鄂爾多斯盆地西緣奧陶系烴源巖綜合評價

劉元富 唐文斌

摘要：

鄂爾多斯西緣處于中國東西兩大構造域的結合部，構造演化非常復雜，奧陶系的海相沉積發育。受構造活動、沉積環境等因素的影響，奧陶系不同層段烴源巖的地球化學特征和測井響應特征都表現出明顯的差異。

在烴源巖評價方面主要采取地化測試技術和分析的手段，通過對烴源巖光學性質、干酪根碳同位素、有機碳總量、固體瀝青反射率等參數的分析、對比，對其有機質類型、有機質豐度、熱演化程度等方面進行研究。結果表明研究區內奧陶系烴源巖主要分布在中奧陶統平涼組，巖性主要為碳酸鹽巖，有機質類型主要為I - Ⅲ型，有機質豐度為中等—差；熱演化程度處于成熟一過成熟階段。

本文根據采集的野外露頭樣品和井下巖心樣品的分析化驗資料并結合研究區前期研究成果，對鄂爾多斯盆地西緣奧陶系烴源巖（特別是下古生界海相烴源巖）地球化學特征進行系統分析研究，為勘探部署和生產開發提供有利的科學依據。

關鍵詞：鄂爾多斯；奧陶系；烴源巖

中圖分類號：P618.13 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（a）-0000-00

1研究區概況

鄂爾多斯盆地西緣地區西始賀蘭山西麓—青銅峽固原斷裂一線，東抵定邊；北起內蒙瞪口，南經寧夏銀川、同心、固原、平涼等地，止于陜西隴縣，東西寬約50～100km，南北長約600km，總面積達50000km2，地跨陜西、甘肅、寧夏、內蒙古四省區，主體部分位于寧夏回族自治區境內。

2鄂爾多斯盆地烴源巖

目前對于鄂爾多斯盆地西緣的研究成果認為，下古生界烴源巖層主要包括中

奧陶統的平涼組，下奧陶統的馬家溝組以及寒武系的張夏組；上古生界烴源巖主要為石炭-二疊系的煤系烴源巖，巖性類型主要為泥巖、碳質泥巖和煤。由于鄂爾多斯盆地西緣在地質演化歷史中具有其特殊的沉積和構造特征，因此導致不同層系不同地區烴源巖特征有所差異。本課題根據采集的野外露頭樣品和井下巖心樣品的分析化驗資料并結合研究區前期研究成果，對鄂爾多斯盆地西緣奧陶系烴源巖（特別是下古生界海相烴源巖）地球化學特征進行系統分析研究，為勘探部署和生產開發提供有利的科學依據。

2.1有機質類型

有機質類型是評價烴源巖的質量指標，可以從烴源巖的母質來源以及元素組成上的特征兩方面來確定。烴源巖原始母質類型的準確鑒別一般也可以利用δ13C值來確定。δ13C干酪根能夠反應原始生物母質特征，研究表明，次生同位素分餾效應不會嚴重掩蓋原始生源母質的同位素特征，普遍認為是劃分高-過成熟烴源巖有機質類型的有效指標。一般認為，當δ13C<-28‰（PDB）為Ⅰ型母質；δ13C值為-27‰～-24‰（PDB）為Ⅱ型母質；δ13C值為>-24‰（PDB）為Ⅲ型母質。

富縣區井下樣品的熱解數據顯示，S2基本都在0.1mg/g以下，氫指數（HI）極低，最大值才達到16.29mg/g。因此，已經很難用氫指數和T-max的關系從總體上對來該地區樣品的有機質類型進行準確劃分。

2.2有機質豐度

烴源巖中的有機質是油氣生成的物質基礎，有機質豐度是衡量和評價烴源巖生烴潛力的最重要、最基礎的指標。目前常用的有機質豐度指標主要包括總有機碳含量（TOC）、氯仿瀝青“A”、總烴含量（HC）和生烴潛力（S1+S2）等。目前對中國古生界海相烴源巖的研究認為，烴源巖普遍演化成熟度較高（高～過成熟演化階段），有機質豐度低（實驗測得的殘余有機質含量低），因此中國古生界海相烴源巖研究的重點問題就主要集中在說明低豐度、高成熟度碳酸鹽巖仍能作為有效烴源巖上，即能否科學解釋現今低豐度、高演化的海相烴源巖（海相碳酸鹽巖烴源巖）是否曾以生烴并排烴的有效烴源巖狀態存在過，其中的焦點就是如何有效的評價烴源巖的有機質豐度。

S1+S2代表的是生油巖中的有機質在熱解時所產生的烴類（油+氣）總和，即巖石中已存在烴（可溶烴）S1和巖石中有機質熱解烴S2之和，是直接評價生烴能力好壞的一個重要指標。對于碎屑巖烴源巖（泥頁巖）來說，一般認為該值低于0.5mg/g就不屬于烴源巖，對于未成熟-成熟的碳酸鹽巖烴源巖來說，下限值為2mg/g。氯仿瀝青“A”是指可溶于氯仿的可溶有機質含量，一般認為該值小于500×10-6就屬于差～非烴源巖，小于100×10-6就基本屬于非烴源巖了。

2.3有機質成熟度

有機質的熱演化程度是有機地球化學研究的重要內容之一。當所研究的烴源巖的有機質豐度和類型得到確定，那么有機質成熟度就成為該套烴源巖能否生成大量石油或天然氣的關鍵。

鏡質體反射率（Ro）是反映有機質熱演化程度最主要的光性標志之一，是目前應用最多而且最為可靠的成熟度指標。按照鏡質組反射率（Ro）對有機質的演化及烴類形成階段進行劃分：Ro<0.6%屬于未成熟階段；Ro=0.6%～2.0%屬于成熟階段；Ro>2.0%則屬于過成熟階段。熱解數據Tmax值同樣也可以用來研究烴源巖的受熱史，一般認為，Tmax為400℃～435℃時，有機質處于未熟～低熟階段，Tmax為435℃～455℃時為成熟階段，大于455℃～465℃時為高成熟階段。

鄂爾多斯西緣地區所測樣品為地表野外露頭樣品，主要進行了海相鏡質組反射率的測定。王飛宇等（1996）在對塔里木盆地海相碳酸鹽巖烴源巖長期研究的基礎上，認為海相鏡質組反射率和鏡質組反射率之間存在一定的對應關系，即：

VRo = 0.533VLRo + 0.667

式中：VRo為鏡質組反射率；VLRo為海相鏡質組反射率。

因此只要得到可信的海相鏡質組反射率數據，通過公式換算，就可以得到相應的鏡質組反射率數據，從而可以反映海相烴源巖的熱演化程度。

3結論

鄂爾多斯西緣奧陶系烴源巖的有機質主要屬于I型（即腐泥型），也存在部分Ⅱ型（即腐植—腐泥型），生烴母質相對較好，但受某些地質因素的影響，其生烴能力達不到典型同類型干酪根的標準。烴源巖的瀝青反射率和巖石熱解Tmax值的測定顯示，奧陶統烴源巖熱演化總體為高成熟一過成熟階段，有機質熱演化整體呈現北高南低的特點。泥質烴源巖的有機質豐度要好于碳酸鹽巖烴源巖。碳酸鹽巖烴源巖的有機質豐度與碳酸鹽巖的泥質含量呈正相關關系，故碳酸鹽巖烴源巖的泥質含量決定著研究區奧陶系碳酸鹽巖烴源巖的質量。

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