許 婷， 侯讀杰， 趙子斌， 王 燁， 徐長(zhǎng)貴， 王飛龍

( 1. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 能源學(xué)院,北京 100083; 2. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 海相儲(chǔ)層演化與油氣富集機(jī)理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100083; 3. 中國(guó)海洋石油(中國(guó))有限公司 天津分公司,天津 300452 )

渤海灣盆地黃河口東洼優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育控制因素

許 婷1,2， 侯讀杰1,2， 趙子斌1,2， 王 燁1,2， 徐長(zhǎng)貴3， 王飛龍3

( 1. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 能源學(xué)院,北京 100083; 2. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京) 海相儲(chǔ)層演化與油氣富集機(jī)理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100083; 3. 中國(guó)海洋石油(中國(guó))有限公司 天津分公司,天津 300452 )

通過(guò)對(duì)黃河口東洼古近系3套烴源巖的巖石熱解、抽提物飽和烴、芳烴(GC/MS)分析，研究烴源巖的地球化學(xué)特征，指出優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育層段，并對(duì)其形成的控制因素進(jìn)行分析。結(jié)果表明：黃河口東洼沙三段、沙一二段和東下段存在有機(jī)質(zhì)豐度高、類型好、生烴能力強(qiáng)的優(yōu)質(zhì)烴源巖。其中沙三段烴源巖厚度大，有機(jī)質(zhì)豐度最高，類型最好，主要為Ⅱ1和Ⅰ型，且已進(jìn)入生烴門限，優(yōu)質(zhì)烴源巖最為發(fā)育；沙一二段烴源巖次之，有機(jī)質(zhì)豐度較高，類型較好，主要為Ⅱ1型，優(yōu)質(zhì)烴源巖較為發(fā)育；東下段烴源巖相對(duì)較差，有機(jī)質(zhì)豐度主要達(dá)到好烴源巖的標(biāo)準(zhǔn)，有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ2型，有機(jī)質(zhì)豐度和類型相對(duì)前兩者差一些。構(gòu)造和古氣候、湖盆古生產(chǎn)力及有機(jī)質(zhì)保存條件控制烴源巖發(fā)育，沙三段沉積時(shí)期氣候炎熱濕潤(rùn)，大量的藻類輸入形成較高的生產(chǎn)力水平，半深湖—深湖還原環(huán)境使有機(jī)質(zhì)的保存條件良好，有機(jī)質(zhì)含量整體較高。沙一二段沉積時(shí)期氣溫有所降低，藻類勃發(fā)，具有較高的古生產(chǎn)力，低Pr/Ph、高伽馬蠟烷/C30藿烷反映水體鹽度較高，沉積環(huán)境為缺氧的強(qiáng)還原環(huán)境，對(duì)有機(jī)質(zhì)的保存極為有利。東下段沉積時(shí)期氣候溫暖半濕潤(rùn)，母質(zhì)來(lái)源構(gòu)成上以混源為主，但陸源高等植物輸入更多，沉積環(huán)境主要為淡水還原環(huán)境，總體上古生產(chǎn)力水平和有機(jī)質(zhì)保存條件相對(duì)前兩者較差，整體有機(jī)質(zhì)含量偏低，有機(jī)質(zhì)類型偏差。

黃河口東洼； 烴源巖； 古生產(chǎn)力； 沉積環(huán)境； 有機(jī)質(zhì)保存條件； 渤海灣盆地

0 引言

烴源巖是油氣藏形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，湖相烴源巖具有明顯的非均質(zhì)性。對(duì)油藏形成做出較大貢獻(xiàn)的往往是有機(jī)質(zhì)富集的生烴層系，其厚度不一定很大，但有機(jī)質(zhì)豐度較高，類型好，如渤海灣盆地滄東凹陷主力烴源巖為孔二段優(yōu)質(zhì)烴源巖[1]，鄂爾多斯盆地三疊系油氣藏的主力烴源巖為長(zhǎng)7段優(yōu)質(zhì)烴源巖[2]。優(yōu)質(zhì)烴源巖對(duì)大中型油氣田形成起重要作用，對(duì)進(jìn)一步揭示凹陷勘探潛力區(qū)意義重大。近年來(lái)，隨著勘探理論和技術(shù)的發(fā)展，湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育機(jī)制受到普遍重視，研究?jī)?yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育條件和主要控制因素，有利于認(rèn)識(shí)油氣分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)新的優(yōu)質(zhì)烴源巖分布區(qū)，擴(kuò)展油氣勘探空間。

