李忠雄，何江林，杜佰偉，汪正江

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 資源學(xué)院，武漢 430074；2.成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，成都 610082； 3.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院 研究生院，北京 100037)

1 地質(zhì)概況

羌塘盆地位于西藏自治區(qū)的北部，面積約16×104km2。盆地南、北分別以班公湖—怒江縫合帶和拉竹龍—金沙江縫合帶為界，盆地東、西以中生界地層逐漸尖滅線(xiàn)為界[1-2]。根據(jù)航磁異常和大地電磁(MT)基底測(cè)深資料，可以將羌塘盆地劃分為3個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元，即北羌塘坳陷、中央隆起和南羌塘坳陷[3](圖1)。盆地內(nèi)主要發(fā)育3套地層：泥盆系—中三疊統(tǒng)為海相碳酸鹽巖、砂泥巖夾火山巖、硅質(zhì)巖組合；上三疊統(tǒng)—白堊系為濱淺海碎屑巖、碳酸鹽巖臺(tái)地、三角洲相碎屑巖夾膏鹽組合；古近系—新近系為陸相碎屑巖組合。此外，盆地底部可能還存在未變質(zhì)的下古生界地層。目前，中上侏羅統(tǒng)為盆地油氣勘探主要目的層，自下而上，中統(tǒng)由雀莫錯(cuò)組(色洼組)、布曲組、夏里組碎屑巖、碳酸鹽巖組成，上統(tǒng)自下而上由索瓦組、雪山組碳酸鹽巖、碎屑巖組成[4]。

羌塘盆地目前處于石油地質(zhì)普查——盆地評(píng)價(jià)的前期階段，大量資料主要來(lái)源于野外地表地質(zhì)剖面[5-6]，缺乏井下資料，但地表資料本身存在的局限性嚴(yán)重影響了對(duì)羌塘盆地乃至整個(gè)青藏高原油氣資源的評(píng)價(jià)工作[7-8]。針對(duì)此問(wèn)題，在北、南羌塘坳陷分別鉆探羌資1井和羌資2井，以獲取寶貴的地下石油地質(zhì)資料。

羌資2井位于西藏雙湖多瑪鄉(xiāng)桑嘎?tīng)柼敛急承北币?，井口坐?biāo)大致為N：32°47′,E：89°14′，開(kāi)孔層位是中侏羅統(tǒng)布曲組白云質(zhì)泥晶灰?guī)r、生屑泥晶灰?guī)r[9]，終孔層位是中侏羅統(tǒng)色洼組粉細(xì)砂巖、泥巖，終孔井深為812 m。

色洼組地層位于井深611 m以下(未鉆穿底部)，為一套紫紅、紫灰色細(xì)碎屑巖，除偶見(jiàn)少量深灰色泥巖具有一定的生油能力外，其它巖類(lèi)均不具有生油能力。

圖1 羌塘盆地區(qū)域構(gòu)造及鉆井位置Fig.1 Tectonic settings of the Qiangtang Basin and the well positions in the northern Tibet

布曲組碳酸鹽巖位于井深5～611 m之間(已鉆穿底部，中下部夾少量細(xì)碎屑巖)，主要為灰色、深灰色鮞?；?guī)r、砂屑灰?guī)r、生屑灰?guī)r、泥微晶灰?guī)r、泥微晶白云巖等，均具有一定的生油能力，是本次生物標(biāo)志化合物研究的重點(diǎn)。

筆者從布曲組碳酸鹽巖中選擇了30件泥微晶灰?guī)r樣品(其中有2件樣品含瀝青脈)到中石油西南油氣田公司勘探開(kāi)發(fā)研究院地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室作色—質(zhì)聯(lián)用(GC-MS)測(cè)試分析，以便探討樣品中生物標(biāo)志化合物的來(lái)源、分布特征及地質(zhì)意義。采樣位置、樣品編號(hào)及生物標(biāo)志化合物特征見(jiàn)圖2,表1。

2 生物標(biāo)志化合物分布特征

GC-MS分析結(jié)果表明，樣品中檢出了豐富的正烷烴、類(lèi)異戊二烯烴、萜類(lèi)化合物和甾類(lèi)化合物(圖3)。

2.1 正烷烴

從表1中可以發(fā)現(xiàn)，碳酸鹽巖飽和烴含量大多數(shù)明顯高于芳香烴含量，并且具有較高的飽和烴/芳香烴比值，其比值最小值為0.18，最大值為3.62，平均值為1.63，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型明顯與低等水生生物的輸入有關(guān)[10]。

