林西縣官地剖面林西組烴源巖生物標(biāo)志化合物特征

孫鵬，唐友軍

(長(zhǎng)江大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430100)

張永生，彭淵

(中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037)

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林西縣官地剖面林西組烴源巖生物標(biāo)志化合物特征

孫鵬，唐友軍

(長(zhǎng)江大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430100)

張永生，彭淵

(中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037)

林西組(P3l)是松遼盆地外圍勘探的重要層位，以林西縣官地剖面樣品為研究對(duì)象，對(duì)其有機(jī)質(zhì)生源構(gòu)成、沉積環(huán)境、成熟度進(jìn)行了探討。P3l烴源巖飽和烴氣相色譜呈現(xiàn)出單峰型、前峰態(tài)，其主峰碳為C23，表明烴源巖有機(jī)質(zhì)來源主要為混合有機(jī)質(zhì)；Pr/Ph(姥鮫烷/植烷)介于0.04～0.26，呈現(xiàn)出植烷優(yōu)勢(shì)，指示強(qiáng)還原的沉積環(huán)境；P3l烴源巖以C23三環(huán)萜烷作為主峰，三環(huán)萜烷含量豐富，藿烷/甾烷介于0.6～1.0 (平均0.84)，揭示細(xì)菌和藻類對(duì)有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)呈現(xiàn)出均勢(shì)；檢測(cè)到了一定含量的伽馬蠟烷，其值介于0.12～0.16(平均0.14)，說明應(yīng)為微咸水-半咸水環(huán)境；甾烷系列中以C27甾烷分布占優(yōu)勢(shì)為特征，C27甾烷/ C29甾烷為1.13，說明烴源巖母質(zhì)的生源構(gòu)成以低等水生生物藻類來源為主；同時(shí)檢測(cè)到一定含量的甲藻甾烷，說明P3l曾受到過海侵。

官地剖面;林西組；烴源巖；生物標(biāo)志化合物

近年來，隨著中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局對(duì)松遼盆地及外圍地區(qū)上古生界油氣基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查的深入，林西組(P3l)烴源巖單層厚度大、分布廣的特征逐漸為人們所認(rèn)識(shí)。前人[1～6]對(duì)P3l烴源巖進(jìn)行了巖石熱解、有機(jī)碳、干酪根元素、鏡質(zhì)體反射率等測(cè)試分析，綜合各項(xiàng)指標(biāo)認(rèn)為，P3l烴源巖主要為中等-好烴源巖，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ1型，達(dá)到高-過成熟演化階段。但從生物標(biāo)志化合物的角度進(jìn)行相關(guān)分析的認(rèn)識(shí)較少。目前，對(duì)P3l的沉積環(huán)境尚存一定爭(zhēng)議：黃本宏[7]認(rèn)為在晚二疊世為陸相沉積；朱如凱等[8]發(fā)現(xiàn)了淡水雙殼類化石與相關(guān)的植物類化石，認(rèn)為P3l的沉積環(huán)境為淺湖相；余中和[9]則認(rèn)為P3l早期應(yīng)為海相沉積，到了晚期逐步演變成海陸交互相；張永生等[10]在P3l發(fā)現(xiàn)了具有代表性的海相化石，認(rèn)為其應(yīng)為海相沉積。鑒于此，筆者在對(duì)P3l建組位置林西縣官地剖面詳細(xì)觀測(cè)的基礎(chǔ)上，采用氣相色譜、色譜-質(zhì)譜技術(shù)，從生物標(biāo)志化合物角度入手，剖析P3l烴源巖生物標(biāo)志化合物分布特征，解譯其蘊(yùn)含的有機(jī)質(zhì)生源、沉積環(huán)境、有機(jī)質(zhì)熱演化程度等方面的信息，以求從生物標(biāo)志化合物角度佐證P3l的沉積環(huán)境[11～15]。

1 樣品與試驗(yàn)分析

該次研究樣品采于林西縣官地剖面P3l，其剖面位于林西縣官地鎮(zhèn)大井村-翟家溝，起點(diǎn)坐標(biāo): 43°41′42″N，118°15′11″E，終點(diǎn)坐標(biāo):43°45′07″N, 118°05′23″E。剖面具體位置及巖性特征見文獻(xiàn)[14]。共采集7件暗色泥巖樣品，分別做了巖石熱解、有機(jī)碳、氯仿抽提、族組成分離、飽和烴色譜、飽和烴色譜-質(zhì)譜等分析，上述試驗(yàn)分析的條件參見文獻(xiàn)[15]。