渤海海域黃河口凹陷是典型的邊緣凹陷，位于渤海灣盆地渤中坳陷的東南部[3]，凹陷勘探程度不均，西洼地區(qū)勘探程度相對(duì)較高，已發(fā)現(xiàn)BZ25-1、BZ28-2、BZ28-2S、BZ34-1/2/4等大、中型油氣田，是已證實(shí)的油氣富集區(qū)帶；黃河口東洼地區(qū)已發(fā)現(xiàn)渤中36-2/3/4、渤中35-2、蓬萊25-1/2、墾利6-1等油氣藏，顯示良好的勘探潛力，但未有重大突破。研究區(qū)油氣來(lái)源復(fù)雜，沙三段、沙一二段、東營(yíng)組對(duì)油氣有貢獻(xiàn)，沙三段為研究區(qū)的主力烴源巖層，具有有機(jī)質(zhì)豐度高、類型較好、熱演化程度高等特點(diǎn)[4-5]。隨著勘探的進(jìn)一步深入，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)凹陷資源潛力，明確下一步勘探方向尤為重要。筆者分析黃河口東洼古近系烴源巖特征，明確凹陷優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育層段，并結(jié)合構(gòu)造特征、古氣候背景，研究有機(jī)質(zhì)保存條件、生物發(fā)育特征，揭示優(yōu)烴源巖發(fā)育的主控因素，為下一步勘探實(shí)踐提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

黃河口凹陷位于渤海灣盆地渤中坳陷的東南部，總面積約為3 300 km2，整體結(jié)構(gòu)為北斷南超的箕狀凹陷，凹陷北臨渤南低凸起，東為廟西南洼，南為萊北低凸起和墾東—青坨子凸起[6-8]。郯廬斷裂帶西支穿過(guò)凹陷中部，將凹陷分為東洼和西洼2個(gè)部分，研究區(qū)為黃河口東洼(見圖1)。凹陷構(gòu)造演化具有典型的斷—坳疊置特點(diǎn)，經(jīng)歷古近紀(jì)裂陷沉降階段和新近紀(jì)—第四紀(jì)裂陷后坳陷階段[9-11]，裂陷期又可分為4期，分別為早期裂陷期(發(fā)育孔店組—沙四段地層)、深裂陷期(發(fā)育沙三段地層)、裂陷后擴(kuò)張期(發(fā)育沙二段—沙一段地層)和裂后再活動(dòng)期(發(fā)育東營(yíng)組地層)。凹陷古近系、新近系地層發(fā)育齊全，古近系地層自下而上發(fā)育孔店組、沙河街組、東營(yíng)組，新近系自下而上發(fā)育館陶組、明化鎮(zhèn)組[12]，其中沙河街組和東營(yíng)組發(fā)現(xiàn)較好烴源巖，是研究的目的層段。鉆井揭示，黃河口東洼發(fā)育東下段、沙一二段和沙三段3套烴源巖，烴源巖形成于古近紀(jì)裂陷期的半深湖—深湖相環(huán)境[6]。

圖1 黃河口東洼構(gòu)造位置Fig.1 Structural position of Yellow River mouth east sag

2 優(yōu)質(zhì)烴源巖地球化學(xué)特征

優(yōu)質(zhì)烴源巖是指有機(jī)質(zhì)豐度高、類型好、對(duì)油氣成藏有較大貢獻(xiàn)的烴源巖，在生烴層系中的厚度往往不大，但具有較高生烴潛力和排烴強(qiáng)度。在有機(jī)質(zhì)熱演化達(dá)到一定程度時(shí)，容易產(chǎn)生超壓并形成大中型油氣田[13-15]。

