呂 曄，徐思煌

(中國地質大學(武漢)資源學院，湖北 武漢 430074)

珠江口盆地是南海北部大陸邊緣東段加里東-海西-燕山期褶皺基底上的中、新生代伸展盆地，白云凹陷屬于珠江口盆地南部坳陷帶的一個次級構造單元，整體展布成NEE向，是南海北部最具代表性的新生代深水陸坡沉積區(qū)[1]?？煞譃榘自浦魍?、白云東洼和白云南洼(圖1[2])，其中白云主洼和白云東洼都已獲得商業(yè)性油氣藏，被證實為生烴洼陷。白云凹陷目前已發(fā)現的天然氣主要為干酪根裂解氣，少量為原油裂解氣，主要以混合氣和油型氣為主，天然氣母質類型主要為腐殖-腐泥混合型(Ⅱ型)[3-4]；烴源巖熱模擬實驗表明，文昌組的湖相烴源巖以生油為主，高成熟階段生成的天然氣主要為原油裂解氣(約80%)；恩平組的淺湖相和沼澤相烴源巖油氣兼生，相對以生氣為主，主要為干酪根裂解氣(約80%)。白云凹陷已發(fā)現的油氣主要來自淺湖相-沼澤相烴源巖，天然氣以烴源巖干酪根裂解氣為主，以原油裂解氣為輔[5-6]。

圖1 珠江口盆地白云凹陷區(qū)域位置及構造分區(qū)圖(資料來源：文獻[2]，有修改)

1 烴源巖地球化學特征

1.1 烴源巖

據鄰近淺水區(qū)鉆探結果和地震相對比解釋認為，白云凹陷中存在三套烴源巖，分布在四個層位：①始新統(tǒng)中深湖相烴源巖，主要為文昌組的中深湖相砂泥巖；②已經為大量淺水區(qū)鉆井所揭示的漸新統(tǒng)煤系及湖相泥巖烴源巖，主要為下漸新統(tǒng)恩平組的河湖相含煤層系，以及上漸新統(tǒng)珠海組的濱淺海相砂泥巖，分布面積廣，厚度大，有機質豐度中等，Ⅱ2型干酪根為主；③下中新統(tǒng)海相烴源巖，主要為珠江組的濱淺相砂泥巖，有機質豐度中-低、類型較好、部分成熟[7]。

1.2 烴源巖評價

本文分別采用海相泥巖評價標準和陸相泥盆評價標準，從有機質的類型，有機質的成熟度和有機質的豐度三個方面對珠江組、珠海組和恩平組、文昌組的烴源巖進行分析評價。本文不再對有機質類型和成熟度過多闡述，僅提供統(tǒng)計分析結果以便與有機質豐度相結合進行分析，分析重點在于有機質豐度。

有機質的豐度評價的主要指標為有機碳含量(TOC)、生烴潛力(S1+S2)和自設參數Z值；有機質的類型，本文主要采用巖石熱解分析法來區(qū)分干酪根類型來確定有機質的類型，即利用收集的烴源巖樣本的氫指數IH(mg/g)與其最大熱解溫度Tmax(℃)的關系來確定；有機質成熟度評價的參數和方法有很多種，本文只引用鏡質體反射率(R0，%)法和巖石熱解峰溫(Tmax，℃)法。可以根據R0的值劃分干酪根演化階段，巖石熱解峰溫是烴源巖熱解S2峰的最大生烴強度處所對應的溫度，可反映有機質的演化程度。

1.2.1 烴源巖有機質類型

珠江組烴源巖有機質的類型以混合型(Ⅱ1和Ⅱ2型)為主，符合其陸坡深水沉積環(huán)境；珠海組和恩平組烴源巖有機質的類型以混合型(Ⅱ2型)，即腐泥腐殖型為主，分別符合其淺海陸架和陸相河流沉積環(huán)境；文昌組烴源巖有機質的類型以混合型(Ⅱ1型)，即腐殖腐泥型為主，符合其陸相湖泊沉積環(huán)境。

1.2.2 烴源巖有機質成熟度

根據白云凹陷地區(qū)主要烴源巖，即珠江組、珠海組、恩平組和文昌組部分井鏡質體反射率RO數據及烴源巖巖石熱解最高峰溫(Tmax)，基于埋深情況及其中深湖相沉積推測及分析得：文昌組烴源巖處于高—過成熟階段；恩平組烴源巖的有機質以中等—高成熟階段為主；珠海組和珠江組烴源巖的有機質均主要以低成熟階段為主。

