孔鵬飛，張 敏

長(zhǎng)嶺地區(qū)東嶺斷陷雙101井火石嶺組烴源巖地球化學(xué)特征研究

應(yīng)用GC/ MS分析技術(shù)，對(duì)長(zhǎng)嶺地區(qū)東嶺斷陷雙101井火石嶺組烴源巖的地球化學(xué)特征進(jìn)行了分析，所得數(shù)據(jù)結(jié)果表明，火石嶺組烴源巖在2115～2400m深度段內(nèi)，為中等-較好烴源巖，通過(guò)鏡質(zhì)體反射率Ro和C3122S/(22S+22R)比值可以得知該段的烴源巖已達(dá)到成熟階段；烴源巖抽提物的正構(gòu)烷烴分布特征變化較小，為單前峰型，表示烴源巖主要為低等水生生物輸入為主，同時(shí)C27-C28-C29ααα(R) 規(guī)則甾烷的相對(duì)組成特征，以及縱向上隨著深度的變化，表明烴源巖母質(zhì)類型為混合型，且不同類型母質(zhì)在不同沉積階段輸入的比例是不同的；烴源巖植烷優(yōu)勢(shì)不明顯，Pr/Ph平均為1.03，Pr/Ph值以及烴源巖γ-蠟烷/C30藿烷比值隨深度變化而變化，說(shuō)明火石嶺組烴源巖沉積環(huán)境總體上還原性較好，且沉積水體環(huán)境在縱向上的非均質(zhì)性較強(qiáng)。

東嶺斷陷；火石嶺組；烴源巖；飽和烴；地球化學(xué)特征

松遼盆地是中國(guó)東北部的一個(gè)大型中新生代的陸相含油氣盆地。東嶺斷陷位于松遼盆地中央凹陷區(qū)南端，處于長(zhǎng)嶺凹陷東南緣，為華字井階地南端的一個(gè)鼻狀構(gòu)造。長(zhǎng)嶺凹陷上侏羅統(tǒng)火石嶺組為火山巖與沉積巖的互層建造，上部為火山巖，下部為沉積巖，在沉降較深的廣大的盆地中心為湖相的暗色泥巖沉積[1-2]。雙101井火石嶺組烴源巖的總有機(jī)碳含量較高，類型較好，具有較好的生烴潛力。通過(guò)對(duì)雙101井烴源巖抽提物的飽和烴生物標(biāo)志化合物進(jìn)行地球化學(xué)分析，更加清楚的認(rèn)識(shí)了雙101井火石嶺組烴源巖的地球化學(xué)特征，為全面了解該地區(qū)火石嶺組烴源巖以及油氣分布特征提供一定的依據(jù)。

1 試驗(yàn)部分

1)樣品 以在雙101井火石嶺組取得的暗色泥巖樣品12個(gè)為對(duì)象，樣品深度范圍在2115～2400m。

2)試驗(yàn)方法和條件 取5g巖樣，粉碎至100目，然后使用OGE2Ⅱ油氣評(píng)價(jià)工作站熱解儀進(jìn)行巖石熱解分析。另分別取80g左右樣品粉碎至100目，用索氏抽提法抽提。對(duì)分離出的飽和烴進(jìn)行色譜-質(zhì)譜分析。色譜-質(zhì)譜分析采用 HP6890N GC/5975IMSD，色譜柱為HP-5MS柱(30m×0.25mm×0.25μm)。進(jìn)樣口溫度為300℃。載氣為氦氣，流速為恒定1.0ml/min。升溫程序?yàn)?0℃恒溫1min，然后以3℃/min的速率升溫至315℃，恒定20min。掃描范圍為50～550amu，質(zhì)譜檢測(cè)為多離子檢測(cè)。

2 烴源巖基礎(chǔ)地球化學(xué)特征

1)有機(jī)質(zhì)豐度 對(duì)12個(gè)樣品的熱解分析表明，所取樣品的有機(jī)碳值均介于0.49%～5.99%之間，平均為2.21%，其中大于1.0%(好-很好生油巖)的樣品8個(gè)。暗色泥巖生烴潛量S1+S2值也普遍較高，最大值為41.77mg/g，平均值為9.13mg/g。生烴潛量在2mg/g以上的樣品9個(gè)。所分析的5個(gè)樣品的氯仿瀝青“A”含量均大于0.5%，介于0.858%～3.289%之間，平均為1.605%，總烴含量普遍大于500ppm。

