西藏阿翁錯盆地古近系牛堡組上段烴源巖評價

韓中鵬，李亞林，孫 濤，馬鵬飛，易 立，杜開元

（1.中國地質(zhì)大學(xué) （北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083；2.中國地質(zhì)大學(xué) （北京）青藏高原地質(zhì)研究中心，北京 100083）

近十幾年，通過對西藏中部班公湖－怒江縫合帶上許多新生代陸相沉積盆地的石油地質(zhì)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這些陸相盆地與位于西藏的海相沉積盆地相比具有有機質(zhì)豐度高、有機質(zhì)類型好和熱演化程度中等的特點，油氣勘探前景較好。阿翁錯盆地位于班公湖－怒江帶的西段，其構(gòu)造與沉積特征與同在班公湖－怒江縫合帶中的倫坡拉盆地相似。阿翁錯盆地的石油地質(zhì)研究程度很低，盆地中牛堡組整體的生烴能力尚不明確，其是否為含油氣盆地還有待進(jìn)一步研究。本文對阿翁錯盆地古近系牛堡組上段烴源巖進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，對牛堡組上段烴源巖經(jīng)行了評價，為未來的石油勘探提供參考資料。

1 地質(zhì)背景

阿翁錯盆地位于班－怒帶西段阿翁錯北部，西藏阿里日土、革吉縣境內(nèi)，南北邊界均為班－怒帶中的逆沖斷層，盆地呈NWW向展布，為西窄東寬的狹長形狀，短軸方向長5～25km，長軸方向長約100km，面積約900km2，與倫坡拉相似，阿翁錯盆地是在班－怒裂帶走滑背景中形成的第三紀(jì)走滑拉分盆地［1］。阿翁錯盆地內(nèi)主要發(fā)育古近系牛堡組，盆地基底主要為侏羅系莎木羅組與木嘎崗日巖群變質(zhì)砂巖和板巖（圖1）。

圖1 阿翁錯盆地地質(zhì)簡圖

2003年完成的1∶25萬革吉幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告中將該地區(qū)的牛堡組地層分為上下兩段［2］，下段為紫紅色和灰綠色細(xì)－粗礫、巨礫復(fù)成分礫巖、含礫砂巖、巖屑石英砂巖、長石石英砂巖，夾有泥晶灰?guī)r與泥巖；上段以紫紅和灰綠色巖屑石英砂巖、長石石英砂巖為主，與復(fù)成分礫巖、含礫巖屑砂巖、粉砂巖、灰?guī)r組成韻律層。周小琳等人（2011）［3］對牛堡組烴源巖進(jìn)行過初步評價，其研究表明，牛堡組下段烴源巖屬于較差－中等烴源巖。本文作者根據(jù)地質(zhì)路線調(diào)查結(jié)果認(rèn)為周小琳等人研究的剖面位于牛堡組下段。

阿翁錯牛堡組上段剖面位于阿翁錯西北約30km處，控制厚度為1610m，露頭出露狀況良好。剖面整體呈向上變細(xì)的旋回特征，烴源巖發(fā)育于剖面中上部，總厚度約為43.8m，作者于剖面上采集了5塊泥晶灰?guī)r樣品和10塊泥灰?guī)r樣品，對樣品有機碳、氯仿瀝青“A”、族組分、巖石熱解，干酪根鏡檢、有機元素等系統(tǒng)的有機地化指標(biāo)進(jìn)行了分析測試。