碳酸鹽巖樣品中均檢出具有相似分布特征的正烷烴系列，在GC圖譜上具有以下特點(diǎn)：1)碳數(shù)分布比較完整，從nC10—nC35均有分布。2)主峰碳數(shù)以C17和C10為主，其次為C15,C16和C18。3)分布以單峰形態(tài)占優(yōu)勢(shì)；單峰型又分為前峰型和后峰型2種，并以前峰型為主；前峰型主峰碳數(shù)為C16或C17。4)奇偶優(yōu)勢(shì)比OEP值介于0.37～1.14之間，平均值為0.89，大多數(shù)接近平衡值1.00，無(wú)明顯的奇偶碳數(shù)優(yōu)勢(shì)分布。5)具有較高的∑C21-/∑C22+比，比值范圍為0.48～4.18，均值為2.28，除一件樣品為0.48外，絕大多數(shù)大于1.0，說(shuō)明輕烴組分占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，有機(jī)質(zhì)顯然與低等水生生物的大量參與有關(guān)[11-12]。

2.2 類(lèi)異戊二烯烴

所有的樣品均檢出豐富的類(lèi)異戊二烯烴，其中最豐富、最重要的是姥鮫烷(Pr)和植烷(Ph), Pr/Ph值介于0.56～1.03之間，平均值為0.75，其中，絕大多數(shù)樣品Pr/Ph值小于1.0，具有較為明顯的植烷優(yōu)勢(shì)，僅在井深160 m和550 m處出現(xiàn)姥鮫烷、植烷平衡，其Pr/Ph值均為1.03。

姥鮫烷、植烷以及姥植比( Pr /Ph)可作為沉積環(huán)境及介質(zhì)酸堿度的重要標(biāo)志[13-17]。研究區(qū)樣品的Pr/Ph平均值為0.75，可能說(shuō)明有機(jī)質(zhì)形成于較強(qiáng)的還原環(huán)境和一定的鹽度條件中。Pr/nC17和Ph/nC18分別為0.13～0.72和0.13～1.07，均值分別為0.39和0.58，表現(xiàn)出熱演化程度較高的特征。另外，Pr/nC17和Ph/nC18在剖面上具有非常明顯的同步分布規(guī)律(圖4)，說(shuō)明兩者之間具有非常好的相關(guān)關(guān)系。

圖2 羌塘盆地羌資2井布曲組地層特征及有機(jī)地化樣品采樣位置Fig.2 Stratigraphic characteristics of the Buqu Fm and organic geochemical sample position from Well QZ2 in the Qiangtang Basin

表1 羌塘盆地羌資2井碳酸鹽巖有機(jī)地化及生物標(biāo)志物參數(shù)Table 1 Comprehensive organic geochemical types and biomarker parameters of the Buqu Formation carbonate rocks from Well QZ2 in the Qiangtang Basin

續(xù)表1

注：Ⅰ=ΣnC21-/ΣnC22+；Ⅱ=三環(huán)萜烷/C30藿烷；Ⅲ=莫烷/C30藿烷；Ⅳ= C31升藿烷22S/(22S+22R)；Ⅴ=γ-蠟烷/C30藿烷；Ⅵ=孕甾烷/C29-ααα-20R甾烷；Ⅶ= C29ββ/(ββ+αα)；Ⅷ= C2920S/(20S+20R)；Ⅸ=ααα-20R甾烷∑C27/∑C29。

圖3 羌塘盆地羌資2井碳酸鹽巖飽和烴色譜和萜、甾烷質(zhì)量色譜圖Fig.3 Saturated hydrocarbon chromatogram, terpane and sterane mass chromatogram of carbonate rocks from Well QZ2 in the Qiangtang Basin

2.3 萜類(lèi)化合物

所有的樣品均檢出豐富的五環(huán)三萜類(lèi)化合物(藿烷系列)和三環(huán)萜烷，以及少量四環(huán)萜烷，其相對(duì)豐度五環(huán)三萜烷>三環(huán)萜烷>四環(huán)萜烷。五環(huán)三萜烷碳數(shù)分布范圍C27—C35，均以C30藿烷成分占優(yōu)勢(shì)；三環(huán)萜烷碳數(shù)分布范圍為C19—C30，以C21或 C23為主碳峰；在樣品中均檢出有γ-蠟烷的存在，但含量較小，剖面上其最大值出現(xiàn)在580 m處，315 m處出現(xiàn)第二大值；未檢出代表典型陸源輸入的奧利烷和羽扇烷[11]。