綜合分析結(jié)果表明，火石嶺組暗色泥巖以好烴源巖為主，其次為中等烴源巖。

2)有機(jī)質(zhì)類型 從東嶺斷陷雙101井火石嶺組烴源巖熱解Tmax與氫指數(shù)IH關(guān)系圖(見(jiàn)圖1)和Tmax與降解率D關(guān)系圖(見(jiàn)圖2)可以看出，火石嶺組暗色泥巖樣品點(diǎn)主要落在Ⅱ1～Ⅰ型區(qū)域，其次為Ⅱ2型 ，極個(gè)別位于Ⅲ型干酪根區(qū)域，有機(jī)質(zhì)類型較好。

圖1 Tmax與氫指數(shù)關(guān)系圖

圖2 Tmax與降解率D關(guān)系圖

3)成熟度 烴源巖鏡質(zhì)體反射率與其埋藏深度呈正相關(guān)關(guān)系[3]。所測(cè)樣品鏡質(zhì)體反射率在2100m深度時(shí)，Ro值在0.7%以上，進(jìn)入生烴門限，在2400m左右深度，Ro值為1.16%，達(dá)到成熟階段。因此，筆者所分析的2115～2400m段烴源巖樣品目前處于成熟階段。

通過(guò)以上分析可以得出，雙101井火石嶺組烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高、類型好，且已進(jìn)入生烴門限，生烴潛力大，為有效烴源巖。

3 烴源巖飽和烴地球化學(xué)特征

1)正構(gòu)烷烴和類異戊二烯烷烴系列 正構(gòu)烷烴的分布與組成不僅可以反映烴源巖原始生烴母質(zhì)的性質(zhì)、沉積環(huán)境，而且還能反映烴源巖中有機(jī)質(zhì)經(jīng)歷的熱演化程度[4]。從雙101井火石嶺組泥巖氯仿瀝青“A”的85質(zhì)量色譜圖(見(jiàn)圖3)可以看出，正構(gòu)烷烴分布單前峰型，碳數(shù)分布范圍較寬，在C11～C43之間，主峰碳為C17或C18(見(jiàn)表1)，輕重比nC21-/nC22+介于1.42～3.02之間，正構(gòu)烷烴這種分布模式很可能與低等水生生物的貢獻(xiàn)作用有關(guān)，暗示其母質(zhì)類型較好。

表1 東嶺斷陷雙101井火石嶺組烴源巖正異構(gòu)烷烴部分參數(shù)表

注：K1h為下白堊統(tǒng)火石嶺組；CPI為碳優(yōu)勢(shì)指數(shù)；OEP為奇偶優(yōu)勢(shì)指數(shù)。

一般認(rèn)為，強(qiáng)還原、高含鹽環(huán)境的沉積物中常具有強(qiáng)烈的植烷優(yōu)勢(shì)，而在還原環(huán)境中，植烷豐度明顯減弱，但仍保持一定的優(yōu)勢(shì)；在沼澤環(huán)境中則往往具有強(qiáng)烈的姥鮫烷優(yōu)勢(shì)[5]。烴源巖Pr/Ph分布于0.72～1.31，反映出沉積環(huán)境總體上為還原的，在所分析的樣品深度段內(nèi)，上部和下部的的Pr/Ph比值較為接近，而中部的則相對(duì)偏大，表明沉積水體還原性呈先減小后增大的變化趨勢(shì)。Pr/nC17介于0.08～0.59，Ph/nC18介于0.08～0.95，兩者隨深度變化變化具有很好的一致性，即隨深度的增加而逐漸減小。

