長嶺地區東嶺斷陷雙101井火石嶺組烴源巖地球化學特征研究

孔鵬飛，張 敏

長嶺地區東嶺斷陷雙101井火石嶺組烴源巖地球化學特征研究

應用GC/ MS分析技術，對長嶺地區東嶺斷陷雙101井火石嶺組烴源巖的地球化學特征進行了分析，所得數據結果表明，火石嶺組烴源巖在2115～2400m深度段內，為中等-較好烴源巖，通過鏡質體反射率Ro和C3122S/(22S+22R)比值可以得知該段的烴源巖已達到成熟階段；烴源巖抽提物的正構烷烴分布特征變化較小，為單前峰型，表示烴源巖主要為低等水生生物輸入為主，同時C27-C28-C29ααα(R) 規則甾烷的相對組成特征，以及縱向上隨著深度的變化，表明烴源巖母質類型為混合型，且不同類型母質在不同沉積階段輸入的比例是不同的；烴源巖植烷優勢不明顯，Pr/Ph平均為1.03，Pr/Ph值以及烴源巖γ-蠟烷/C30藿烷比值隨深度變化而變化，說明火石嶺組烴源巖沉積環境總體上還原性較好，且沉積水體環境在縱向上的非均質性較強。

東嶺斷陷；火石嶺組；烴源巖；飽和烴；地球化學特征

松遼盆地是中國東北部的一個大型中新生代的陸相含油氣盆地。東嶺斷陷位于松遼盆地中央凹陷區南端，處于長嶺凹陷東南緣，為華字井階地南端的一個鼻狀構造。長嶺凹陷上侏羅統火石嶺組為火山巖與沉積巖的互層建造，上部為火山巖，下部為沉積巖，在沉降較深的廣大的盆地中心為湖相的暗色泥巖沉積[1-2]。雙101井火石嶺組烴源巖的總有機碳含量較高，類型較好，具有較好的生烴潛力。通過對雙101井烴源巖抽提物的飽和烴生物標志化合物進行地球化學分析，更加清楚的認識了雙101井火石嶺組烴源巖的地球化學特征，為全面了解該地區火石嶺組烴源巖以及油氣分布特征提供一定的依據。

1 試驗部分

1)樣品 以在雙101井火石嶺組取得的暗色泥巖樣品12個為對象，樣品深度范圍在2115～2400m。

2)試驗方法和條件 取5g巖樣，粉碎至100目，然后使用OGE2Ⅱ油氣評價工作站熱解儀進行巖石熱解分析。另分別取80g左右樣品粉碎至100目，用索氏抽提法抽提。對分離出的飽和烴進行色譜-質譜分析。色譜-質譜分析采用 HP6890N GC/5975IMSD，色譜柱為HP-5MS柱(30m×0.25mm×0.25μm)。進樣口溫度為300℃。載氣為氦氣，流速為恒定1.0ml/min。升溫程序為50℃恒溫1min，然后以3℃/min的速率升溫至315℃，恒定20min。掃描范圍為50～550amu，質譜檢測為多離子檢測。

2 烴源巖基礎地球化學特征

1)有機質豐度 對12個樣品的熱解分析表明，所取樣品的有機碳值均介于0.49%～5.99%之間，平均為2.21%，其中大于1.0%(好-很好生油巖)的樣品8個。暗色泥巖生烴潛量S1+S2值也普遍較高，最大值為41.77mg/g，平均值為9.13mg/g。生烴潛量在2mg/g以上的樣品9個。所分析的5個樣品的氯仿瀝青“A”含量均大于0.5%，介于0.858%～3.289%之間，平均為1.605%，總烴含量普遍大于500ppm。

綜合分析結果表明，火石嶺組暗色泥巖以好烴源巖為主，其次為中等烴源巖。

2)有機質類型 從東嶺斷陷雙101井火石嶺組烴源巖熱解Tmax與氫指數IH關系圖(見圖1)和Tmax與降解率D關系圖(見圖2)可以看出，火石嶺組暗色泥巖樣品點主要落在Ⅱ1～Ⅰ型區域，其次為Ⅱ2型 ，極個別位于Ⅲ型干酪根區域，有機質類型較好。

圖1 Tmax與氫指數關系圖

圖2 Tmax與降解率D關系圖

3)成熟度 烴源巖鏡質體反射率與其埋藏深度呈正相關關系[3]。所測樣品鏡質體反射率在2100m深度時，Ro值在0.7%以上，進入生烴門限，在2400m左右深度，Ro值為1.16%，達到成熟階段。因此，筆者所分析的2115～2400m段烴源巖樣品目前處于成熟階段。

