陶國(guó)亮, 申寶劍, 騰格爾, 仰云峰, 徐二社, 潘安陽(yáng)

(中國(guó)石化 石油勘探開(kāi)發(fā)研究院 無(wú)錫石油地質(zhì)研究所, 江蘇 無(wú)錫　214151)

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風(fēng)化作用對(duì)高演化黑色巖系有機(jī)質(zhì)影響因素分析
——以塔里木盆地柯坪地區(qū)玉爾吐斯組為例

陶國(guó)亮, 申寶劍, 騰格爾, 仰云峰, 徐二社, 潘安陽(yáng)

(中國(guó)石化 石油勘探開(kāi)發(fā)研究院 無(wú)錫石油地質(zhì)研究所, 江蘇 無(wú)錫214151)

摘要：通過(guò)對(duì)塔里木盆地柯坪地區(qū)東二溝剖面下寒武統(tǒng)玉爾吐斯組不同風(fēng)化程度巖石樣品的有機(jī)地球化學(xué)、掃描電鏡和能譜分析，探討了風(fēng)化作用對(duì)巖石有機(jī)質(zhì)特征的影響。結(jié)果表明：風(fēng)化作用越強(qiáng)，有機(jī)碳豐度越低、生烴潛力越差，黑色頁(yè)巖樣品中的有機(jī)碳和氯仿瀝青“A”含量的最大風(fēng)化丟失量在95%以上，硅質(zhì)巖風(fēng)化丟失量小于50%。氣候、暴露地表時(shí)間等因素是巖石發(fā)生風(fēng)化作用的主要外部因素；礦物組成和有機(jī)質(zhì)賦存方式是影響風(fēng)化程度的重要內(nèi)部因素，有機(jī)質(zhì)以游離態(tài)形式賦存在高演化頁(yè)巖中更易發(fā)生化學(xué)風(fēng)化而丟失。因此，不能僅根據(jù)野外剖面烴源巖樣品現(xiàn)今地化特征來(lái)進(jìn)行烴源巖評(píng)價(jià)和油氣資源量評(píng)價(jià)，而應(yīng)考慮風(fēng)化作用的影響。

關(guān)鍵詞：風(fēng)化作用；黑色頁(yè)巖；硅質(zhì)巖；有機(jī)質(zhì)賦存方式；塔里木盆地

風(fēng)化作用是地表或近地表的巖石或礦物與大氣、水及生物接觸過(guò)程中產(chǎn)生的各種物理、化學(xué)變化。由于構(gòu)造抬升作用而暴露地表或近地表的烴源巖遭受風(fēng)化作用后會(huì)產(chǎn)生一定的變化，這種作用不僅影響烴源巖的物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成，而且影響烴源巖生油能力評(píng)價(jià)。自Clayton等對(duì)黑色頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)的風(fēng)化特征等進(jìn)行研究以來(lái)[1]，有關(guān)黑色頁(yè)巖受化學(xué)風(fēng)化作用影響的研究日益受到諸多研究者關(guān)注[2-7]，重點(diǎn)集中在風(fēng)化作用與巖石礦物元素組成之間的變化方面，同時(shí)一些學(xué)者也探討了風(fēng)化過(guò)程中有機(jī)質(zhì)及碳同位素的變化特征[8-12]。國(guó)內(nèi)一些學(xué)者自80年代起開(kāi)始關(guān)注風(fēng)化作用對(duì)烴源巖的有機(jī)地球化學(xué)特征和生烴潛力的影響[13-17]，但至今國(guó)內(nèi)外很少有關(guān)于黑色頁(yè)巖受風(fēng)化作用的影響因素的研究。

塔里木盆地寒武系烴源巖是臺(tái)盆區(qū)海相油氣的重要來(lái)源[18-23]，由于該層位在臺(tái)盆區(qū)內(nèi)埋藏深度大，鉆遇井有限。前人對(duì)該地區(qū)烴源巖地球化學(xué)特征和盆地內(nèi)資源量的評(píng)價(jià)主要基于柯坪地區(qū)和庫(kù)魯克塔克地區(qū)下寒武統(tǒng)烴源巖露頭的分析，然而由于風(fēng)化作用，烴源巖露頭中C、H、S等元素遭受不同程度流失，相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)失真。針對(duì)以上問(wèn)題，本次研究采集了柯坪地區(qū)野外露頭黑色頁(yè)巖和硅質(zhì)巖樣品，通過(guò)地球化學(xué)、有機(jī)巖石學(xué)，結(jié)合掃描電鏡、能譜等先進(jìn)的分析技術(shù)，探討風(fēng)化作用對(duì)有機(jī)質(zhì)特征的影響，從而為該地區(qū)資源評(píng)價(jià)提供可靠的依據(jù)。

