湖相油頁巖是中國重要的非常規(guī)能源。以往的勘探主要集中于穩(wěn)定的深湖相細(xì)粒沉積（如松遼盆地），而對白堊紀(jì)地層中受事件沉積影響的不穩(wěn)定深湖相沉積研究較少。中國東北北票盆地下白堊統(tǒng)九佛堂組油頁巖資源潛力巨大，然而由于火山活動(dòng)和重力流的影響，導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)豐度和類型發(fā)生復(fù)雜的垂向變化。因此，本研究的重點(diǎn)是：揭示油頁巖品質(zhì)(含油氣潛力、礦物學(xué)等)；伸展構(gòu)造和相關(guān)火山活動(dòng)背景下，濁積巖的稀釋作用對有機(jī)質(zhì)富集的影響，以及對其他古環(huán)境控制機(jī)制的響應(yīng)；采用多分析方法對古氣候、古湖泊生產(chǎn)力、氧化還原條件和古鹽度進(jìn)行表征。通過上述研究，揭示了九佛堂組油頁巖段的沉積演化規(guī)律，為研究區(qū)油頁巖的勘探開發(fā)及全球同類盆地的開發(fā)提供了重要參考。
針對以上科學(xué)問題，吉林大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院劉招君教授科研團(tuán)隊(duì)中的孟慶濤教授和張朋霖博士與奧地利Reinhard Sachsenhofer教授合作，結(jié)合生物標(biāo)志化合物定量表征和地球化學(xué)元素分析，開展了一系列古環(huán)境重建和油頁巖資源評價(jià)研究。取得如下主要認(rèn)識(shí)：
1. 九佛堂組油頁巖沉積于深湖環(huán)境。依據(jù)TOC和Fischer分析 (FA) 含油率數(shù)據(jù)，油頁巖層可分為兩種類型，即富有機(jī)質(zhì)單元和貧有機(jī)質(zhì)單元。
2. 富有機(jī)質(zhì)單元中包含豐富的I型干酪根和極高的有機(jī)質(zhì)豐度（最高TOC為19.5 wt.%；平均為13.4 wt.%）。貧有機(jī)質(zhì)單元含有混合I/II 型干酪根（最高 TOC為12.2 wt.%；平均為8.8 wt.%）。
3. 優(yōu)質(zhì)油頁巖中的主要有機(jī)顯微組分類型為結(jié)構(gòu)藻和層狀藻，表明有機(jī)質(zhì)主要來源于浮游植物和水生藻-細(xì)菌生物（圖1），C27-C28-C29甾烷分布同樣證明了這一觀點(diǎn)。
4. 元素比值、生物標(biāo)志物比率和成分變異指數(shù)（ICV）表明，優(yōu)質(zhì)油頁巖形成于弱火山活動(dòng)和構(gòu)造活動(dòng)時(shí)期，其中OM在溫暖潮濕的古氣候條件下沉積。此外，湖泊系統(tǒng)中的缺氧底水，有利于有機(jī)質(zhì)的保存（圖3）。
5. 在構(gòu)造靜止期和相應(yīng)的低火山活動(dòng)時(shí)期，濁流對有機(jī)物的稀釋作用較小。在伸展構(gòu)造和相關(guān)的活動(dòng)火山活動(dòng)期間，濁流將更多的陸地OM引入湖泊系統(tǒng)，并導(dǎo)致火山灰和碎屑的輸入增加，導(dǎo)致TOC含量降低（圖2、圖4）。
6.考慮到生烴潛力和儲(chǔ)層脆性條件，富有機(jī)質(zhì)單元B被認(rèn)為是最適合原位油頁巖轉(zhuǎn)化的層位。
該項(xiàng)研究得到了國家自然科學(xué)基金（41872103）和中國地質(zhì)調(diào)查局（DD2019139-YQ19JJ04, DD20189606)）的共同資助。研究成果發(fā)表在國際權(quán)威地學(xué)期刊 International Journal of Coal Geology和 ACS Earth and Space Chemistry上，論文信息：
Penglin Zhang (張鵬霖), Qingtao Meng*(孟慶濤), David Misch, Reinhard F. Sachsenhofer, Zhaojun Liu (劉招君), Fei Hu (胡菲), Lin Shen (申林). Oil shale potential of the lower cretaceous Jiufotang Formation, Beipiao Basin, Northeast China. International Journal of Coal Geology, 2021, 236: 103640. 論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.coal.2020.103640
Penglin Zhang (張鵬霖), Qingtao Meng*(孟慶濤), Zhaojun Liu (劉招君), Fei Hu (胡菲). Mineralogy and Geochemistry of the Lower Cretaceous Jiufotang Formation, Beipiao Basin, NE China: Implications for Weathering, Provenance, and Tectonic Setting. ACS Earth and Space Chemistry, 2021, 5,6: 1288-1305. 論文鏈接： https://doi.org/10.1021/acsearthspacechem.0c00216
圖1. 北票盆地下白堊統(tǒng)九佛堂組油頁巖有機(jī)質(zhì)母質(zhì)來源判別圖
圖2. 北票盆地下白堊統(tǒng)九佛堂組濁積巖微觀構(gòu)造模式圖
圖3 北票盆地下白堊統(tǒng)九佛堂組油頁巖的古氣候、古生產(chǎn)力、稀釋度和組分成熟度
圖4. 古湖沼模型，顯示富有機(jī)單元（a）和貧有機(jī)單元（b）中的湖泊水文條件和沉積過程
