鄂爾多斯盆地南緣中元古界長城系烴源巖地球化學特征＊

馮娟萍，丁雪峰，歐陽征健

(1.西安科技大學 地質與環境學院，陜西 西安710054;2.中國石油長慶油田分公司勘探部，陜西 西安710018;3.成都理工大學 沉積地質研究院，四川 成都610059;4.中國石油長慶油田分公司勘探開發研究院，陜西 西安710018;5.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室，陜西 西安710018)

0 引 言

在全球范圍內，中-新元古界原生油氣的油氣資源似乎尚未引起國內外石油地質界的足夠關注［1-2］。但是在西伯利亞、非洲、東歐、印度、阿拉伯與澳大利亞等克拉通盆地均有中新元古界原生油氣藏的報道，特別是東西伯利亞與阿曼兩地，現探明的油氣儲量已達到億噸級至十億噸級油當量的規模，展示出克拉通盆地中新元古界巨大的勘探潛力［3-9］。

中國大型克拉通盆地主要分布在中西部地區，以鄂爾多斯盆地、四川盆地和塔里木盆地為代表，中新元古界主要發育“新生古儲”和“原生”兩類油氣藏，其中“新生古儲”型油氣藏以華北油田與四川威遠大氣田為代表［10-17］。燕山地區薊縣系存在瀝青砂巖原生古油藏，這是中國最古老的油藏。近年來，四川盆地新元古界發現了安岳氣田，該氣田位于克拉通坳拉槽，裂陷部位沉積厚度大，烴源條件良好，局部隆起具備較好的儲集條件，為氣田形成提供充足的氣源及良好源儲成藏組合。這一發現為鄂爾多斯盆地中新元古界勘探提供了思路。該盆地從中元古代早期開始，相繼發育一系列坳拉槽，這些克拉通內裂陷沉積厚度巨大，為油氣資源的形成奠定了雄厚的物質基礎。伊盟隆起錦13 井中元古界長城系(3 527 ～3 530 m)見明顯氣測異常，中途測試獲23 970 m3/d 天然氣流，證明鄂爾多斯盆地中新元古界是一個值得關注的能源勘探領域。

目前，鄂爾多斯盆地中新元古界油氣勘探程度非常低。鉆遇中新元古界的探井共計35 口，其中鉆遇且鉆穿長城系的探井僅有3 口，均沒有鉆遇好的烴源巖，并且未獲得工業氣流或明顯氣顯示。總體上，盆地中上元古界人們關注還是比較少，尚未引起足夠的重視，其基礎地質研究以及油氣成藏基礎地質評價基本上還沒有開展。

中新元古界能否成藏的先決條件是具備較好的烴源巖，能否形成原生油氣藏取決于自身生烴能力。文中針對中新元古界油氣藏的“源”這一關鍵問題開展研究，優選盆地南緣中新元古界烴源巖出露較好的地區開展工作，對烴源巖有機地球化學特征進行分析，在此基礎上，對中新元古界烴源巖的生烴潛力進行評價。

1 地質概況

洛南縣巡檢司鎮大地構造位置位于華北板塊南緣，界于華北地臺與揚子地臺之間。該地區元古界出露的地層由下元古界熊耳群、中元古界長城系、薊縣系組成。熊耳群為一套雙峰式火山巖，長城系高山河組巖性主要為石英巖，夾粉砂巖、頁巖。薊縣系下部巖性主要為硅質條帶白云巖、白云質灰巖及白云巖，上部為鈣質頁巖、泥質灰巖、硅質灰巖和藻類灰巖(圖1)。

圖1 陜西省商洛市洛南縣地質圖Fig.1 Geological map of Luonan county in Shaanxi province

2 剖面特征

洛南縣巡檢司鎮剖面自下而上發育中元古界長城系高山河組，薊縣系龍家園組、巡檢司組、杜關組和馮家灣組。長城系底部發育碳酸鹽巖沉積，上部發育碎屑巖沉積，薊縣系主要發育碳酸鹽巖沉積(圖2)。其中長城系高山河組頂部發育一套瀉湖相暗色泥巖，累計厚度為38.3 m，是潛在烴源層段，對暗色泥巖段密集取樣，共采集樣品58 個(圖3，圖4)。

圖2 洛南縣巡檢司鎮中元古界綜合柱狀圖Fig.2 Integrated histogram of Mesoproterozoic Earthem in Luonan county

3 地球化學特征

3.1 有機質豐度

對洛南縣巡檢司鎮中元古界長城系暗色泥巖58 個樣品進行了有機碳分析測試，TOC 變化范圍較大，變化在0.08% ～1.52%之間，平均值為0.4%.非烴源巖樣品占總樣品的比例為55.2%.達到烴源巖標準的樣品占總樣品的比例可達44.8%，其中差

圖3 洛南縣巡檢司鎮暗色泥巖野外照片Fig.3 Photos of dark mudstones in Luonan county

圖4 洛南縣巡檢司鎮烴源巖段綜合柱狀圖Fig.4 Integrated histogram of hydrocarbon source rocks in Luonan county