1樣品采集與實(shí)驗(yàn)分析

本次樣品采集的東二溝剖面位于阿克蘇西南約80 km的玉爾吐斯山，沿314國(guó)道西行至1 038～1 039 km之間，下公路向西行進(jìn)5 km左右處。東二溝剖面的玉爾吐斯組底部為灰黑色含磷結(jié)核硅質(zhì)巖、黑色—灰色薄層硅質(zhì)巖，中部為黑色碳質(zhì)頁(yè)巖、硅質(zhì)巖夾層，上部為深灰色—灰白色薄層微晶白云巖。采集的樣品位于剖面底部的一個(gè)礦洞內(nèi)，總厚度為9.6 m。洞內(nèi)樣品比較新鮮，基本沒(méi)有經(jīng)歷風(fēng)化作用，而沿洞內(nèi)向外同一層位的樣品受風(fēng)化作用逐漸增強(qiáng)，顏色逐漸變淺，最終為土黃色。采集樣品的巖性主要包括黑色頁(yè)巖和硅質(zhì)巖，其中風(fēng)化后的黑色頁(yè)巖呈土黃色，硅質(zhì)巖以條帶狀?yuàn)A在泥頁(yè)巖中間。東二溝剖面同一層位橫向黑色頁(yè)巖樣品編號(hào)為：DEG-d-1～DEG-d-6，其中1-4號(hào)樣風(fēng)化嚴(yán)重，5號(hào)樣半風(fēng)化，6號(hào)樣為洞內(nèi)未風(fēng)化樣品；DEG-d-1’～DEG-d-5’是緊連下層的硅質(zhì)條帶樣品；洞內(nèi)縱向硅質(zhì)頁(yè)巖樣品號(hào)為：DEG-Z-1～DEG-Z-11，其中1-9號(hào)為未風(fēng)化樣，10號(hào)為半風(fēng)化樣，11號(hào)為風(fēng)化樣(圖1，表1)。

對(duì)采集樣品分別進(jìn)行了有機(jī)碳含量測(cè)定、氯仿瀝青“A”抽提與計(jì)量、族組分分離與定量、巖石熱解、有機(jī)巖石學(xué)、掃描電鏡+能譜等分析。其中，有機(jī)碳含量通過(guò) LECO CS-400 碳硫測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定；氯仿瀝青“A”含量通過(guò)索氏抽提法，利用氯仿溶劑進(jìn)行抽提獲得；族組分采用層析柱法進(jìn)行分離、定量；巖石熱解數(shù)據(jù)通過(guò)Rock-Eval 6型巖石熱解評(píng)價(jià)儀進(jìn)行測(cè)定；掃描電子顯微鏡與能譜儀組合后，可以進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)和準(zhǔn)確的成分分析。

2風(fēng)化作用對(duì)有機(jī)質(zhì)特征影響

2.1有機(jī)碳含量

風(fēng)化作用對(duì)黑色頁(yè)巖有機(jī)碳的影響較大，由洞內(nèi)向外，風(fēng)化作用逐漸增強(qiáng)，同一層位有機(jī)碳的含量逐漸降低，相差最大達(dá)到近130倍；而風(fēng)化作用對(duì)同一層位硅質(zhì)巖有機(jī)碳影響相對(duì)不大，相差不到2倍(表1，圖2)。

圖1　塔里木盆地東二溝剖面樣品采集情況

除個(gè)別樣品外，洞內(nèi)縱向剖面樣品有機(jī)碳含量變化特征為(圖3)：越向下，有機(jī)碳含量越高，洞內(nèi)未風(fēng)化有機(jī)碳平均值為9.67%，屬于優(yōu)質(zhì)烴源巖。

