趙軍輝，王蘇里

(西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安710069)

南祁連盆地下日哈坳陷大加連組烴源巖評價

趙軍輝，王蘇里

(西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系，陜西 西安710069)

南祁連盆地下日哈坳陷中三疊統(tǒng)大加連組碳酸鹽巖類烴源巖廣泛發(fā)育。通過野外剖面樣品采集，并運(yùn)用有機(jī)碳測試、干酪根分析、巖石熱解以及飽和烴氣相色譜技術(shù)進(jìn)行室內(nèi)樣品測試，綜合評價了研究區(qū)碳酸鹽巖露頭樣品的有機(jī)質(zhì)豐度、類型以及成熟度。結(jié)果表明:大加連組烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度中等，有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ2型，有機(jī)質(zhì)達(dá)到成熟－高成熟階段。綜合評價為差－中等烴源巖。

南祁連盆地;下日哈坳陷;大加連組;碳酸鹽巖;烴源巖

近年來，隨著油氣勘探領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，我國對青藏高原的石油地質(zhì)研究逐步展開，并取得了初步成果。尤其在祁連山南緣發(fā)現(xiàn)可燃冰，并推斷其氣源可能來自下伏的海相二疊系和三疊系后，南祁連盆地油氣資源引起人們的廣泛關(guān)注。長期以來祁連地區(qū)的研究重點(diǎn)始終集中在造山帶的基底演化、洋陸格局與碰撞造山過程［1－3］，而對于其烴源巖特征方面研究程度甚低。筆者主要依據(jù)研究工作中所獲得的有機(jī)地球化分析資料，對南祁連盆地下日哈坳陷中三疊統(tǒng)大加連組烴源巖特征進(jìn)行初步探討，為該區(qū)更深入的石油地質(zhì)研究和油氣勘探提供理論依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

南祁連盆地地處祁連山系南部，北側(cè)與廣泛發(fā)育前寒武系的中祁連相連，南部以宗務(wù)隆山與柴達(dá)木盆地相鄰。早、中三疊世，南祁連地區(qū)在繼承了晚古生代海相沉積環(huán)境的基礎(chǔ)上，海水自東南向西北侵入，形成了陸表淺海沉積;晚三疊世由于印支運(yùn)動的影響，基本結(jié)束了南祁連海相盆地的演化歷史［4］。下日哈坳陷(圖1)位于天棚隆起、大通山隆起與陽康隆起之間，北與木里坳陷相連通，呈北西—南東向展布，近似長方形，面積約5 000 km2?？傮w構(gòu)造形態(tài)為一由多個向斜和背斜組成的復(fù)式向斜，并伴生有斷裂構(gòu)造。研究區(qū)中三疊統(tǒng)大加連組主要為一套中厚層狀的碳酸鹽巖。巖性為灰白、淺灰、褐灰色層狀灰?guī)r、生物灰?guī)r、鮞?；?guī)r及粉屑灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r，厚度達(dá)860 m。

圖1 南祁連盆地構(gòu)造單元劃分圖

2 烴源巖基本地球化學(xué)特征

2.1 有機(jī)質(zhì)豐度

關(guān)于碳酸鹽巖類烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度的下限值至今尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同單位和學(xué)者所提出和選用的有機(jī)質(zhì)豐度下限值都是根據(jù)本國或本地區(qū)的實(shí)際情況靠經(jīng)驗(yàn)確定的。根據(jù)南祁連盆碳酸鹽巖類生烴巖的高成熟熱演化特點(diǎn)，并結(jié)合秦建忠(2004)和程克明(1996)的研究結(jié)果［5－6］，初步將研究區(qū)碳酸鹽巖類烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度的下限值定為0.04%，＞0.04%為烴源巖類，＜0.04%為非烴源巖類，具體評價標(biāo)準(zhǔn)見表1。

測試分析及綜合研究表明，中三疊統(tǒng)大加連組碳酸鹽巖是下日哈坳陷一套重要的生烴巖系，巖石有機(jī)質(zhì)的豐度特征見表2。測試結(jié)果表明，該區(qū)大加連組碳酸鹽巖類生烴巖的30塊樣品的有機(jī)碳(TOC)含量介于0.02% ～0.09%，平均值為 0.069%;生烴潛量(S1+S2)介于 0.03 ～ 0.09 mg/g，平均值為0.056 mg/g。與前面初步制定的碳酸鹽巖類烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評價標(biāo)準(zhǔn)比較，有機(jī)碳豐度值達(dá)中等烴源巖評價標(biāo)準(zhǔn)，生烴潛量豐度值達(dá)到差等烴源巖評價標(biāo)準(zhǔn)。綜合評價認(rèn)為，下日哈坳陷大加連組碳酸鹽巖屬差－中等烴源巖。

表1 南祁連盆地碳酸鹽巖有機(jī)質(zhì)豐度評價標(biāo)準(zhǔn)