2 樣品基礎(chǔ)地球化學(xué)特征

該次采集的暗色泥巖樣品主要位于P3l的一、二段。測(cè)試結(jié)果表明，7件樣品總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w(TOC))分布在0.41%～1.17%之間(平均0.87%)，氯仿瀝青“A”質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w(“A”))分布在0.0038%～0.0118%之間。因?yàn)槁额^樣品受風(fēng)化作用影響，生烴潛量較低。從w(TOC)來看，除1件樣品未達(dá)到烴源巖標(biāo)準(zhǔn)外，其他6件均達(dá)到了中等-好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)。

3 樣品生物標(biāo)志化合物特征

3.1 正構(gòu)烷烴與類異戊二烯烷烴

正構(gòu)烷烴的分布特征可用來判識(shí)烴源巖的有機(jī)質(zhì)來源和成熟度，以主峰和奇偶優(yōu)勢(shì)為主要分析依據(jù)；類異戊二烯烷烴則是一類能指示有機(jī)質(zhì)來源和沉積環(huán)境的生物標(biāo)志化合物[11～15]。圖1顯示P3l烴源巖飽和烴氣相色譜峰型為單峰型、前峰態(tài)，主峰碳為C18或C19，輕重比介于0.61～1.20之間(表1)，Pr/Ph(姥鮫烷/植烷)為0.04～0.26，具有明顯的植烷優(yōu)勢(shì)，指示P3l為強(qiáng)還原的沉積環(huán)境；同時(shí)由圖2可以判斷P3l烴源巖有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ1型。

表1 林西縣官地剖面P3l烴源巖飽和烴色譜參數(shù)表

注：CPI為碳優(yōu)勢(shì)指數(shù)；OEP為奇偶優(yōu)勢(shì)。

圖1 林西縣官地剖面P3l部分烴源巖飽和烴氣相色譜圖

圖2 林西縣官地剖面P3l烴源巖Pr/nC17與Ph/nC18散點(diǎn)圖

3.2 長(zhǎng)鏈三環(huán)萜烷和四環(huán)萜烷

長(zhǎng)鏈三環(huán)萜烷和四環(huán)萜烷系列是一類重要的生物標(biāo)志化合物，在不同性質(zhì)烴源巖中，其分布、組成特征及濃度變化存在著顯著差異。三環(huán)萜烷主要由微生物細(xì)胞膜中三環(huán)類異戊二烯醇形成，可能與某些菌藻類有一定的成因聯(lián)系[11]；豐富的四環(huán)萜烷系列常認(rèn)為與煤系烴源巖有著密切的關(guān)系[16]。從圖3中可以看出，林西縣官地剖面P3l烴源巖長(zhǎng)鏈三環(huán)萜烷含量較為豐富，碳數(shù)組成為C19～C30，其中以C23三環(huán)萜烷為主峰，C24四環(huán)萜烷與C26三環(huán)萜烷呈現(xiàn)均勢(shì)，暗示其有機(jī)質(zhì)來源主要為細(xì)菌類。

3.3 五環(huán)三萜系列

五環(huán)三萜系列包括藿烷系列和非藿烷系列，其中藿烷系列在生油巖提取物與原油中普遍存在，是指示細(xì)菌生源輸入的生物標(biāo)志化合物[18]；在非藿烷中，伽馬蠟烷參數(shù)是判斷咸水沉積環(huán)境的指標(biāo)，高含量的伽馬蠟烷往往存在于強(qiáng)還原和超鹽度沉積環(huán)境下形成的烴源巖和原油中，也是水體分層的標(biāo)志[19]。

官地剖面P3l烴源巖藿烷系列碳數(shù)分布較全，其主峰為17α(H)、21β(H)-C30藿烷，C31～C35藿烷豐度依次降低(圖3)。三環(huán)萜烷/五環(huán)三萜介于2.02～2.68之間(圖4)，說明有機(jī)質(zhì)成熟度較高。在非藿烷系列中，檢測(cè)到一定含量的伽馬蠟烷，伽馬蠟烷/C30藿烷分布在0.12～0.16之間(平均0.14)(圖4)，表明官地剖面P3l烴源巖存在于半咸水-強(qiáng)還原環(huán)境。

圖3 林西縣官地剖面P3l部分烴源巖萜烷類化合物分布圖

3.4 甾烷系列

甾烷類化合物的組成和分布特征受有機(jī)質(zhì)輸入的影響，因此可以用來判識(shí)烴源巖的有機(jī)質(zhì)來源和成熟度，以C27、C28和C29規(guī)則甾烷的相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、重排甾烷(C2920S/(20S+20R)、C29ββ/(ββ+αα))等為主要分析參數(shù)[20]。

