金廣春，曠紅偉，宋換新3＊中國地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心，北京

2中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所，北京

3非常規(guī)油氣湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心（長(zhǎng)江大學(xué)），湖北 武漢

青南雁石坪-溫泉兵站地區(qū)侏羅系烴源巖生烴潛力研究

金廣春1，曠紅偉2，宋換新3＊1中國地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心，北京

2中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所，北京

3非常規(guī)油氣湖北省協(xié)同創(chuàng)新中心（長(zhǎng)江大學(xué)），湖北 武漢

雁石坪-溫泉兵站地區(qū)侏羅系烴源巖研究程度低。在對(duì)侏羅系烴源巖樣品進(jìn)行系統(tǒng)的地球化學(xué)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)其生烴潛力進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：研究區(qū)侏羅系烴暗色碳酸鹽巖和泥巖發(fā)育，其中夏里組泥巖和雀莫錯(cuò)組灰?guī)r有機(jī)質(zhì)豐度整體達(dá)到了有效烴源巖標(biāo)準(zhǔn)；侏羅系各組烴源巖中有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ2-Ⅲ型，為偏腐殖型有機(jī)質(zhì)；烴源巖的熱演化程度主體處于高成熟-過成熟熱演化階段。認(rèn)為侏羅系烴源巖能夠?yàn)檠芯繀^(qū)天然氣水合物成藏提供潛在的氣源條件。

烴源巖，侏羅系，生烴潛力，雁石坪，溫泉兵站，羌塘盆地

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1.區(qū)域地質(zhì)概況

雁石坪和溫泉兵站是青藏線(109國道)和青藏鐵路沿線上兩個(gè)重要的集鎮(zhèn)，位于青海省南部的格爾木市(圖 1)。雁石坪-溫泉兵站地區(qū)所處的大地構(gòu)造位置屬于特提斯構(gòu)造域東段的羌塘盆地的周緣地區(qū)，經(jīng)歷多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的改造[1]。該區(qū)地層發(fā)育是在前古生界的結(jié)晶基底和古生界褶皺基底之上，主要發(fā)育中生界的海相沉積，沉積厚度大。其中石炭系-白堊系主要以海相碳酸鹽巖和碎屑巖為主，其上部的古近系-新近系為陸相砂、礫巖沉積?，F(xiàn)階段地表出露地層以侏羅系-第四系為主[2]。羌塘盆地及周緣地區(qū)是我國陸上油氣勘探程度最低的區(qū)域之一，前人初步研究表明，其侏羅系地層可能存在較好的油氣勘探前景[3] [4]。在青藏線雁石坪和溫泉兵站一線，侏羅系地層出露較好，筆者在系統(tǒng)野外調(diào)研和采樣分析測(cè)試的基礎(chǔ)上，對(duì)雁石坪-溫泉兵站地區(qū)侏羅系烴源巖的生油氣潛力進(jìn)行研究。

Figure 1.Position of the research area圖1.研究區(qū)位置圖

2.地層特征及樣品采集

雁石坪-溫泉兵站地區(qū)侏羅系地層中，中-上侏羅統(tǒng)發(fā)育齊全，分布較廣泛，而下侏羅統(tǒng)為一套中-酸性火山巖沉積，出露局限。中-上侏羅統(tǒng)自下而上包括：中侏羅統(tǒng)的雀莫錯(cuò)組(J2q)、布曲組(J2b)、夏里組(J2x)和上侏羅統(tǒng)的索瓦組(J3s)、雪山組(J3x)。中-上侏羅統(tǒng)整體為一套以碎屑巖、碳酸鹽巖為主，夾少量火山巖、油頁巖及石膏層的地層，垂向上巖性特征為“三砂夾兩灰”，其中灰?guī)r主要發(fā)育在J2b和J3s下部，其他組巖性以砂泥巖為主。

該次野外踏勘在研究區(qū)中-上侏羅統(tǒng)J2q-J3s共計(jì)采集烴源巖樣品53件，其中暗色灰?guī)r樣品41件，暗色泥巖樣品12件，具體分布為：J2q烴源巖樣品14件(泥巖3件，灰?guī)r11件)，J2b烴源巖樣品24件(泥巖2件，灰?guī)r22件)，J2x烴源巖樣品5件(泥巖4件，灰?guī)r1件)，J3s烴源巖樣品10件(泥巖3件，灰?guī)r7件)。頂部的J3x為紅色的砂泥巖地層，不發(fā)育烴源巖。