1.2.3 烴源巖有機質豐度評價

綜合統(tǒng)計烴源巖熱解參數TOC、S1+S2并結合評價標準(表1)，分析得出(表2)，珠江組烴源巖主要屬于好的烴源巖，珠海組烴源巖主要屬于較好的—好的烴源巖，恩平組主要屬于較好—差的烴源巖，文昌組樣品雖少，但基于其廣泛發(fā)育的中深湖相沉積與烴源巖樣品實測值可以大膽推測其屬于好的～很好的烴源巖。

設定有機質豐度指數“Z”，來綜合表征有機質豐度，將其公式定義為式(1)。

Z=TOC×(S1+S2)×100

(1)

式中，Z值綜合了有機碳含量與生烴潛力兩項表征有機質豐度的指標，反映烴源巖的品質。

綜合統(tǒng)計各層位各構造單元的有機質豐度指數Z(表3)，普遍存在的規(guī)律是：珠江組和珠海組的Z值由北西向向南東向增大；恩平組和文昌組的洼陷地區(qū)Z值較凸起地區(qū)更高；白云主洼的Z值大于白云東北洼，白云東北洼又大于白云東洼。

表1 陸相湖盆烴源巖評價標準

資料來源：文獻[8]～[10]。

表2 烴源巖有機質豐度總計表

表3 各層位各地區(qū)Z值總計表

2 烴源巖古氧相

古氧相是指地層(或沉積物)沉積形成時的氧化還原性條件。本文主要是利用自然伽馬能譜將微量元素釷(Th)、鈾(U)分開測得其含量并求得其比值，來分析古氧相[11]。

鈾的天然礦物中僅有4+和6+化合物。在氧化條件下，鈾容易氧化為易溶的6+U，其通常以鈾酰離子(UO22+)形式存在，從而造成鈾的遷移和再分配。而在還原條件下，則形成4+U的不可溶化合物，從而使鈾不斷聚集。所以巖石中的鈾含量可以反映沉積環(huán)境的氧化-還原條件。232 Th是釷的主要同位素，其豐度幾乎等于100%。釷的化合價以4+為主，化學性質比較穩(wěn)定，不受氧化-還原條件的影響。并且，Th4+與U4+關系密切，其硅酸鹽和氧化物構造類型相同，常呈類質同象置換[12-14]。正是由于Th4+與U4+這種密切的伴生關系以及U隨氧化-還原條件所表現出的化學穩(wěn)定性差異，筆者才可以利用巖石中Th/U比值來反映沉積水體的氧化-還原條件。

本文根據測井數據中的放射性元素Th元素、U元素，統(tǒng)計其各深度的含量，計算Th/U的值，并按照其值的大小進行分類(Th/U的值<4為強還原性，4～10為還原性，10～30為弱還原性-弱氧化性，>30為氧化性)，分析時為了方便統(tǒng)計歸類，將弱還原性-若氧化性環(huán)境與氧化性環(huán)境統(tǒng)一歸為氧化性環(huán)境。需要說明的是：此古氧相分類標準突出的是還原性的沉積特點，其還原性環(huán)境是絕對的，而氧化性的沉積特點是相對的說法。

2.1 典型井古氧相分析

以東洼的L1井為例，其電測解釋圖見圖2。由圖2可以看出，L1井的Th/U曲線在4～10之間波動，即大部分深度段統(tǒng)計的Th/U值大于4小于10，表明其古氧相主要為還原性環(huán)境；在珠江組的下段和珠海組的上段，Th/U曲線波動較大，值較低，分析可能是砂巖層造成的；同理在恩平組下段的砂巖層段也出現類似情況，U、Th以及Th/U值明顯降低；在恩平組末段的砂巖層段，U值的突然增大，導致Th/U值很低，表現為強還原的古氧相環(huán)境。

圖2 L1井古氧相分析圖

2.2 各層位烴源巖古氧相

2.2.1 珠江組烴源巖古氧相

根據對珠江組地層共16口井的數據分析：云開低凸起，番禺低隆起，東北洼雖還原性地層所占比重最大，但較其他地區(qū)來說，Th/U值大于30的地層比重明顯較高，即氧化性較突出；云東低凸起、東洼和主洼的Th/U值介于4～10之間的地層比重較大，即還原性突出；云荔低隆起的Th/U值小于4的地層比重較大，即強還原性最為突出。因此，珠江組古氧相的還原性由北西向向南東向遞增。

