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        西藏中倉(cāng)盆地古近系丁青湖組生烴潛力與沉積有機(jī)相分析

        2017-09-03 10:32:13史建南朱利東楊文光胡承飛
        關(guān)鍵詞:泥灰?guī)r烴源泥巖

        陳 慶, 史建南, 朱利東, 黃 煒, 楊文光, 陶 剛, 和 源, 李 超, 胡承飛

        ( 1. 成都理工大學(xué) 沉積地質(zhì)研究院,四川 成都 610059; 2. 西藏自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院,西藏 拉薩 850000 )

        西藏中倉(cāng)盆地古近系丁青湖組生烴潛力與沉積有機(jī)相分析

        陳 慶1, 史建南1, 朱利東1, 黃 煒2, 楊文光1, 陶 剛1, 和 源1, 李 超1, 胡承飛1

        ( 1. 成都理工大學(xué) 沉積地質(zhì)研究院,四川 成都 610059; 2. 西藏自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查院,西藏 拉薩 850000 )

        以中倉(cāng)盆地古近系丁青湖組為研究對(duì)象,根據(jù)烴源巖地球化學(xué)數(shù)據(jù)分析,探討研究區(qū)丁青湖組生烴潛力及沉積有機(jī)相。結(jié)果表明:中倉(cāng)盆地中丁青湖組灰?guī)r、泥灰?guī)r和泥巖為主要烴源巖。其中,灰?guī)r、泥灰?guī)r有機(jī)碳平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.33%,泥巖有機(jī)碳平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.32%,屬于較差烴源巖;有機(jī)質(zhì)類(lèi)型為以Ⅱ1型為主的混合Ⅱ型,烴源巖熱解峰溫為422~446 ℃,鏡質(zhì)體反射率為0.48%~0.59%,屬于低成熟階段。根據(jù)顯微組分將沉積有機(jī)相劃分為濕地草本混生(沼澤)相。綜合數(shù)據(jù)分析表明中倉(cāng)盆地不具有較好的生烴潛力。這對(duì)認(rèn)識(shí)中倉(cāng)盆地油氣勘探價(jià)值,以及在倫坡拉盆地群中尋找油氣具有指導(dǎo)意義。

        中倉(cāng)盆地; 丁青湖組; 生烴潛力; 沉積有機(jī)相; 西藏

        0 引言

        隨著油氣勘探技術(shù)及勘探程度的提升與成熟,老地層取得的成果越來(lái)越少。因此,擴(kuò)大勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域成為中國(guó)需要開(kāi)展的工作[1]。低勘探程度領(lǐng)域油氣資源豐富[2-7],青藏高原作為面積最大的含油氣大區(qū),其油氣勘探受到關(guān)注。1951年,開(kāi)始青藏地區(qū)的油氣地質(zhì)調(diào)查研究[8]。中倉(cāng)盆地位于班怒帶南側(cè),屬倫坡拉盆地群[9],倫坡拉盆地群的油氣地質(zhì)調(diào)查始于20世紀(jì)50年代,盆地群中倫坡拉盆地是青藏高原已知油氣地質(zhì)條件相對(duì)較好的盆地,但該盆地的油氣勘探程度和地質(zhì)研究程度較低[10-13]。目前有關(guān)倫坡拉盆地西側(cè)的中倉(cāng)盆地油氣資料未見(jiàn)報(bào)道,研究中倉(cāng)盆地的生烴潛力和沉積有機(jī)相,有利于認(rèn)識(shí)其油氣勘探價(jià)值,為研究倫坡拉盆地群提供依據(jù)。

        中倉(cāng)盆地?zé)N源巖主要分布于新生代地層,其中以丁青湖組為主。丁青湖組主要為一套濱淺湖相及扇三角洲相紫紅色、灰綠色碎屑巖類(lèi),局部夾頁(yè)巖、灰?guī)r及泥灰?guī)r的地層體,烴源巖主要為泥巖、泥灰?guī)r及灰?guī)r。筆者利用有機(jī)地球化學(xué)、沉積相等資料,根據(jù)有機(jī)質(zhì)豐度、類(lèi)型及成熟度,分析研究區(qū)丁青湖組的生烴潛力和沉積有機(jī)相,以深化對(duì)倫坡拉盆地群油氣前景的認(rèn)識(shí),為油氣勘探開(kāi)發(fā)選區(qū)服務(wù)。