通過以上分析可以得出，雙101井火石嶺組烴源巖有機質豐度高、類型好，且已進入生烴門限，生烴潛力大，為有效烴源巖。

3 烴源巖飽和烴地球化學特征

1)正構烷烴和類異戊二烯烷烴系列 正構烷烴的分布與組成不僅可以反映烴源巖原始生烴母質的性質、沉積環境，而且還能反映烴源巖中有機質經歷的熱演化程度[4]。從雙101井火石嶺組泥巖氯仿瀝青“A”的85質量色譜圖(見圖3)可以看出，正構烷烴分布單前峰型，碳數分布范圍較寬，在C11～C43之間，主峰碳為C17或C18(見表1)，輕重比nC21-/nC22+介于1.42～3.02之間，正構烷烴這種分布模式很可能與低等水生生物的貢獻作用有關，暗示其母質類型較好。

表1 東嶺斷陷雙101井火石嶺組烴源巖正異構烷烴部分參數表

注：K1h為下白堊統火石嶺組；CPI為碳優勢指數；OEP為奇偶優勢指數。

一般認為，強還原、高含鹽環境的沉積物中常具有強烈的植烷優勢，而在還原環境中，植烷豐度明顯減弱，但仍保持一定的優勢；在沼澤環境中則往往具有強烈的姥鮫烷優勢[5]。烴源巖Pr/Ph分布于0.72～1.31，反映出沉積環境總體上為還原的，在所分析的樣品深度段內，上部和下部的的Pr/Ph比值較為接近，而中部的則相對偏大，表明沉積水體還原性呈先減小后增大的變化趨勢。Pr/nC17介于0.08～0.59，Ph/nC18介于0.08～0.95，兩者隨深度變化變化具有很好的一致性，即隨深度的增加而逐漸減小。

2)補身烷 從東嶺斷陷雙101井火石嶺組烴源巖補身烷(m/z123)質量色譜圖(見圖4)上可以看出，在重排補身烷、C15補身烷的8β(H)異構體以及C16升補身烷的8β(H)異構體三者之間， C15補身烷的8β(H)異構體豐度依然最高，重排補身烷含量較低，但隨著深度的增大，重排補身烷的含量有變高趨勢(見圖4)，C16升補身烷的8β(H)異構體豐度介于兩者之間，三者呈不對稱倒“V”字型， C15-8β(H) 補身烷/C16-8β(H) 升補身烷介于0.93～1.24。造成烴源巖補身烷系列中的升補身烷含量較高和重排補身烷含量較低，除了受成熟度影響外，還受沉積環境的影響，圖5可以反映出不同深度段烴源巖沉積環境有一定的變化。

圖3 東嶺斷陷雙101井火石嶺組烴源巖正構烷烴質量色譜圖(m/z85)

圖4 東嶺斷陷雙101井火石嶺組烴源巖補身烷質量色譜圖(m/z123)

3)萜烷系列 從東嶺斷陷火石嶺組烴源巖氯仿瀝青“A”的191質量色譜圖(見圖5)可以看出，烴源巖三環萜烷碳數分布范圍主要在C19～C29之間，以C21三環萜烷為主峰，其次是C23三環萜烷，顯示出典型的湖相烴源巖三環萜烷分布模式，且母質輸入以低等水生生物為主。在縱向上，隨深度的增加，三環萜烷含量逐漸增加，三環萜烷/C30藿烷比值隨深度增加，由0.28逐漸增大至1.71，這主要是由于烴源巖成熟度增大，五環三萜烷向三環萜烷轉化所致。此外，所研究深度段上部C24四環二萜/C26三環萜烷介于1.03～1.21，中部為0.81，而下部則為1.11～1.24，說明高等植物的輸入在縱向上存在明顯的差異。

從圖5可以看出，烴源巖抽提物中藿烷系列化合物分布完整， C30藿烷占絕對優勢，隨碳數增高呈遞減型分布，主要的萜烷參數見表2。伽瑪蠟烷含量常作為沉積水體咸度的標志，含量低指示淡水沉積環境[6]。烴源巖γ-蠟烷/C30藿烷介于0.06～0.59之間，在縱向上，隨深度的增加，該值逐漸減小，反映出上部烴源巖形成于微咸水沉積環境，而下部水體鹽度極低，為淡水沉積環境，這也正體現了火石嶺組烴源巖形成的水體環境在縱向上的非均質性較強。

