準(zhǔn)噶爾盆地南緣JZK1井二疊系蘆草溝組烴源巖地球化學(xué)特征

龐建春，徐耀輝，馬可聰，馬莉，柯昌煒（油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室（長江大學(xué)）長江大學(xué)地球環(huán)境與水資源學(xué)院，湖北武漢430100）

方秋明　(西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065)

馮博　(遼寧石油化工大學(xué)信息與控制工程學(xué)院，遼寧 撫順 113001)

準(zhǔn)噶爾盆地南緣JZK1井二疊系蘆草溝組烴源巖地球化學(xué)特征

龐建春，徐耀輝，馬可聰，馬莉，柯昌煒（油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室（長江大學(xué)）長江大學(xué)地球環(huán)境與水資源學(xué)院，湖北武漢430100）

方秋明(西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710065)

馮博(遼寧石油化工大學(xué)信息與控制工程學(xué)院，遼寧 撫順 113001)

[摘要]通過對準(zhǔn)噶爾盆地南緣JZK1井二疊系蘆草溝組(P2l)烴源巖有機(jī)質(zhì)地球化學(xué)特征分析,結(jié)合豐度、類型和成熟度等指標(biāo)參數(shù),初步評價了其生烴潛力。研究結(jié)果表明,JZK1井P2l烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度達(dá)到了好-最好烴源巖標(biāo)準(zhǔn),有機(jī)質(zhì)類型為Ⅰ型和Ⅱ型,有機(jī)質(zhì)熱演化進(jìn)入成熟階段,綜合判斷其為一套優(yōu)質(zhì)的烴源巖,生烴潛力大,表明該區(qū)具有良好的油氣勘探前景。

[關(guān)鍵詞]準(zhǔn)噶爾盆地南緣;蘆草溝組;烴源巖;地球化學(xué)特征

1地質(zhì)背景

準(zhǔn)噶爾盆地南緣在盆地構(gòu)造單元劃分中歸屬北天山山前沖斷帶，是在海西期褶皺回返基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一個一級構(gòu)造單元，呈東西向長條形。區(qū)域構(gòu)造格局發(fā)育在前寒武紀(jì)結(jié)晶基底和石炭系褶皺基底構(gòu)成的層狀雙重基底之上，經(jīng)歷了晚海西、印支、燕山和喜馬拉雅4個構(gòu)造運(yùn)動而發(fā)展起來，地層褶皺極為強(qiáng)烈[1~3]。晚二疊世主要發(fā)育為深湖-半深湖亞相沉積，是主要的沉積和沉降中心，二疊系蘆草溝組(P2l)沉積時期，在博格達(dá)山北麓形成深坳陷。侏羅紀(jì)末期強(qiáng)烈隆起[4]，大型逆沖斷層作用導(dǎo)致二疊系伴隨博格達(dá)山系的形成而出露地表，致使P2l埋藏深度較淺。準(zhǔn)噶爾盆地南緣東段西起白楊溝，經(jīng)黃山街、西大龍口、水西溝、石長溝、小龍口、韭菜園子(東大龍口)至奇臺白楊溝，長為69km，呈北西向分布[5]。

2烴源巖評價

2.1　有機(jī)質(zhì)豐度

有機(jī)質(zhì)豐度是評價烴源巖質(zhì)量的重要依據(jù)，而總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w(TOC)) 、巖石熱解參數(shù)中的生烴潛量(w(S1+S2))、氯仿瀝青“A”質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w(“A”))等是評價有機(jī)質(zhì)豐度的重要指標(biāo)[6]。分析表明，大龍口剖面JZK1井P2l烴源巖w(TOC)與w(S1+S2)之間存在明顯的正相關(guān)關(guān)系(圖1)。JZK1井P2l烴源巖w(TOC)分布區(qū)間為0.53%~26.44%(平均6.81%)且僅一個樣品為0.53%，其他全部大于1.0%，為好烴源巖；w(S1+S2)分布區(qū)間為0.41~233.92mg/g(平均39.18mg/g)，其中好烴源巖樣品占80%以上。依據(jù)我國陸相生油巖有機(jī)質(zhì)豐度評價標(biāo)準(zhǔn)[7]，綜合評價為好-最好烴源巖。