        1 區(qū)域地質(zhì)概況

        中倉(cāng)盆地位于班公湖—怒江縫合帶南側(cè)、岡底斯(拉薩)地塊北緣切日將左—雨德一帶。它西起于弄布,向東經(jīng)切日將左、格朋覺(jué)藏布、雨德,東至朗朵客,為超覆(沉積)邊界。南界西起弄布,向東經(jīng)那洞德不,東至阿索,為超覆(沉積)邊界。盆地呈EW走向,盆地長(zhǎng)軸為100 km,短軸為10~20 km,面積為1 600 km2,盆地內(nèi)主要出露地層有牛堡組(E2n)、丁青湖組(E3d)、嗩吶湖組(N1-2s)和第四系地層(Qp、Qh)(見(jiàn)圖1)。牛堡組為紫紅色厚層—巨厚層礫巖夾紫紅色泥巖,厚度為506 m,底部和下白堊統(tǒng)郎山組呈不整合接觸;丁青湖組以灰色泥頁(yè)巖夾深灰色灰?guī)r、灰綠色細(xì)砂巖和雜色泥巖為主;嗩吶湖組不整合于丁青湖組之上,以泥灰?guī)r為主,局部發(fā)育礫屑灰?guī)r和介殼灰?guī)r。

        圖1 研究區(qū)位置Fig.1 Geological sketch map of study area

        根據(jù)盆地內(nèi)地層展布及構(gòu)造特征,將盆地劃分為三個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元,即中部隆起、北部坳陷和南部坳陷。其中北部坳陷和南部坳陷向東合為一體。

        中部隆起西起弄布,向東沿走向起伏,傾沒(méi)再隆起,于日翁布次再?zèng)],東西長(zhǎng)為25 km。向東隱伏于深部。隆起南北窄,不足1 km,其北界以斷層為主,部分為超覆(沉積)邊界;南界為超覆(沉積)邊界。中部出露地層為接奴群(J2-3j)。中部隆起構(gòu)造簡(jiǎn)單,為東西走向背斜,其核部為接奴群下段(J2-3j1)。

        北部坳陷東部被第四系覆蓋,西部出露丁青湖組(E3d)。丁青湖組(E3d)角度不整合于中部隆起接奴群(J2-3j)之上和盆地北側(cè)外圍郎山組(K1l)、接奴群(J2-3j)之上。北部坳陷構(gòu)造簡(jiǎn)單,為東西向延伸的開(kāi)闊向斜。

        南部坳陷西段出露地層為丁青湖組(E3d)和嗩吶湖組(N1-2s)。嗩吶湖組(N1-2s)角度不整合于丁青湖組(E3d)之上和盆地外圍下拉組(P2x)、接奴群(J2-3j)之上。丁青湖組(E3d)角度不整合于中部隆起接奴群(J2-3j)之上和盆地外圍下拉組(P2x)之上。坳陷東段被第四系覆蓋,推測(cè)其深部應(yīng)有丁青湖組(E3d)存在。南部坳陷構(gòu)造簡(jiǎn)單,為東西走向向斜和背斜。向斜槽部為嗩吶湖組(N1-2s),背斜核部為丁青湖組(E3d)。

        2 生烴潛力分析

        2.1 有機(jī)質(zhì)豐度

        衡量有機(jī)質(zhì)豐度的參數(shù)為有機(jī)碳(TOC)質(zhì)量分?jǐn)?shù)、氯仿瀝青“A”質(zhì)量分?jǐn)?shù)、總烴(HC)及生烴潛量(S1+S2)[14-17]。盆地內(nèi)烴源巖層主要為漸新世的丁青湖組(E3d),烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度見(jiàn)表1。文中采用的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[18-19]以有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為烴源巖分級(jí)的主要參數(shù),其他為參考參數(shù)。

        表1 中倉(cāng)盆地丁青湖組泥巖有機(jī)質(zhì)豐度相關(guān)參數(shù)

        由表1可知,泥巖有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.127%~1.020%,平均為0.320%,其中有1個(gè)好烴源巖、1個(gè)差烴源巖;氯仿瀝青“A”質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.002%~0.091%,平均為0.027%;生烴潛量(S1+S2)為0.03~0.58 mg/g,平均為0.19 mg/g。

        灰?guī)r及泥灰?guī)r有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.125%~1.140%,平均為0.330%,其中有2個(gè)超過(guò)0.250%,為好烴源巖,有1個(gè)中等烴源巖,其他為較差烴源巖(見(jiàn)表2)。氯仿瀝青“A”質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.002%~0.012%,平均為0.004%;生烴潛量(S1+S2)為0.03~0.85 mg/g,平均為0.24 mg/g。