表2 下日哈坳陷中三疊統(tǒng)大加連組碳酸鹽巖有機(jī)質(zhì)豐度特征

2.2 有機(jī)質(zhì)類型

針對南祁連盆地三疊系烴源巖中有機(jī)質(zhì)類型大部分具過渡型以及熱演化程度高的特點(diǎn)，將有機(jī)質(zhì)(干酪根)類型劃分為腐泥型(I)、腐殖腐泥型(Ⅱ1)、腐泥腐殖型(Ⅱ2)及腐殖型(Ⅲ)三類四種［7］。

2.2.1 干酪根有機(jī)元素組成特征

有機(jī)元素是沉積巖中有機(jī)質(zhì)的基本組成，不同來源的有機(jī)質(zhì)其元素組成有較大差異。一般認(rèn)為來自水生生物的腐泥型干酪根富氫貧氧，H/C原子比高，類型好，生烴潛力大;而以陸生高等植物為主的腐殖型干酪根富氧貧氫，H/C原子比低。經(jīng)過綜合測試、分析對比，對研究區(qū)中三疊統(tǒng)大加連組地面剖面樣品干酪根有機(jī)元素進(jìn)行范式圖投點(diǎn)(圖2)。從圖中可以看出，樣品全部落入高成熟甚至過成熟范圍內(nèi)。I型、Ⅱ型區(qū)內(nèi)無一樣品落入，并且部分樣品呈離散狀落在了Ⅲ型干酪根下面的虛線附近。

圖2 研究區(qū)烴源巖干酪根有機(jī)元素組成范式圖

經(jīng)過分析認(rèn)為造成上述情況的原因，一方面研究區(qū)三疊系已進(jìn)入高成熟階段，隨著熱演化程度的加深，干酪根的元素組成向富碳方向斂合，而H、O含量不斷降低，掩蓋了元素組成的真正面貌，使得樣品大部分為Ⅲ型干酪根;另一方面是碳酸鹽巖在沉積和成巖過程中大量原始有機(jī)質(zhì)丟失，加上地表風(fēng)化等原因，導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)氫組分的大量流失，造成了一些樣品落在了范氏圖上左下角及虛線附近。但根據(jù)其演化趨勢分析，認(rèn)為其主要還是由腐泥腐殖型干酪根(Ⅱ2型)組成。

2.2.2 干酪根鏡檢特征

研究區(qū)中三疊統(tǒng)大加連組碳酸鹽巖中干酪根顯微組份主要為類脂組，平均含量為75%，多數(shù)樣品集中分布在60%～80%之間，類脂組成分中以生物降解的水生生物為主;其次含有數(shù)量不等的植物孢子、花粉及殼屑。鏡質(zhì)組含量相對較小，平均含量為8%，樣品主要集中分布在6% ～9%之間，來源于高等植物的木質(zhì)組分，無熒光顯示(圖3－a)。惰質(zhì)組含量相對較高，平均含量為14%，多數(shù)樣品集中分布在10%～20%之間，鏡下多為不透明的黑色絲質(zhì)體，部分呈塊狀(圖3－b)。腐泥組含量很少，見于個別樣品中，含量僅占5% ～7%，這可能是區(qū)內(nèi)烴源巖干酪根類型較差的主要原因之一。

分析認(rèn)為，研究區(qū)中三疊統(tǒng)大加連組碳酸鹽巖類烴源巖的干酪根顯微組份中，類脂組含量較高;其次是鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組，純腐泥組很少。表明碳酸鹽巖沉積中有機(jī)質(zhì)具陸源和水生二元性，為海陸過渡相的有機(jī)質(zhì)特征。

圖3 下日哈坳陷中三疊統(tǒng)大加連組烴源巖有機(jī)顯微組分特征

2.2.3 可溶有機(jī)質(zhì)－氯仿瀝青“A”族組分特征

一般認(rèn)為，腐泥型(I)烴源巖的飽和烴/芳香烴比值大于3，腐殖型(Ⅲ)烴源巖的飽和烴/芳香烴比值為 0.08～0.5，混合型(Ⅱ)烴源巖的飽和烴/芳香烴比值介于兩者之間。從飽和烴、芳香烴比值(圖4)分析，所有樣品的飽/芳比值都大于1，多數(shù)樣品飽/芳比值介于l～3之間，少數(shù)樣品超過3或達(dá)到更高。因此，研究區(qū)中三疊統(tǒng)大加連組碳酸鹽巖類烴源巖主要為混合型(Ⅱ)。

圖4 下日哈坳大加連組烴源巖氯仿瀝青“A”的飽和烴－芳烴關(guān)系圖

2.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

有機(jī)質(zhì)豐度和類型確定后，有機(jī)質(zhì)成熟度就成為烴源巖能否生成大量石油或天然氣的關(guān)鍵［8］。目前研究有機(jī)質(zhì)成熟度的方法和評價指標(biāo)很多，本文筆者主要采用巖石熱解法、飽和烴氣相色譜法，對研究區(qū)中三疊統(tǒng)大加連組碳酸鹽巖類烴源巖進(jìn)行有機(jī)質(zhì)成熟度研究。