2.1 有機(jī)質(zhì)豐度

烴源巖中有機(jī)質(zhì)是油氣形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，表征有機(jī)質(zhì)豐度的指標(biāo)通常有有機(jī)碳、氯仿瀝青“A”、總烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)(HC)和巖石熱解生烴潛量(S1+S2)等。人們對(duì)中國(guó)陸相含油氣盆地?zé)N源巖評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究，黃第藩等對(duì)中國(guó)陸相含油氣盆地?zé)N源巖有機(jī)質(zhì)豐度進(jìn)行研究，提出將烴源巖有機(jī)碳(TOC)質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%作為好烴源巖的下限標(biāo)準(zhǔn)[16]。秦建中等對(duì)中國(guó)陸相湖泊泥質(zhì)烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度進(jìn)行研究，同樣將有機(jī)碳(TOC)質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%作為好烴源巖的下限標(biāo)準(zhǔn)[17]。侯讀杰等將有機(jī)碳(TOC)質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于3.0%作為優(yōu)質(zhì)烴源巖劃分標(biāo)準(zhǔn)[18]。鄭紅菊等在研究渤海灣盆地南堡凹陷的烴源巖時(shí)，將有機(jī)碳(TOC)質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.0%作為優(yōu)質(zhì)烴源巖標(biāo)準(zhǔn)[19]。朱光有等對(duì)東營(yíng)凹陷烴源巖研究時(shí)，將有機(jī)碳(TOC)質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.0%定為優(yōu)質(zhì)烴源巖的下限標(biāo)準(zhǔn)[20]?？紤]到研究區(qū)與南堡凹陷、東營(yíng)凹陷同屬渤海灣盆地，石油地質(zhì)條件相近，因此，文中將有機(jī)碳(TOC)質(zhì)量分?jǐn)?shù)2.0%，生烴潛量大于10 mg/g作為研究區(qū)優(yōu)質(zhì)烴源巖評(píng)價(jià)的下限標(biāo)準(zhǔn)。黃河口東洼3套烴源巖有機(jī)碳(TOC)質(zhì)量分?jǐn)?shù)差異較大，沙三段烴源巖的有機(jī)碳(TOC)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布為0.57%～8.91%，平均為2.27%，其中有37%的烴源巖達(dá)到好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，41%的烴源巖達(dá)到優(yōu)質(zhì)烴源巖標(biāo)準(zhǔn)(見圖2(a))；沙一二段烴源巖的有機(jī)碳(TOC)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布在0.35%～4.78%之間，平均為1.61%，其中有46%的烴源巖達(dá)到好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，29%的烴源巖達(dá)到優(yōu)質(zhì)烴源巖標(biāo)準(zhǔn)；東下段烴源巖有機(jī)碳(TOC)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布在0.33%～2.83%之間，平均為1.17%，其中有51%的烴源巖達(dá)到好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，9%的烴源巖達(dá)到優(yōu)質(zhì)烴源巖標(biāo)準(zhǔn)。

巖石熱解分析測(cè)定的生烴潛量能更好地反映有機(jī)質(zhì)的豐度特征。黃河口東洼沙三段烴源巖的生烴潛量(S1+S2)為1.22～29.56 mg/g，平均為12.01 mg/g，其中有30%的烴源巖達(dá)到好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，40%的烴源巖達(dá)到優(yōu)質(zhì)烴源巖標(biāo)準(zhǔn)(見圖2(b))；沙一二段烴源巖的生烴潛量(S1+S2)為0.61～20.64 mg/g，平均為7.68 mg/g，其中有40%的烴源巖達(dá)到好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，22%的烴源巖達(dá)到優(yōu)質(zhì)烴源巖標(biāo)準(zhǔn)；東下段烴源巖生烴潛量(S1+S2)為0.30～10.63 mg/g，平均為5.70 mg/g，其中有44%的烴源巖達(dá)到好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，12%的烴源巖達(dá)到優(yōu)質(zhì)烴源巖標(biāo)準(zhǔn)。

圖2 黃河口東洼烴源巖w(TOC)和生烴潛量(S1+S2)分布Fig.2 Distribution of w(TOC) and (S1+S2) of source rocks in Yellow River mouth east sag

分析黃河口東洼東下段、沙一二段和沙三段3套烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度，有機(jī)碳(TOC)質(zhì)量分?jǐn)?shù)和生烴潛量(S1+S2)的最高值出現(xiàn)在沙三段烴源巖中，2個(gè)指標(biāo)的平均值也是沙三段烴源巖的最高；且達(dá)到好—優(yōu)質(zhì)烴源巖所占的比例最大，尤其是優(yōu)質(zhì)烴源巖所占比例達(dá)40%以上，表明其有機(jī)質(zhì)豐度最高，生烴能力最強(qiáng)，在3套烴源巖中質(zhì)量最好，是最有利烴源巖。

2.2 有機(jī)質(zhì)類型

有機(jī)質(zhì)類型是衡量烴源巖生烴潛力、產(chǎn)物類型和性質(zhì)的重要指標(biāo)，不同的有機(jī)質(zhì)類型決定烴源巖不同的生烴品質(zhì)，通常Ⅰ型干酪根生油量最大，生油能力最強(qiáng)，Ⅲ型干酪根主要生氣[21]。根據(jù)烴源巖熱解參數(shù)、元素組成、顯微組分和生物標(biāo)志化合物等方法，對(duì)烴源巖的有機(jī)質(zhì)類型進(jìn)行劃分。

