廣東三水盆地布心組烴源巖干酪根類型*

唐鑫萍

（中國石油大港油田公司勘探開發研究院，天津 300280）

引言

烴源巖是形成油氣（烴類）的物質基礎，也是石油地質學的根基所在。干酪根（Kerogen）是烴源巖中有機質的主體，由沉積物腐泥化及腐殖化過程形成，是一種成分結構均很復雜的高分子聚合物，約占總有機質的90%，甚至更多[1]。前人大量研究表明，80%以上的石油烴是由干酪根轉化而成[2-3]。然而不同類型的干酪根具有不同的生油門限值、不同的生烴潛力、不同的生烴過程，也會形成的不同的烴類產物[4-7]。因此干酪根類型是評價烴源巖的關鍵指標。

干酪根類型的研究方法有顯微組分分析和元素分析兩類。前人的研究表明，顯微組分分析可以對干酪根組分進行顯微鏡下直觀的識別，但在定量評價方面具有一定模糊性；干酪根元素分析方法可以獲得定量的元素組分、通過元素圖版進行定量評價，但無法識別巖石顯微組分，從而制約后續生烴潛力研究[1-3]。因此，本文綜合運用上述2 種方法，首先開展干酪根顯微組分分析、識別顯微組分；然后開展干酪根元素分析，確定干酪根類型。

1 地質背景

三水盆地位于廣東省中部，地跨清遠市、佛山市、肇慶市、廣州市等行政區域，面積為3375km2[8]。盆地構造位置處于華南大陸南緣，形成于晚白堊世時期華南陸緣的伸展-破裂作用。在古生界海相碳酸鹽巖基底之上，沉積了陸相成因的白堊系、古近系地層。在新近紀時期盆地處于抬升剝蝕階段，因此盆地缺失新近系地層，造成了第四系表土直接覆蓋在古近系地層之上的沉積特征[9-10]。古近系地層自下而上可分為布心組、西布組、華涌組，其中布心組發育厚層的湖相暗色泥巖，是全盆地最主要的烴源巖[11-13]。布心組自下而上可分為布一段、布二段、布三段，其中暗色泥巖主要分布在布二段和布三段。

本次研究以布二段和布三段的暗色泥巖烴源巖為研究對象，綜合運用顯微組分分析和元素分析的方法，旨在明確布心組烴源巖干酪根類型，為三水盆地石油地質研究夯實基礎。

圖1 三水盆地區域位置示意圖

2 顯微組分分析

首先將烴源巖樣品制成粉末，然后利用有機溶劑加熱抽提，得到抽提后的干酪根樣品（具體制樣過程參照文獻[1]）。將每份干酪根樣品分為兩份，一份制作薄片，利用光學顯微鏡進行觀察；另一份利用元素分析儀進行C、H、O 元素定量分析。

干酪根顯微組分分析包括鏡下觀察和經驗公式計算兩個步驟。首先是鏡下觀察，運用顯微鏡，根據投射光照射下干酪根的透光色、形態及結構特征，觀察、識別并劃分出腐泥組、殼質組、鏡質組、惰質組等顯微組分。其中，腐泥組包括腐泥無定形體、藻類體、腐泥碎屑體等成分；殼質組包括樹脂體、角質體、孢粉體等成分；鏡質體包括結構鏡質體和無結構鏡質體2 種成分。

通過干酪根鏡下觀察、識別，可統計各類顯微有機組分的百分含量。布二段和布三段43 個烴源巖樣品的干酪根顯微組分分析結果表明，布二段烴源巖干酪根樣品中平均的腐泥組、殼質組、鏡質組、惰質組分別占58%、10%、21%、11%；布三段烴源巖干酪根樣品中平均的腐泥組、殼質組、鏡質組、惰質組分別占37%、15%、33%、15%。相比之下，布二段具有較多的腐泥組、布三段具有較多的鏡質組。

