中上揚子地區二疊系碳酸鹽巖烴源巖特征及評價

袁紅英，林小云

(長江大學地球科學學院，湖北 武漢 430100)

肖哲宇

(西南石油大學地球科學與技術學院，四川 成都 610500)

中上揚子地區二疊系碳酸鹽巖烴源巖特征及評價

袁紅英，林小云

(長江大學地球科學學院，湖北 武漢 430100)

肖哲宇

(西南石油大學地球科學與技術學院，四川 成都 610500)

中上揚子地區烴源巖以海相為主，其中二疊系碳酸鹽巖為一套重要的烴源巖層位。通過野外剖面實測和鉆井資料，結合巖相古地理特征，查明了該區二疊系碳酸鹽巖烴源巖的分布特征，顯示其厚度總體較大；通過有機地球化學分析測試表明，該區二疊系碳酸鹽巖總體上有機質類型好、有機質豐度較高以及熱演化成熟度適中，但在各個層位仍存在一定的差異。綜合研究表明，該區二疊系碳酸鹽巖烴源巖生烴潛力極大，其中以茅口組和棲霞組最好，吳家坪組次之，長興組較差。

中上揚子地區；二疊系；碳酸鹽巖；烴源巖；巖相古地理

川東北普光氣田、元壩氣田和龍崗氣田的發現以及在元壩地區吳家坪組取得的重大突破[1，2]說明，中國南方二疊系具有良好的油氣勘探前景。同時油氣源巖對比研究也表明，二疊系中的大部分氣藏也是來自于二疊系烴源巖[3～5]。筆者結合巖相古地理特征對中上揚子地區二疊系烴源巖分布特征進行了分析，并通過野外露頭和鉆井巖心樣品分析探討了中上揚子地區二疊系烴源巖的生烴潛力。

1 巖相古地理特征

中上揚子地區二疊世巖相古地理單元主要以碳酸鹽巖臺地為主[6～8]。根據區內沉積相及巖石分布特征可得到二疊系棲霞組(Pq)、茅口組(Pm)、吳家坪組(Pw)、長興組(Pc)的巖相古地理圖(圖1～4)，從而對中上揚子地區二疊系的烴源巖分布進行有效分析。

圖1 Pq沉積期巖相古地理圖

圖2 Pm沉積期巖相古地理圖

圖3 Pw沉積期巖相古地理圖

Pq沉積期是地殼活動相對平靜的時期，沉積類型較單一，沉積厚度變化不大，呈近東西向展布，巖相主要為碳酸鹽巖。研究區為廣闊的開闊碳酸鹽巖臺地，發育臺內低能生物灘、高能生物灘，分異不明顯。

Pm沉積期主體為淺水碳酸鹽巖臺地，發育低能生物灘，北、東部為深水硅巖盆地。深水硅質巖沉積的出現，表明揚子地塊北緣經歷了長期隆起后，隨著南秦嶺海槽的活動，又開始下沉。

Pw沉積早期，再次海侵，該時期，地殼活動以振蕩運動為主，成為華南一次重要的聚煤期，形成了含多套厚煤層的碎屑巖系。Pw沉積期自西向東依次為：剝蝕區、沖積平原、碎屑巖臺地、碳酸鹽巖臺地、斜坡和盆地，碳酸鹽巖臺地內發育有低能生物灘。

Pc沉積期，華南地殼活動又進入穩定沉降階段，自西向東依次為剝蝕區、沖積平原、碎屑巖臺地、碳酸鹽巖臺地、斜坡和盆地。碳酸鹽巖臺地內發育有低能生物灘、高能生物灘和生物礁。

圖4 Pc沉積期巖相古地理圖

綜上所述，區內有利的沉積環境為高能環境的礁、灘相。二疊紀各期巖相古地理的演化具有明顯的繼承性、發展性和階段性，Pq沉積期和Pm沉積期幾乎全為碳酸巖鹽臺地環境。晚二疊世，沉積環境變化多樣，出現了臺地、臺地邊緣斜坡、盆地、礁、灘等，在西南部還發育有河流至濱岸陸源碎屑沉積環境。

2 烴源巖分布特征

表1 中上揚子地區7條實測剖面厚度統計表

通過野外實測剖面(表1)與鉆井資料可知，受沉積古地理的影響，中上揚子地區二疊系碳酸鹽巖烴源巖厚度變化范圍較大，總體趨勢由東向西增厚(圖5)，主要分布于利川、樂山、蒼溪、建始一帶，且碳酸鹽巖烴源巖厚度較大(200～400m，最厚可達450m)。其中，Pq平均厚度為108.5m，Pm平均厚度為184.7m，Pw平均厚度為114.2m，Pc平均厚度為92.8m。綜上所述，該區二疊系烴源巖厚度較大，且呈現出Pm>Pw≈Pq>Pc的趨勢。