圖1　JZK1井烴源巖w(TOC)與w(S1+S2)關(guān)系圖

通過對JZK1井烴源巖樣品干酪根顯微組分定量分析，其富含腐泥組，體積分?jǐn)?shù)為65.3%~84.3%(平均78.0%)，鏡質(zhì)組體積分?jǐn)?shù)分布范圍為15.7%~34.7%(平均21.9%)。由于基質(zhì)鏡質(zhì)組同樣是一種富氫組分，具有生液態(tài)烴的能力[8，9]，也說明P2l烴源巖為好烴源巖。

2.2　有機(jī)質(zhì)類型

有機(jī)質(zhì)豐度是生烴的物質(zhì)基礎(chǔ)，而有機(jī)質(zhì)類型則是決定和影響生烴類型和數(shù)量的重要因素[6]，氫指數(shù)(IH)、干酪根有機(jī)元素比(H/C和O/C)和干酪根同位素分析可以反映有機(jī)質(zhì)類型[10]。

JZK1井P2l烴源巖樣品的IH分布在32~868mg/g(平均389mg/g)，主要反映出Ⅰ型和Ⅱ型的母質(zhì)特征，少量樣品的母質(zhì)類型為Ⅲ型。根據(jù)干酪根的元素比研究結(jié)果可知，樣品的H/C分布在0.65~1.33(平均1.02)，O/C分布在0.02~0.08(平均0.04)，總體表現(xiàn)為Ⅰ型和Ⅱ型的母質(zhì)特征。干酪根碳同位素(δ13C)分析結(jié)果表明，其δ13C為-25.9‰～-30.3‰(平均-27.8‰)，整體呈現(xiàn)出Ⅰ-Ⅱ型干酪根特征(圖2)。綜合上述研究結(jié)果表明，P2l烴源巖的有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅰ型和Ⅱ型。

圖2　JZK1井P2l的δ13C類型圖

2.3　有機(jī)質(zhì)成熟度

現(xiàn)代成烴理論認(rèn)為，有機(jī)質(zhì)豐度和類型是油氣生成的基礎(chǔ)，而有機(jī)質(zhì)的熱演化也至關(guān)重要，干酪根只有達(dá)到一定的演化程度才能大量生排烴[12]，鏡質(zhì)體反射率(Ro)和最高熱解峰溫(tmax)是常用的成熟度判識指標(biāo)。

JZK1井P2l烴源巖的Ro分布在0.78%~1.01%(平均0.92%)，反映其熱演化已進(jìn)入成熟期。tmax分布于434~454℃(平均447℃)，考慮烴源巖有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅰ型和Ⅱ型，表明P2l烴源巖有機(jī)質(zhì)處于生油期即成熟階段[13]。

2.4　生烴潛力初步評價

準(zhǔn)噶爾盆地南緣大龍口剖面JZK1井P2l烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高，達(dá)到了好-最好烴源巖的標(biāo)準(zhǔn)；烴源巖的有機(jī)質(zhì)類型主要為混合型，反映了既有水生生物輸入，也有高等植物輸入；有機(jī)質(zhì)已處入成熟演化階段。上述參數(shù)均表明P2l暗色泥巖是一套優(yōu)質(zhì)的烴源巖，具有較大的生烴潛力(圖3)。

圖3　JZK1井綜合地球化學(xué)剖面圖

3烴源巖生物標(biāo)志物特征

JZK1井樣品飽和烴總離子流圖顯示正構(gòu)烷烴缺失嚴(yán)重，且以萜烷類為主(圖4)，氯仿瀝青“A”族組成中飽和烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.06%~25.26%，芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為14.40%~31.79%，非烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為17.20%~38.55%，瀝青質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15.14%~52.00%。表明該套烴源巖可能在沉積或早期成巖階段遭受了微生物降解改造作用[13，14]。也有學(xué)者[4]認(rèn)為，該地區(qū)在侏羅紀(jì)-白堊紀(jì)地層隆升，出露地表，斷裂發(fā)育，大氣降水滲入巖層，導(dǎo)致烴源巖遭受過微生物降解作用。烴源巖鏈烷烴中姥鮫烷與植烷之比(Pr/Ph)為0.83~1.18，表明該有機(jī)質(zhì)沉積環(huán)境還原性較強(qiáng)。