3.有機(jī)質(zhì)豐度

目前烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中，有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w(TOC)，%)、生烴潛量(w(S1+ S2)，mg/g)等指標(biāo)受熱演化程度的影響較大。該次采集樣品分析數(shù)據(jù)表明，實(shí)測(cè)的w(S1+ S2)整體很低，與w(TOC)嚴(yán)重偏離，表明其同樣受到熱演化程度的影響較大。為合理評(píng)價(jià)研究區(qū)侏羅系烴源巖的原始有機(jī)質(zhì)豐度，需要對(duì)w(TOC)和w(S1+ S2)進(jìn)行恢復(fù)。該研究選取夏新宇等[5]提出的w(TOC)恢復(fù)系數(shù)法對(duì)烴源巖的原始有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù) (w(TOC)′，%)進(jìn)行恢復(fù)；w(S1+ S2)根據(jù)程克明等[6]提出的降解率法進(jìn)行恢復(fù)，得到原始生烴潛量(w(S1+ S2)′，mg/g)。恢復(fù)后的結(jié)果見表1。

雁石坪-溫泉兵站地區(qū)侏羅系各層位烴源巖中，僅J2x泥巖和J2q灰?guī)r整體達(dá)到了有效烴源巖的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，其w(TOC)′均質(zhì)分別為0.41%和0.49% (表1)，為有效烴源巖。其他層位僅有個(gè)別樣品為有效烴源巖，整體為非烴源巖。值得注意的是，J2b中有1個(gè)灰?guī)r樣品w(TOC)為2.07%，其w(TOC)′高達(dá)3.35%，為優(yōu)質(zhì)烴源巖。由此可見，雁石坪-溫泉兵站地區(qū)侏羅系地層中，J2x泥巖和J2q灰?guī)r整體有機(jī)質(zhì)豐度相對(duì)較高，為有效烴源巖[7] [8]，其他層位僅個(gè)別小層段有機(jī)質(zhì)豐度較高，整體為非烴源巖。

Table 1.The statistics of organic matter abundance of Jurassic source rocks in Yanshiping-Wenquanbingzhan Area表1.雁石坪-溫泉兵站地區(qū)侏羅系烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度統(tǒng)計(jì)

在分析的所有41個(gè)灰?guī)r樣品，w(TOC)′分布范圍0.15%～3.35%，均值為0.39%；w(S1+ S2)′分布范圍(0.45～3.26) mg/g，均值為1.33%。w(TOC)′均值接近了有效烴源巖下限標(biāo)準(zhǔn)(0.4%)，而w(S1+ S2)′均值相對(duì)較高，表明研究區(qū)侏羅系灰?guī)r具一定的有機(jī)質(zhì)豐度。而這其中，J2q灰?guī)r樣品的w(TOC)′均值和w(S1+S2)′均值分別為0.49%和2.33 mg/g (圖2(a))，整體較其他層位灰?guī)r有機(jī)質(zhì)豐度高。

分析的12個(gè)暗色泥巖樣品，w(TOC)′分布范圍0.15%～0.52%，均值為0.32%；w(S1+ S2)′分布范圍(0.54～2.97) mg/g，均值為1.24%。兩個(gè)指標(biāo)均值均較灰?guī)r樣品低，表明其有機(jī)質(zhì)豐度相對(duì)較低。但是J2x泥巖樣品的w(TOC)′均值和w(S1+ S2)′均值分別為0.41%和1.74 mg/g (圖2(b))，整體達(dá)到有效烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，較其他層位泥巖有機(jī)質(zhì)豐度高。

前人對(duì)于羌塘盆地中部坳陷區(qū)的烴源巖研究表明，其J2b、J2x和J3s等都發(fā)育有較好的烴源巖，特別是在坳陷的沉積中心，還發(fā)育一定范圍的優(yōu)質(zhì)烴源巖[3]。研究區(qū)處于羌塘盆地周緣地區(qū)，其沉積環(huán)境與物源特征與坳陷區(qū)有較大的差別，這也是雁石坪-溫泉兵站地區(qū)侏羅系烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度整體較盆地中心坳陷區(qū)低的原因。

