江陵凹陷古近系新溝嘴組下段原油芳烴餾分地球化學特征及油源對比

李夢茹，唐友軍，楊易卓，于瑾

1.中國地質調查局武漢地質調查中心（中南地質科技創新中心），武漢 430205

2.油氣地球化學與環境湖北省重點實驗（長江大學），武漢 430100

3.中國石油大學（北京）地球科學學院，北京 102249

4.中國石油玉門油田分公司，甘肅酒泉 735000

0 引言

江陵凹陷位于江漢盆地西南部，面積約6 500 km2，是江漢盆地最大的次級構造單元，也是江漢盆地內僅次于潛江凹陷的第二大生烴凹陷[1-2]。現今已發現了八嶺山、花園、荊西等多個油田及含油氣構造，但相較于該區的總資源量而言，資源探明率不足20%[3-4]。

前人認為江陵凹陷的勘探有利區主要集中在萬城斷裂構造帶、荊州背斜帶以及南部的公安單斜帶[3-4]。朱揚明等[5]研究發現，區別于潛江組重質高硫未熟的原油，新溝嘴組下段原油以輕—中質的低硫成熟油為主，地球化學特征指示其母質主要來源于陸生有機質并且沉積于水體較深的還原環境。前人基于江陵凹陷新溝嘴組原油的飽和烴餾分組成特征并結合油源對比認為，荊州背斜帶的新溝嘴組原油存在成熟和高成熟的兩種原油，油源方面除了本區新溝嘴組下段成熟烴源巖的貢獻外，還具有來自與其毗鄰的資福寺向斜帶和梅槐橋向斜帶相同層位的高成熟源巖的貢獻[6-8]；公安單斜帶的新溝嘴組原油為同一成因類型的高成熟原油，油源對比表明，該區原油除來自本區新溝嘴組下段成熟—高成熟烴源巖外，還有來自北部資福寺向斜帶的同層位高成熟烴源巖的貢獻[9]。相比之下，江陵凹陷北部地區由于復雜的地質條件（特別是在勘探目的層系上廣泛覆蓋的火山巖層的屏蔽作用和多期次構造運動的影響導致該地區地層破碎）[10]以及較低的烴源巖有機質豐度①繆九軍等.陵北地區烴源巖評價研究，2016.而未進行大規模勘探，限制了油氣勘探的發展和突破。筆者曾經對研究區原油及烴源巖（包含江陵凹陷北部地區）的飽和烴地球化學特征及單體烴碳同位素特征進行深入研究，并根據原油成熟度、沉積環境以及生源母質的差異將其劃分為兩類：Ⅰ類原油來自于萬城斷裂構造帶以及公安單斜帶，具有成熟度高、陸源有機質貢獻少、升藿烷系列含量極低的特征；Ⅱ類原油來自于荊州背斜帶，成熟度低于Ⅰ類原油，具有陸源有機質貢獻高、升藿烷系列化合物豐度較高的特征；油源對比顯示江陵凹陷北部地區的新溝嘴組下段烴源巖對兩類原油均存在一定貢獻，因此認為江陵凹陷北部地區具有一定的勘探潛力[11]。

由此可見，目前對江陵凹陷新溝嘴組下段原油的研究主要集中在飽和烴組成特征及單體烴碳同位素的分析上，鮮有文獻對該層位原油的芳烴化合物組成及分布特征進行深入剖析。芳烴作為原油及烴源巖抽提物中的重要組分往往蘊含著豐富的地質—地球化學信息，可以揭示原油母質類型、沉積環境和成熟度等方面的信息，并且相較于甾、萜烷等成熟度參數，芳烴成熟度參數往往具有更寬的適用范圍。因此，筆者擬在前期飽和烴分析結果的基礎上，通過對芳烴化合物分布及組成特征的研究，進一步細化研究區新溝嘴組下段原油的成熟度及生源母質類型，明確原油的來源及富集規律，為擴大江陵凹陷的油氣勘探領域提供地質—地球化學依據。

1 地質概況

江陵凹陷是在前白堊系基底上發育起來的斷坳型沉積凹陷，其北界為紀山寺斷層，南界為公安—松滋斷層，東以清水口斷層為界，西以問安寺斷層為界，四大斷層共同控制著江陵凹陷的成生發展，其內部則以萬城斷層為界，形成了南北分帶、東西分塊的構造格局[1-2]（圖1）。研究區縱向上發育兩套主力生油層系，分別為古近系的潛江組和新溝嘴組下段，油氣主要聚集于荊州背斜帶、萬城斷裂構造帶。本文所研究的原油樣品取自新溝嘴組下段，該層位烴源巖以深灰色泥巖為主，夾砂巖、泥膏巖及泥灰巖，自下而上又細分為：Ⅲ油組、泥隔層、Ⅱ油組以及I 油組（圖2），其中I 油組為主要產油層[3,11]。