        表2 中倉(cāng)盆地丁青湖組灰?guī)r及泥灰?guī)r有機(jī)質(zhì)豐度相關(guān)參數(shù)

        2.2 有機(jī)質(zhì)成熟度

        有機(jī)質(zhì)成熟度能夠反映沉積盆地受熱演化的程度,其中主要根據(jù)鏡質(zhì)體反射率(Ro)、巖石熱解峰溫(Tmax)反映成熟度的高低。

        2.2.1 鏡質(zhì)體反射率

        鏡質(zhì)體反射率(Ro)是確定烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟度的常用參數(shù)。中倉(cāng)盆地15個(gè)烴源巖樣品Ro為0.48%~0.59%,判斷中倉(cāng)盆地?zé)N源巖處于低成熟階段(見(jiàn)表3)[20]。

        表3 中倉(cāng)盆地丁青湖組Ro和Tmax測(cè)試結(jié)果

        2.2.2 巖石熱解峰溫

        巖石熱解峰溫(Tmax)是有機(jī)質(zhì)成熟度劃分的主要參數(shù)之一[21]。中倉(cāng)盆地泥巖烴源巖熱解峰溫Tmax介于422~446 ℃(見(jiàn)表3)。

        由表3可知,8件泥巖樣品中有3件樣品Tmax低于435 ℃,處于未成熟階段;有2件樣品Tmax介于435~440 ℃,處于低成熟階段;有3件樣品Tmax介于440~450 ℃,處于成熟階段。泥灰?guī)r、灰?guī)r烴源巖巖石熱解峰溫Tmax介于433~440 ℃,7件樣品中有2件樣品Tmax低于435 ℃,處于未成熟階段,剩下5件Tmax介于435~440 ℃,處于低成熟階段。因此,中倉(cāng)盆地泥巖烴源巖主體處于未成熟—成熟階段,泥灰?guī)r、灰?guī)r烴源巖處于未成熟—低成熟階段。

        2.2.3 有機(jī)質(zhì)熱演化程度

        Ro是反映烴源巖有機(jī)質(zhì)演化和成熟度的地球化學(xué)指標(biāo),但Ro并不能完全反映有機(jī)質(zhì)成熟度[22],可以利用巖石熱解峰溫Tmax作為判識(shí)有機(jī)質(zhì)成熟度的輔助指標(biāo)。中倉(cāng)盆地丁青湖組Ro與Tmax關(guān)系見(jiàn)圖2。

        圖2 中倉(cāng)盆地丁青湖組Ro與Tmax關(guān)系Fig.2 Plot of Ro versus Tmax from the Dingqinghu formation in the Zhongcang basin

        圖2表明,丁青湖組樣品處于未成熟—生油窗的界限,再結(jié)合Ro與Tmax表明,中倉(cāng)盆地丁青湖組泥巖烴源巖及泥灰?guī)r、灰?guī)r烴源巖總體上處于未成熟—低成熟階段。

        3 沉積有機(jī)相分析

        3.1 有機(jī)巖石學(xué)特征

        分析烴源巖顯微組分是研究有機(jī)巖石學(xué)特征的重要依據(jù),其生烴源的種類(lèi)和光性特征是烴源巖演化程度、生烴潛力、生態(tài)特征及沉積環(huán)境的直觀(guān)標(biāo)志。因此,不同的顯微組分組合直接反映有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量,劃分有機(jī)相的有機(jī)巖石學(xué)特征參數(shù)主要有有機(jī)質(zhì)類(lèi)型、顯微組分特征和宏觀(guān)有機(jī)巖石類(lèi)型[23-25]。

        中倉(cāng)盆地丁青湖組烴源巖以深灰黑色泥巖、泥灰?guī)r及灰?guī)r為主,腐泥組質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高,平均高于65%,同時(shí)有鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組成分混入,說(shuō)明水體深度不是很大,有陸生植物混入。

        3.2 有機(jī)質(zhì)類(lèi)型

        有機(jī)質(zhì)類(lèi)型也是生烴潛力的重要影響因素之一。由于研究采集的樣品風(fēng)化程度普遍較高,因此采用干酪根透射光鏡檢方法判斷有機(jī)質(zhì)類(lèi)型。在計(jì)算有機(jī)質(zhì)類(lèi)型指數(shù)時(shí),腐泥組生油潛力最大,加權(quán)因數(shù)取