圖5 中上揚子地區中二疊統碳酸鹽巖烴源巖厚度等值線圖

3 烴源巖有機地化特征及評價

3.1 有機質類型及豐度

干酪根δ13C顯示中揚子地區二疊系有機質類型主要為Ⅰ型，Ⅱ型次之，烴源巖生烴潛力極大[9]。根據總有機碳質量分數(w(TOC))和氯仿瀝青“A”質量分數(w(“A”))的試驗數據可知：Pm的w(TOC)位于0.07%～4.89%之間(平均1.36%)，w(“A”)位于0.0004%～0.6028%之間(平均0.0478%)；Pq的w(TOC)位于0.07%～7.36%之間(平均1.19%)，w(“A”)位于0.0004%～0.1768%之間(平均0.0205%);Pw的w(TOC)位于0.07%～22.98%之間(平均2.59%)，w(“A”)位于0.0005%～0.0317%之間(平均0.0064%)；Pc的w(TOC)位于0.08%～3.21%之間(平均0.55%)，w(“A”)位于0.0005%～0.0181%之間(平均0.0050%)(圖6、7)。由此可見，Pq、Pm、Pw有機質豐度要好于Pc。

圖6 中上揚子地區二疊系烴源巖w(TOC)分布 圖7 中上揚子地區二疊系烴源巖w(“A”)分布

3.2 有機質成熟度

有機質成熟度參數是評價各地質時期沉積盆地烴源巖和油氣演化的重要指標。中國海相碳酸鹽巖地層則以古生界特別是以下古生界為主，時代較老。由于我國古老的海相地層經受了長期且復雜的熱力作用，致使下古生界碳酸鹽巖有機質大都進入高-過成熟階段[10]。

通過對中上揚子地區二疊系烴源巖采集的93塊樣品進行鏡質體反射率(Ro)測試可知，其有機質成熟度位于0.526%～3.387%之間(平均1.666%)。根據有機質成熟度分布頻率統計(圖8、9)可知，研究區烴源巖成熟度主體分布均大于1.2%，有32.36%處于中-低成熟階段為生油主帶，其余處于高-過成熟階段，主要生成凝析油、濕氣和干氣。Pc的有機質成熟度要高于Pm和Pq，Pw的成熟度最低。綜上所述，研究區二疊系碳酸鹽巖烴源巖總體處于高成熟-過成熟演化階段，以生氣為主。

3.3 生烴潛力評價

前人研究表明，低成熟階段、成熟階段和高-過成熟階段碳酸鹽巖有效烴源巖的w(TOC)下限分別為w(TOC)≥1.4%、w(TOC)=0.1%～1.4%和w(TOC)<0.1%[11]。基于該標準，中上揚子地區二疊系碳酸鹽巖烴源巖均屬于有效烴源巖。通過生烴潛力表(表2)和海相碳酸鹽巖烴源巖評價標準[12]可知，Pc碳酸鹽巖為差到中等烴源巖，Pw碳酸鹽巖為差烴源巖，Pm和Pq碳酸鹽巖均為差到好烴源巖。總體來說，中上揚子地區二疊系烴源巖生烴潛力較大。

圖8 有機質成熟度頻率分布圖 圖9 有機質成熟度分布頻率對比圖

層位有機質類型w(TOC)/%Ro/%烴源巖評價PcⅡ-Ⅲ型0.2～3.21(0.929)1.7較好PwⅠ-Ⅱ型0.2～3.76(1.204)1.68較好Pm0.2～4.89(1.36)1.6好Pq0.23～7.36(1.409)1.7好

注：a～b(c)為最小值～最大值(平均值)。

4 結論

1)中上揚地區二疊系各期巖相古地理的演化具有明顯的繼承性、發展性和階段性。Pq和Pm沉積時期幾乎全為碳酸鹽巖臺地環境，到晚二疊世沉積環境變化多樣，出現了臺地、臺地邊緣斜坡、盆地、礁、灘等，在西南部還發育有河流至濱岸陸源碎屑沉積環境。

2)研究區二疊系碳酸鹽巖烴源巖總體趨勢由東向西增厚，主要分布于利川、萬州、廣元、蒼溪、樂山、滎經等地。碳酸鹽巖烴源巖厚度一般在200～400m，且在各分層厚度上Pm>Pw≈Pq>Pc。

3)研究區二疊系烴源巖有機質類型以Ⅰ-Ⅱ型為主，有機質豐度高，處于高成熟-過成熟熱演化階段，生烴潛力大，且Pm和Pq的生烴潛力要好于Pc和Pw。

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[編輯] 鄧磊

2016-05-10

國家科技重大專項(2011ZX05004-001-004)。

袁紅英(1991-)，女，碩士生, 主要從事油氣成藏機理方面的學習與研究；通信作者：林小云，linxy65@126.com。

TE122.1

A

1673-1409(2017)3-0016-05

[引著格式]袁紅英，林小云，肖哲宇.中上揚子地區二疊系碳酸鹽巖烴源巖特征及評價[J].長江大學學報(自科版),2017,14(3):16～20.