圖1 江陵凹陷構造單元及樣品位置Fig.1 Structural units and distribution of samples in Jiangling Depression

圖2 江陵凹陷地層綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive stratigraphic histogram of Jiangling Depression

2 樣品與實驗

本文分析的23件古近系新溝嘴組下段的原油樣品分別來自于江陵凹陷的萬城斷裂構造帶、公安單斜帶以及荊州背斜帶3個地區，樣品分布見圖1。

原油樣品首先用正己烷沉淀瀝青質，再采用硅膠/氧化鋁柱色層把脫瀝青質后的原油進行族組分分離，此步驟先用正己烷洗脫出樣品中的飽和烴組分，再用2∶1 的二氯甲烷和正己烷混合溶液沖洗得到芳烴組分。對芳烴組分進行GC-MS分析，實驗條件如下：分析儀器為Agilent 6890/5975 臺式質譜儀，色譜柱為HP-5 ms 石英彈性毛細柱（60 m×0.25 mm×0.25 μm）；升溫程序：50 ℃恒溫1 min，50～100 ℃的升溫速率為20 ℃/min，100～310 ℃的升溫速率為3 ℃/min，310 ℃恒溫21.5 min；進樣器溫度為290 ℃，載氣為氦氣，流速為1.0 mL/min；檢測方式為全掃描和多離子檢測同時進行，全掃描的掃描范圍為50～550 amu，多離子檢測為目標化合物[12-13]。

3 原油芳烴地球化學特征

3.1 芳烴化合物組成分布特征

江陵凹陷原油樣品芳烴餾分總離子流圖的峰型特征呈現出明顯的地區性差異：位于荊州背斜帶的原油總體呈現雙峰態特征，意味著芳烴組成中低分子量的二環（萘系列化合物）或三環（菲系列化合物）化合物的含量與中高分子量的四環或五環化合物的含量大體相當，此類分布特征指示該地區原油大體處于中等成熟階段[14]；而位于萬城斷裂構造帶及公安單斜帶的原油則呈現前峰態特征，即第二峰群的中高分子量（芳甾、萜類烴等）含量較低，這類峰型往往出現在成熟度較高的原油中（圖3）。

圖3 江陵凹陷原油芳烴總離子流圖（a）6x-17井（萬城斷裂構造帶）；（b）耀1井（公安單斜帶）；（c）陵72-13井（荊州背斜帶）Fig.3 Total inorganic carbon (TIC) of aromatic hydrocarbons in crude oils from Jiangling Depression

在所分析原油的芳烴餾分中，主要檢測出8個系列共166 個化合物，包括萘系列（m/z:128～198）、菲系列（m/z:178～220）、?系列（m/z:228～256）、二苯并噻吩系列（m/z:184～226）、聯苯系列（m/z:154～182）、二苯并呋喃系列（m/z:168～196）、芴系列（m/z:166～194）、三芳甾系列（m/z:231），少數樣品檢測出了苯并芘、苝等化合物。蒽、苯并螢蒽、惹烯、苯并藿烷系列以及脫羥基維生素E未檢測出。

如表1所示，各系列化合物在芳烴餾分中的豐度隨構造單元的不同呈現出一定差異，具體表現為：分布在萬城斷裂構造帶及公安單斜帶的原油中菲系列化合物豐度最高，其次是萘系列和?系列，三芳甾類化合物含量很低甚至未檢測出；分布在荊州背斜帶的原油同樣以菲系列化合物豐度最高，但其次是萘系列和三芳甾系列，聯苯系列含量較低。

表1 江陵凹陷原油中各類芳烴相對含量Table 1 Content of aromatic compounds in crude oils from Jiangling Depression

3.2 芳烴化合物組成與原油成熟度

3.2.1 萘系列化合物

萘系列作為一種存在于原油和烴源巖抽提物中常見的化合物，常常蘊含著豐富的有機質來源以及熱演化程度等方面的信息[12]。研究區23件原油中均檢測出了一定量的萘系列化合物，其中取自萬城斷裂構造帶的原油中萘系列化合物含量最低，為6.52%～20.32%，平均值為10.10%；公安單斜帶的原油中萘系列化合物含量次之，為0.05%～25.15%，平均值為14.41%；荊州背斜帶的原油萘系列化合物含量最多，為12.94%～27.27%，平均值為18.48%。

