北部灣盆地流二段油頁巖中浮游藻類來源的有機質(zhì)豐富，有機質(zhì)類型主要為Ⅱ1型，部分為Ⅰ型，以湖相腐殖—腐泥型油頁巖為主，部分為湖相腐泥型油頁巖。油頁巖還原硫含量普遍較高，V/（V+Ni）比值介于0.78~0.91，平均0.83，油頁巖形成于還原的沉積環(huán)境。

（3）北部灣盆地始新世沉積時期，濕熱的氣候以及花崗巖基巖風(fēng)化輸入的豐富的營養(yǎng)物質(zhì)為浮游藻類繁盛創(chuàng)造了極好的條件。而湖侵體系域和高位體系域時期形成的中深湖環(huán)境為有機質(zhì)保存提供了還原的沉積環(huán)境。高有機質(zhì)生產(chǎn)力及湖侵體系域頂部和高位體系域底部中深湖相還原的沉積環(huán)境共同控制了流二段油頁巖的發(fā)育。