青海天峻坳陷三疊系大加連組烴源巖特征

許 睿，譚富榮

(1.西北大學地質學系，陜西西安710069;2.中煤航測遙感局，陜西西安710069)

青海省南祁連盆地烴源巖包括碳酸鹽巖型和暗色泥巖、頁巖型。其碳酸鹽巖生烴巖主要見于石炭系、下二疊統和中三疊統，厚度為中厚—厚層狀。生烴巖，這里理解為所有已生烴的巖石，包括了烴源巖和只能生烴而不能使得生成烴類發生運移和聚集的非烴源巖兩類。烴源巖是指能夠生烴或是有可能生烴，并可以保證烴類發生運移和聚集的巖石，是油氣生成的物質基礎。烴源巖的分布規模、有機質豐度、類型和成熟度，決定著含油氣盆地生成潛力的大小，進而影響油氣勘探目標的選取。

1 區域地質概況

天峻坳陷，位于南祁連盆地最南部，南與宗務隆山相鄰，北與陽康－天棚隆起、拜興哈達隆起相連。呈北西－南東向展布，形狀呈狹長帶狀，面積較小，約為4 500 km2。沉積蓋層主要為二疊系、下中三疊統。大部分地區被第四系所覆蓋。其構造形態為北西西－南東東向延伸的大型復向斜構造，并伴生有斷裂構造。其構造樣式以線形構造為主體，多形成一些延伸較遠的背斜和向斜構造。地層傾角較緩，大多在20°－30°之間。

表1 大加連組生烴巖有機質豐度特征Tab.1 The Organic abundance characteristics of source rock in Dajialian formation

2 烴源巖評價

2.1 有機質豐度

考慮到南祁連盆地主要研究層段目前已進入高成熟—過成熟階段及其受上述各項豐度指標的影響，我們選擇以有機碳為主要指標，結合熱解生烴潛量(S1+S2)，并參考其它參數對盆地各層組巖石的有機質豐度進行評價。

目前，碳酸鹽巖烴源巖有機豐度的下限值尚無統一標準，不同單位及學者根據自己的情況對此有多種看法。據此我們結合劉寶泉等(1984)對于華北地區下古生界—中新元古界的高成熟的烴源巖提出的有機豐度下限值為0.05%，程克明(1996)提出的生烴巖類隨著演化度的增高，其有機碳數是下降的，并在一定階段，它將趨于一個定值，0.03%左右。

從表1中的有機碳、氯仿瀝青“A”及生烴潛量(S1+S2)來看，天峻坳陷大加連組碳酸鹽巖生烴巖的有機碳豐度值為0.05% －0.08%，平均值為0.69%，達到中等烴源巖的有機碳豐度標準，氯仿瀝青“A”為39－40 PPm，平均值為39.57 PPm，生烴潛量 Sl+S2為0.04 mg/g－0.1 mg/g，平均值為0.079 mg/g，生烴潛量值已達中等烴源巖要求指標。

2.2 有機質類型

不同成烴母質形成不同干酪根類型，而不同類型的干酪根具有不同的油氣生成潛力。針對南祁連盆地三疊系烴源巖中有機質類型大部分具過渡型，加上沉積成巖后期熱演化程度高的特點，我們認為重點將混合型有機質細分是較恰當的。對于有機質類型采用三類四分法，即將有機質(干酪根)類型劃分為腐泥型(I)、腐殖腐泥型(Ⅱ1)、腐泥腐殖型(Ⅱ2)及腐殖型(Ⅲ)三類四種。

1)干酪根有機元素組成特征。有機元素是沉積巖中有機質的基本組成，不同來源的有機質其元素組成有較大差異。一般認為來自水生生物的腐泥型干酪根富氫貧氧，H/C原子比高，類型好，生烴潛力大，而以陸生高等植物為主的腐植型干酪根富氧貧氫，H/C原子比低。應引起注意的是干酪根的元素組成不僅取決于原始母質的品質，而且也與熱演化程度有關。

圖1是天峻坳陷挑選的部分樣品中三疊統大加連組地表剖面樣品干酪根有機元素組成的范氏圖，從圖中可看出樣品落在圖的左下方高成熟—過成熟范圍內。I型、Ⅱ型區內無一樣品落入。另有少量樣品呈離散狀落在了Ⅱ型干酪根下面的虛線附近。

經過分析研究認為造成上述情況的原因，一方面是研究區內三疊系已處于高成熟和過成熟階段，隨著熱演化程度的加深，干酪根的元素組成向富碳方向斂合，而H、O含量不斷降低，掩蓋了元素組成的真正面貌，使得大部分樣品點落在了圖的左下方范圍內;另一方面是碳酸鹽巖在沉積和成巖過程中大量原始有機質丟失，加上地表風化等原因，導致有機質氫組分的大量流失，造成了一些樣品落在了范氏圖左下角及虛線附近。

表2 天峻坳陷大加連組干酪根鏡鑒結果統計表Tab.2 The result of inspect kerogen in DaJialian formation of TianJun depression

盡管受上述多種因素影響，給劃分干酪根類型帶來了一定難度，但根據其演化趨勢分析，認為其主要還是由腐泥腐殖型干酪根(Ⅱ2型)組成。

2)干酪根鏡檢特征。干酪根的鏡下鑒定是劃分干酪根最常用的方法之一。用這種方法確定干酪根類型的優點是指標不受熱演化程度的影響。不足之處是由于鏡下統計采用的是目估法，類型劃分常不盡一致。