將組分含量乘以相應的加權系數，采用經驗公式進行干酪根類型指數KI 值的計算。公式如下：

KI=（腐泥組*100+殼質組*50-鏡質組*75-惰質組*100）/100

獲得干酪根類型指數KI 值后，采用相應的劃分標準，可確定干酪根類型。劃分標準為當KI≥80，干酪根為I 型；KI 在 80～40 之間，干酪根為Ⅱ1型；KI 在 40～0 之間，干酪根為Ⅱ2型，TI＜0，干酪根為Ⅲ型。

Ⅰ型指腐泥型、Ⅱ1型指腐殖腐泥型、Ⅱ2型指腐泥腐殖型、Ⅲ型指腐殖型。其中，Ⅰ型具有相對較多的腐泥組，Ⅲ型具有相對較多的鏡質組，Ⅱ1型與Ⅱ2型通常被認為是Ⅰ型與Ⅲ型之間的過渡類型。

布二段和布三段的干酪根顯微組分分析結果表明，干酪根KI 值均為40～0 之間，干酪根類型均為Ⅱ2型（見表1）。但仔細分析不難發現，布二段KI 值36.25，雖為Ⅱ2型，但非常靠近Ⅱ1型；而布三段KI 值為4.75，雖為Ⅱ2型，但非常靠近Ⅲ型。結合具體組分含量的對比分析，其原因與布二段具有較多的腐泥組、布三段具有較多的鏡質組有關。

3 元素分析

不同環境成因的有機質形成的干酪根，其內部含類脂化合物、直鏈烷烴、多環芳烴、含氧官能團等成分的數量各不一樣，造成C、H、O 這3 個主量含量的不一樣。因此可用C、H、O 三種元素的原子比來劃分干酪根類型。

三水盆地布心組不同層位的43 個烴源巖中干酪根樣品的元素測定表明，干酪根H/C 比分布于0.56～1.42，均值為 0.99；O/C 比分布于 0.04～0.42，均值為 0.11，干酪根為Ⅱ1-Ⅱ2型、少量Ⅲ型。其中布二段27 個樣品的干酪根H/C 比分布于0.56～1.42，均值為1.04；O/C 比分布于0.04～0.17，均值為0.08，干酪根為Ⅱ1-Ⅱ2型。布三段16個樣品的干酪根H/C 比分布于0.66～1.14，均值為0.91；O/C 比分布于0.06～0.42，均值為0.15，干酪根主要為Ⅱ2型、少量Ⅲ型（如圖2）。

表1 三水盆地布心組烴源巖干酪根顯微組分分析結果表

圖2 三水盆地布心組烴源巖干酪根元素分析圖

綜上所述，三水盆地布二段和布三段的烴源巖干酪根類型有一定差異，布二段干酪根為Ⅱ1-Ⅱ2型；布三段干酪根主要為Ⅱ2型、少量Ⅲ型。元素分析的這一結果，與顯微組分分析得到的“布二段具有較多的腐泥組、布三段具有較多的鏡質組”的結果吻合。說明了綜合研究方法的可靠性。

4 結論

綜合運用顯微組分分析和元素分析2 種方法，明確了布心組烴源巖干酪根類型。研究取得了以下幾點結論。

（1）顯微組分分析表明，布二段烴源巖干酪根樣品中平均的腐泥組、殼質組、鏡質組、惰質組分別占58%、10%、21%、11%，干酪根類型指數值36.25；布三段烴源巖干酪根樣品中平均的腐泥組、殼質組、鏡質組、惰質組分別占37%、15%、33%、15%，干酪根類型指數值4.75。

（2）元素分析表明，布二段和布三段的烴源巖干酪根類型有一定差異，布二段干酪根H/C 比分布于0.56～1.42，均值為 1.04；O/C 比分布于 0.04～0.17，均值為 0.08，干酪根為Ⅱ1-Ⅱ2型；布三段干酪根H/C 比分布于0.66～1.14，均值為 0.91；O/C 比分布于 0.06～0.42，均值為 0.15，干酪根主要為Ⅱ2型、少量Ⅲ型。

（3）綜合顯微組分分析和元素分析2 種方法研究成果，分析認為，布二段具有較多腐泥組、布三段具有較多鏡質組是造成布二段和布三段干酪根類型差異的原因。