圖4 羌塘盆地羌資2井布曲組碳酸鹽巖生物標(biāo)志化合物參數(shù)綜合柱狀圖圖中羅馬數(shù)字意義為：Ⅰ=∑nC21-/∑nC22+; Ⅱ=三環(huán)萜烷/C30藿烷; Ⅲ=莫烷/C30藿烷；Ⅳ= C31升藿烷22S/(22S+22R)；Ⅴ=γ-蠟烷/C30藿烷；Ⅵ=孕甾烷/C29-ααα-20R甾烷；Ⅶ= C29ββ/(ββ+αα)；Ⅷ= C2920S/(20S+20R)Fig. 4 Comprehensive biomarker parameters columns of the Buqu Fm carbonate rocks from Well QZ2 in the Qiangtang Basin

長(zhǎng)側(cè)鏈三環(huán)萜烷來(lái)源于細(xì)菌類(lèi)或藻類(lèi)等低等水生生物,海相烴源巖含有較高的三環(huán)萜烷，三環(huán)萜烷/五環(huán)三萜烷比值可達(dá)0.1～1.0,一般為0.35～0.50[18]。四環(huán)萜烷一般被認(rèn)為是陸源輸入標(biāo)志物,但在華北薊縣震旦系和塔里木盆地寒武、奧陶系碳酸鹽巖海相烴源層中也相繼發(fā)現(xiàn)了C24四環(huán)萜烷，因此低等生物同樣也可能是C24四環(huán)萜烷的重要來(lái)源[19]。因此，上述萜類(lèi)化合物特征總體反映了樣品的原始有機(jī)母質(zhì)具有菌藻類(lèi)等低等水生生物輸入的特征。

γ-蠟烷是一種C30的三萜烷，主要通過(guò)還原原生動(dòng)物和光合作用細(xì)菌的四膜蟲(chóng)醇形成[20]，通常被作為鹽湖相和海相沉積環(huán)境及水體分層的標(biāo)志[21]。羌資2井碳酸鹽巖中γ-蠟烷普遍存在，但相對(duì)含量較低，γ-蠟烷/αβC30藿烷值均小于0.3，介于0.04～0.25之間，比林金輝[11]研究的藏北中侏羅統(tǒng)海相油頁(yè)巖的γ-蠟烷/C30藿烷值(均在0. 2以下，水體鹽度正常)稍高，反映了碳酸鹽巖沉積時(shí)水體有一定鹽度，但鹽度并不是很高。在剖面上(圖4)γ-蠟烷/αβC30藿烷值分布除在130 m和380 m出現(xiàn)明顯低值點(diǎn)外，其余位置分布較為平穩(wěn)，波動(dòng)不大，說(shuō)明水體鹽度相對(duì)較為穩(wěn)定，而明顯低值點(diǎn)的出現(xiàn)說(shuō)明鹽度可能受到某種外來(lái)影響。

2.4 甾類(lèi)化合物

碳酸鹽巖中檢出的甾烷類(lèi)化合物主要成分為規(guī)則甾烷(C27—C29)，次為孕甾烷(C21—C22)，重排甾烷(C27—C29)量少未檢出。除一件樣品(含瀝青脈泥晶灰?guī)r)外，其余樣品規(guī)則甾烷C27—C28—C29呈“V”字型分布，∑(C27+C28)>∑C29，∑C27/∑C29介于0.67～1.22之間，該比值在剖面上呈無(wú)規(guī)律的波狀分布，即C27優(yōu)勢(shì)或 C29優(yōu)勢(shì)在剖面上間隔出現(xiàn)。

地質(zhì)體中的甾烷主要是在成巖過(guò)程中，由藻類(lèi)、浮游動(dòng)植物及高等植物的甾酸衍生而來(lái)，甾烷一旦形成，不同碳數(shù)之間的甾烷不可能發(fā)生明顯的相互轉(zhuǎn)化，因此，甾烷是研究烴源巖母質(zhì)類(lèi)型的重要參數(shù)。一般來(lái)講，C27和C28甾烷通常來(lái)源于低等水生生物和藻類(lèi)[22]，而C29甾烷則不總是來(lái)源于陸源高等植物[23]，單體碳同位素的研究結(jié)果也支持這種認(rèn)識(shí)[24]。分析表明，樣品干酪根主要由來(lái)源于低等水生生物的顯微組分組成。因此，本文認(rèn)為羌資2井碳酸鹽巖的生物母質(zhì)主要來(lái)源于低等水生生物，是否有陸源高等植物參與仍需作進(jìn)一步研究。