利用空間構型的差異，烷基萘化合物的比值常被用于研究原油或烴源巖的熱演化程度。研究發現，烷基萘系列化合物中空間結構張力更大的αα構型要比ββ構型具有更高的活性，因而隨著埋深或者熱效應的增加，穩定性較差的αα構型會發生重排形成更穩定的ββ 構型的烷基萘系列化合物。根據這一特性定義了二甲基萘指數DNR 和三甲基萘指數TNR（計算公式見表2），這兩類參數隨著原油或烴源巖成熟度的增大而增大，研究人員通過對烷基萘指數與鏡質體反射率（Ro）實測值的相關性研究進一步提出了兩類烷基萘指數的等效鏡質體反射率公式：Rc1=0.09 DNR+0.49；Rc2=0.6 TNR+0.4[15-16]。等效鏡質體換算結果顯示：除部分樣品二甲基萘指數未能檢測出以外，原油樣品均顯示出了成熟原油的特征，并且不同構造單元中兩類烷基萘的指數值呈現出了明顯的差異性：萬城斷裂構造帶及公安單斜帶的原油中兩類烷基萘指數比較接近并且明顯高于荊州背斜帶的原油，折算的等效鏡質體反射率指示原油處于成熟—高熟階段；進一步研究荊州背斜帶各井參數值的差異發現：取自荊州背斜帶中部及東南部原油的兩類烷基萘指數值要略低于荊州背斜帶西北部，意味著荊州背斜帶中部及東南部原油具有更低的成熟度（表2）。

三甲基萘指數TMNr 和四甲基萘指數TeMNr（計算公式見表2）同樣可以用于表征成熟度，并且研究發現由于參數中采用的異構體極性和沸點相近，致使該類參數在使用時還可以免除運移過程中分餾效應的影響，對成熟度的變化反應也更加靈敏[14,17]。本文所研究的樣品中萬城斷裂構造帶的原油TMNr 值為0.52～0.90，平均值為0.76，TeMNr 值為0.69～0.88，平均值為0.82；公安單斜帶的原油TMNr 值為0.44～0.75，平均值為0.63，TeMNr值為0.65～0.82，平均值為0.75；荊州背斜帶西北部原油TMNr 值為0.49～0.60，平均值為0.53，TeMNr值為0.64～0.72，平均值為0.69；荊州背斜帶中部及東南部原油TMNr值為0.17～0.56，平均值為0.29，TeMNr值為0.49～0.65，平均值為0.56。據此判斷研究區原油成熟度由高到低為：萬城斷裂構造帶＞公安單斜帶＞荊州背斜帶西北部＞荊州背斜帶中部及東南部，這一結論與前文的兩類烷基萘指數分類結果大體相符，說明前人提出的各類烷基萘成熟度參數在研究區均具有較好的實用價值。

值得注意的是，研究區部分樣品中萘系列化合物的含量明顯偏低（圖3、表2），可能是由于萘系列中相關化合物分子量偏低，導致在分離過程中極易遭受揮發損失的影響，因此該系列化合物得出的結論將在下文結合其他成熟度參數進行綜合分析。

3.2.2 菲系列化合物

菲系列化合物作為研究區原油芳烴組分中含量最高的系列化合物同樣蘊含著沉積環境以及成熟度等方面的信息。利用菲和烷基菲的相對豐度來研究原油或烴源巖成熟度的方法已經比較成熟。在有機質的正常演化階段，甲基的重排占據主導地位，由于處在α 取代的9-甲基菲和1-甲基菲相較于β 位的3-甲基菲和2-甲基菲熱穩定性偏低，所以隨著熱演化程度的升高，在菲及其衍生物的內組成中，β 位取代的甲基菲化合物所占的比例會增加，而在更高的演化階段，取代甲基菲會向更為穩定的菲轉化[17]。Radkeet al.[18-19]率先提出利用菲及甲基菲4個異構體的相對豐度來衡量有機質成熟度的方法，即甲基菲指數MPI-1（計算公式見表2），后有學者對甲基菲指數與鏡質體反射率之間的關系進行了校正，建立了它們之間的換算關系[20]：

研究區23件原油樣品均檢測到了菲及甲基菲的4個異構體，根據此前萘系列化合物的成熟度分析結果，研究區原油樣品普遍處于成熟階段，因此使用公式（1），結果顯示：來自萬城斷裂構造帶及公安單斜帶的原油Rc3值大體相當，為0.61～1.22，平均值為0.89；來自荊州背斜帶西北部原油Rc3值為0.61～0.77，平均值為0.70；來自荊州背斜帶中部及東南部的Ⅱ2類原油Rc3值為0.55～0.83，平均值為0.62。研究區原油成熟度的變化同樣呈現萬城斷裂構造帶及公安單斜帶—荊州背斜帶西北部—荊州背斜帶中部及東南部遞減的趨勢，與前文萘系列化合物研究結果一致。

