中国塔里木盆地西南部二叠纪普西格组中的海洋侵陆事件：事件识别及其对湖泊源岩发育的影响

《Journal of Asian Earth Sciences》：Marine transgression in the Permian Pusige Formation, the southwestern Tarim Basin, China: Identification of the event and its control on lacustrine source rock development

　　

• •
  在Pusige组的源岩中首次检测到海侵事件。
• •
  海侵提高了古生产力，并增强了厌氧保存条件。
• •
  海侵促进了源岩下部的发展。
• •
  Pusige组的地球化学异质性增加了源岩评估的复杂性。

引言

作为大陆含油盆地中关键的碳氢化合物来源，湖泊源岩受到多种因素的影响，包括古气候（Vosoughi Moradi等，2016年；Pei等，2025年）、古环境（Li等，2020年；Wu等，2024年）和构造活动（Ji等，2021年；Chen等，2024年；Zhang等，2024年）。海水周期性或短期侵入内陆湖泊盆地显著改变了源岩的沉积环境（Cao等，2016年；Tong等，2018年；Guan等，2024年）和碳氢化合物生成潜力（Harris等，2004年；Carroll和Bohacs，2001年）。例如，海洋海侵为湖泊带来了丰富的营养物质，促进了海洋来源/广盐性浮游藻类（如甲藻、硅藻）的繁殖，显著提高了古生产力（Tyson，2005年；Ma等，2022年）。同时，由于咸水和淡水混合导致的盐度分层和厌氧甚至硫化条件有利于有机物的保存（Kuypers等，2004年；Crowe等，2014年；Mansour和Wagreich，2022年）。受海洋海侵影响的湖泊源岩通常具有较高的总有机碳（TOC）和有利的有机物类型（主要是I-Ⅱ型），其产油潜力明显高于淡水湖泊源岩（Xia等，2019年；Hu等，2020年；Mansour等，2024年）。

海洋海侵事件的识别依赖于多学科证据，包括古生物学、沉积学和地球化学指标。经典的古生物学指标包括海洋或半咸水化石（如甲藻、有孔虫）及其相关的微量化石（Xi等，2011年；Xi等，2016年）。受海洋影响的岩石类型和矿物（如蒸发岩、自生绿泥石、磷灰石）以及沉积结构（如丘状交错层理、鲕状纹理）为受海洋海侵影响的湖泊沉积物提供了补充证据（Sarg，1988年）。C₃₀-24-n-propylcholestane和C₃₀-24-iso-propylcholestane分别来源于海洋浮游植物和多孔动物，被认为是海洋有机物输入的指示物（Moldowan等，1990年；Love等，2009年；Hu等，2015年）。海水侵入后湖水盐度的增加导致微量元素指数（如B/Ga和Sr/Ba）相应变化（Wei等，2025年），因此可以作为海侵事件的辅助指标。此外，一些稳定同位素指标可以进一步揭示湖泊是否受到海水的影响。例如，有机物的碳同位素组成可以区分海洋来源和陆地来源，前者通常更负（Hu等，2020年；Song等，2020年；Guan等，2024年）。同样，黄铁矿的硫同位素可以追踪硫酸盐的来源（Canfield，2001年；Huang等，2013年；Xu等，2023年），而碳酸盐的氧同位素可以区分海水和淡水，海水通常具有更正的数值（Guan等，2024年）。

在石炭纪-二叠纪过渡期间，塔里木盆地西南部从海洋沉积系统转变为大陆沉积系统（Kang，2008年），形成了重要的石炭纪-二叠纪源岩序列（Wang等，2024年）。塔里木盆地西南部的二叠纪Pusige组具有优异的碳氢化合物生成潜力，是该地区新发现原油的重要源岩（Chen等，2025年；Wang等，2021年），尽管其形成机制尚不清楚。本研究旨在识别Pusige组中潜在的海侵记录，并探讨海侵后的环境和生物变化如何影响源岩中的有机物富集和保存。同时也研究了这些过程的控制因素及其地球化学意义。

章节摘要

地质背景

塔里木盆地西南部的西南凹地面积约为14×10^4平方公里，呈NW–SE方向延伸。这是一个典型的前陆凹陷，由喜马拉雅造山运动期间印度板块和欧亚板块的碰撞形成，也是塔里木盆地最重要的含油区域之一。该凹地可分为五个子单元，包括西昆仑逆冲带、西天山逆冲带、喀什 Sag等。

样品采集与预处理

从塔里木盆地西南部Kekeya山脉前陆的YQ1井中，从二叠纪Pusige组的不同深度采集了180个岩心样本。这些样本的岩性主要为泥岩和钙质泥岩，深度范围从28米到599米（图2，图3）。这些样本接受了Rock-Eval热解、常量和微量元素、生物标志物以及干酪根碳/氢同位素的系统分析。在我们之前的研究中（Chen等……）

Rock-Eval分析

YQ1井中Pusige组的TOC范围为0.03%至3.27%，平均值为0.52%，显示出明显的垂直异质性（图3）。基于TOC的变化，我们稍微修正了Chen等人（2025年）提出的三段划分方案：（1）下部（390–599米）的TOC值最高，范围为0.03%至3.27%，平均值为0.55%；（2）中部（200–390米）的TOC值明显较低，变化范围为0.18%

热成熟度

T_max被认为是沉积物中有机质热成熟度的最可靠指标之一，可能受到埋藏和干酪根类型的影响（Tahoun和Deaf，2016年）。I型干酪根在T_max为435–450°C时成熟，II型干酪根在420–460°C之间成熟，III型干酪根在400–500°C的温度范围内成熟（Hakimi和Abdullah，2014年；Khan等，2022年）。对于Pusige组的样本，上层、中层和下层的T_max值……

结论

塔里木盆地西南部YQ1井中的Pusige组源岩主要沉积在半咸水到咸水环境中，古气候从温暖湿润转变为干燥炎热。多种证据，包括高盐度、营养物质浓度升高、δ¹³C_kerogen和δD_kerogen的强烈负偏移，以及C₃₀ 24-n-propylcholestane的存在，共同证实了Pusige组早期沉积期间的海洋海侵。在沉积过程中……

CRediT作者贡献声明

Lin Deng：撰写——初稿、可视化、软件使用、调查、正式分析、数据管理。Haizu Zhang：资源获取、调查。Wen Liu：软件使用、调查。Cai Chen：资源获取、正式分析。Bin Cheng：撰写——审稿与编辑、可视化、调查、正式分析、数据管理。Yunpeng Wang：监督、项目管理。Zewen Liao：监督、项目管理、方法论制定、概念化。

Ma等，2023年；Shanmugam，1985年。

作者声明他们没有已知的可能影响本文报告工作的竞争性财务利益或个人关系。

致谢

我们感谢匿名审稿人的建设性评论和宝贵建议，这大大提高了本文的质量。我们感谢Xuhui Yuan博士的建设性建议，它显著提高了论文的质量。本研究得到了国家自然科学基金重大科技项目的财政支持。

Lin Deng|Haizu Zhang|Wen Liu|Cai Chen|Bin Cheng|Yunpeng Wang|Zewen Liao