劉海鈺，張敏 （長江大學(xué)地球環(huán)境與水資源學(xué)院，湖北 武漢430100）

重排藿烷類化合物在地質(zhì)體中廣泛分布于烴源巖與原油中，是飽和烴生物標(biāo)志化合物的重要組成部分。在烴源巖或原油中存在多種同系物，17α（H）－重排藿烷系列是其中之一，與正常藿烷相似，17α（H）－重排藿烷系列也通常以為主峰。迄今為止，國內(nèi)外已有許多學(xué)者對重排藿烷的地球化學(xué)屬性進(jìn)行了探討，主要集中在沉積環(huán)境、成巖條件、成熟度、母質(zhì)來源等方面[1～11]，但其來源與成因尚不清楚。借鑒前人的研究成果，筆者從成熟度、沉積環(huán)境的氧化還原性、生源構(gòu)成等幾個方面探討梨樹斷陷下白堊統(tǒng)烴源巖的關(guān)鍵影響因素，對于梨樹斷陷下白堊統(tǒng)油－源的精細(xì)對比、主力油源巖的確定具有重要意義。

1 區(qū)域地質(zhì)概況與樣品分析

梨樹斷陷位于松遼盆地東南隆起區(qū)西南部，發(fā)育于晚侏羅世至早白堊世早期，為一下斷上坳、西斷東超的箕狀斷陷。梨樹斷陷在縱向上發(fā)育多套烴源層系：自下而上包括火石嶺組 （T3h）、沙河子組（K1sh）、營城組 （K1yc）及登婁庫組 （K1d），巖性主要為泥巖和煤系地層 （煤、碳質(zhì)泥巖和泥巖）。其中K1sh與K1y為區(qū)內(nèi)主力烴源巖，主要為濱淺湖、三角洲沉積體系。

從K1y和K1sh共采集了18個烴源巖樣品 （深灰、灰黑色湖相泥巖），對樣品進(jìn)行巖石熱解分析、抽提、族組分分離和GC－MS定量分析，其分析條件見文獻(xiàn) [12]。樣品的總有機(jī)碳 （TOC）質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.55%～5.03%，平均值為1.86%；氯仿瀝青 “A”質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.03%～2.92%，平均值為0.76%；生烴潛量 （S1＋S2）質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.13～10.03mg/g，平均值為3.87mg/g，反映出研究區(qū)烴源巖具有較高的生烴潛力。干酪根類型為Ⅱ－Ⅲ型。該層段烴源巖實測的鏡質(zhì)體反射率Ro為0.66%～1.27%，說明其有機(jī)質(zhì)現(xiàn)今尚處于生烴高峰演化階段。

2 生物標(biāo)志物特征

梨樹斷陷烴源巖樣品姥植比Pr/Ph為0.29～2.43，大多數(shù)樣品具有明顯的植烷優(yōu)勢，反映出沉積環(huán)境的還原性較強(qiáng)。伽馬蠟烷含量較高，絕大部分樣品伽馬蠟烷/C30藿烷比值大于0.2，有的樣品中伽馬蠟烷甚至為m/z＝191質(zhì)量色譜圖的主峰，表明烴源巖樣品整體發(fā)育于微咸水－咸水的沉積環(huán)境[1]。烴源巖樣品的20R－C27/C29規(guī)則甾烷介于0.07～0.90之間，表現(xiàn)為C29規(guī)則甾烷優(yōu)勢，反映出梨樹斷陷烴源巖有機(jī)質(zhì)類型主體為高等植物，存在明顯的水生生物輸入的特征。

從圖1可以看出，重排藿烷的含量在這些生油巖樣品中變化很大。來自SN65井、SN203井和SN92井等井的烴源巖樣品含有高－異常高的藿烷值達(dá)0.26～1.09）和C29Ts藿烷 （C29Ts/C29藿烷值達(dá)到0.23～1.75），其17α（H）－重排藿烷系列化合物碳數(shù)分布范圍為C27、C29～C35，分布模式與正常藿烷相似，其中含量最高，少數(shù)樣品含量要高于C30藿烷。而其余樣品 （如SN55井）的重排藿烷和C29Ts、Ts含量都較低，在m/z＝191質(zhì)量色譜圖中幾乎看不到重排藿烷。

圖1 梨樹斷陷典型烴源巖甾、萜烷質(zhì)量色譜圖

3 重排藿烷形成的因素探討

3.1 樣品成熟度

烴源巖樣品的Ro為0.65%～1.27%，20S/ （20S＋20R）－αααC29甾烷在0.4～0.6之間，說明樣品都已經(jīng)進(jìn)入成熟階段。將所有分析樣品的藿烷與對應(yīng)的Ro、20S/ （20S＋20R）－αααC29甾烷繪成相關(guān)圖 （圖2），結(jié)果顯示研究區(qū)內(nèi)出現(xiàn)成熟度接近但內(nèi)，相對豐度差異很大的現(xiàn)象，在Ro變化范圍藿烷沒有隨Ro增大而出現(xiàn)變大的趨勢 （圖2（a）），Ro在0.80%左右時即有低值又有高值出現(xiàn)，甚至在Ro最大值處出現(xiàn)了低值，圖2（b）中也出現(xiàn)類似的現(xiàn)象，可見這類化合物的形成不完全取決于熱演化程度。但在圖2 （a）中也可注意到，在Ro大于0.80，20S/ （20S＋20R）－αααC29甾烷大于0.45時，這個比值出現(xiàn)較多的高值，說明成熟度對重排藿烷的形成也起了一定的作用。