圖4 林西縣官地剖面P3l烴源巖五環(huán)三萜系列比值柱狀圖

從圖5中可以看出官地剖面P3l烴源巖呈現(xiàn)出孕甾烷、升孕甾烷、C27甾烷豐度較高的特征，顯示其母質(zhì)來源以低等水生藻類為主。甾烷與藿烷的比值可表征藻類和高等植物與細(xì)菌對(duì)烴源巖源巖的貢獻(xiàn)。所分析的7件樣品甾烷與藿烷比值為1.14～1.31之間(圖6)，表明藻類和高等植物貢獻(xiàn)略高于細(xì)菌的貢獻(xiàn)。

圖5 林西縣官地剖面P3l部分烴源巖甾烷類化合物分布圖

圖6 林西縣官地剖面P3l烴源巖甾烷/藿烷柱狀圖

在該次的研究中檢測(cè)到了一定含量的甲藻甾烷(圖7)。根據(jù)前人的研究表明[21～23]，甲藻甾烷可以作為典型的海相沉積環(huán)境的標(biāo)志物，同時(shí)甲藻甾烷也可作為海侵指相標(biāo)志物。針對(duì)區(qū)內(nèi)所存在的爭(zhēng)議，并不能通過所檢測(cè)出甲藻甾烷而斷定P3l為海相沉積環(huán)境，其曾遭受過海侵是可以確定的。

圖7 林西縣官地剖面P3l烴源巖甲藻甾烷分布圖

圖8 林西縣官地剖面P3l烴源巖Ts/(Ts+Tm)和C2920S/(20S+20R)散點(diǎn)圖

4 成熟度特征

隨著熱演化程度的增加，一些特殊的生物標(biāo)志化合物會(huì)向穩(wěn)定的熱力學(xué)構(gòu)型轉(zhuǎn)化，因此利用各異構(gòu)體比值可獲得相關(guān)成熟度方面的信息。如甾烷系列中20R構(gòu)型向20S構(gòu)型轉(zhuǎn)化，14α(H)、17α(H)構(gòu)型向14β(H)、17β(H)構(gòu)型轉(zhuǎn)化，藿烷類Ts向Tm轉(zhuǎn)化等，但僅適用于未熟到成熟階段[11～13]。

官地剖面P3l烴源巖甾烷異構(gòu)化成熟度參數(shù)C2920S/(20S+20R)分布在0.45～0.53之間(平均0.48)，已近平衡終點(diǎn)；Ts/(Ts+Tm)介于0.49～0.51(平均0.50)，表明烴源巖已達(dá)到成熟階段(圖8)。

5 結(jié)論

1)內(nèi)蒙古東部林西縣官地剖面P3l烴源巖飽和烴氣色譜以單峰型、前峰態(tài)分布，主峰碳為C23，Pr/nC17、Ph/nC18關(guān)系圖揭示其有機(jī)質(zhì)來源為Ⅱ1型；藿烷/甾烷介于1.14～1.31之間，表明細(xì)菌和藻類對(duì)有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)處于均勢(shì)；甾烷系列中以C27甾烷豐度較高為特征，C27甾烷/C29甾烷為1.30～1.54，顯示其母質(zhì)來源以低等水生藻類為主。

2)P3l烴源巖伽馬蠟烷/C30藿烷分布于0.12～0.16(平均0.14)，說明烴源巖形成于微咸水-半咸水環(huán)境；Pr/Ph主要介于0.04～0.26，植烷優(yōu)勢(shì)較明顯，指示為強(qiáng)還原的沉積環(huán)境。檢測(cè)到一定含量的甲藻甾烷，說明P3l經(jīng)歷過海侵。

3)P3l烴源巖甾烷異構(gòu)化成熟度參數(shù)C2920S/(20S+20R)分布在0.45～0.53之間(平均0.48)，已近平衡終點(diǎn)值；Ts/(Ts+Tm)介于0.49～0.51(平均0.50)，表明烴源巖已達(dá)到成熟階段。

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[編輯] 鄧?yán)?/p>

2016-06-10

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41572098)。

孫鵬(1991-)，男，碩士生，現(xiàn)從事油氣地球化學(xué)方面的學(xué)習(xí)與工作,youzi7789@163.com。

TE122.2

A

1673-1409(2016)32-0001-06

[引著格式]孫鵬，唐友軍，張永生，等.林西縣官地剖面林西組烴源巖生物標(biāo)志化合物特征[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版), 2016,13(32):1～6.