3 生標(biāo)物與有機(jī)質(zhì)成熟度的關(guān)系

羌資2井碳酸鹽巖鏡質(zhì)體反射率Ro值介于0.99%～1.29%之間，平均值1.14%(圖2)，有機(jī)質(zhì)熱演化進(jìn)入成熟階段；在剖面上Ro值的分布也非常平穩(wěn)(僅在瀝青脈發(fā)育的位置有微小波動(dòng))，并隨深度增加，Ro值也有增加的趨勢(shì)，反映了有機(jī)質(zhì)的正常熱演化過(guò)程。

生物標(biāo)志化合物在成巖作用和有機(jī)質(zhì)演化過(guò)程中，巖石中的甾烷、萜烷分子會(huì)發(fā)生 “異構(gòu)化反應(yīng)”，如甾烷的ααα型向αββ型、藿烷的ββ型向βα型和αβ型轉(zhuǎn)換，側(cè)鏈上R型向R+S型的差向異構(gòu)化等。因此，這些不同構(gòu)型化合物的相對(duì)豐度就能用作判斷有機(jī)質(zhì)成熟度的參數(shù)，常用的有C31αβ22S/(22S+22R)、甾烷的C29ααα20S/(20S+20R)和C29αββ/(αββ+ααα)等[25]。通常認(rèn)為，生油門(mén)限C29ααα20S/(20S+20R)和C29αββ/(αββ+ααα)兩參數(shù)值約為0.25，到生油高峰達(dá)到平衡，前一比值為0.52～0.55，后一比值為0.7左右[26]。但在碳酸鹽巖等缺乏粘土礦物的巖石中，該比值一般偏低[27]。

羌資2井碳酸鹽巖剖面中(圖4)，甾烷C29ααα20S/(20S+20R)和C29αββ/(αββ+ααα)兩比值的分布特征較為近似，數(shù)值線(xiàn)條平穩(wěn)且波動(dòng)不大，說(shuō)明整個(gè)剖面具有一致或相似的熱演化程度；兩比值分別介于0.27～0.45和0.31～0.43之間，平均值分別為0.41和0.38，均已大大高于生油門(mén)限值，但未達(dá)到熱演化平衡值0.52～0.55。總體上說(shuō)明有機(jī)質(zhì)已達(dá)成熟階段但未到過(guò)成熟階段，與鏡質(zhì)體反射率Ro值反映的結(jié)果非常相似。

上述研究結(jié)果不支持地表地質(zhì)剖面研究中得到的有機(jī)質(zhì)已經(jīng)達(dá)到高成熟或過(guò)成熟階段的認(rèn)識(shí)[28-29]。

4 結(jié)論

1)羌資2井碳酸鹽巖中富含正烷烴、類(lèi)異戊二烯烷烴、萜類(lèi)化合物和甾類(lèi)化合物。正烷烴具有低碳數(shù)優(yōu)勢(shì)，輕烴組分占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)；植烷優(yōu)勢(shì)較為明顯；γ-蠟烷普遍存在，但相對(duì)含量較低；甾烷主要為規(guī)則甾烷，并顯示微弱C27優(yōu)勢(shì)或 微弱C29優(yōu)勢(shì)。

2)碳酸鹽巖有機(jī)母質(zhì)主要來(lái)源于菌、藻類(lèi)等低等水生生物，不能確定是否有陸源高等植物參與其中。

3)碳酸鹽巖沉積環(huán)境總體為還原—弱還原的微咸水海相環(huán)境，海水鹽度基本正常。

4)鏡質(zhì)體反射率和生物標(biāo)志化合物均顯示井下碳酸鹽巖有機(jī)質(zhì)處于成熟階段，該結(jié)論不支持地表樣品研究中得出的有機(jī)質(zhì)處于高成熟或過(guò)成熟階段的認(rèn)識(shí)。

致謝：本文是國(guó)家油氣專(zhuān)項(xiàng)“青藏高原油氣資源戰(zhàn)略選區(qū)調(diào)查與評(píng)價(jià)”子課題“羌塘盆地石油地質(zhì)資料淺鉆施工及測(cè)試分析”的部分研究成果，是課題全體人員辛勤勞動(dòng)的集體成果。課題在實(shí)施過(guò)程中得到了“羌塘盆地扎仁區(qū)塊1∶5萬(wàn)石油地質(zhì)構(gòu)造填圖”項(xiàng)目組全體成員的大力幫助，西藏地勘局第二地質(zhì)大隊(duì)也為課題的順利完成提供了有力支持。在此，謹(jǐn)向?yàn)楸菊n題順利實(shí)施、本文順利完成給予幫助和支持的同志和相關(guān)單位致以衷心的感謝。

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