根據(jù)黃河口東洼烴源巖樣品的巖石熱解分析數(shù)據(jù)，繪制最高熱解峰溫(Tmax)與氫指數(shù)(HI)的關(guān)系和元素組成(見圖3)。由圖3可見，黃河口東洼沙三段烴源巖有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ1和Ⅰ型，其次為Ⅱ2型；沙一二段烴源巖有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ1型,其次為Ⅱ2型，少數(shù)為Ⅲ型；東下段烴源巖有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ2型,其次為Ⅱ1型，少數(shù)為Ⅲ型?？傮w上，沙三段烴源巖Ⅰ和Ⅱ1型干酪根比例最高，干酪根類型最好。同時(shí)，有機(jī)質(zhì)豐度達(dá)到優(yōu)質(zhì)的烴源巖(有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2.0%)，具有較好的有機(jī)質(zhì)類型，主要為偏腐泥型的Ⅰ型和Ⅱ1型，極少數(shù)為Ⅱ2型，反映藻類等低等水生生物的大量輸入是形成有機(jī)碳豐度高的優(yōu)質(zhì)烴源巖的主要因素之一。

2.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度和類型決定生成油氣的物質(zhì)基礎(chǔ)好壞，烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟度最終決定能否生成油氣[22-23]。用于烴源巖成熟度評(píng)價(jià)的參數(shù)較多，常見鏡質(zhì)體反射率(Ro)、巖石熱解峰溫(Tmax)及生物標(biāo)志化合物參數(shù)等。鏡質(zhì)體反射率是表征有機(jī)質(zhì)成熟度的重要參數(shù)，它隨成熟度的增加而增大，且不可逆，是烴源巖熱演化程度評(píng)價(jià)的有效指標(biāo)[24]。由于不同地區(qū)、不同井之間實(shí)測(cè)的鏡質(zhì)體反射率與深度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系可能存在一定誤差，因此，在利用鏡質(zhì)體反射率反映整個(gè)研究區(qū)的熱演化程度時(shí)，往往采用取不同井之間鏡質(zhì)體反射率的平均值減小誤差。

圖3 黃河口東洼烴源巖有機(jī)質(zhì)類型劃分Fig.3 The classification of organic matter of source rocks in Yellow River mouth east sag

圖4 黃河口東洼烴源巖鏡質(zhì)體反射率與深度關(guān)系Fig.4 The relationship between Ro and depth of source rocks in Huanghekou east sag

黃河口東洼烴源巖的鏡質(zhì)體反射率分布在0.3%～1.0%之間，多大于0.5%，主要處于低熟—成熟階段。選取同一層位相鄰深度段樣品鏡質(zhì)體反射率的平均值，逐步剔除異常點(diǎn)，得到烴源巖鏡質(zhì)體反射率與埋深的關(guān)系(見圖4)。由圖4可知，兩者具有較好正相關(guān)關(guān)系，即隨著深度的加深，鏡質(zhì)體反射率逐漸增大。研究區(qū)烴源巖的生烴門限約為2 500 m，鏡質(zhì)體反射率達(dá)到0.5%開始生油，且研究區(qū)大多數(shù)優(yōu)質(zhì)烴源巖的埋深已進(jìn)入生烴門限，鏡質(zhì)體反射率主要分布在0.6%～0.9%之間，處于生烴高峰階段，有利于油氣大量生成。

3 烴源巖形成控制因素

湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖的形成主要與構(gòu)造和古氣候、湖盆古生產(chǎn)力、良好的有機(jī)質(zhì)保存條件有關(guān)[25-26]。其中構(gòu)造和氣候的變化與湖盆古生產(chǎn)力、有機(jī)質(zhì)保存條件之間隱含內(nèi)在聯(lián)系。