P2l烴源巖生物標(biāo)志物成熟度參數(shù)C29甾烷20S/(20S+20R)為0.44～0.47(平均為0.45)；C29甾烷ββ/(ββ+αα) 在0.45～0.51之間(平均為0.49)；C31升藿烷22S/(22S+22R)為0.58～0.59。上述參數(shù)均表明烴源巖已進(jìn)入成熟演化階段，與Ro相當(dāng)。

萜烷分布中β-胡蘿卜烷豐度較高(圖5)，反映其沉積環(huán)境具有還原性的咸水特征；同時，在不同樣品之間，β-胡蘿卜烷的相對豐度變化較大，影響因素較多。三環(huán)萜烷在萜烷類化合物中含量亦較高，C23TT/C30H分布在0.09~0.19之間，是反映藻類為主要生源的重要參數(shù)之一。伽馬蠟烷豐度中等，伽馬蠟烷指數(shù)(伽馬蠟烷/C30H)為0.12~0.20，4×伽馬蠟烷/(C31+C32)升藿烷為0.71~1.38(平均1.03)，反映了水體中等鹽度(微咸水)或中深程度的水體分層。五環(huán)三萜類的分布特征非常明顯，即Ts低而Tm高，Ts/(Ts+Tm)分布在0.07~0.16之間；C29Ts豐度低，C29降藿烷高，降藿烷(C29H)與C30H的比值介于0.47~0.58之間。C31~C35升藿烷豐度呈梯狀逐次降低，反映了還原環(huán)境的湖相泥頁巖共性。

圖4　JZK1井P2l樣品總離子流圖　　　　　　　　圖5　JZK1井P2l烴源巖β-胡蘿卜烷色譜質(zhì)譜圖

甾烷分布中短側(cè)鏈甾烷含量較高，(孕甾烷+升孕甾烷)/ααα20RC29甾烷平均為1.37，表明生源以藻類為主以及好的保存條件。規(guī)則甾烷中以C27甾烷相對質(zhì)量分?jǐn)?shù)低而C28、C29高為特征(圖6)，C28甾烷為36.1%~42.9%，C29甾烷為42.3%~49.9%，而C27甾烷僅為7.7%~20.0%，反映了P2l烴源巖生源由湖泊藻類與陸生植物組成的特殊性。C27-C28-C29甾烷內(nèi)組成指紋表現(xiàn)為 C27

注：圖中線條代表不同樣品。　　圖6　JZK1井規(guī)則甾烷C27-C28-C29分布特征

4結(jié)論

1)準(zhǔn)噶爾盆地南緣大龍口剖面JZK1井P2l烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ型和Ⅱ型為主，主要為藻類與部分高等植物混合輸入，有機(jī)質(zhì)處于成熟演化階段，該套烴源巖達(dá)到了好-最好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，是一套優(yōu)質(zhì)的烴源巖且生烴潛力巨大。

2)JZK1井P2l烴源巖正構(gòu)烷烴缺失嚴(yán)重，表明該套烴源巖可能在沉積或早期成巖階段遭受了微生物降解改造作用。

3)通過對JZK1井P2l烴源巖生物標(biāo)志物分析，β-胡蘿卜烷、伽馬蠟烷、規(guī)則甾烷、升藿烷等參數(shù)均反映該套烴源巖形成于還原性較強(qiáng)的鹽湖相沉積環(huán)境。

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[引著格式]龐建春，徐耀輝，馬可聰，等.準(zhǔn)噶爾盆地南緣JZK1井二疊系蘆草溝組烴源巖地球化學(xué)特征[J].長江大學(xué)學(xué)報(自科版) ,2015,12(26):5~8.

[中圖分類號]TE122.1

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號]1673-1409(2015)26-0005-04

[作者簡介]龐建春(1987-)，男，碩士生，現(xiàn)主要從事油氣地質(zhì)與地球化學(xué)方面的學(xué)習(xí)和研究，332152363@qq.com。

[收稿日期]2015-03-06