尼日利亚南部尼日尔三角洲渐新世成煤条件古环境重建及其对有机质保存和油气潜力的启示

【字体: 时间:2025年05月27日 来源:International Journal of Coal Geology 5.6

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  为探究渐新世 - 中新世泥炭堆积期古环境,研究人员对尼日利亚南部 6 口钻孔的 28 份样品开展煤岩学、矿物学(XRD)及地球化学(CHNS、Rock Eval、XRF)分析。发现成煤环境为淡水半干旱 - 湿润交替,泥炭堆积于河流 - 湖泊环境,具一定油气潜力,为区域煤及油气资源评估提供依据。

  煤炭作为重要的能源和工业原料,其形成环境与资源潜力一直是地质与能源领域的研究热点。在尼日利亚南部的尼日尔三角洲地区,尽管已发现多个煤层,但关于渐新世成煤期的古环境条件、有机质保存机制及油气潜力的认识仍不清晰。以往研究多基于地表露头样品,缺乏地下岩芯的系统分析,难以准确揭示成煤期的沉积环境和物质来源。为填补这一研究空白,来自希腊约阿尼纳大学等机构的研究人员开展了相关研究,其成果发表在《International Journal of Coal Geology》上,为该区域的煤炭资源开发与油气勘探提供了关键科学依据。
研究人员对分布于尼日利亚南部 Obomkpa 至 Issele-Azagba 地区约 60 km2 范围内的 6 个钻孔所获取的 28 份样品(包括 7 份煤样、12 份富有机质样品和 9 份无机样品)进行了多学科分析。主要采用的技术方法包括:煤岩显微分析(鉴定煤岩组分如腐殖组、惰质组、壳质组及其亚组分)、X 射线衍射(XRD,分析矿物组成)、元素分析(CHNS)、热解分析(Rock Eval,测定总有机碳 TOC、热解烃 S?等参数)和 X 射线荧光光谱(XRF,分析主次元素含量)。

4. 结果


4.1. 宏观与煤质特征


煤样呈深褐色,宏观可见石英颗粒及黏土矿物。煤灰分产率(db)为 19.9%~88.5%,挥发分(daf)为 63.5%~67.9%。镜质组反射率为 0.32%~0.39%,显示为褐煤级别,属低成熟度有机质。

4.2. 矿物与地球化学特征


无机矿物以石英和高岭石为主,含少量伊利石 - 蒙脱石混层、锐钛矿等。主元素中 SiO?和 Al?O?含量分别为 9%~58% 和最高 23 wt%,微量元素显示物源具有长英质、中间质和镁铁质混合来源,且经历显著风化作用。

4.3. 煤岩组分与古环境指标


腐殖组占绝对优势(60.6%~90.6%,无矿物质基),其中碎屑腐殖体为主要亚组;壳质组含量较高(8.8%~37.9%),以藻类体和碎屑壳质体为主,惰质组含量极低(<1.5%)。通过 TPI-GI、GWI-VI 等煤相图分析,表明成煤植被以草本为主,沉积环境为河流 - 湖泊过渡带,泥炭堆积于长期积水的缺氧环境,受古尼日尔河的矿物输入影响显著。

4.4. 油气潜力参数


Rock Eval 热解显示 TOC 含量为 28.56%~50.63%,氢指数(HI)为 349.43~452.79 mg HC/g TOC,表明有机质具较好生烃潜力,但因镜质组反射率低于 0.6%,整体处于未成熟阶段,尚未进入主要生烃期。

5. 讨论与结论


研究表明,尼日尔三角洲渐新世成煤期的古环境为淡水主导的半干旱 - 湿润交替气候。泥炭堆积于古尼日尔河三角洲平原的河流分支间洼地,潮湿气候促进了厌氧环境的形成,有利于有机质保存,而间歇性干旱可能导致部分样品中石膏的形成。物源分析显示沉积物来自西非地块变质岩、新生代沉积地层及东部奥班地块镁铁质岩石的混合供给,经历强烈风化。煤相分析进一步证实,成煤环境为河流 - 湖泊(limnotelmatic)过渡带,草本植被在积水环境中形成泥炭,受河流洪水频繁影响,导致煤层厚度较薄(<17 m)且矿物含量较高。

尽管研究区煤级较低、热成熟度不足,但高壳质组含量及良好的生烃参数表明,若类似沉积环境在更深层位或更大范围存在,且伴随更高的热成熟度,尼日尔三角洲盆地可能具备油气勘探潜力。该研究首次通过地下岩芯的多学科分析,系统重建了研究区渐新世成煤古环境,为尼日利亚及类似三角洲沉积体系的煤炭资源评价和油气勘探提供了新的视角和基础数据。未来需通过更密集的钻孔采样和地球物理勘探,进一步明确成煤期沉积体系的空间展布与资源潜力。

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