2.2黑色頁(yè)巖生烴潛力

通常巖石熱解(S1+S2)數(shù)據(jù)代表烴源巖生烴潛力，從表1和圖3可以看出，由于該地區(qū)烴源巖處于高過(guò)成熟階段，有機(jī)碳主要以殘?zhí)紴橹?，烴源巖樣品總體生烴潛力相對(duì)不高，但是風(fēng)化對(duì)硅質(zhì)和泥質(zhì)烴源巖生烴潛力影響較大，風(fēng)化樣品幾乎沒(méi)有生烴潛力，而洞內(nèi)未風(fēng)化的樣品則具有一定的生烴潛力。

2.3可溶有機(jī)質(zhì)

國(guó)內(nèi)外已有的關(guān)于風(fēng)化作用對(duì)烴源巖有機(jī)質(zhì)的影響方面的研究表明，海相高成熟度有機(jī)質(zhì)比陸相有機(jī)質(zhì)更容易風(fēng)化[24-25]，有機(jī)質(zhì)中的固定碳含量越高，相對(duì)更穩(wěn)定[26-27]，而對(duì)于可溶有機(jī)質(zhì)(如氯仿瀝青“A”)的氧化，可能形成不溶的大分子量的非烴組分。

有機(jī)碳與氯仿瀝青“A”具有正相關(guān)性，有機(jī)碳越高氯仿瀝青“A”含量越高，且隨著風(fēng)化作用的加強(qiáng)，有機(jī)碳和氯仿瀝青“A”同時(shí)降低(表2)。族組分主要以芳香烴和非烴為主，說(shuō)明在風(fēng)化的過(guò)程中，有機(jī)質(zhì)的可溶以及輕質(zhì)組分更容易流失[9]。另外，碳同位素分析結(jié)果表明，風(fēng)化作用越強(qiáng)，碳同位素越偏重。

表1　塔里木盆地東二溝剖面玉爾吐斯組樣品熱解和有機(jī)碳分析數(shù)據(jù)

圖2　塔里木盆地東二溝剖面橫向有機(jī)碳含量和生烴變化特征

圖3　塔里木盆地東二溝剖面縱向有機(jī)碳含量和生烴潛力變化特征

樣號(hào)巖性w(TOC)/%氯仿瀝青“A”/10-6組分/%飽和烴芳香烴非烴瀝青質(zhì)δ13CPDB/‰氯仿瀝青“A”飽和烴芳香烴非烴瀝青質(zhì)DEG-d-1土黃色泥頁(yè)巖0.0822.76-27.7-28.5-27.3-27.5-27.7DEG-d-1'硅質(zhì)條帶0.5816.20-28.3-29.3-27.5-28.4-28.1DEG-d-4'硅質(zhì)條帶1.1720.66-27.7-29.1-27.3-28.0-29.1DEG-Z-2硅質(zhì)頁(yè)巖10.45240.768.9421.9550.837.48-31.4-30.3-31.9-31.8-31.6DEG-Z-5硅質(zhì)頁(yè)巖13.49783.208.2752.7517.8110.35-32.3-30.8-32.7-31.6-32.6DEG-Z-6硅質(zhì)頁(yè)巖5.2862.21-31.1-30.8-29.6-30.8-30.7DEG-Z-8硅質(zhì)頁(yè)巖9.0173.33-31.0-28.2-30.6-30.2-31.2DEG-Z-11硅質(zhì)頁(yè)巖2.7322.12-27.9-27.6-27.3-27.3-28.1

3有機(jī)質(zhì)風(fēng)化的影響因素分析

3.1自然因素

自然因素主要包括陽(yáng)光、風(fēng)、水及暴露時(shí)間等，在其他條件相同時(shí)，暴露時(shí)間的長(zhǎng)短是影響風(fēng)化最主要的因素[28]，暴露時(shí)間越長(zhǎng)，風(fēng)化作用越強(qiáng)，有機(jī)質(zhì)的損失越大(表1，圖2)。黑色頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)風(fēng)化一般不是物理風(fēng)化，而是典型的以化學(xué)風(fēng)化為主的地球化學(xué)過(guò)程[29]。通?；瘜W(xué)風(fēng)化主要有氧化、溶解和水解作用3種類型，柯坪地區(qū)屬溫帶大陸性干旱氣候，日照充足，年均降水量為73.8 mm，年蒸發(fā)量2 864.8 mm，蒸發(fā)量為降雨量的40倍以上，地表水系不發(fā)育，因此溶解和水解不是該地區(qū)主要的化學(xué)風(fēng)化作用類型。