Kvalhemet al.[21]在系統研究煤樣中的菲及相關異構體的相對豐度后發現，無取代基的菲在不同熱演化階段含量的變化不盡相同，因此在前人的基礎上提出了單純利用甲基菲異構體的相對豐度來判識原油或烴源巖的成熟度參數F1和F2（計算公式見表2）。隨后一些學者發現該參數對各個成熟度階段的樣品都具有較好的指示作用，并且相較于MPI 參數能更好地區分成熟油與高熟油[17,22-23]。本文對兩個參數值進行了相關性研究，發現兩個參數值呈現出非常好的正相關性（圖4），表明它們在指示研究區樣品成熟度方面一致性較好。并且值得注意的是，相較于前文的成熟度參數，該類參數值的地區性差異不甚明顯，但是位于萬城斷裂構造帶中部萬13、萬12井的原油卻表現為明顯高于周圍樣品的參數值。前文提到，該類參數能更好地區分成熟油與高熟油，因此相較于研究區的成熟原油，這兩口井的原油應該處于高成熟階段，并且根據油藏充注理論（即先期注入的成熟度較低的原油，在運移作用下會相對遠離油源區）推測，這兩口井所處的位置可能最接近油藏的充注點，并且原油的運移方向指向具有較低成熟度原油所在的方向。

圖4 江陵凹陷原油F1 與F2 關系圖Fig.4 Relationship between F1 and F2 in crude oils from Jiangling Depression

3.2.3 二苯并噻吩系列化合物

二苯并噻吩類化合物作為含硫芳烴類化合物由于熱穩定性和抗生物降解能力較強常被用于進行成熟度的研究。前人根據異構體間熱穩定性的不同，分別定義了甲基二苯并噻吩參數MDR 和二甲基二苯并噻吩參數K1、K2（計算公式見表2），研究發現：隨著熱演化程度的增加，不穩定的化合物會逐漸向穩定的化合物轉化，參數值也會相應增加[24-25]。

如圖5 所示，除個別樣品外，前人提出的三個參數兩兩之間都呈現較好的正相關性，表明此類參數可以作為該區原油的成熟度參數，進一步結合樣品的平面分布特征發現：取自萬城斷裂構造帶及公安單斜帶的原油除具有異常高值的萬13 井外，三個參數值大體相當并且大于荊州背斜帶的原油，而荊州背斜帶內部則呈現西北部原油的參數值大于荊州背斜帶中部及東南部的特征（表2），可見該類成熟度參數呈現的研究區原油成熟度規律與前文一致。

圖5 江陵凹陷原油烷基二苯并噻吩成熟度參數相關圖Fig.5 Maturity parameter correlation of dibenzothiophene in crude oils from Jiangling Depression

進一步分析研究區不同構造單元的數據可以發現：萬城斷裂構造帶中，位于萬城斷裂構造帶中部的萬13 井和萬12 井原油具有明顯高于周圍樣品的參數值，指示原油處于高熟階段，這與此前甲基菲成熟度參數結果一致；而公安單斜帶中的耀5井也同樣體現出了明顯高于周圍樣品的參數值，回觀前文用到的成熟度參數，除了部分甲基萘參數未能獲得外，其他成熟度參數也能反映該井的原油在公安單斜帶中處于較高的成熟度水平，推測該井同樣處于最接近油源區的位置。

3.2.4 三芳甾系列化合物

三芳甾類化合物常常用于原油或沉積有機質的成熟度研究，本文選取C28TAS-20S/（20R+20S）來表征原油的成熟度，相較于前文的成熟度參數，研究區原油樣品的三芳甾類成熟度參數值比較接近，并未因為所處構造單元的不同體現出明顯的差異（表2）。三芳甾相較于規則甾烷而言在C-17 位上多了一個甲基，而C-10和C-13位上則少了一個甲基，因而會對C-20 位的異構化過程產生空間位阻，所以相較于其他成熟度參數而言三芳甾異構化參數對識別高熟的輕質油或者凝析油可能更為有效[26]，而此前結論中除個別井為高熟原油外，研究區原油大多處于成熟階段，因此該類參數對研究區原油成熟度的指示意義不大。