(a)在高山河組暗色泥巖中取樣(b)高山河組暗色泥巖 (c)高山河組暗色泥巖烴源巖、較好烴源巖和好烴源巖所占比例分別是25.9%，15.5%與3.4%(圖5，表1)。

3.2 有機質類型

3.2.1 飽和烴特征

優選研究區TOC 較高的6 個暗色泥巖樣品進行飽和烴氣相色譜分析，在色譜圖上呈單峰型分布，主峰碳為nC16 和nC17，低碳數較豐富，高碳數比較匱乏，具有低碳數優勢，說明生源來源于低等生物，反映有機質類型以Ⅰ型為主(圖6，表2)。

表1 洛南縣巡檢司鎮中元古界長城系部分暗色泥巖地球化學指標統計表Tab.1 Organic geochemical parameters of Mesoproterozoic hydrocarbon source rocks in Luonan county

圖5 洛南縣巡檢司鎮烴源巖TOC 頻率分布圖Fig.5 Frequency histogram of TOC of hydrocarbon source rocks in Luonan county

表2 洛南縣巡檢司鎮中元古界長城系暗色泥巖可溶有機質飽和烴色譜特征參數表Tab.2 Saturated hydrocarbon chromatogram of Mesoproterozoic hydrocarbon source rocks in Luonan county

6 個樣品中均檢出豐富的類異戊二烯烷烴，其中最豐富且最重要的是姥鮫烷(Pr)和植烷(Ph)，可以利用Pr/n-C17、Ph/n -C18 判斷烴源巖中的有機質類型。在圖版上投點可以看出，樣品基本落于海相Ⅱ型干酪根區域或海相Ⅱ型干酪根與混合型干酪根邊界線上。這類干酪根來源于海相浮游生物(以浮游植物為主)和微生物的混合有機質。生油潛能中等，但仍是良好的生油母質，是海相沉積中重要的有機質類型。

圖6 洛南縣巡檢司鎮烴源巖飽和烴氣相色譜圖Fig.6 Saturated hydrocarbon chromatogram of source rocks in Luonan county

3.2.2 氯仿瀝青“A”族組成

沉積巖中可溶族組成可從另一方面反映了生油氣母質的特征，通過分析巖石中的可溶有機質特征，也可間接幫助判別有機質類型。對6 個樣品進行氯仿瀝青“A”族組成分析，飽和烴含量范圍21.52% ～37.5%，介于20% ～40% 之間。飽和烴/芳烴值范圍為1 ～2.5，介于1.0 ～3.0 之間。非烴+瀝青質含量范圍43.5% ～70.88%，基本介于40% ～60%之間。判斷其為混合型干酪根類型即Ⅱ型干酪根，并且以Ⅱ1型為主，顯示出有機質類型較好的特點。

表3 洛南縣巡檢司鎮中元古界長城系暗色泥巖瀝青質含量及其族組成數據表Tab.3 Data of asphaltenes contents and group components for Mesoproterozoic hydrocarbon dark source rocks in Luonan county

圖7 Pr/n-C17 與Ph/n-C18 對比圖Fig.7 Comparative map of Pr/n-C17 and Ph/n-C18

飽和烴氣相色譜反映有機質類型以Ⅰ型為主。Pr/n-C17 與Ph/n -C18 對比圖中樣品落于海相Ⅱ型干酪根或海相Ⅱ型干酪根與混合型干酪根邊界線上。氯仿瀝青“A”族組成表明烴源巖以Ⅱ1 型為主。綜合上述結果，推測烴源巖類型應該以Ⅰ型為主，其次為Ⅱ型干酪根。

3.3 有機質成熟度

3.3.1 奇偶碳數比

在低成熟的有機質中正構烷烴絕大多數具有奇碳數優勢，隨熱演化程度的增加，奇碳數優勢會逐漸趨于消失。6 個樣品奇偶碳數比OEP 值介于0.76 ～1.04 之間，最高僅為1.04，說明樣品已經達到了比較高的熱演化程度。

3.3.2 Tmax值

洛南縣巡檢司鎮中元古界長城系暗色泥巖Tmax值介于583 ～601 ℃，均處于過成熟階段，以生成干氣為主。

圖8 洛南縣巡檢司鎮中元古界長城系暗色泥巖Tmax示意圖Fig.8 Tmax schematic diagram of Mesoproterozoic hydrocarbon dark source rocks in Luonan county

表4 洛南縣巡檢司鎮中元古界長城系暗色泥巖可溶有機質飽和烴色譜特征參數表Tab.4 Saturated hydrocarbon chromatogram of Mesoproterozoic hydrocarbon source rocks in Luonan county

4 結 論

1)中元古界烴源巖為一套瀉湖相暗色泥巖，沉積厚度較厚，具有一定的物質基礎;

2)烴源巖有機碳含量較高，有機質類型以Ⅰ型為主，其次為Ⅱ型，顯示出有機質豐度高、類型好的特點;

3)奇偶碳數比OEP 值較低，Tmax值高，說明烴源巖熱演化程度較高，處于過成熟階段，以生成干氣為主。

4)盆地南緣中元古界發育較好的烴源巖，并具備一定的生烴潛力。

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