3.2巖性

前人眾多研究表明黑色頁(yè)巖主要形成于生物大爆發(fā)和缺氧環(huán)境[30-33]，高的海洋生產(chǎn)力和還原環(huán)境為海相有機(jī)質(zhì)的保存創(chuàng)造了有利的條件，有機(jī)質(zhì)的風(fēng)化蝕耗主要受巖石性質(zhì)的控制，砂巖、泥巖中的有機(jī)質(zhì)風(fēng)化損失最大，其次是泥灰?guī)r、灰?guī)r、硅質(zhì)巖[13]。本文中亦出現(xiàn)相似規(guī)律，其中黑色頁(yè)巖在風(fēng)化過(guò)程中有機(jī)碳流失較大，有機(jī)碳含量最高和最低之間相差130多倍，這可能是由于干燥炎熱的氣候使得氧化作用容易進(jìn)行，礦物中的低價(jià)碳元素與大氣中的游離氧化合變?yōu)楦邇r(jià)元素的作用。有機(jī)質(zhì)風(fēng)化的方式主要有2種：一是有機(jī)質(zhì)的自身發(fā)酵，生成甲烷并釋放CO2而被氧化分解[34]，具體反應(yīng)公式為：

2CH2O → CO2+ CH4

其中，甲烷又可進(jìn)一步被氧化產(chǎn)生CO2。二是硫化物礦物氧化分解產(chǎn)生強(qiáng)酸性水溶液和過(guò)渡價(jià)態(tài)金屬使有機(jī)質(zhì)分解[29]：

因日照的條件不一樣，磷礦洞內(nèi)陽(yáng)光照射不到，沿洞口向外，陽(yáng)光照射逐漸增強(qiáng)，而且黑色頁(yè)巖孔隙性、滲透性相對(duì)硅質(zhì)巖要大，與大氣接觸的比表面大，氧化程度較強(qiáng)，有機(jī)質(zhì)風(fēng)化作用也強(qiáng)。相對(duì)而言，礦物組成簡(jiǎn)單的硅質(zhì)巖抗風(fēng)化能力強(qiáng)[35]，氧化程度較低，有機(jī)質(zhì)風(fēng)化損失量相對(duì)較小。

3.3有機(jī)質(zhì)賦存方式

掃描電鏡可以在不破壞原樣的情況下，以極高的放大倍數(shù)觀察鑒定樣品的超顯微特征，通過(guò)能譜還可以對(duì)微區(qū)化學(xué)成分開(kāi)展定性及半定量分析，這2種分析手段的結(jié)合則能夠?qū)?yè)巖中有機(jī)碳的賦存方式等進(jìn)行最直觀的研究。對(duì)東二溝剖面富有機(jī)質(zhì)巖石樣品的掃描電鏡結(jié)合能譜分析可見(jiàn)(圖4)，巖石中0.1～5 μm泥級(jí)的石英顆粒占了很大的比例，含量一般大于50%，主要為隱晶質(zhì)硅質(zhì)和半自形石英晶體，其次為白云石、石膏和黃鐵礦，黏土含量相對(duì)較少。有機(jī)質(zhì)賦存形式主要有5種類型：(1)與隱晶質(zhì)硅質(zhì)共生；(2)微縫隙中充填的塊狀有機(jī)質(zhì)；(3)條帶狀有機(jī)質(zhì)；(4)孔洞中充填的塊狀有機(jī)質(zhì)；(5)與硅質(zhì)、微晶泥質(zhì)共生。而風(fēng)化后的樣品的掃描電鏡和能譜分析結(jié)果表明，其中有機(jī)質(zhì)消失殆盡，僅剩下石英微晶和近球形含鈣質(zhì)(圖5a)、磷質(zhì)的硅質(zhì)顆粒(圖5b)。