        表4 有機(jī)質(zhì)類(lèi)型評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

        100;殼質(zhì)組的次之,取50;鏡質(zhì)組的取-75;生油潛力最小的惰性組取-100。有機(jī)質(zhì)類(lèi)型指數(shù)(Ti)計(jì)算公式為:Ti=(100a+50b-75c-100d)/100,其中,a、b、c、d分別為腐泥組、殼質(zhì)組、鏡質(zhì)組、惰性組的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。采用有機(jī)質(zhì)類(lèi)型評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[26]評(píng)價(jià)樣品的有機(jī)質(zhì)類(lèi)型,結(jié)果見(jiàn)表4。

        丁青湖組樣品干酪根顯微組分是以腐泥組為主(見(jiàn)圖3),質(zhì)量分?jǐn)?shù)為67%~92%,有機(jī)質(zhì)類(lèi)型指數(shù)為33.75%~48.50%,表明泥巖、泥灰?guī)r及灰?guī)r的有機(jī)質(zhì)類(lèi)型為以Ⅱ1型為主的混合Ⅱ型。

        圖3 中倉(cāng)盆地丁青湖組烴源巖干酪根顯微組分及有機(jī)質(zhì)類(lèi)型指數(shù)分布Fig.3 The kerogen maceral triangle graphic of Dingqinghu formation and Distribution map organic type index

        利用氫指數(shù)(HI)與巖石熱解峰溫(Tmax)也能夠判斷母質(zhì)類(lèi)型(見(jiàn)圖4)。由圖4可知,母質(zhì)類(lèi)型為Ⅱ2-Ⅲ型,與干酪根鏡檢顯微組分判斷的類(lèi)型不一致,是由于樣品處于地表,風(fēng)化作用及高成熟度降低有機(jī)質(zhì)中氫的含量,降低剩余生烴潛力(S2),導(dǎo)致氫指數(shù)(HI)和類(lèi)型指數(shù)(S2/S3)降低,使有機(jī)質(zhì)類(lèi)型變差。故有機(jī)質(zhì)類(lèi)型的判斷還是以干酪根鏡檢顯微組分所得結(jié)果為主,為以Ⅱ1型為主的混合Ⅱ型[27-28]。

        圖4 丁青湖組HI-Tmax有機(jī)質(zhì)類(lèi)型四分圖Fig.4 The quarter chart of HI-Tmax organic matter type in Dingqinghu formation

        3.3 沉積有機(jī)相劃分

        考察中倉(cāng)盆地2條實(shí)測(cè)地層剖面,得出盆地地表主體為丁青湖組沉積,巖性以淺湖相泥巖、泥灰?guī)r和砂巖為主,潛在烴源巖主要為灰?guī)r、泥灰?guī)r和暗色泥巖,累計(jì)厚度為40 m。

        盆地以古近系和新近系沉積為主,包括丁青湖組和嗩納湖組。盆地內(nèi)部第四系較為發(fā)育,地層出露情況較差。野外調(diào)查研究丁青湖組實(shí)測(cè)剖面ZP01和ZP02表明(見(jiàn)圖5),ZP01剖面粒度整體呈下粗上細(xì),下部發(fā)育厚層礫巖、砂巖,剖面頂部見(jiàn)泥灰?guī)r,反映沖積扇向湖泊沉積環(huán)境的轉(zhuǎn)變。ZP02剖面位于ZP01剖面的下面,粒度整體呈下細(xì)上粗,下部發(fā)育泥頁(yè)巖、泥巖與泥灰?guī)r等較細(xì)粒沉積,上部主要為砂巖、礫巖夾泥巖,構(gòu)成淺湖沉積環(huán)境向扇三角洲轉(zhuǎn)變的進(jìn)積沉積旋回。

        圖5 西藏中倉(cāng)鄉(xiāng)古近系丁青湖組三段實(shí)測(cè)地層綜合柱狀圖(ZP01)

        3.3.1 沉積相

        (1)扇三角洲相。丁青湖組一段扇三角洲相沉積中發(fā)育磚紅色礫巖、紫紅色礫巖、紫紅色泥巖及紫灰色泥巖,可劃分為近緣扇三角洲亞相和前扇三角洲亞相。底部近緣扇三角洲亞相發(fā)育礫石疊瓦狀構(gòu)造,為扇根礫石沉積。