2)補(bǔ)身烷 從東嶺斷陷雙101井火石嶺組烴源巖補(bǔ)身烷(m/z123)質(zhì)量色譜圖(見(jiàn)圖4)上可以看出，在重排補(bǔ)身烷、C15補(bǔ)身烷的8β(H)異構(gòu)體以及C16升補(bǔ)身烷的8β(H)異構(gòu)體三者之間， C15補(bǔ)身烷的8β(H)異構(gòu)體豐度依然最高，重排補(bǔ)身烷含量較低，但隨著深度的增大，重排補(bǔ)身烷的含量有變高趨勢(shì)(見(jiàn)圖4)，C16升補(bǔ)身烷的8β(H)異構(gòu)體豐度介于兩者之間，三者呈不對(duì)稱倒“V”字型， C15-8β(H) 補(bǔ)身烷/C16-8β(H) 升補(bǔ)身烷介于0.93～1.24。造成烴源巖補(bǔ)身烷系列中的升補(bǔ)身烷含量較高和重排補(bǔ)身烷含量較低，除了受成熟度影響外，還受沉積環(huán)境的影響，圖5可以反映出不同深度段烴源巖沉積環(huán)境有一定的變化。

圖3 東嶺斷陷雙101井火石嶺組烴源巖正構(gòu)烷烴質(zhì)量色譜圖(m/z85)

圖4 東嶺斷陷雙101井火石嶺組烴源巖補(bǔ)身烷質(zhì)量色譜圖(m/z123)

3)萜烷系列 從東嶺斷陷火石嶺組烴源巖氯仿瀝青“A”的191質(zhì)量色譜圖(見(jiàn)圖5)可以看出，烴源巖三環(huán)萜烷碳數(shù)分布范圍主要在C19～C29之間，以C21三環(huán)萜烷為主峰，其次是C23三環(huán)萜烷，顯示出典型的湖相烴源巖三環(huán)萜烷分布模式，且母質(zhì)輸入以低等水生生物為主。在縱向上，隨深度的增加，三環(huán)萜烷含量逐漸增加，三環(huán)萜烷/C30藿烷比值隨深度增加，由0.28逐漸增大至1.71，這主要是由于烴源巖成熟度增大，五環(huán)三萜烷向三環(huán)萜烷轉(zhuǎn)化所致。此外，所研究深度段上部C24四環(huán)二萜/C26三環(huán)萜烷介于1.03～1.21，中部為0.81，而下部則為1.11～1.24，說(shuō)明高等植物的輸入在縱向上存在明顯的差異。

從圖5可以看出，烴源巖抽提物中藿烷系列化合物分布完整， C30藿烷占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，隨碳數(shù)增高呈遞減型分布，主要的萜烷參數(shù)見(jiàn)表2。伽瑪蠟烷含量常作為沉積水體咸度的標(biāo)志，含量低指示淡水沉積環(huán)境[6]。烴源巖γ-蠟烷/C30藿烷介于0.06～0.59之間，在縱向上，隨深度的增加，該值逐漸減小，反映出上部烴源巖形成于微咸水沉積環(huán)境，而下部水體鹽度極低，為淡水沉積環(huán)境，這也正體現(xiàn)了火石嶺組烴源巖形成的水體環(huán)境在縱向上的非均質(zhì)性較強(qiáng)。

烴源巖C29TS/C29降藿烷介于0.36～1.57，C30重排/C30藿烷介于0.11～0.55，C29TS/C29降藿烷和C30重排/C30藿烷2比值都隨深度的增加而增大，隨深度的變化2比值有較好的一致性。從而反映出C29TS和C30重排藿烷含量主要受成熟度影響，沉積環(huán)境的影響甚微。

表2 東嶺斷陷雙101井火石嶺組烴源巖部分甾、萜烷化合物參數(shù)表

圖5 東嶺斷陷雙101井火石嶺組烴源巖氯仿瀝青“A”的191質(zhì)量色譜圖

圖6 東嶺斷陷雙101井火石嶺組烴源巖氯仿瀝青“A”的217質(zhì)量色譜圖

Ts/(Ts+Tm)和C3122S/(22S+22R)比值是比較常用的萜烷成熟度參數(shù)。研究中烴源巖樣品的Ts/( Ts +Tm)較高，介于0.56～0.82，且隨深度增加而增大，表明源巖已達(dá)到成熟，與實(shí)測(cè)鏡質(zhì)體反射率Ro的解釋結(jié)果一致。而烴源巖樣品的C3122S/(22S+22R)比值介于0.46～0.57，基本上已經(jīng)接近平衡值(0.57～0.64為平衡值)[6-7]，因此該比值所反映的成熟度與鏡質(zhì)體反射率所反映的結(jié)果是相一致的。