2 烴源巖評價

2.1 有機質(zhì)豐度

評價烴源巖好壞最基礎(chǔ)的指標(biāo)是有機質(zhì)豐度，巖石中有機質(zhì)含量的多少是有機質(zhì)豐度評價的主要內(nèi)容［4］。由于青藏高原的風(fēng)化剝蝕作用嚴(yán)重，而且所有樣品均來自地表露頭，其有機質(zhì)豐度嚴(yán)重低于未風(fēng)化的地表下同類型的樣品。作者依據(jù)張君峰（2001）青藏高原烴源巖有機碳恢復(fù)標(biāo)準(zhǔn)［5］，對烴源巖有機碳進(jìn)行了恢復(fù)，取恢復(fù)系數(shù)為1.8。由于可溶有機質(zhì)比不溶有機質(zhì)容易風(fēng)化，因此本文在評價烴源巖有機碳豐度時，以有機碳含量為主，其它數(shù)據(jù)作為參考。參考與阿翁錯盆地相似的倫坡拉盆地的烴源巖評價標(biāo)準(zhǔn)以及青藏地區(qū)碳酸鹽巖有機質(zhì)豐度標(biāo)準(zhǔn)［1，6］，將牛堡組上段烴源巖的有機碳含量的下限定為0.1%。

牛堡組上段灰?guī)r有機碳含量在0.01%～1.14%之間（表1），平均值為0.53%；所分析的15個樣品中，非烴源巖的樣品占13%，較差烴源巖的樣品占7%，中等烴源巖的樣品占7%，好烴源巖的樣品占到了73%。經(jīng)恢復(fù)后，有機碳含量在0.02%～2.05%之間，平均值為0.95%，其中13%為非烴源巖，7%為中等烴源巖，80%為好烴源巖。根據(jù)秦建中等（2004）的碳酸鹽烴源巖的評價標(biāo)準(zhǔn)［7］判斷，牛堡組上段灰?guī)r屬于中等－好烴源巖。

2.2 有機質(zhì)類型

有機質(zhì)類型的研究對于烴源巖生油潛力十分重要。干酪根類型是衡量有機質(zhì)產(chǎn)烴能力的參數(shù)，同時也決定了產(chǎn)物的類型。本文主要從干酪根顯微組分的鏡下鑒定、干酪根有機元素組成、干酪根穩(wěn)定碳同位素（δ13C）參數(shù)、巖石熱解法等幾個方面對干酪根類型進(jìn)行分析。

2.2.1 干酪根鏡下鑒定結(jié)果

干酪根在沉積有機質(zhì)中是數(shù)量最多、分布最廣的一類，干酪根鏡下顯微組分鑒定是確定有機質(zhì)類型最直觀的方法。從13個樣品的干酪根掃描電鏡組分看，牛堡組上段烴源巖樣品干酪根顯微組分以生烴能力較好的腐泥組為主，含量在76%～94%之間，鏡質(zhì)組在1%～5%之間，惰質(zhì)組在6%～23%之間，不含殼質(zhì)組（表2），說明有機質(zhì)生物來源主要為藻類為主的低等水生生物，陸源高等植物有機質(zhì)輸入較少。所有樣品中Ⅰ型干酪根占62%，Ⅱ1型干酪根占38%，顯示牛堡組上段灰?guī)r有機質(zhì)類型較好。

2.2.2 干酪根穩(wěn)定碳同位素（δ13C）分析

不同來源、不同環(huán)境中生物的碳同位素存在著有規(guī)律的變化。相同條件下，水生生物比陸生生物富集輕碳同位素，類脂化合物比其他組分富集輕碳同位素。所以，較輕的干酪根同位素組成通常能夠反映出較高的水生生物含量和較多的類脂化合物含量，即對應(yīng)著對生烴有利的有機質(zhì)類型［4］。同時進(jìn)行的碳同位素分析結(jié)果顯示（表2），牛堡組上段灰?guī)r干酪根δ13C值變化范圍為－19.3‰～－28.2‰，平均－25.7‰，顯示為Ⅱ2型和Ⅲ型有機質(zhì)特征。干酪根δ13C分析結(jié)果差于鏡鑒結(jié)果，兩者之間的差異可能是檢測誤差、干酪根制備純度不同、檢測人員經(jīng)驗差異或劃分標(biāo)準(zhǔn)不一所致［8］。

2.2.3 干酪根元素組成特征

干酪根元素組成是反映母源有機質(zhì)類型的重要指標(biāo)，不同的有機母質(zhì)類型的干酪根元素組成是不同的。干酪根元素分析顯示（表3），牛堡組上段灰?guī)r H/C原子比為1.00～1.54，O/C原子比為0.10～0.19。從干酪根類型判別圖上（圖2）可以看出，牛堡組上段烴源巖樣品以Ⅱ1型為主。