大量東二溝剖面樣品的掃描電鏡結(jié)合能譜分析結(jié)果表明：黑色頁(yè)巖中泥質(zhì)含量相對(duì)較低，且成巖作用較強(qiáng)，泥質(zhì)主要以自生伊利石形式存在，由于自生伊利石的結(jié)構(gòu)層間距小，有機(jī)質(zhì)難以以吸附形式存在于伊利石中；有機(jī)質(zhì)賦存形式主要以游離態(tài)的細(xì)粉砂級(jí)顆粒與硅質(zhì)、鈣質(zhì)共存，或者以條帶狀、塊狀充填于裂縫或者孔洞中。DEG-d-4掃描電鏡結(jié)果表明：風(fēng)化過(guò)程中細(xì)粉砂級(jí)有機(jī)顆粒由于孔隙裂縫以及層理面等因素,極易與空氣中的氧發(fā)生氧化反應(yīng)而丟失(圖5)，而留下相對(duì)難以風(fēng)化的礦物骨架。

圖4　塔里木盆地東二溝剖面富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖中有機(jī)質(zhì)賦存方式

圖5　塔里木盆地東二溝剖面風(fēng)化后的頁(yè)巖中礦物組成(DEG-d-4)

根據(jù)我國(guó)烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[28]，對(duì)本次研究工作采集的塔里木盆地?zé)N源巖樣品進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)風(fēng)化的樣品測(cè)得有機(jī)碳判識(shí)為非烴源巖，而根據(jù)未風(fēng)化的樣品則為優(yōu)質(zhì)烴源巖。因此，在烴源巖評(píng)價(jià)中要注意樣品是否風(fēng)化，如果樣品風(fēng)化，在利用有機(jī)碳進(jìn)行烴源巖評(píng)價(jià)和資源評(píng)價(jià)時(shí)需要謹(jǐn)慎考慮。

4結(jié)論

(1)風(fēng)化作用對(duì)黑色頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)豐度影響較大，對(duì)海相硅質(zhì)巖影響相對(duì)較小，高演化黑色頁(yè)巖中可溶有機(jī)質(zhì)以芳香烴和非烴為主，風(fēng)化過(guò)程中，有機(jī)質(zhì)中輕質(zhì)組分相對(duì)容易流失，碳同位素偏重。

(2)東二溝剖面有機(jī)質(zhì)主要以細(xì)粉砂級(jí)的游離態(tài)形式存在，黑色頁(yè)巖主要以化學(xué)風(fēng)化為主，暴露地表時(shí)間是影響有機(jī)質(zhì)流失的主要因素，氧化作用對(duì)有機(jī)質(zhì)數(shù)量的影響最大。

(3)烴源巖評(píng)價(jià)中應(yīng)充分考慮樣品是否具有代表性，風(fēng)化的樣品不能用來(lái)作為烴源巖評(píng)價(jià)和資源評(píng)價(jià)的依據(jù)。

參考文獻(xiàn):

[1]Clayton J L,King J D.Effects of weathering on biological marker and aromatic hydrocarbon composition of organic matter in Phosphoria shale outcrop[J].Geochimica et Cosmochimica Acta,1987,51(8):2153-2157.

[2]Loukola-Ruskeeniemi K,Uutela A,Tenhola M,et al.Environmental impact of metalliferous black shales at Talvivaara in Finland,with indication of lake acidification 9000 years ago[J].Journal of Geochemical Exploration,1998,64(1/3):395-407.

[3]Peucker-Ehrenbrink B,Blum J D.Re-Os isotope systematics and weathering of Precambrian crustal rocks:Implications for the marine osmium isotope record[J].Geochimica et Cosmochimica Acta,1998,62(19/20):3193-3203.

[4]Peucker-Ehrenbrink B,Hannigan R.Effects of black shale weathering on the mobility of rhenium and platinum group elements[J].Geo-logy,2000,28(5):475-478.

[5]巫錫勇,賀玉龍,魏有儀,等.黑色巖層的風(fēng)化特征研究[J].地質(zhì)地球化學(xué),2001,29(2):17-23.

Wu Xiyong,He Yulong,Wei Youyi,et al.Study on weathering characteristics of black strata[J].Geology-Geochemistry,2001,29(2):17-23.

[6]Jaffe L A,Peucker-Ehrenbrink B,Petsch S T.Mobility of rhenium,platinum group elements and organic carbon during black shale weathering[J].Earth and Planetary Science Letters,2002,198(3/4):339-353.