3.2 沉積環(huán)境的氧化還原性

圖2 梨樹斷陷生油巖樣品中/C30藿烷與Ro 、20S/ （20S＋20R）－αααC29甾烷相關(guān)圖

從沉積學(xué)角度來看，研究區(qū)K1sh與K1yc烴源巖主要發(fā)育于三角洲前緣和濱淺湖沉積環(huán)境，沉積水體表現(xiàn)為微咸水－咸水性質(zhì)。梨樹斷陷含量較高的烴源巖都分布在濱淺湖環(huán)境，而含量較低的烴源巖分布在三角洲相沉積環(huán)境。Pr/Ph是目前判別環(huán)境較為有效的指標(biāo)。從烴源巖樣品Pr/Ph與藿烷關(guān)系圖 （圖3 （a））中可以看出，低值在 Pr/Ph值為0～4.5之間都有分布，高值對應(yīng)的Pr/Ph分布在0.8～1.3之間，而文獻(xiàn) [11]報道的庫車凹陷陸相烴源巖中高對應(yīng) 的 Pr/Ph 為 1.70～3.00，表明高的不一定出現(xiàn)在有著高Pr/Ph的烴源巖中。除此之外，來自SN65井、SN203井、SN92井的烴源巖沉積環(huán)境氧化還原性相似，且都發(fā)育在濱淺湖環(huán)境，但相對豐度相差較大，甚至還出現(xiàn)隨氧化性增強(qiáng)而減小的現(xiàn)象。不像一般所認(rèn)為的那樣，氧化性越強(qiáng)重排藿烷越多，如發(fā)育于辮狀河三角洲前緣氧化性較強(qiáng)的SN22井和SN55井烴源巖樣品中含量就極低。可見重排藿烷的形成不完全由沉積環(huán)境的氧化還原性所控制。

圖3 梨樹斷陷烴源巖樣品Pr/Ph、伽馬蠟烷/C30藿烷與/C30藿烷關(guān)系圖

重排藿烷和伽馬蠟烷在生源和成因上并無直接的關(guān)系。伽馬蠟烷含量主要反映沉積水體的鹽度，但在一定程度上也能指示沉積環(huán)境的氧化還原性。圖3（b）中，伽馬蠟烷/C30藿烷與藿烷呈現(xiàn)一定的正相關(guān)關(guān)系，即出現(xiàn)還原性增強(qiáng)，含量反倒增加的現(xiàn)象，而形成機(jī)理表明強(qiáng)還原環(huán)境是不利于其形成的，再次表明環(huán)境的氧化還原性可能并不完全控制著的形成，而相對豐度隨伽馬蠟烷的這種變化可能是受水體鹽度的影響。

3.3 烴源巖的生源構(gòu)成

關(guān)于重排藿烷的生源，有的學(xué)者認(rèn)為所有重排類藿烷與17α（H）－藿烷都來源于細(xì)菌藿烷前身物[1]，有的學(xué)者認(rèn)為相對豐度可能與陸源生物[3]、紅藻等生物有關(guān)[9]。

上面已經(jīng)提到過，研究區(qū)烴源巖規(guī)則甾烷分布特征表明有機(jī)質(zhì)類型主體為高等植物輸入，存在明顯的水生生物輸入的特征，結(jié)合研究區(qū)內(nèi)烴源巖Pr/Ph 普 遍 較 低 （Pr/Ph 小 于1.50）的特征，故認(rèn)為 20R－aaaC29甾烷優(yōu)勢可能與菌藻類低等生 物 輸 入 有 關(guān)[12]。圖 4 為SN203井不同深度烴源巖樣品的m/z＝191的質(zhì)量色譜圖，值得注意的是，含較高的SN203井2037.5m處烴源巖樣品中還有著較豐富的長鏈三環(huán)萜烷，而含量低的樣品中長鏈三環(huán)萜烷的含量也低，其余樣品也存在這一現(xiàn)象。三環(huán)萜烷系列尤其是其中的長鏈三環(huán)萜烷一般指示了低等生物藻類的貢獻(xiàn)[13]。研究中檢測出的三環(huán)萜烷分布特征，表明這些烴源巖形成與咸化環(huán)境下藻類貢獻(xiàn)有關(guān)。

圖4 梨樹斷陷SN203井不同深度烴源巖萜烷組成分布圖

為了探討長鏈三環(huán)萜烷與重排藿烷類化合物之間的聯(lián)系，將所有分析樣品的藿烷與對應(yīng)的（C28＋C29）三環(huán)萜烷/C29藿烷繪成相關(guān)圖 （圖5），可以看到，藿烷與 （C28＋C29）三環(huán)萜烷/C29藿烷呈現(xiàn)很好的正相關(guān)關(guān)系，表明與長鏈三環(huán)萜烷可能有著相同的生源，它的形成與咸化環(huán)境下藻類貢獻(xiàn)有關(guān)。

4 結(jié)論

1）梨樹斷陷烴源巖樣品Ro分布在0.66%～1.27%之間，都已經(jīng)達(dá)到成熟階段。樣品的相對豐度并未隨著Ro的增加而增加，甚至成熟度相似的樣品含量差異顯著，表明這類化合物的形成不完全取決于熱演化程度。

圖5 梨樹斷陷烴源巖樣品 （C28＋C29）三環(huán)萜烷/C29藿烷與/C30藿烷相關(guān)圖

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