內(nèi)蒙古西部額濟(jì)納旗苦水溝地區(qū)白山組烴源巖生烴條件研究

蔣興超 中國地質(zhì)大學(xué) （北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京100083 油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室 （長江大學(xué)）；長江大學(xué)地球化學(xué)系，湖北 荊州434023

陳踐發(fā) （油氣資源與探測國家重點實驗室 （中國石油大學(xué) （北京）），北京102249）

唐友軍 油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室 （長江大學(xué)） 長江大學(xué)地球化學(xué)系，湖北 荊州434023

魏建設(shè)，姜 亭 （中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安710054）

內(nèi)蒙古西部額濟(jì)納旗苦水溝地區(qū)白山組烴源巖生烴條件研究

蔣興超 中國地質(zhì)大學(xué) （北京）地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京100083 油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室 （長江大學(xué)）；長江大學(xué)地球化學(xué)系，湖北 荊州434023

陳踐發(fā) （油氣資源與探測國家重點實驗室 （中國石油大學(xué) （北京）），北京102249）

唐友軍 油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室 （長江大學(xué)） 長江大學(xué)地球化學(xué)系，湖北 荊州434023

魏建設(shè)，姜 亭 （中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安710054）

通過對苦水溝地區(qū)白山組實測剖面烴源巖展布特征及烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度、有機(jī)質(zhì)類型和成熟度的研究，結(jié)果表明白山組暗色泥巖發(fā)育，厚度達(dá)到了518.1m，主要沉積于淺海陸棚環(huán)境。有機(jī)碳含量分布范圍0.05%～1.26%，平均值為0.57%。應(yīng)用Pr／nC17與Ph／nC18的相關(guān)關(guān)系及 C27、C28、C29甾烷（ααα-20R）的相對含量，判斷其有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ1型。鏡質(zhì)體反射率及粘土礦物的研究均表明有機(jī)質(zhì)處于過成熟階段。綜合評價認(rèn)為，苦水溝地區(qū)白山組具備良好的生烴條件。

苦水溝地區(qū)；白山組；烴源巖；生烴條件

國土資源大調(diào)查項目 《西北地區(qū)中小盆地群油氣資源遠(yuǎn)景調(diào)查》項目組于2010年對內(nèi)蒙古西部額濟(jì)納旗苦水溝地區(qū)白山組進(jìn)行了1∶1000的剖面實測?？嗨疁衔挥陬~濟(jì)納旗石板泉西南約50km處，該地區(qū)白山組出露較為完整，實測中進(jìn)行了系統(tǒng)的地質(zhì)樣品采集。通過對剖面實測資料和烴源巖樣品的分析測試資料的研究，初步查明了白山組烴源巖分布及地球化學(xué)特征，揭示出該地區(qū)石炭系白山組具有較好的生烴條件。

1 烴源巖分布特征

額濟(jì)納旗及鄰區(qū)白山組按照巖性可以劃分為上、下兩段，上段主要為碎屑巖段，下段為火山巖段，苦水溝剖面為白山組上段。剖面實測表明，該段厚度 （真厚度）約1430余米，其中泥質(zhì)巖自下而上共發(fā)育9層，巖性主要為灰色、灰黑色粉砂質(zhì)泥巖和灰色、灰黑色泥巖，前者累積厚度為380.4m，后者累積厚度為137.7m，泥質(zhì)巖厚度共為518.1m，占地層厚度的36.2%。該泥質(zhì)巖段為淺海陸棚相，屬于陸棚泥微相。其余地層巖性主要為細(xì)砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖，屬于濱海相。

2 有機(jī)質(zhì)豐度

該剖面采集的90件烴源巖樣品均為地表露頭樣品。前人研究表明，產(chǎn)油潛量 （S1＋S2）、氯仿瀝青“A”和總烴等指標(biāo)受到風(fēng)化作用的影響較大，而總有機(jī)碳含量 （TOC）受風(fēng)化作用略?。?～3］。在未進(jìn)行風(fēng)化作用對烴源巖指標(biāo)體系影響的研究之前，主要運用TOC指標(biāo)來評價有機(jī)質(zhì)豐度的大小。參考陸相烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評價指標(biāo)體系［4］，基于研究區(qū)烴源巖熱演化程度較高且樣品均來自地表露頭的事實，考慮到熱演化作用和風(fēng)化作用過程中TOC的損失［5～7］，將有效烴源巖TOC含量下限確定為0.3%。

苦水溝剖面90件烴源巖樣品TOC分布范圍0.05%～1.26%，平均值為0.57%。樣品中28.9%未達(dá)到有效烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度下限值，12.2%的樣品為差烴源巖，50.0%的樣品為中等烴源巖，8.9%的樣品有機(jī)質(zhì)豐度達(dá)到了好烴源巖標(biāo)準(zhǔn) （圖1）。由此可見，白山組烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度中等，具備較好的生烴物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖1 苦水溝白山組烴源巖TOC含量分布圖