3.2.5 原油成熟度綜合探討

通過對研究區原油芳烴化合物分布特征以及各類芳烴成熟度參數的分析發現，研究區不同構造單元的原油成熟度呈現明顯的差異性：來自萬城斷裂構造帶及公安單斜帶的成熟度明顯高于來自荊州背斜帶的原油，并且位于荊州背斜帶西北部原油成熟度又要高于中部及東南部，這一結論與筆者利用飽和烴分布特征及成熟度參數得出的結論一致[11]。然而值得注意的是，此前根據甾、萜烷成熟度參數僅能區分不同構造單元間原油成熟度的相對高低，而不同構造單元內部成熟度的差異則難以體現（表2）。相比之下，芳烴化合物參數在成熟度方面具有更廣泛的適用性，故本文利用芳烴成熟度參數進一步甄別出了不同構造單元內部的高熟原油。萬城斷裂構造帶中的萬13井和萬12井和公安單斜帶中的耀5井在各自的構造單元內均具有明顯高于周圍樣品的芳烴成熟度參數值，屬于高熟原油范疇，推測它們處于各自構造單元中最接近油藏充注點的位置；而荊州背斜帶不同地區原油成熟度的差異則指示其內部原油存在由西北部向中部及東南部運移的可能。

3.3 原油母質來源與烴源巖沉積環境

3.3.1 芳烴化合物總體分布特征

前文提到，盡管各系列化合物在研究區原油芳烴餾分中的豐度隨構造單元的不同呈現出一定差異，但均以菲系列化合物豐度最高，萘系列化合物次之。前人研究表明，原油的母質來源與芳烴化合物的相對含量之間存在密切關系，一般而言，高含量的菲系化合物與低等水生生物的輸入存在密切關系，而萘系列化合物更多地被認為來源于陸生高等植物[27]。因此，研究區原油的芳烴化合物組成特征指示了母質來源以低等水生生物的輸入為主并存在部分陸生高等植物輸入的特點。

3.3.2 萘系列化合物

雖然目前關于萘系列化合物的生物來源尚未明晰，但一般認為1,2,5-三甲基萘和1,2,5,6-四甲基萘可以用來指示原油中存在高等植物的輸入[27-29]。前文提到研究區來自不同構造單元的原油成熟度存在明顯的差異，而1,2,5-三甲基萘作為研究區有效的成熟度評價參數，其相對含量不適合再用來指示原油的生源輸入，因此選用1,2,5,6-四甲基萘的相對含量進行原油母質來源的分析。表3顯示：萬城斷裂構造帶的原油1,2,5,6-TeMN與1,2,5,6-TeMN/TeMN的值分別為0.061%～0.877%、0.04～0.23，平均值為0.326%和0.11；公安單斜帶的原油1,2,5,6-TeMN 與1,2,5,6-TeMN/TeMN 的值分別為0.003%～0.993%、0.09～0.26，平均值為0.393%和0.16；荊州背斜帶的原油1,2,5,6-TeMN 與1,2,5,6-TeMN/TeMN 的值分別為0.636%～2.171%、0.18～0.44，平均值為1.218%和0.27。與荊州背斜帶相比，取自萬城斷裂構造帶和公安單斜帶的原油中高等植物的輸入較少，并且在荊州背斜帶內部位于中部及東南部的原油母源接受的高等植物生源輸入更多。

表3 江陵凹陷原油沉積環境及母質來源參數表Table 3 Sedimentary environment and source parameters in crude oils from Jiangling Depression

3.3.3 菲系列化合物

鏈烷烴中姥鮫烷和植烷的比值（Pr/Ph）可以較好地指示沉積環境的氧化還原性，芳烴組分中的菲（P）是沉積有機質成巖演化的產物，二苯并噻吩（DBT）則出現在還原性較強，還原硫豐富，且鐵離子較少的沉積環境中[30-31]。Hugheset al.[30]、朱揚明等[31]基于對不同沉積環境的樣品的綜合分析，用DBT/P 與Pr/Ph 的相對關系建立了區分沉積環境的圖版（圖6、表3）。研究區23 件原油樣品植烷優勢均比較明顯，圖版的落點比較集中，均落在深湖—半深湖相的沉積區域，指示這些原油源于水體較深，還原性相對較強的沉積環境形成的烴源巖，但由于兩類參數值比較接近，不同的構造單元并未顯示出明顯的差異性。

圖6 江陵凹陷原油DBT/P 與Pr/Ph 關系圖[28]Fig.6 Relationship between DBT/P and Pr/Ph in crude oils from Jiangling Depression[28]