[7]Dalai T K,Singh S K,Trivedi J R,et al.Dissolved rhenium in the Yamuna River System and the Ganga in the Himalayas Role of black shale weathering on the budgets of Re,Os,and U in rivers and CO2in the atmosphere[J].Geochimica et Cosmochimica Acta,2002,66(1):29-43.

[8]Clayton J L,Swetland P J.Subaerial weathering of sedimentary organic matter[J].Geochimica et Cosmochimica Acta,1978,42(3):304-312.

[9]Petsch S T,Berner R A,Eglinton T I.A field study of the chemical weathering of ancient sedimentary organic matter[J].Organic Geochemistry,2000,31(5):475-487.

[10]Petsch S T,Edwards K J,Eglinton T I.Microbial transformations of organic matter in black shales and implications for global biogeochemical cycles[J].Palaeogeograpy,Palaeoclimatology,Palaeoecology,2005,219(1/2):157-170.

[11]Littke R,Klussmann,U,Krooss B,et al.Quantification of loss of calcite,pyrite,and organic matter due to weathering of Toarcian black shales and effects on kerogen and bitumen characteristics[J].Geochimica et Cosmochimica Acta,1991,55(11):3369-3378.

[12]Chang S.Coal weathering and the geochemical carbon cycle[D].New Haven,CT:Yale University,1999:19-25.

[13]李曉元.風(fēng)化作用對(duì)地面樣品有機(jī)質(zhì)的影響[J].石油勘探與開(kāi)發(fā),1985(5):24-33.

Li Xiaoyuan.The influence of weathering on organic matter in surface samples[J].Petroleum Expoloration and Development,1985(5):24-33.

[14]孟元林,肖麗華,楊俊生,等.風(fēng)化作用對(duì)西寧盆地野外露頭有機(jī)質(zhì)性質(zhì)的影響及校正[J].地球化學(xué),1999,28(1):42-51.

Meng Yuanlin,Xiao Lihua,Yang Junsheng,et al.Influences of weathering on organic matter of outcrop and correcting methods in Xining Basin[J].Geochimica,1999,28(1):42-51.

[15]魏建設(shè),盧進(jìn)才,魏仙樣,等.強(qiáng)烈風(fēng)化作用對(duì)烴源巖評(píng)價(jià)指標(biāo)的影響：以額濟(jì)納旗及鄰區(qū)石炭系—二疊系為例[J].地質(zhì)通報(bào),2012,31(10):1715-1724.

Wei Jianshe,Lu Jincai,Wei Xianyang,et al.The influence of intense weathering on the evaluation indexes of hydrocarbon source rocks:A case study of Carboniferous-Permian Strata of Ejin Banner and its neighboring areas[J].Geological Bulletin of China,2012,31(10):1715-1724.

[16]高崗,剛文哲,梁浩,等.風(fēng)化作用對(duì)烴源巖地球化學(xué)特征的影響：以吐哈盆地石炭系—下二疊統(tǒng)烴源巖為例[J].中國(guó)石油勘探,2014,19(6):33-39.

Gao Gang,Gang Wenzhe,Liang Hao,et al.Weathering effects on source rock geochemical characteristics:Taking Carboniferous-Lower Permian source rock in Turpan-Hami Basin for instance[J].China Petroleum Exploration,2014,19(6):33-39.

[17]張君峰,王東良,秦建中,等.青藏高原地面露頭樣品風(fēng)化校正研究[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2001,23(3):297-300.

Zhang Junfeng,Wang Dongliang,Qin Jianzhong,et al.Study on the weathering correction of surface outcrop samples from the Qinghai-Tibet Plateau[J].Petroleum Geology & Experiment,2001,23(3):297-300.

[18]趙宗舉,周新源,鄭興平,等.塔里木盆地主力烴源巖的諸多證據(jù)[J].石油學(xué)報(bào),2005,26(3):10-15.

Zhao Zongju,Zhou Xinyuan,Zheng Xingping,et al.Evidences of chief source rock in Tarim Basin[J].Acta Petrolei Sinica,2005,26(3):10-15.

