基于化學(xué)計(jì)量學(xué)和元素地球化學(xué)結(jié)合的延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段湖相頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)富集控制因素分析
文章來(lái)源：廣州地球化學(xué)研究所 | 發(fā)布時(shí)間：2021-12-10
文章來(lái)源：廣州地球化學(xué)研究所 | 發(fā)布時(shí)間：2021-12-10 | 【打印】 【關(guān)閉】
泥頁(yè)巖沉積有機(jī)質(zhì)是油氣生成的母源，其控制因素與富集模式研究對(duì)油氣資源評(píng)價(jià)及其勘探開發(fā)具有重要意義。沉積巖中有機(jī)質(zhì)聚集涉及到沉積、生物、環(huán)境等諸多地質(zhì)地球化學(xué)過程，前人將其主要控制因素歸結(jié)為原始生產(chǎn)力、氧化還原條件和沉積速率；相應(yīng)地提出有機(jī)質(zhì)富集的原始生產(chǎn)力、有機(jī)質(zhì)保存、沉積速率三種模式（Katz, 2005；Tyson, 2005）。目前已利用各類地球化學(xué)數(shù)據(jù)（如巖石學(xué)和礦物學(xué)、有機(jī)和無(wú)機(jī)地球化學(xué)、分子化合物和同位素等）建立了描述或表征泥頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)富集的控制因素及其富集模式。盡管有許多參數(shù)可以使用，但由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性，每個(gè)參數(shù)都有其不確定性或適用范圍，因此多指標(biāo)的綜合分析將有利于對(duì)有機(jī)質(zhì)富集規(guī)律的認(rèn)識(shí)?；瘜W(xué)計(jì)量學(xué)中主成分分析（PCA）使用多元統(tǒng)計(jì)識(shí)別方法，可從所有類型的測(cè)量數(shù)據(jù)中以線性降維的方式將不同參數(shù)所蘊(yùn)含的復(fù)雜信息提煉為少數(shù)幾個(gè)相互獨(dú)立且具有不同意義的類或主成分（PC）。
鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段湖相高有機(jī)質(zhì)黑色泥頁(yè)巖是盆地內(nèi)中生代油氣資源的主要烴源巖，也蘊(yùn)含有豐富的頁(yè)巖油氣。中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所有機(jī)地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、深地科學(xué)卓越創(chuàng)新中心鄒艷榮研究員和博士研究生石軍等將PCA與元素地球化學(xué)相結(jié)合研究鄂爾多斯盆地東南部延長(zhǎng)組長(zhǎng)7三段泥頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)富集因素。在對(duì)研究區(qū)樣品沉積古環(huán)境重建（氧化還原狀態(tài)、古鹽度、沉積速率等）和古生產(chǎn)力評(píng)價(jià)（古氣候、生產(chǎn)力、事件沉積等）的基礎(chǔ)上，對(duì)由主、微量和稀土元素地球化學(xué)參數(shù)組成的數(shù)據(jù)集進(jìn)行主成分分析，發(fā)現(xiàn)前三個(gè)主成分（PC1，PC2和PC3）總載荷可達(dá)到81.7%，其中PC1與反映古生產(chǎn)力和氧化還原環(huán)境的參數(shù)相關(guān)（如Cubio，Porg和U/Th，DOPT等）；而PC2和PC3分別主要與指示沉積速率和水體鹽度的參數(shù)相關(guān)（圖1）。前三個(gè)主成分與泥頁(yè)巖樣品總有機(jī)碳（TOC）顯示，PC1與TOC有很好的相關(guān)性，R2達(dá)到0.92；而PC2和PC3與TOC的相關(guān)性差，R2小于0.01（圖2），表明控制研究區(qū)有機(jī)質(zhì)富集的主要因素是古生產(chǎn)力和沉積水體的氧化還原狀態(tài)，即由原始生產(chǎn)力模式和有機(jī)質(zhì)保存模式共同主導(dǎo)鄂爾多斯盆地延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段地層有機(jī)質(zhì)富集。
圖1 PCA結(jié)果：(a)長(zhǎng)7段泥頁(yè)巖PC1與PC2因子得分分布；(b)前三個(gè)主成分對(duì)11個(gè)地球化學(xué)參數(shù)的載荷分布
圖2 PCA前三個(gè)主成分因子得分與TOC的關(guān)系
本工作提供了一個(gè)將化學(xué)計(jì)量學(xué)方法與元素地球化學(xué)相結(jié)合的應(yīng)用實(shí)例，可為其它類似研究提供分析模型（Thomas Algeo, peer review, 2021）。本研究主要受到國(guó)家自然科學(xué)基金群體項(xiàng)目(41621062)的資助，研究成果近期發(fā)表于國(guó)際期刊《Marine and Petroleum Geology》上。
論文信息：Shi, Jun; Zou, Yan-Rong; Cai, Yu-Lan; Zhan, Zhao-Wen; Sun, Jia-Nan; Liang, Tian; Peng, Ping'an. Organic matter enrichment of the Chang 7 member in the Ordos Basin: Insights from chemometrics and element geochemistry. Marine and Petroleum Geology, 2022, 135: 105404. doi: 10.1016/j.marpetgeo.2021.105404