3.3.4 三芴系列化合物

三芴系列包括：SF硫芴系列（二苯并噻吩系列）、OF氧芴系列（二苯并呋喃系列）和F芴系列。一般而言，芴和硫芴通常形成于還原或者強還原環境，而氧芴則形成于弱還原或者氧化的環境。前人研究表明，形成于鹽湖相或海相碳酸鹽巖的烴源巖中硫芴含量較高，在沼澤相煤或煤成油中氧芴含量較高，陸相淡水—微咸水湖相烴源巖中則以芴含量較高[32]，因此利用三芴系列的相對含量三角圖可以實現區分原油或沉積有機質沉積環境的作用（圖7a）。簡單的“三芴”系列三角圖對區分沉積環境較為典型的原油或沉積有機質有著較好的效果，而對于一些形成于氧化—還原過渡帶的樣品而言則具有一定的局限性。因此，李水福等[33]提出由三芴系列比值，即：∑SF/（∑SF+∑F）-∑OF/（∑OF+∑F）組成的相對關系圖版來實現對過渡帶樣品沉積環境的識別（圖7b）。結果顯示：萬城斷裂構造帶及公安單斜帶的原油中芴的含量占有一定優勢，指示了正常的還原環境，而硫芴的含量也相對較高，僅次于芴的含量，同時體現了其沉積水體具有一定的鹽度；而來自荊州背斜帶的原油則以硫芴豐度最高，體現其源于強還原的沉積環境并且水體鹽度較高的特征。

圖7 江陵凹陷原油三芴系列參數圖Fig.7 Trifluorene series parameter diagram in crude oils from Jiangling Depression

3.3.5 三芳甾系列化合物

研究區23件原油樣品中除萬城斷裂構造帶的萬13井和公安單斜帶的耀5井未檢測到三芳甾系列化合物以外（前文提到這兩個樣品成熟度較高，可能是高熟階段原油的熱裂解作用導致），剩余樣品中三芳甾系列化合物均具有一定豐度，并且同樣存在地區間的差異性（表1）：萬城斷裂構造帶及公安單斜帶的原油中三芳甾系列化合物含量大體相當并且低于荊州背斜帶的原油，為0.14%～3.71%，平均值為1.23%，而荊州背斜帶中部及東南部的原油中三芳甾系列化合物含量要高于西北部。一般而言，豐富的三芳甾類化合物的檢出往往指示鹽湖環境和低成熟度的特征[34-35]，研究區三芳甾系列化合物含量特征表明，萬城斷裂構造帶及公安單斜帶的原油相較于荊州背斜帶原油，具有成熟度高并且沉積環境中水體鹽度較低的特征，而荊州背斜帶位于中部及東南部的原油母源形成的沉積水體更咸，成熟度更低。

除此之外，相關研究發現三芳甾烷系列高碳數異構體的分布受母質類型好壞的控制[36]。研究區原油的m/z231質量色譜圖中三芳甾系列高碳數異構體的分布特征根據地區的不同呈現一定的差異（圖8）。為了更直觀地展示這種差別，可以利用C27/C2820R TAS 與C26/C2820S TAS 的關系圖來判斷原油母質類型的優劣，結果顯示：取自萬城斷裂構造帶的原油母質類型最好，公安單斜帶的原油次之，而荊州背斜帶的原油則具有最差的母質類型（圖9）。

圖8 江陵凹陷各原油m/z 231 質量色譜圖（a）6x-17井（萬城斷裂構造帶原油）；（b）陵72-13井（荊州背斜帶西北部原油）；（c）陵66-P8井（荊州背斜帶中部及東南部原油）Fig.8 Mass chromatograms in crude oils from Jiangling Depression (m/z 231)

圖9 江陵凹陷原油C27/C28 20R TAS 與C26/C28 20S TAS 關系圖Fig.9 Relationship between C27/C28 20R TAS and C26/C28 20S TAS in crude oils from Jiangling Depression

3.3.6 原油母質來源與烴源巖沉積環境綜合探討

在母質來源方面，研究區原油的芳烴化合物分布特征均以菲系列化合物豐度最高、萘系列化合物次之，指示了母質來源以低等水生生物輸入為主并存在部分陸生高等植物輸入的特點。筆者此前對研究區飽和烴地球化學特征的分析結果顯示：與陸生高等植物輸入相關的重排補身烷含量與C24四環萜烷/C26三環萜烷參數，均體現出來自于荊州背斜帶的原油具有更多的陸生有機質生源輸入的特點[11]（表3）這與本文的芳烴研究結果相符。并且，本文通過芳烴參數進一步區分出荊州背斜帶內部生源輸入的差異，即位于中部及東南部的原油母源接受的高等植物生源輸入更多。