3.1 構(gòu)造和古氣候

構(gòu)造和古氣候條件共同決定湖相烴源巖形成的基本條件。構(gòu)造和斷裂活動(dòng)的強(qiáng)弱控制湖盆的古地貌、蓄水空間的形成和消亡，進(jìn)而決定烴源巖的發(fā)育和分布規(guī)模。沙三段沉積時(shí)期，凹陷處于第一快速裂陷伸展期，斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈，沉降速率高達(dá)200 m/Ma，主要為深湖—半深湖相沉積，沉積厚度大，形成大套厚層泥質(zhì)烴源巖，泥質(zhì)烴源巖覆蓋廣泛，在整個(gè)凹陷有分布；巖心觀察發(fā)現(xiàn)，烴源巖主要為深灰色、深褐色和灰黑色泥巖，累計(jì)厚度達(dá)93～380 m，占地層厚度的31%～91%，且單層厚度較大。沙一二段沉積時(shí)期，處于盆地穩(wěn)定熱沉降階段，沉降速率變小，湖侵面積變大，主要為濱淺湖相沉積，水體變淺，形成的烴源巖分布面積廣，但厚度較沙三段的小，泥巖所占比例較高，暗色泥巖累計(jì)厚度達(dá)27～153 m，占地層厚度的24%～98%。東下段沉積時(shí)期，裂陷再次活動(dòng)，構(gòu)造沉降加劇，湖平面擴(kuò)大，水體變深，波及面廣，半深湖—深湖范圍增大，形成的烴源巖厚度大，暗色泥巖累計(jì)厚度達(dá)100～390 m，占地層厚度的46%～91%?？傮w上，構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈的沙三段和東下段烴源巖厚度較沙一二段的大。斷層活動(dòng)速率高有利于形成深湖沉積，半深湖—深湖相和濱淺湖相是優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育的主要區(qū)域，較深的水體有利于形成有機(jī)質(zhì)保存的還原環(huán)境，從而有利于湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖的形成。

氣候變化對(duì)烴源巖的發(fā)育有重要的控制作用，影響湖盆古生產(chǎn)力、有機(jī)質(zhì)的保存及外部沉積物的供給。通過(guò)影響流域內(nèi)植物的發(fā)育及湖盆水生生物發(fā)育，控制湖盆古生產(chǎn)力高低及生源構(gòu)成；通過(guò)影響湖盆內(nèi)水體的深度和分層，控制有機(jī)質(zhì)保存；通過(guò)影響母巖風(fēng)化，控制外源沉積物供給。劉占紅等對(duì)渤海灣盆地的古氣候特征進(jìn)行研究[27]，古近紀(jì)處于溫帶—亞熱帶氣候，氣候變化趨勢(shì)是由暖變冷。沙三段烴源巖沉積時(shí)期為亞熱帶濕潤(rùn)氣候，降雨充沛湖，湖盆水體較深，主要發(fā)育于深湖—半深湖相，湖盆內(nèi)藻類勃發(fā)，含量達(dá)51.3%，烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高，70%以上的烴源巖達(dá)到好—優(yōu)質(zhì)烴源巖的標(biāo)準(zhǔn)，其中優(yōu)質(zhì)烴源巖的比例高達(dá)40%；沙一二段沉積時(shí)期，處于亞熱帶半濕潤(rùn)氣候，藻類勃發(fā)，含量達(dá)38.5%，以濱淺湖相沉積為主，水體變淺，鹽度較高，有鹽度分層，形成底部缺氧還原環(huán)境，有利于有機(jī)質(zhì)保存，烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高，60%以上的烴源巖為好—優(yōu)質(zhì)烴源巖；東下段沉積時(shí)期為溫帶半濕潤(rùn)氣候，藻類勃發(fā)，含量達(dá)35%，發(fā)育半深湖—深湖相，以淡水還原環(huán)境為主，50%以上的烴源巖達(dá)到好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)?？傮w上，溫暖濕潤(rùn)的氣候?qū)N源巖的發(fā)育十分有利。

3.2 湖盆古生產(chǎn)力

生產(chǎn)力條件是烴源巖形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，優(yōu)質(zhì)烴源巖的形成通常與較高的湖盆古生產(chǎn)力水平密不可分，高的生產(chǎn)力條件不僅是優(yōu)質(zhì)烴源巖形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，而且有利于形成還原條件，從而有利于沉積有機(jī)質(zhì)的保存。

在干酪根顯微組分中，不同的組分來(lái)源不同。殼質(zhì)組和腐泥組是烴源巖中的富氫顯微組分，傾向于生油，而鏡質(zhì)體是烴源巖中的貧氫顯微組分，傾向于生氣[28]。黃河口東洼烴源巖有機(jī)顯微組分(見圖5)中含有大量的“殼質(zhì)組+腐泥組”，3套烴源巖質(zhì)量分?jǐn)?shù)大多在70%以上，反映有機(jī)質(zhì)類型較為相似，均以Ⅱ型有機(jī)質(zhì)為主，母質(zhì)來(lái)源中低等水生生物具有相當(dāng)?shù)呢暙I(xiàn)，其中沙三段烴源巖的“殼質(zhì)組+腐泥組”平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，表明其母質(zhì)類型最好，生油能力最強(qiáng)。