Figure 2.The average ofw(TOC)′ andw(S1+ S2)′ of Jurassic source rocks in Yanshiping-Wenquanbingzhan Area圖2.雁石坪-溫泉兵站地區(qū)侏羅系烴源巖w(TOC)′均值和w(S1+ S2)′均值分布

4.有機(jī)質(zhì)類型

不同類型的有機(jī)質(zhì)，在熱演化生烴的過程中，其產(chǎn)物的數(shù)量和性質(zhì)都有較大的差異。研究有機(jī)質(zhì)類型的方法較多[9]，該次利用干酪根的顯微組分和碳同位素資料進(jìn)行研究。干酪根顯微組分是在顯微鏡下直接觀測(cè)烴源巖中有機(jī)質(zhì)顯微組分的組成情況，腐殖型和腐泥型有機(jī)質(zhì)顯微組分差異明顯，常用類型指數(shù)(It)表示。研究區(qū)侏羅系各組12件烴源巖干酪根顯微組分組成分析結(jié)果(表2)表明，主要以鏡質(zhì)組和腐泥組為主，整體鏡質(zhì)組略微占優(yōu)，兩者占到顯微組分體積分?jǐn)?shù)的95%以上。其次含極少量的惰質(zhì)組，體積分?jǐn)?shù)不高于 5%；沒有發(fā)現(xiàn)殼質(zhì)組組分。It值分布范圍：20.3～38.7，均值為 3.5。結(jié)果表明，侏羅系各組烴源巖有機(jī)質(zhì)類型為II2-III型，為偏腐殖型有機(jī)質(zhì)。

干酪根碳同位素(δ13C/‰)組成主要取決于其生物先質(zhì)的碳同位素組成，同樣可以反映沉積有機(jī)質(zhì)的性質(zhì)。研究區(qū)侏羅系各組烴源巖樣品中干酪根 δ13C分布范圍?24.5‰～?21.0‰，均值為?23.5‰，整體為III型有機(jī)質(zhì)?？紤]到較高的熱演化程度對(duì)碳同位素的分餾作用[9]，認(rèn)為研究區(qū)有機(jī)質(zhì)類型應(yīng)該為II2-III型有機(jī)質(zhì)。

秦建中[10]對(duì)羌塘盆地上三疊統(tǒng)-侏羅系烴源巖的有機(jī)相研究表明，羌塘盆地不同構(gòu)造位置，其有機(jī)相類型不同。雁石坪-溫泉兵站地區(qū)落入其II2(混源有機(jī)相)-III型(木本相)有機(jī)相的范圍，主體屬于III型(木本相)，這也與該次研究認(rèn)識(shí)相符。

Table 2.The macerals and carbon isotope of kerogen in Jurassic source rocks from Yanshiping-Wenquanbingzhan Area表2.雁石坪-溫泉兵站地區(qū)侏羅系烴源巖干酪根顯微組分和碳同位素分析

5.熱演化程度及綜合評(píng)價(jià)

一個(gè)地區(qū)主力烴源巖所處的熱演化階段，與區(qū)域油氣勘探前景及勘探目標(biāo)的選擇密切相關(guān)。研究區(qū)侏羅系烴源巖中灰?guī)r樣品的最高熱解峰峰溫(tmax)分布范圍392～600℃，均值為476℃；泥巖tmax分布范圍413～600℃，均值為512℃。表明研究區(qū)侏羅系烴源巖整體處于高成熟-過成熟熱演化階段。烴源巖干酪根H/C原子比分布范圍0.26～0.58，均值為0.42，同樣表明侏羅系烴源巖整體處于高成熟-過成熟熱演化階段。