[19]胡廣,劉文匯,騰格爾,等.塔里木盆地下寒武統(tǒng)泥質(zhì)烴源巖成烴生物組合的構(gòu)造—沉積環(huán)境控制因素[J].石油與天然氣地質(zhì),2014,35(5):685-695.

Hu Guang,Liu Wenhui,Tengger,et al.Tectonic-sedimentary constrains for hydrocarbon generating organism assemblage in the Lower Cambrian argillaceous source rocks,Tarim Basin[J].Oil & Gas Geology,2014,35(5):685-695.

[20]陳強(qiáng)路,儲(chǔ)呈林,楊鑫,等.塔里木盆地寒武系沉積模式與烴源巖發(fā)育[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2015,37(6):689-695.

Chen Qianglu,Chu Chenglin,Yang Xin,et al.Sedimentary model and development of the Cambrian source rocks in the Tarim Basin, NW China[J].Petroleum Geology & Experiment,2015,37(6):689-695.

[21]陳強(qiáng)路,楊鑫,儲(chǔ)呈林,等.塔里木盆地寒武系烴源巖沉積環(huán)境再認(rèn)識(shí)[J].石油與天然氣地質(zhì),2015,36(6):880-887.

Chen Qianglu,Yang Xin,Chu Chenglin,et al.Recognition of depositional environment of Cambrian source rocks in Tarim Basin[J].Oil & Gas Geology,2015,36(6):880-887.

[22]朱傳玲,閆華,云露,等.塔里木盆地沙雅隆起星火1井寒武系烴源巖特征[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2014,36(5):626-632.

Zhu Chuanling,Yan Hua,Yun Lu,et al.Characteristics of Cambrian source rocks in well XH1,Shaya Uplift,Tarim Basin[J].Petroleum Geology & Experiment,2014,36(5):626-632.

[23]云金表,金之鈞,解國(guó)軍.塔里木盆地下古生界主力烴源巖分布[J].石油與天然氣地質(zhì),2014,35(6):827-838.

Yun Jinbiao,Jin Zhijun,Xie Guojun.Distribution of major hydrocarbon source rocks in the Lower Palaeozoic,Tarim Basin[J].Oil & Gas Geology,2014,35(6):827-838.

[24]Prahl F G,De Lange G J,Scholten S,et al.A case of post-depositional aerobic degradation of terrestrial organic matter in turbidite deposits from the Madeira Abyssal Plain[J].Organic Geochemistry,1997,27(3/4):141-152.

[25]Damsté J S S,Rijpstra W C,Reichart G.The influence of oxic degradation on the sedimentary biomarker record II. Evidence from Arabian Sea sediments[J].Geochimica et Cosmochimica Acta,2002,66(15):2737-2754.

[26]Scott A C.Charcoal recognition,taphonomy and uses in palaeoenvironmental analysis[J].Palaeogeography,Palaeoclimatology,Palaeoecology,2010,291(1/2):11-39.

[27]Hartmann J,Jansen N,Dürr H H,et al.Global CO2-consumption by chemical weathering:What is the contribution of highly active weathering regions?[J].Global and Planetary Change,2009,69(4):185-194.

[28]秦建中.中國(guó)烴源巖[M].北京:科學(xué)出版社,2005.

Qin Jianzhong.Chinese source rocks[M].Beijing:Science Press,2005.

[29]廖昕,巫錫勇,朱寶龍.桂北地區(qū)寒武系黑色頁(yè)巖化學(xué)風(fēng)化特征[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2013,44(12):4980-4988.

Liao Xin,Wu Xiyong,Zhu Baolong.Chemical weathering characteristics of Cambrian black shale in northern Guangxi,China[J].Journal of Central South University(Science and Technology),2013,44(12):4980-4988.

[30]于炳松,陳建強(qiáng),李興武,等.塔里木盆地下寒武統(tǒng)底部黑色頁(yè)巖地球化學(xué)及其巖石圈演化意義[J].中國(guó)科學(xué)(D輯),2002,32(5):374-383.

Yu Bingsong,Chen Jianqiang,Li Xingwu,et al.Geochemistry of black shale at the bottom of the Lower Cambrian in Tarim Basin and its significance for lithosphere evolution[J].Science in China (Series D),2003,46(5):498-507.