飽和烴的相關研究顯示，研究區域原油均體現出明顯的植烷優勢，Ⅰ類原油Pr/Ph平均值為0.55，為一般還原環境，Ⅱ類原油Pr/Ph平均值為0.49，為強還原的膏鹽沉積環境（表3），這與本文的芳烴研究結果相符。研究區原油均含有較高含量的伽馬蠟烷，而伽馬蠟烷一般被認為是水體高鹽度的象征，這與本文利用芳烴化合物得出的鹽湖相沉積環境相符。然而，細觀不同構造單元的伽馬蠟烷指數可以發現，如果按照高伽馬蠟烷含量指示高鹽度水體特征的理論，研究區來自萬城斷裂構造帶和荊州背斜帶西北部的原油具有相對更高的伽馬蠟烷含量，水體鹽度也應更高，這與前文芳烴參數得出的來自萬城斷裂構造帶的原油水體鹽度低于荊州背斜帶西北部的結論相悖。筆者通過進一步查閱文獻發現，相較于指示水體鹽度，伽馬蠟烷作為水體分層的標志可能更為準確，只是因為高鹽度水體常常伴隨水體分層，以往研究才經常將二者聯系在一起[37]，因此，萬城斷裂構造帶和荊州背斜帶西北部高的伽馬蠟烷含量可能僅僅指示了沉積環境中比較明顯的水體分層現象。除此之外，其他可以指示鹽度的參數如升藿烷系列、Ts/Tm（深水高鹽度水體環境會抑制異構單體Tm 向Ts 轉化[38]），由于取自萬城斷裂構造帶及公安單斜帶的Ⅰ類原油在18α-C27三降藿烷Ts 后出現明顯的基線漂移現象，除了C30H 藿烷和伽馬蠟烷存在一定的豐度外，高于C31的升藿烷系列含量極低，不太適合作為研究區水體鹽度的判識指標。因此，在水體鹽度方面由芳烴參數得出的結論可能更為可靠，即萬城斷裂構造帶及公安單斜帶的原油源巖形成時的水體鹽度低于荊州背斜帶的原油。

3.4 原油類別及平面分布特征

通過對芳烴系列化合物地球化學特征的綜合分析，并結合樣品在江陵凹陷的平面分布特征，將研究區原油分為兩大類（此前筆者通過飽和烴分析結果一致）。

Ⅰ類原油：該類原油取自萬城斷裂構造帶及公安單斜帶，成熟度參數指示兩個構造帶的原油成熟度大體相當，總體處于成熟—高熟階段；芳烴化合物組成特征及萘系列化合物的含量指示該類原油母質來源類型較好，均以低等水生生物的輸入為主并存在部分陸生高等植物輸入；三芴及三芳甾系列化合物指示該類原油的源巖形成于水體較深、還原性相對較強、鹽度較高的湖相環境。

Ⅱ類原油：該類原油全部取自荊州背斜帶，成熟度低于Ⅰ類原油。母質來源同樣以低等水生生物輸入為主但接受的陸生高等植物輸入要多于Ⅰ類原油，其烴源巖形成于高鹽度、強還原的深湖相沉積環境。此外，根據成熟度及母質來源的差異，該類原油還可細分為兩個亞類：西北部的Ⅱ1類原油和中部及東南部的Ⅱ2類原油；其中Ⅱ2類原油成熟度低于Ⅱ1類原油，并且接受的陸生高等植物輸入更多。

4 油源對比

古近系新溝嘴組下段是江陵凹陷主要的烴源巖層系，本次研究選取荊州背斜帶（Ⅰ油組、Ⅱ油組和泥隔層）、萬城斷裂構造帶（Ⅱ油組、Ⅲ油組），以及荊州背斜帶北部（Ⅱ油組、Ⅲ油組）三個地區的7件烴源巖作為主要研究對象，選取的樣品與筆者此前利用飽和烴及單體烴碳同位素進行油源對比的樣品保持一致。經過篩選用作油源對比的暗色泥巖樣品，在研究區內的分布較為均勻，涵蓋了該區主要的烴源巖目的層，泥巖有機質TOC 含量相對較高，具有比較好的代表性[11]，具體的芳烴化合物參數特征見表4。

表4 江陵凹陷烴源巖芳烴化合物參數表Table 4 Aromatic compound parameter in source rocks from Jiangling Depression