2.2.2 珠海組烴源巖古氧相

根據對珠海組地層共14口井的數據分析：與珠江組相同的是，云開低凸起和番禺低隆起的Th/U值大于10的地層比重較高，即氧化性突出；東洼、東北低凸起和主洼依然還原性突出；主洼、云荔低隆起和東北洼的Th/U值依舊很小，即突出強還原性的古氧相。所不同的是，某X1井在珠江組層段的強還原性突出，珠海組層段氧化性明顯；東洼的某X2井由珠江組層段到珠海組層段的Th/U值增大，由還原性突出增強到強還原性明顯。

總體上看，珠海組古氧相的還原性由北西向向南東向遞增，且其古氧相的還原環(huán)境比珠江組的強。

2.2.3 恩平組烴源巖古氧相

根據對恩平組地層共4口井的數據分析，云開低凸起的氧化性較明顯；東洼還是以還原性-強還原性為主，體現其還原性-強還原性的地層厚度所占總地層的比例高達99.83%，與珠海組地層情況相同；云荔低隆起其強還原性明顯。

2.2.4 文昌組烴源巖古氧相

文昌組地層只有白云東洼的某X3井有Th、U值數據，其Th/U值較小，主要表現為強還原性其代表的白云東洼地區(qū)較恩平組來說還原性增強。總體來說，恩平組與文昌組洼陷地區(qū)的還原性較凸起地區(qū)更高(云荔低凸起除外)，從文昌組到恩平組烴源巖古氧相的還原性是增強的。

2.3 古氧相對烴源巖品質的影響

總體來看，根據上述各構造單元的古氧相統(tǒng)計結果可知，珠江組與珠海組古氧相的還原性由北西向向南東向遞增；恩平組與文昌組洼陷地區(qū)的還原性較凸起地區(qū)更高(云荔低凸起除外)，從文昌組到恩平組烴源巖古氧相的還原性是增強的。結合第三章中不同構造單元烴源巖有機質豐度的評價結果，珠江組與珠海組北西向有機質豐度較南東向低，即南東向地區(qū)的烴源巖優(yōu)于北西向地區(qū)；恩平組與文昌組洼陷地區(qū)有機質豐度較凸起地區(qū)高，即洼陷地區(qū)烴源巖更優(yōu)(云荔低凸起地區(qū)除外)。

綜上所述，古氧相的還原性環(huán)境有利于烴源巖的發(fā)育,具體表現為古氧相的還原性越強，烴源巖有機質豐度越高，即烴源巖的品質越高。

3 結論與討論

3.1 結論

1) 自下而上來看，烴源巖樣品實測值顯示，文昌組烴源巖屬于好-很好的烴源巖；恩平組與珠海組烴源巖屬于較好-好的烴源巖；珠江組烴源巖屬于好的烴源巖。

2) 本文提出的有機質豐度綜合指數Z的變化規(guī)律：珠江組和珠海組的Z值由北西向向南東向增大，恩平組和文昌組的洼陷地區(qū)Z值較凸起地區(qū)更高，反映南東向及洼陷地區(qū)的烴源巖較好；白云主洼的Z值大于白云東北洼、再大于白云東洼，反映白云主洼的烴源巖優(yōu)于白云東北洼，白云東北洼的烴源巖又優(yōu)于白云東洼。

3) 自下而上來看，文昌組與恩平組洼陷地區(qū)的還原性較凸起地區(qū)更高(云荔低凸起除外)，從文昌組到恩平組烴源巖古氧相的還原性是增強的，珠海組與珠江組古氧相的還原性由北西向向南東向遞增，珠海組烴源巖古氧相的還原性較珠江組更強；從平面的構造單元上來看，云開低凸起和番禺低隆起地區(qū)的烴源巖古氧相具有氧化性沉積特點；白云東洼、白云主洼和云東低凸起地區(qū)的烴源巖古氧相具有明顯的還原性沉積特點。

4) 烴源巖古氧相對其品質的影響：烴源巖還原性的古氧相有利于烴源巖發(fā)育，即其沉積期古氧相還原性越強，烴源巖的品質越高。

3.2 討論

本文提出的有機質豐度綜合指數Z的大小可以總體地反映出烴源巖品質的高低及其古氧相的氧化還原性。但在對比不同巖性與沉積相環(huán)境的烴源巖時，需在Z值基礎上增加適當比例系數后，再進行比較。

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