圖5 黃河口東洼烴源巖顯微組分三角圖

烴源巖正構(gòu)烷烴的碳數(shù)分布特征在成熟度不高的情況下能較好地反映母質(zhì)來(lái)源。黃河口東洼烴源巖正構(gòu)烷烴碳數(shù)分布見圖6。由圖6可知，沙三段烴源巖主要以前單峰型為主，主峰碳數(shù)主要分布在nC17～nC22之間，沙三段烴源巖的母質(zhì)來(lái)源輸入主要為藻類等低等水生生物，陸源高等植物輸入相對(duì)較少，藻類等低等水生生物的大量輸入，使得烴源巖母質(zhì)類型變好，有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ1和Ⅰ型，易于向油氣轉(zhuǎn)化，生油能力強(qiáng)；東下段烴源巖飽和烴正構(gòu)烷烴碳數(shù)分布主要為后單峰型，主峰碳數(shù)主要分布在nC23～nC29之間，東下段烴源巖母質(zhì)來(lái)源為陸源高等植物和低等水生生物的混和來(lái)源，并以高等植物輸入為主，母質(zhì)類型相對(duì)較差，主要為Ⅱ2型。母質(zhì)來(lái)源輸入對(duì)烴源巖的有機(jī)質(zhì)量分?jǐn)?shù)也有一定影響，低碳數(shù)正構(gòu)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的烴源巖往往具有較高的有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，如沙三段優(yōu)質(zhì)烴源巖(w(TOC)>3.0%)，低碳數(shù)正構(gòu)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯較高；高碳數(shù)正構(gòu)烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的烴源巖往往具有相對(duì)較低的有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)，如東下段烴源巖(w(TOC)為0.55%)，正構(gòu)烷烴主峰碳數(shù)主要為nC27，說(shuō)明大量的藻類等低等水生生物的輸入，有利于優(yōu)質(zhì)烴源巖的形成。

烴源巖中甾烷化合物能反映烴源巖的母質(zhì)來(lái)源貢獻(xiàn)。通常水生生物體內(nèi)主要包含C27甾烷，其次是C28甾烷，陸生植物體內(nèi)主要包含C29甾烷[29-31]。根據(jù)黃河口東洼烴源巖C27-C28-C29甾烷三角圖(見圖7)，沙三段烴源巖C27甾烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布在32.98%～53.45%之間，平均為43.24%，C28甾烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布在16.31%～34.58%之間，平均為22.82%，C29甾烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布在28.18%～42.10%之間，平均為33.94%；沙一二段烴源巖C27甾烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布在34.52%～45.76%之間，平均為40.59%，C28甾烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布在18.76%～32.88%之間，平均為26.23%，C29甾烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布在25.81%～45.86%之間，平均為33.18%；東下段烴源巖C27甾烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布在28.20%～45.93%之間，平均為36.67%，C28甾烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布在16.20%～35.51%之間，平均為24.74%，C29甾烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布在34.28%～49.21%之間，平均為39.58%?？傮w上，研究區(qū)烴源巖C27、C28和C29甾烷在碳數(shù)分布上呈“V”型分布，表明母質(zhì)來(lái)源主要為低等水生生物和混合來(lái)源，其中沙三段和沙一二段烴源巖大多具C27甾烷優(yōu)勢(shì)，即w(C27)>w(C29)>w(C28)，C27甾烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)更高，反映母質(zhì)來(lái)源中藻類等低等水生生物輸入相對(duì)更多，母質(zhì)類型相對(duì)更好，生烴力更強(qiáng)；東下段烴源巖大多具C29甾烷優(yōu)勢(shì)，即w(C29)>w(C27)>w(C28)，反映母質(zhì)來(lái)源主要為混合來(lái)源，但陸源高等植物的輸入相對(duì)更多，母質(zhì)類型相對(duì)較差。