3 有機(jī)質(zhì)類型

有機(jī)質(zhì)類型是評價烴源巖質(zhì)量的重要指標(biāo)，類型的差異將會引起烴源巖有機(jī)質(zhì)的生烴潛力和烴類產(chǎn)物的差別。前人研究表明，烴源巖樣品越接近地表，風(fēng)化淋濾程度越深，O／C比值增大，H／C比值減小，使得Ⅱ型干酪根向Ⅲ型轉(zhuǎn)化［3］。因此，風(fēng)化作用和高成熟度會使得有機(jī)質(zhì)類型變差。苦水溝白山組20件樣品的干酪根碳同位素較重，分布在－22.6‰～－20.2‰，平均值為－20.8‰ （圖2），屬于Ⅲ型有機(jī)質(zhì)。而干酪根元素分析表明，白山組20件樣品的干酪根的H／C原子比的比值分布在0.20～0.34之間，O／C原子比分布在0.04～0.22，顯示出較低的H、O元素含量 （圖3（左）），可能受風(fēng)化與熱成熟作用的影響較大。

某些生物標(biāo)志化合物及其參數(shù)可以指示有機(jī)質(zhì)的來源，進(jìn)而判斷出相應(yīng)的有機(jī)質(zhì)類型。Shanmugam提出用Pr／nC17與Ph／nC18的相關(guān)關(guān)系來指示有機(jī)質(zhì)來源和成熟度［8］。圖3（右）中20件白山組樣品均分布在 “海相有機(jī)質(zhì)”范圍內(nèi)，表明苦水溝白山組泥質(zhì)巖有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ1型為主。

圖2 苦水溝白山組烴源巖穩(wěn)定碳同位素分布圖

圖3 苦水溝白山組烴源巖H／C-O／C原子比 （左）與Pr／nC17－Ph／nC18 （右）相關(guān)圖

甾烷化合物中C27甾烷優(yōu)勢指示水生生物來源，C29甾烷優(yōu)勢則指示高等植物來源，因此，可以根據(jù)C27、C28、C29甾烷3者的相對含量指示有機(jī)質(zhì)來源［9］。曾憲章等應(yīng)用C27、C28、C29甾烷 （ααα－20R）3者的相對含量提出了劃分有機(jī)質(zhì)類型的圖版［10］?？嗨疁系貐^(qū)20件白山組樣品中絕大部分分布在Ⅱ1范圍內(nèi) （圖4）。由此可見，風(fēng)化和成熟度作用對常規(guī)的有機(jī)質(zhì)類型判別指標(biāo)的影響較大，而對生物標(biāo)志化合物影響小，應(yīng)用Pr／nC17與Ph／nC18的相關(guān)關(guān)系和C27、C28、C29甾烷（ααα-20R）3者的相對含量來判斷有機(jī)質(zhì)類型的結(jié)果均表明，苦水溝白山組泥質(zhì)巖有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ1型。

圖4 苦水溝白山組烴源巖 C27－C28－C29甾烷三角圖 （ααα-20R）

4 有機(jī)質(zhì)成熟度

反映有機(jī)質(zhì)成熟度的參數(shù)較多，其中最為有效、也是最為經(jīng)典的參數(shù)就是鏡質(zhì)體反射率 （Ro）?？嗨疁习咨浇M烴源巖Ro資料表明，白山組泥質(zhì)巖有機(jī)質(zhì)成熟度較高，20件樣品的Ro值均大于2.0%，分布在2.16%～2.62%。

粘土礦物在成巖作用過程中的轉(zhuǎn)化與有機(jī)質(zhì)的成熟度有較好的對應(yīng)關(guān)系，2003年頒布的碎屑巖成巖階段劃分規(guī)范中規(guī)定伊／蒙間層 （I／S）中的蒙脫石層含量 （S%）與Ro的對應(yīng)關(guān)系［11］。研究中分析了2件白山組砂巖樣品的粘土礦物含量 （表1），粘土礦物中蒙脫石未檢出，伊利石相對含量最高，而層間礦物相對含量較少，I／S中的S%均為10%，由此可知其對應(yīng)的Ro大于2.0%，該結(jié)論與Ro指示有機(jī)質(zhì)演化階段的結(jié)論一致。據(jù)此可知，苦水溝剖面白山組有機(jī)質(zhì)成熟度高，處于過成熟演化階段。

表1 苦水溝白山組砂巖樣品粘土礦物含量表

5 結(jié) 論

1）額濟(jì)納旗苦水溝地區(qū)白山組上段發(fā)育一套厚度約為518.1m的淺海陸棚相泥質(zhì)巖，巖性主要為灰色、灰黑色的泥巖和粉砂質(zhì)泥巖。