表1 牛堡組上段樣品有機質(zhì)豐度

表2 牛堡組上段樣品干酪根顯微組分特征及碳同位素組成

表3 巖石熱解和H/C、O/C參數(shù)

2.2.4 巖石熱解分析結(jié)果

熱解分析是快速定量評價烴源巖的重要手段之一。牛堡組上段灰?guī)r樣品中氫指數(shù)在223～691mg/gC之間，平均值為 420mg/gC，Tmax值在436℃～447℃之間，平均值為441℃（表3），干酪根類型為Ⅰ型和Ⅱ1型（圖3）。綜上所述，牛堡組上段烴源巖有機質(zhì)類型較好，以Ⅰ型和Ⅱ1型為主。母質(zhì)來源以水生生物輸入為主，伴有少量陸源高等植物輸入。

2.3 有機質(zhì)成熟度

沉積有機質(zhì)在埋藏期間由于地溫作用會產(chǎn)生許多復(fù)雜的變化，這些變化在其成烴有效性和產(chǎn)物性質(zhì)上可以用有機質(zhì)的成熟度來表示，有機質(zhì)成熟度的研究是評價烴源巖必不可少的內(nèi)容。本次研究采用指標(biāo)主要有巖石熱解參數(shù)和生物標(biāo)志化合物參數(shù)，以及干酪根顏色。

2.3.1 巖石熱解參數(shù)

由Rock-Eval熱解儀分析所得到的熱解峰溫Tmax對應(yīng)著實驗室恒速升溫的條件下熱解產(chǎn)烴速率最高時的溫度。由于有機質(zhì)在埋藏過程中隨著熱應(yīng)力的升高逐步生烴時，活化能較低、容易成烴的部分會被優(yōu)先裂解，所以隨著成熟度的演化，殘余有機質(zhì)成烴的活化能越來越高，生烴所需的溫度也逐漸升高，所以Tmax的變化可以用來評價成熟度［4］。牛堡組上段灰?guī)r的Tmax在436℃～447℃之間，平均441℃，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)［9］，烴源巖的演化程度以低成熟為主。

2.3.2 生物標(biāo)志化合物參數(shù)

甾烷類的化合物通常用來評價沉積有機質(zhì)母質(zhì)來源與成熟度。水生浮游動物富含C27和C28甾醇，而陸源植物中C29甾醇較富集，所以常規(guī)甾烷相對含量可以用來判斷沉積有機質(zhì)母質(zhì)來源及沉積環(huán)境［4，10］。上述分析表明，牛堡組上段樣品干酪根主要由來源于低等水生生物 （Ⅰ型或者Ⅱ1型），所以認(rèn)為本次研究中烴源巖的規(guī)則甾烷主要來源于藻類，混有一定比例高等植物輸入，這與常規(guī)甾烷相對含量相吻合（表4）。

圖2 O/C與H/C比值劃分烴源巖類型

圖3 氫指數(shù)與Tmax值劃分烴源巖類型

表4 部分生物標(biāo)志化合物指標(biāo)參數(shù)

ααα-C2920S/（20S＋20R）和 C29ββ/（αα＋ββ）是常用的甾烷成熟度參數(shù)。研究樣品中ααα-C2920S/（20S＋20R）的數(shù)值在0.11～0.27之間，C29ββ/（αα＋ββ）的數(shù)值在0.18～0.35之間，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)［9］判斷，牛堡組上段烴源巖成熟度為未成熟—低成熟階段。

2.3.3 干酪根顏色

干酪根顏色與有機質(zhì)成熟度之間具有規(guī)律性聯(lián)系，干酪根中類脂組的熒光強度隨熱演化程度的升高而降低及熒光波長的紅移使干酪根熒光性發(fā)生明顯的變化，而這一變化能夠成為評價成熟度的熱指標(biāo)［4］。牛堡組上段烴源巖干酪根腐泥組顏色除了兩個為棕黃色外，其余全部以黃色為主（圖4），說明少數(shù)樣品處于低成熟－成熟階段，大部分屬于未成熟階段。