藻類勃發(fā)所產(chǎn)生高豐度的富氫有機(jī)質(zhì)是優(yōu)質(zhì)烴源巖形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是湖盆高生產(chǎn)力的表現(xiàn)。微體古生物研究表明，黃河口東洼3套烴源巖形成階段藻類化石較為豐富，說(shuō)明存在藻類勃發(fā)的現(xiàn)象，藻類的勃發(fā)為有機(jī)質(zhì)的富集提供良好的條件。沙三段烴源巖的藻類質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，主要分布在30.7%～62.3%(占孢粉總量)之間，平均可達(dá)51.3%，藻類以陸相溝鞭藻為主，如渤海藻、副渤海藻，在生物標(biāo)志化合物中表現(xiàn)為4-甲基甾烷含量較高，來(lái)源于溝鞭藻，反映藻類生源對(duì)烴源巖形成的重要貢獻(xiàn)，高生產(chǎn)力對(duì)沙三段優(yōu)質(zhì)烴源巖形成起重要作用。沙一二段烴源巖沉積時(shí)期，沉積環(huán)境為半咸水—咸水的缺氧還原環(huán)境，高鹽度環(huán)境有利于藻類勃發(fā)，藻類主要分布在23.9.1%～53.1%(占孢粉總量)之間，平均可達(dá)38.5%，主要以球藻為主，含部分溝鞭藻，具有較高生產(chǎn)力；東下段沉積時(shí)期，湖盆加深，水體淡化，藻類發(fā)育，以綠藻為主，分布在10.1%～59.0%(占孢粉總量)之間，平均可達(dá)35.0%。同時(shí)，藻類的勃發(fā)有利于形成底部缺氧層，有利于有機(jī)質(zhì)保存。

圖7 黃河口東洼烴源巖甾烷化合物三角圖

3.3 有機(jī)質(zhì)保存條件

有機(jī)質(zhì)保存條件對(duì)形成優(yōu)質(zhì)烴源巖具有重要作用。只有在相對(duì)還原環(huán)境中，沉積有機(jī)質(zhì)才能保存下來(lái)。Pr/Ph是研究沉積環(huán)境的良好指標(biāo)。通常情況下，Pr/Ph小于0.8標(biāo)志沉積環(huán)境為咸水深湖相強(qiáng)還原環(huán)境；Pr/Ph為0.8～2.8，標(biāo)志沉積環(huán)境為淡水—微咸水深湖相還原環(huán)境；Pr/Ph為2.8～4.0，標(biāo)志沉積環(huán)境為淡水湖相弱氧化—弱還原環(huán)境[32]。黃河口東洼烴源巖沉積環(huán)境相關(guān)關(guān)系見圖8。由圖8(a)可知，黃河口東洼大部分烴源巖的Pr/Ph小于2.0，標(biāo)志烴源巖沉積環(huán)境主要為還原環(huán)境，指示良好的保存條件，同時(shí)Pr/Ph與w(TOC)之間有一定負(fù)相關(guān)關(guān)系，說(shuō)明還原性環(huán)境利于有機(jī)質(zhì)保存。沙三段烴源巖的Pr/Ph主要分布在0.79～2.21之間，平均為1.53；沙一二段烴源巖沉積環(huán)境還原性更強(qiáng)，Pr/Ph主要分布在0.33～1.09之間，平均為0.69；東下段烴源巖的Pr/Ph主要分布在0.61～1.75之間，平均為1.23。沙三段和東下段烴源巖主要形成于淡水—微咸水湖相還原環(huán)境，沙一二段烴源巖主要形成于半咸水—咸水湖相強(qiáng)還原環(huán)境，對(duì)有機(jī)質(zhì)保存極有利。Pr/nC17與Ph/nC18的相關(guān)關(guān)系也被常用來(lái)判斷烴源巖的沉積環(huán)境，黃河口東洼大部分烴源巖的沉積環(huán)境為有利于有機(jī)質(zhì)保存的還原環(huán)境(見圖8(b))。

黃河口東洼烴源巖中檢測(cè)出伽馬蠟烷，它常被作為強(qiáng)還原超鹽環(huán)境的標(biāo)志，并且還與水體分層有關(guān)[33]，通常在海相碳酸巖鹽、鹽湖蒸發(fā)巖系或咸水湖相中含量較高，在淡水湖相和沼澤相腐殖型有機(jī)質(zhì)中含量較低[34-37]。黃河口東洼沙三段烴源巖伽馬蠟烷/C30藿烷為0.07～0.26，平均為0.14；沙一二段伽馬蠟烷/C30藿烷為0.31～0.83，平均為0.49；東下段烴源巖伽馬蠟烷/C30藿烷為0.06～0.22，平均為0.13?？傮w上，沙一二段烴源巖的伽馬蠟烷/C30藿烷明顯高于東下段和沙三段烴源巖的(見圖6)，指示其沉積環(huán)境為咸水環(huán)境，水體存在明顯分層，下層水體處于缺氧狀態(tài)，有利于沉積到湖盆底部的水生生物和陸源有機(jī)質(zhì)的保存。