秦建中等[3]對(duì)羌塘盆地不同地區(qū)7762個(gè)樣品的鏡質(zhì)體反射率(Ro)、tmax、包裹體均一溫度等項(xiàng)目研究表明，羌塘盆地北羌塘坳陷的東部地區(qū)(雁石坪-溫泉兵站地區(qū))侏羅系烴源巖主體處于高成熟-過成熟熱演化階段，與該文的研究結(jié)論相符。同時(shí)多個(gè)學(xué)者[10] [11]指出，羌塘盆地中生界烴源巖從中部的沉積坳陷向盆地邊緣，相同層位熱演化程度有增加的趨勢(shì)，主要與盆地邊緣或斷裂帶附近不均衡壓力變形作用有關(guān)。

綜上所述，雁石坪-溫泉兵站地區(qū)侏羅系地層中，J2x泥巖和J2q灰?guī)r整體有機(jī)質(zhì)豐度較高，達(dá)到有效烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，其他層位有機(jī)質(zhì)豐度較低；有機(jī)質(zhì)類型為 II2-III型有機(jī)質(zhì)，為偏腐殖型有機(jī)質(zhì)；烴源巖熱演化程度較高，主體處于高成熟-過成熟熱演化階段。由此可見，雁石坪-溫泉兵站地區(qū)侏羅系烴源巖主要以生氣為主，能夠?yàn)檠芯繀^(qū)天然氣水合物的形成提供較潛在的氣源條件。

6.結(jié)論

1) 雁石坪-溫泉兵站地區(qū)侏羅系地層暗色碳酸鹽巖和泥巖發(fā)育；烴源巖樣品的有機(jī)質(zhì)豐度研究表明，J2x泥巖和J2q灰?guī)r整體有機(jī)質(zhì)豐度較高，達(dá)到有效烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，其他層位烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度較低，主體為非烴源巖。

2) 烴源巖中干酪根類型研究表明，研究區(qū)侏羅系烴源巖有機(jī)質(zhì)類型為II2-III型有機(jī)質(zhì)，為偏腐殖型有機(jī)質(zhì)，較有利于生氣。烴源巖熱演化程度分析表明，主體熱演化程度較高，處于高成熟-過成熟熱演化階段。

3) 綜合分析認(rèn)為，雁石坪-溫泉兵站地區(qū)侏羅系J2x泥巖和J2q灰?guī)r作為烴源巖，能夠?yàn)樵搮^(qū)天然氣水合物成藏提供較有利的氣源條件。

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[編輯] 宋換新

Qiangtang Basin

The Hydrocarbon Potential of Jurassic Source Rocks in Yanshiping-Wenquanbingzhan Area in the South of Qinghai Province

Guangchun Jin1, Hongwei Kuang2, Huanxin Song3*1Oil & Gas Survey of China Geological Survey, Beijing
2Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing
3Hubei Cooperative Innovation Center of Unconventional Oil and Gas (Yangtze University), Wuhan Hubei

Received: Dec.12th, 2016; accepted: Feb.15th, 2017; published: Apr.15th, 2017

The research degree of Jurassic source rocks was low in Yanshiping-Wenquanbingzhan Area.On the basis of the geochemical analysis of the Jurassic source rocks systematically, the hydrocarbon potential there was researched.The results show that the dark source rocks, including mudstone and limestone were developed well in Jurassic System.The abundance of the organic matter in the mudstone of J2x and in the limestone of J2q is high and reaches the standard of the effective source rocks.The organic matter is II2-III with a bias of humus type in each formation of the Jurassic System.The thermal evolution degree of the Jurassic source rocks is mainly at the high-over mature stage.It is considered that the Jurassic source rocks can provide potential gas supply conditions for the accumulation of the natural gas hydrate in the research area.

Source Rock, Jurassic System, Hydrocarbon Potential, Yanshiping, Wenquanbingzhan,

金廣春(1970-)，男，副研究員，主要從事地質(zhì)研究及科研管理工作。

2016年12月12日；錄用日期：2017年2月15日；發(fā)布日期：2017年4月15日

中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目(GZH201400304)；長(zhǎng)江大學(xué)青年基金項(xiàng)目(2015cqn42)。

?通信作者。

文章引用: 金廣春, 曠紅偉, 宋換新.青南雁石坪-溫泉兵站地區(qū)侏羅系烴源巖生烴潛力研究[J].石油天然氣學(xué)報(bào), 2017, 39(2): 10-15.https://doi.org/10.12677/jogt.2017.392011