烴源巖C29TS/C29降藿烷介于0.36～1.57，C30重排/C30藿烷介于0.11～0.55，C29TS/C29降藿烷和C30重排/C30藿烷2比值都隨深度的增加而增大，隨深度的變化2比值有較好的一致性。從而反映出C29TS和C30重排藿烷含量主要受成熟度影響，沉積環境的影響甚微。

表2 東嶺斷陷雙101井火石嶺組烴源巖部分甾、萜烷化合物參數表

圖5 東嶺斷陷雙101井火石嶺組烴源巖氯仿瀝青“A”的191質量色譜圖

圖6 東嶺斷陷雙101井火石嶺組烴源巖氯仿瀝青“A”的217質量色譜圖

Ts/(Ts+Tm)和C3122S/(22S+22R)比值是比較常用的萜烷成熟度參數。研究中烴源巖樣品的Ts/( Ts +Tm)較高，介于0.56～0.82，且隨深度增加而增大，表明源巖已達到成熟，與實測鏡質體反射率Ro的解釋結果一致。而烴源巖樣品的C3122S/(22S+22R)比值介于0.46～0.57，基本上已經接近平衡值(0.57～0.64為平衡值)[6-7]，因此該比值所反映的成熟度與鏡質體反射率所反映的結果是相一致的。

4)甾烷系列 甾類化合物中，C29甾烷的20S/(20S+20R)以及ββ/(αα+ββ)比值都隨著成熟度的增大而升高，因此甾烷的有關構型化合物的比值可作為評價成熟度的參數[3]。通過分析得到C29甾烷20S/(20S+20R)以及ββ/(αα+ββ)比值(見表2)表明，烴源巖已達到成熟階段，且2參數之間有較好的一致性。

圖7 東嶺斷陷雙101井烴源巖C27-C28-C29ααα(R)甾烷分布三角圖

C27-C28-C29規則甾烷相對組成常用來表征有機質的生源構成。一般以高等植物有機質為主要生源時C29規則甾烷占優勢，而以水生生物為主要生源時C27規則甾烷占優勢。從烴源巖氯仿瀝青“A”的217質量色譜圖(見圖6)上可以看出，從淺到深，規則甾烷C27αααR、C28αααR 和C29αααR相對組成分布均呈不對稱“V”字型，C27αααR峰略低于C29αααR，有研究表明，烴源巖中豐富的C29甾烷與浮游植物藻類的貢獻有關。此外，從規則甾烷C27-C28-C29ααα(R)甾烷分布三角圖上可以看出(見圖7)，C27ααα(R)甾烷含量介于19.37%～25.99%，C29ααα(R)甾烷含量介于46.16%～50.35%，總體顯示出烴源巖母質類型為混合型(Ⅱ型)。

在縱向上，隨深度的增加，C27ααα(R)甾烷含量比值呈先減小后增大的趨勢， C28ααα(R)甾烷含量則呈先增大后減小的變化趨勢，而C29ααα(R)甾烷總體上呈逐漸減小的趨勢，表明不同類型母質在火石嶺組沉積時期的不同階段輸入的比例是不同的。

4 結 論

1)火石嶺組烴源巖在2115～2400m深度段內，為中等-較好烴源巖，以水生生物輸入為主，有機質類型較好，主要為Ⅱ1～Ⅰ型，其次為Ⅱ2型 ，極個別為Ⅲ型干酪根。烴源巖的熱成熟度隨著深度的增加而增大，但仍處于低成熟階段。

2)烴源巖Pr/Ph值分布于0.72～1.31，平均為1.03，總體上反映出該段火石嶺組還原的沉積環境，上部和下部的的Pr/Ph比值較為接近，而中部的則相對偏大，反映了沉積水體還原性呈先減小后增大的變化趨勢。

3)烴源巖γ-蠟烷/C30藿烷分布范圍介于0.06～0.59之間，在縱向上，隨深度的增加，該值逐漸減小，表明火石嶺組烴源巖形成的水體環境在縱向上的非均質性較強，上部烴源巖形成于微咸水沉積環境，而下部烴源巖則形成于水體鹽度極低的淡水沉積環境。

4)C27-C28-C29ααα(R) 規則甾烷的相對組成特征，表明出火石嶺組烴源巖母質類型為混合型， C27-C28-C29ααα(R)甾烷含量隨著深度縱向上的增加的變化趨勢，反映出不同類型母質在火石嶺組沉積時期的不同階段輸入的比例是不同的。

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[編輯] 洪云飛

P618.13

A

1673-1409(2012)05-N033-05

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.05.012

2012-02-29

國家自然科學基金項目(40973041)。

孔鵬飛(1984-)，男，2007年大學畢業，碩士生，現主要從事油氣地球化學方面的研究工作。