本文從原油與烴源巖的各系列芳烴化合物的分布特征、生源與沉積環境參數以及成熟度參數等方面進行油源對比：Ⅰ類原油與荊州背斜帶的Ⅰ油組烴源巖具有極為相似的芳烴化合物分布特征，而Ⅱ類原油的化合物分布特征則與萬城地區的兩個層位和荊州背斜帶Ⅱ油組烴源巖相似性較大（圖10a）；三芴系列化合物的相對含量對比圖顯示：Ⅰ類原油主要接受來自荊州背斜帶Ⅰ油組烴源巖的貢獻，而Ⅱ類原油則與萬城斷裂構造帶Ⅱ油組層位的烴源巖具有比較相似的沉積環境（圖10b）；三芳甾烷系列高碳數異構體的分布特征指示Ⅰ類原油與萬城斷裂構造帶的Ⅲ油組具有比較相似的生源母質類型，Ⅱ類原油則與荊州背斜帶的Ⅱ油組和荊州背斜帶北部Ⅲ油組母質類型接近（圖10c）；各地區各層位的烴源巖成熟度普遍低于Ⅰ類原油，而荊州背斜帶的三個層位和萬城斷裂構造帶的Ⅲ油組則與Ⅱ類原油具有大體相當的成熟度（圖10d）。

圖10 江陵凹陷芳烴參數油源對比圖Fig.10 Oil-source correlation of aromatic parameters in Jiangling Depression

綜合各類芳烴參數結果認為：（1）對于Ⅰ類原油而言，萬城斷裂構造帶的Ⅱ油組和Ⅲ油組為其主要的烴源巖，這一結論與利用飽和烴及單體烴碳同位素特征得出的結論相符[11]，并且沉積環境和系列化合物的組成特征還指示Ⅰ類原油同時存在荊州背斜帶Ⅰ油組的貢獻。而對于此前飽和烴結論認為的“存在來自荊州背斜帶北部Ⅱ油組烴源巖的貢獻”，在本文中無論是生源母質類型亦或是系列化合物分布特征，都缺少來自芳烴化合物的證據。并且值得注意的是，文中各地區各層位的烴源巖成熟度普遍低于Ⅰ類原油，可能指示該類原油還存在除本文外的其他區域或層位的貢獻；（2）Ⅱ類原油中兩個亞類之間相關性較大，均以荊州背斜帶和萬城斷裂構造帶的Ⅱ油組為其主要烴源巖，并且荊州背斜帶北部的Ⅲ油組也存在一定的貢獻。飽和烴結果中認為的“存在荊州背斜帶北部Ⅱ油組的烴源巖貢獻”，在芳烴化合物中未能體現。

5 結論

（1）通過對芳烴系列化合物地球化學特征的綜合分析，將研究區原油分為兩大類，其中第二類原油又分為兩個亞類，它們分別為：萬城斷裂構造帶及公安單斜帶的Ⅰ類原油、荊州背斜帶西北部的Ⅱ1類原油和荊州背斜帶中部及東南部的Ⅱ2類原油。Ⅰ類原油母質類型較好，以低等水生生物輸入為主，形成于水體較深、還原性相對較強、鹽度較高的湖相環境；Ⅱ類原油同樣以低等水生生物輸入為主但相較于Ⅰ類原油接受了更多的陸生高等植物輸入，形成于高鹽度、強還原的深湖相沉積環境，并且Ⅱ2類原油相較于Ⅱ1類具有更多的高等植物輸入特征。

（2）通過對芳烴總離子流圖峰型特征的分析并結合各類芳烴成熟度參數綜合認為：Ⅰ類原油成熟度普遍較高，并且位于萬城斷裂構造帶的萬13 井和萬12 井和公安單斜帶的耀5 井是高成熟原油，推測它們處于各自構造單元中最接近油藏充注點的位置；Ⅱ類原油大體處于成熟原油范疇，并且Ⅱ2類原油成熟度要略低于Ⅱ1類原油，推測荊州背斜帶內部原油存在由西北部向中部及東南部運移的可能。

（3）綜合芳烴及飽和烴的油源對比結果認為：Ⅰ類原油主要來自于萬城斷裂構造帶的Ⅱ油組和Ⅲ油組，同時存在來自荊州背斜帶Ⅰ油組的貢獻，并且原油較高的成熟度可能指示該類原油還存在除本文外的其他區域或層位的貢獻；Ⅱ類原油以荊州背斜帶和萬城斷裂構造帶的Ⅱ油組為其主要烴源巖，并且荊州背斜帶北部的Ⅲ油組也存在一定的貢獻，說明江陵凹陷北部地區的Ⅲ油組層位存在一定的勘探潛力。

致謝 感謝編輯和三位審稿專家對論文提出的有益指導和細致修改。