        丁青湖組三段扇三角洲相沉積中發(fā)育灰綠色泥巖、紫紅色泥巖、灰白色中細(xì)粒砂巖、紫紅色中砂巖、紫紅色細(xì)砂巖、粉砂巖和細(xì)礫雜礫巖等,可劃分為扇三角洲前緣亞相。丁青湖組三段底部為一套扇三角洲前緣河道含礫砂巖沉積,向上為河道砂巖和泥巖互層沉積,再向上礫巖少見(jiàn),發(fā)育扇三角洲前緣末端粉砂巖、細(xì)砂巖及泥巖沉積,砂泥比為1∶2,砂巖可見(jiàn)平行層理、爬升波紋層理、板狀交錯(cuò)層理及槽狀交錯(cuò)層理;丁青湖組三段上部發(fā)育一套扇三角洲前緣河道礫巖沉積,向上為半深湖泥。

        (2)湖泊相。丁青湖組二段湖泊相沉積中發(fā)育紫紅色細(xì)砂巖、紫紅色粉砂巖、灰色泥灰?guī)r、磚紅色泥巖,灰?guī)r與泥巖互層可見(jiàn),灰色泥灰?guī)r與泥巖互層等,局部夾頁(yè)巖,劃分為濱湖和淺湖亞相。

        圖6 中倉(cāng)盆地丁青湖組顯微組分劃分的沉積有機(jī)相Fig.6 Diagram showing organic facies classified according to the maceral composition of the Dingqinghu formation in Zhongcang basin

        丁青湖組二段下部以砂巖、粉砂巖及泥巖為主,少量礫巖,其中夾有兩層灰?guī)r及三層泥灰?guī)r,泥灰?guī)r中含有生物化石,發(fā)育小型板狀交錯(cuò)層理、平行層理及波狀層理,為濱湖沉積。丁青湖組二段上部發(fā)育淺湖細(xì)砂巖、粉砂巖及泥巖,頂部含少量頁(yè)巖層,其中以泥巖為主,泥巖厚度較大,最大厚度達(dá)300 m,可見(jiàn)小型交錯(cuò)層理及浪成波痕。

        3.3.2 沉積有機(jī)相

        有機(jī)相是古環(huán)境判別、盆地分析及烴源巖評(píng)價(jià)的重要工具[29-30]。根據(jù)沉積相及顯微組分組成,將丁青湖組烴源巖的沉積有機(jī)相劃分為濕地草木混生(沼澤)有機(jī)相[31](見(jiàn)圖6)。

        該相主要發(fā)育于湖盆邊緣相帶,如三角洲的前三角洲及湖泊邊緣沼澤相。巖性多為泥巖,夾有部分灰?guī)r及泥灰?guī)r。有機(jī)質(zhì)類(lèi)型指數(shù)為-50~50,鏡質(zhì)組與殼質(zhì)組質(zhì)量分?jǐn)?shù)比小于2,沉積環(huán)境多為濱淺湖,氫指數(shù)為200~400,有機(jī)質(zhì)類(lèi)型多為Ⅱ型。利用研究區(qū)丁青湖組測(cè)試數(shù)據(jù)分析,除氫指數(shù)外,相關(guān)數(shù)據(jù)在標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)區(qū)間內(nèi),氫指數(shù)較低是由于風(fēng)化作用對(duì)其產(chǎn)生的影響,因此丁青湖組應(yīng)屬于濕地草本混生(沼澤)有機(jī)相。

        4 結(jié)論

        (1)中倉(cāng)盆地?zé)N源巖有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低,泥巖有機(jī)碳平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.32%,灰?guī)r、泥灰?guī)r有機(jī)碳平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.33%。深灰色泥巖、深灰色灰?guī)r及泥灰?guī)r屬于較差烴源巖。

        (2)中倉(cāng)盆地丁青湖組泥巖、泥灰?guī)r及灰?guī)r烴源巖的有機(jī)質(zhì)類(lèi)型為以Ⅱ1型為主的混合Ⅱ型。沉積有機(jī)相為濕地草本混生(沼澤)有機(jī)相。

        (3)鏡質(zhì)體反射率(Ro)、巖石熱解烴峰溫(Tmax)顯示中倉(cāng)盆地泥巖烴源巖,以及泥灰?guī)r、灰?guī)r烴源巖總體上處于未成熟—低成熟階段。

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        收稿日期:2017-02-21;編輯:關(guān)開(kāi)澄

        2017-03-29;編輯:陸雅玲

        陳 慶(1993-),女,碩士研究生,主要從事沉積學(xué)方面的研究。

        P618.13;TE121.2

        A

        2095-4107(2017)04-0071-08

        DOI 10.3969/j.issn.2095-4107.2017.04.008

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