圖4 不同類型干酪根鏡檢照片

3 結(jié)論

結(jié)合野外路線地質(zhì)調(diào)查和樣品的室內(nèi)分析結(jié)果，對牛堡組上段烴源巖評價如下：阿翁錯盆地牛堡組上段灰?guī)r（包括泥灰?guī)r和泥晶灰?guī)r）有機質(zhì)豐度在0.01%～1.14%之間，平均值為0.53%，恢復(fù)后有機碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.02%～2.05%之間，平均值0.95%。烴源巖母質(zhì)類型以Ⅰ型和Ⅱ1型為主。烴源巖熱演化程度不高，主體屬于低成熟階段。綜合上述分析，認(rèn)為牛堡組上段烴源巖屬于中等烴源巖。

參加野外剖面測量工作的還有魏玉帥、賀娟、梁慧敏。許明給予了寶貴的意見，華北油田馬順平等同志完成了樣品測試工作，在此一并致謝。

［1］王劍，丁俊，王成善，等.青藏高原油氣資源戰(zhàn)略選區(qū)調(diào)查與評價［M］.北京：地質(zhì)出版社，2009.

［2］汪友明，尹顯科，徐滔，等.中華人民共和國區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告（1∶25萬革吉幅）［R］.成都：四川省地質(zhì)調(diào)查院，2003.

［3］周小琳，朱利東，楊文光，等.西藏阿翁錯盆地古近系牛堡組烴源巖地球化學(xué)特征［J］.成都理工大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2011，38（2）：199-203.

［4］盧雙舫，張敏.油氣地球化學(xué)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2008.

［5］張君峰，王東良，秦建中，等.青藏高原地面露頭樣品風(fēng)化校正研究［J］.石油實驗地質(zhì)，2001，23（2）：297-301.

［6］顧憶，邵志兵，葉德燎，等.西藏倫坡拉盆地?zé)N源巖特征及資源條件［J］.石油實驗地質(zhì)，1999，21（4）：340-345.

［7］秦建中，劉寶泉，國建英，等.關(guān)于碳酸鹽烴源巖的評價標(biāo)準(zhǔn)［J］.石油實驗地質(zhì)，1999，20（4）：281-285.

［8］姜琳，朱利東，王成善，等.可可西里卓乃湖地區(qū)五道梁群油頁巖石油地質(zhì)意義［J］.沉積與特提斯地質(zhì)，2009，29（1）：13-20.

［9］SY/T5735-1995，中國石油天然氣總公司.中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)陸相烴源巖地球化學(xué)評價方法［S］.北京：石油工業(yè)出版社，1996.

［10］李亞林，王成善，孫忠軍，等.羌塘盆地托納木地區(qū)石油地質(zhì)特征與資源潛力［M］.北京：地質(zhì)出版社，2011.

［11］向芳，李志宏，伊海生.青藏高原沱沱河盆地古近系雅西措群烴源巖評價［J］.成都理工大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2009，36（3）：238-242.

［12］Fildani A，Hanson A D，Chen Z Z，et al.Geochemical characteristics of oil and source rocks and implications for petroleum system，Talara basin，northwest Peru［J］.AAPG Bulletin，2005，89（11）：1519-1545.

［13］Licheng Wang，Chengshan Wang，Yalin Li，Lidong Zhu，et al.Organic geochemistry of potential source rocks in the tertiary Dingqinghu formation，Nima basin，central Tibet［J］.Journal of Petroleum Geology，2011，34（1）：67-85.

［14］楊文光，朱利東，武景龍.青藏高原羊湖新生代陸相盆地雅西措群烴源巖初步評價［J］.地質(zhì)通報，2010，29（12）：1875-1880.

［15］周小琳.西藏尼瑪盆地?zé)N源巖地球化學(xué)特征研究［D］.成都：成都理工大學(xué)，2011.