2）苦水溝地區(qū)白山組上段TOC分布在0.05%～1.26%，平均值為0.57%，有機(jī)質(zhì)豐度中等。

3）根據(jù)Pr／nC17與Ph／nC18的相關(guān)關(guān)系及C27、C28、C29甾烷 （ααα-20R）3者的相對含量，判斷白山組上段烴源巖有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ1型；鏡質(zhì)體反射率及粘土礦物的研究均表明有機(jī)質(zhì)處于過成熟階段。

4）基于有機(jī)質(zhì)豐度、有機(jī)質(zhì)類型及有機(jī)質(zhì)成熟度的研究結(jié)果，認(rèn)為苦水溝地區(qū)白山組具備良好的生氣潛力。

該研究中樣品的采集得到了項目組各位同志的幫助，相關(guān)分析測試由長江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室完成，在此一并表示感謝。

［1］王玉華，侯啟軍，孫德君，等.柴達(dá)木盆地北緣地區(qū)中新生代地層油氣生成與資源評價 ［M］.北京：科學(xué)出版社，2004.

［2］趙政璋，李永鐵，葉和飛，等.青藏高原海相烴源層的油氣生成 ［M］.北京：科學(xué)出版社，2000.175～179.

［3］徐偉民.石油地球化學(xué)在油氣勘探中的應(yīng)用 ［M］.北京：石油大學(xué)出版社，1993.7～11.

［4］SY／T 5735-1995，陸相烴源巖地球化學(xué)評價方法 ［S］.

［5］張君峰，王東良，秦建中，等.青藏高原地面露頭樣品風(fēng)化校正研究 ［J］.石油實驗地質(zhì)，2001，23（3）：297～300.

［6］孟元林，肖麗華，楊俊生，等.風(fēng)化作用對西寧盆地野外露頭有機(jī)質(zhì)性質(zhì)的影響及校正 ［J］.地球化學(xué)，1999，28（1）：42～50.

［7］孟元林，王建國，肖麗華.野外露頭的盆地模擬研究與地下烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟度的預(yù)測 ［J］.中國海上油氣 （地質(zhì)），1996，10（1）：13～16.

［8］Shanmugam G.Significance of coniferous rain forests and related organic matter in generating commercial quantities of oil，Gippsland Basin，Australia［J］.AAPG Bulletin，1985，69 （8）：1241～1254.

［9］Peters K E，Walters C C，Moldowan J M.The Biomarker Guide：Volume 2，Biomarkers and Isotopes in the Petroleum Exploration and Earth History ［M］.Cambridge：Cambridge University Press，2005.

［10］曾憲章，梁狄剛.中國陸相原油和生油巖中的生物標(biāo)志化合物 ［M］.蘭州：甘肅科學(xué)技術(shù)出版社，1989.

［11］SY／T 5477-2003，碎屑巖成巖階段劃分規(guī)范 ［S］.

Hydrocarbon Generation Conditions of Source Rocks of Baishan Formation in Kushuigou Region of Ejina Banner （County）of Western Inner Mongolia

JIANG Xing-chao，CHEN Jian-fa，TANG You-jun，WEI Jian-she，JIANG Ting（First Author’s Address：School of Geosciences and Resources，China University of Geosciences，Beijing100083，China；Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources，Ministry of Education，Department of Geochemistry，Yangtze University，Jingzhou434023，Hubei，China）

Based on the study of source rock distribution characteristics of measured sections and organic matter abundance，its type and maturity of the source rocks of Beishan Formation in Kushuigou Area.The result shows that the thickness of dark mudstone is 518.1mand it is deposited in shallow marine shelf environment.TOC content ranges from 0.05%to 1.26%and average value is 0.57.According to the relationships between the ratios of Pr／nC17and the ra-tios of Ph／nC18，steranes C27－C28－C29triangle figure，it is indicated that the organic matter type isⅡ1.The characteristics of vitrinite reflectance，clay mineral show that the source rocks are at over-mature stage.Integrated evaluation shows that the hydrocarbon source rocks of Baishan Formation have good condition of hydrocarbon generation potential.

Kushuigou Region；Baishan Formation；hydrocarbon source rocks；hydrocarbon generation condition

TE122.1

A

1000-9752（2011）08-0040-04

2011-04-15

中國地質(zhì)調(diào)查局國土資源大調(diào)查項目 （1212010733506）。

蔣興超 （1980-），男，2002年大學(xué)畢業(yè)，講師，博士生，現(xiàn)主要從事油氣成藏和油氣地球化學(xué)方面的研究工作。

［編輯］ 宋換新