4)甾烷系列 甾類化合物中，C29甾烷的20S/(20S+20R)以及ββ/(αα+ββ)比值都隨著成熟度的增大而升高，因此甾烷的有關(guān)構(gòu)型化合物的比值可作為評(píng)價(jià)成熟度的參數(shù)[3]。通過(guò)分析得到C29甾烷20S/(20S+20R)以及ββ/(αα+ββ)比值(見(jiàn)表2)表明，烴源巖已達(dá)到成熟階段，且2參數(shù)之間有較好的一致性。

圖7 東嶺斷陷雙101井烴源巖C27-C28-C29ααα(R)甾烷分布三角圖

C27-C28-C29規(guī)則甾烷相對(duì)組成常用來(lái)表征有機(jī)質(zhì)的生源構(gòu)成。一般以高等植物有機(jī)質(zhì)為主要生源時(shí)C29規(guī)則甾烷占優(yōu)勢(shì)，而以水生生物為主要生源時(shí)C27規(guī)則甾烷占優(yōu)勢(shì)。從烴源巖氯仿瀝青“A”的217質(zhì)量色譜圖(見(jiàn)圖6)上可以看出，從淺到深，規(guī)則甾烷C27αααR、C28αααR 和C29αααR相對(duì)組成分布均呈不對(duì)稱“V”字型，C27αααR峰略低于C29αααR，有研究表明，烴源巖中豐富的C29甾烷與浮游植物藻類的貢獻(xiàn)有關(guān)。此外，從規(guī)則甾烷C27-C28-C29ααα(R)甾烷分布三角圖上可以看出(見(jiàn)圖7)，C27ααα(R)甾烷含量介于19.37%～25.99%，C29ααα(R)甾烷含量介于46.16%～50.35%，總體顯示出烴源巖母質(zhì)類型為混合型(Ⅱ型)。

在縱向上，隨深度的增加，C27ααα(R)甾烷含量比值呈先減小后增大的趨勢(shì)， C28ααα(R)甾烷含量則呈先增大后減小的變化趨勢(shì)，而C29ααα(R)甾烷總體上呈逐漸減小的趨勢(shì)，表明不同類型母質(zhì)在火石嶺組沉積時(shí)期的不同階段輸入的比例是不同的。

4 結(jié) 論

1)火石嶺組烴源巖在2115～2400m深度段內(nèi)，為中等-較好烴源巖，以水生生物輸入為主，有機(jī)質(zhì)類型較好，主要為Ⅱ1～Ⅰ型，其次為Ⅱ2型 ，極個(gè)別為Ⅲ型干酪根。烴源巖的熱成熟度隨著深度的增加而增大，但仍處于低成熟階段。

2)烴源巖Pr/Ph值分布于0.72～1.31，平均為1.03，總體上反映出該段火石嶺組還原的沉積環(huán)境，上部和下部的的Pr/Ph比值較為接近，而中部的則相對(duì)偏大，反映了沉積水體還原性呈先減小后增大的變化趨勢(shì)。

3)烴源巖γ-蠟烷/C30藿烷分布范圍介于0.06～0.59之間，在縱向上，隨深度的增加，該值逐漸減小，表明火石嶺組烴源巖形成的水體環(huán)境在縱向上的非均質(zhì)性較強(qiáng)，上部烴源巖形成于微咸水沉積環(huán)境，而下部烴源巖則形成于水體鹽度極低的淡水沉積環(huán)境。

4)C27-C28-C29ααα(R) 規(guī)則甾烷的相對(duì)組成特征，表明出火石嶺組烴源巖母質(zhì)類型為混合型， C27-C28-C29ααα(R)甾烷含量隨著深度縱向上的增加的變化趨勢(shì)，反映出不同類型母質(zhì)在火石嶺組沉積時(shí)期的不同階段輸入的比例是不同的。

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[編輯] 洪云飛

P618.13

A

1673-1409(2012)05-N033-05

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.05.012

2012-02-29

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(40973041)。

孔鵬飛(1984-)，男，2007年大學(xué)畢業(yè)，碩士生，現(xiàn)主要從事油氣地球化學(xué)方面的研究工作。