2.3.1 巖石熱解峰溫(Tmax℃)特征

烴源巖最大熱解峰溫(Tmax℃)值，具有隨熱演化程度的增加而升高的特點(diǎn)。研究區(qū)碳酸鹽巖樣品Tmax值介于440℃ ～518℃，平均值為468.7℃。表明研究區(qū)中三疊統(tǒng)大加連組碳酸鹽巖類烴源巖已進(jìn)入成熟－高成熟階段。

2.3.2 飽和烴氣相色譜特征

OEP值與CPI值是常用來判別烴源巖成熟度的指標(biāo)之一，兩者均以飽和烴奇偶優(yōu)勢來表征有機(jī)質(zhì)的熱演化程度。隨著熱演化程度加大，飽和烴奇偶優(yōu)勢逐漸消失。研究區(qū)碳酸鹽巖樣品的 OEP值介于0.79～1.70，平均值為 1.27;CPI值介于1.27～1.81，平均值為1.46。數(shù)據(jù)表明有機(jī)質(zhì)熱演化程度較高，已進(jìn)入成熟—高成熟階段。

3 結(jié)語

南祁連盆地下日哈坳陷中三疊統(tǒng)大加連組碳酸鹽巖類烴源巖主要由中－厚層淺灰色、深灰色生物灰?guī)r、微晶灰?guī)r組成。綜合分析認(rèn)為:研究區(qū)該套烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度中等;有機(jī)質(zhì)類型較好，主要為Ⅱ2型;有機(jī)質(zhì)熱演化程度較高，已進(jìn)入成熟—高成熟階段。綜合評價為差—中等烴源巖。

［1］趙生貴.祁連造山帶特征及其構(gòu)造演化［J］.甘肅地質(zhì)學(xué)報.1996，5(1):16 －29.

［2］魏春海.中國祁連山地質(zhì)構(gòu)造的基本特征［J］.地質(zhì)學(xué)報.1978，(2):95－105.

［3］向鼎璞.祁連山地質(zhì)構(gòu)造特征［J］.地質(zhì)科學(xué).1982，(4):364－370.

［4］仁擁軍，紀(jì)友亮，李瑞雪.南祁連盆地?zé)崴盏貐^(qū)上三疊統(tǒng)可能烴源巖地球化學(xué)特征［J］.西北地質(zhì).2001，34(2):75－81.

［5］秦建中，劉寶全，國建英，等.關(guān)于碳酸鹽巖的評價標(biāo)準(zhǔn)［J］.石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì).2004，26(3):281 －286.

［6］程克明，王兆云.高成熟和過成熟海相碳酸鹽巖生烴條件評價方法研究［J］.中國科學(xué)(D 輯).1996，26(6):537－543.

［7］謝其鋒，周立發(fā)，馬國福，等.南祁連盆地三疊系烴源巖有機(jī)地球化學(xué)特征［J］.北京大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版).2011，47(6):1034－1040.

［8］郭旭東，孫美麗，劉建濤，等.三塘湖盆地石炭系－二疊系火山巖系烴源巖地化特征［J］.天然氣勘探與開發(fā).2011，34(4):31－35.

Evaluation of Hhydrocarbon Source Rock of Dajialian Formation of Xiariha Depression in South Qilian Basin

ZHAO Jun － hui，WANG Su － li
(Department of Geology，Northwest University，Xi’an 710069，Shaanxi，China)

The hydrocarbon source rock of the middle triassic dajialian formation carbonate rock widely distribute in South Qilian Basin of Xiariha Depression.Through the outcrop samples collected and used of organic carbon test，kerogen analysis，rock pyrolysis and gas chromatography of saturated hydrocarbon for indoor sample test，the authors discussed organic matter abundance，type and maturity of outcrop carbonate samples of dajialian formation in the study area.The results show that the organic matter abundance is medium，the organic matter type isⅡ2，and the organic matter maturity has reached mature to high mature stage.It is finally eveluated as poor－ medium hydrocarbon source rock.

South Qilian Basin;Xiariha Depression;Dajialian Formation;Carbonate rock and Hydrocarbon source rock

P578

A

1004－1184(2012)04－0163－03

2012－04－05

國家重大基礎(chǔ)研究“973”項目“盆地系統(tǒng)內(nèi)外地質(zhì)動力相互作用與多種能源礦產(chǎn)形成的耦合關(guān)系”(2003CB214601)資助。

趙軍輝(1985－)，男，陜西扶風(fēng)人，在讀碩士研究生，主攻方向:含油氣盆地分析研究。