[31]于炳松,Dong Hailiang,陳建強(qiáng),等.塔里木盆地下寒武統(tǒng)底部高熟海相烴源巖中有機(jī)質(zhì)的賦存狀態(tài)[J].地球科學(xué),2004,29(2):198-202.

Yu Bingsong,Dong Hailiang,Chen Jianqiang,et al.Occurrence of high mature organic matter in marine black shale source rocks of Lower Cambrian from northern Tarim Basin,China[J].Earth Science,2004,29(2):198-202.

[32]孫省利,陳?ài)`發(fā),鄭建京,等.塔里木下寒武統(tǒng)富有機(jī)質(zhì)沉積層段地球化學(xué)特征及意義[J].沉積學(xué)報(bào),2004,22(3):547-552.

Sun Xingli,Chen Jianfa,Zheng Jianjing,et al.Geochemical characteristics of organic matter-rich sedimentary strata in Lower Cambrian,Tarim Basin and its origins[J].Acta Sedimentologica Sinica,2004,22(3):547-552.

[33]孫省利,陳?ài)`發(fā),劉文匯,等.塔里木盆地下寒武統(tǒng)硅質(zhì)巖地球化學(xué)特征及其形成環(huán)境[J].石油勘探與開(kāi)發(fā),2004,31(3):45-48.

Sun Xingli,Chen Jianfa,Liu Wenhui,et al.Geochemical characteristics of cherts of Lower Cambrian in the Tarim Basin and its implication for environment[J].Petroleum Exploration and Development,2004,31(3):45-48.

[34]Dinh H T,Kuever J,Mu?mann M,et al.Iron corrosion by novel anaerobic microorganisms[J].Nature,2004,427(6977):829-832.

[35]李慶,胡文瑄,張軍濤,等.塔里木盆地西北緣中寒武統(tǒng)硅質(zhì)巖特征與形成環(huán)境[J].礦物學(xué)報(bào),2010,30(3):293-303.

Li Qing,Hu Wenxuan,Zhang Juntao,et al.Petrological and geochemical characteristics of chert from the Middle Cambrian in the Tarim Basin and its implication for sedimentary and tectonic environments[J].Acta Mineralogica Sinica,2010,30(3):293-303.

(編輯黃娟)

Weathering effects on high-maturity organic matter in a black rock series:A case study of the Yuertusi Formation in Kalpin area, Tarim Basin

Tao Guoliang, Shen Baojian, Tenger Boltsjin, Yang Yunfeng, Xu Ershe, Pan Anyang

(WuxiInstituteofPetroleumGeology,SINOPEC,Wuxi,Jiangsu214151,China)

Abstract:The effects of weathering on organic matter of black shales has been studied using organic geochemistry, scanning electron microscopy and X-ray fluorescence energy spectrum. The black shales were collected from the Lower Cambrian Yuertusi Formation along Dong’ergou section in Kalpin area, Tarim Basin. As weathering increased, organic abundance became much smaller, and hydrocarbon generation potential became poorer. The maximum weathering losses of organic matter and chloroform bitumen “A” were more than 95% in black shales and less than 50% in siliceous rocks, indicating that siliceous rocks were more resistant to weathering. Climate and surface exposure time were the main causes for rock weathering. Mineral composition and organic matter occurrence determined weathering degree. Free organic matter occurring in over-mature shales was easily lost through weathering. In petroleum evaluation, it is important to not only study the present geochemical features of source rocks, but also to considerweathering effects.

Keywords:weathering; black shale; siliceous rock; occurrence of organic matter; Tarim Basin

文章編號(hào)：1001-6112(2016)03-0375-07

doi：10.11781/sysydz201603375

收稿日期：2016-01-04；

修訂日期：2016-04-15。

作者簡(jiǎn)介：陶國(guó)亮(1981—)，男，博士，高級(jí)工程師，從事石油地質(zhì)研究。E-mail: taogl.syky@sinopec.com。

基金項(xiàng)目：中石化科技部項(xiàng)目“瀝青質(zhì)分析新方法研究與海相油源判識(shí)應(yīng)用”(P14051)和“海相頁(yè)巖超顯微特征及對(duì)頁(yè)巖氣富集的關(guān)系”(P15097)聯(lián)合資助。

中圖分類號(hào)：TE122.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A