圖8 黃河口東洼烴源巖沉積環(huán)境相關(guān)關(guān)系Fig.8 Cross plot of depositional environments of source rocks in Yellow River mouth east sag

可用芳烴中三芴系列相對(duì)組成判斷烴源巖形成時(shí)的沉積環(huán)境。三芴系列化合物基本骨架相似，可能來(lái)源于相同的母質(zhì)，基本骨架五元環(huán)的C—9碳原子屬于α碳原子，其化學(xué)性質(zhì)活潑，在還原環(huán)境中，易被硫取代而形成硫芴，在氧化環(huán)境中，易被氧取代而形成氧芴。黃河口東洼沙三段烴源巖的硫芴質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為54.4%，氧芴質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為23.8%；沙一二段烴源巖的硫芴質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為60.1%，氧芴質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為19.6%；東下段烴源巖的硫芴質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為53.3%，氧芴質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為21.67%?？傮w上，3套烴源巖的硫芴質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于氧芴的，反映沉積環(huán)境為還原環(huán)境，但有一定差異，沙一二段烴源巖的硫芴質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，沉積環(huán)境還原性更強(qiáng)，與沙一二段烴源巖沉積時(shí)期半咸水—咸水沉積環(huán)境一致。

4 結(jié)論

(1)黃河口東洼古近系在沙三段、沙一二段和東下段3套烴源巖中有優(yōu)質(zhì)烴源巖，其成熟度大部分已進(jìn)入生烴門限，主要處于生烴高峰期，具有良好生烴潛力，對(duì)油氣成藏具有重要貢獻(xiàn)。其中沙三段烴源巖質(zhì)量最好，有機(jī)質(zhì)豐度最高，有機(jī)質(zhì)類型最好，主要為Ⅱ1和Ⅰ型，優(yōu)質(zhì)烴源巖最為發(fā)育，分布最為廣泛；沙一二段烴源巖的次之，有機(jī)質(zhì)豐度較高，有機(jī)質(zhì)類型較好，主要為Ⅱ1型；東下段烴源巖的一般，大部分烴源巖達(dá)到好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)質(zhì)烴源巖的比例相對(duì)較少，有機(jī)質(zhì)類型相對(duì)較差，主要為Ⅱ2型，但具有較好生烴潛力。

(2)黃河口東洼優(yōu)質(zhì)烴源巖的形成主要受構(gòu)造和古氣候、湖盆古生產(chǎn)力及有機(jī)質(zhì)保存條件的控制。沙三段沉積時(shí)期構(gòu)造沉降快，氣候炎熱濕潤(rùn)，藻類勃發(fā)，大量的藻類等低等水生生物的輸入使古生產(chǎn)力水平較高，半深湖—深湖還原環(huán)境有利于有機(jī)質(zhì)的保存，沙三段烴源巖的有機(jī)質(zhì)含量高、類型好。沙一二段沉積時(shí)期構(gòu)造沉降變緩，氣溫有所降低，藻類勃發(fā)，具有較高的古生產(chǎn)力，主要發(fā)育濱淺湖相，水體咸化，形成的強(qiáng)還原環(huán)境對(duì)有機(jī)質(zhì)保存極為有利。東下段沉積時(shí)期，構(gòu)造沉降再次加快，氣候溫暖半濕潤(rùn)，藻類勃發(fā)，母質(zhì)來(lái)源輸入中以混合來(lái)源為主，但陸源高等植物貢獻(xiàn)更大?？傮w上，具有中等—高的湖盆古生產(chǎn)力，發(fā)育半深湖—深湖相還原環(huán)境，有利于有機(jī)質(zhì)的保存。

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2016-10-17；編輯：關(guān)開澄

國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05023-001-010)；國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41472108)

許 婷(1988-)，女，博士研究生，主要從事石油地質(zhì)與成藏地球化學(xué)方面的研究。

侯讀杰，E-mail: hdj@cugb.edu.cn

TE122.1

A

2095-4107(2017)01-0011-10

DOI 10.3969/j.issn.2095-4107.2017.01.002