通過鏡下對干酪根碎屑的鑒定和統計，顯示天峻坳陷三疊統大加連組碳酸鹽巖中干酪根顯微組份主要為類脂組，大加連組平均含量為76%，多數樣品集中分布在60% －80%之間(表2)。類脂組成分中以生物降解的水生生物為主。其次含有數量不等的植物孢子、花粉及殼屑。

鏡質組也是碳酸鹽巖干酪根主要的顯微組份。從鏡下鑒定統計的結果來看，含量相對較小，大加連組平均為8%，樣品主要集中在5% －8%范圍內。來源于高等植物的木質部分，無熒光顯示，鏡下可見到輪廊清晰的外形。

南祁連盆地烴源巖干酪根中惰質組相對鏡質組來說含量要高，大加連組惰質組平均含量為15%左右，多數樣品集中在10% －20%之間，鏡下多為不透明的黑色絲質體，部分呈塊狀。

典型腐泥組含量很少，只在個別樣品中發現，含量低，僅占5% －7%，這可能是坳陷內碳酸鹽巖烴源巖干酪根類型較差的主要原因之一。

3)可溶有機質特征。由于不同類型、不同來源的有機質在其熱演化過程中形成產物不盡相同。因此通過分析巖石中的氯仿瀝青“A”族組份特征，也可幫助判斷有機質類型。

從天峻坳陷中三疊大加連組碳酸鹽巖的氯仿瀝青“A”的族組份分析來看，其飽和烴及芳烴平均值相差不大，但具體到各個樣品之間比較，含量卻有差異。

總體以飽和烴含量較高，芳烴較低，非烴加瀝青質占有一定比例為主要特征。飽和烴含量一般在25% －55%左右，芳烴含量一般在10% －29%，而非烴加瀝青質的含量多數在40%－70%之間。所以在族組份三角圖中(圖2)，樣品比較集中地分布在圖右側偏向非烴加瀝青質一側。

從飽和烴、芳烴比值分析，現有樣品的飽/芳比值都大于1，多數樣品飽/芳比值介于1－3之間，少數樣品超過3或達到更高。一般認為腐泥型(I)生油巖，飽/芳比值大于3，腐植型(Ⅲ)生油巖該比值為0.5－0.08，混合型(Ⅱ)生油巖介于兩者之間，因此本區烴源巖有機質類型應屬混合型(Ⅱ)。

2.3 有機質成熟度特征

沉積巖中的有機質在地質體中的受熱程度及所處的熱演化階段，決定了有機質能否轉化成烴類、油氣生成的時期及生成數量的多少和產出程度。對此，得從以下幾個方面討論南祁連盆地有機質的成熟度。

1)鏡質體反射率(Ro)。鏡質體反射率直接反映有機質的受熱歷史，這是因為隨著有機質熱演化程度增加，鏡質體熱演化作用增強，其反射率有規律增加。這種特征具有不可逆性，被認為是確定有機質熱演化的良好指標。

由于中三疊統大加連組樣品少，我們這里是通過對天峻坳陷下二疊統草地溝組灰巖進行分析來判斷大加連組情況。草地溝組的Ro為1.30%左右，表明草地溝已進入高成熟期凝析油－濕氣階段。據此，我們推測大加連組Ro值在0.8% －0.85%左右。

2)巖石熱解峰溫(Tmax℃)特征。烴源巖最大熱解峰溫(Tmax℃)值具有隨熱演化程度的增加而升高的特點，考慮到盆地內碳酸鹽巖烴源巖總體有機質豐度偏低，且熱演化程度較高，我們采用了徐偉民(1993)的變化范圍來分析比較。425℃ －475℃為成熟，475℃ －520℃為高成熟。

由盆地烴源巖巖石熱解分析測定的數據統計結果可以看出:天峻坳陷中三疊統大加連組還基本處于成熟階段上限界線內(表3)。

上述結果與鏡煤反射率(Ro)所反映的熱演化面貌具有較好的一致性。

表3 烴源巖熱解峰溫(Tmax℃)數據統計表Tab.3 The source rock of tamx data statistical table

3)包體測溫特征。通過巖石中膠結物和裂縫充填物中包裹體的溫度測定可以確定烴源巖的成熟度和向油氣的演化程度，并由此推斷油氣生成的深度及時代等。

從部分巖石的流體包裹體測溫得出的數據可初步確定:南祁連盆地烴源巖在成巖演化過程中經受的古地溫在148℃ －250℃范圍內，其下限接近液態烴開始裂解的界限，其上限己超出液態窗口的溫度范圍，進入到高成熟階段－過成熟階段(表4)。

表4 大加連組部分樣品巖石流體包裹體測溫數據統計表Tab.4 The part of rock result of the data of test temperature of fluid inclusion

3 結論

天峻坳陷大加連組烴源巖主要由中－厚層淺灰色－深灰色生物灰巖、微晶灰巖等組成。烴源巖具有厚度大、分布廣的特點。有機質類型普遍為Ⅱ2型，有機質成熟度全部進入油氣生成的成熟－高成熟期。綜合評價認為天峻坳陷為中等(Ⅱ)－較差(Ⅲ)類型烴源巖分布地區。

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