用Mo-T OC相關(guān)性估算海相泥質(zhì)烴源巖原始有機(jī)碳的一種新方法—以藏南白堊系海相泥巖、頁巖為例

熊國慶 ,江新勝 ,伍 皓

(成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所,四川成都 610081)

用Mo-T OC相關(guān)性估算海相泥質(zhì)烴源巖原始有機(jī)碳的一種新方法—以藏南白堊系海相泥巖、頁巖為例

熊國慶 ,江新勝 ,伍 皓

(成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所,四川成都 610081)

本文引入一種原始有機(jī)碳恢復(fù)的新方法,即利用Mo-TOC相關(guān)性來估算海相泥質(zhì)烴源巖原始有機(jī)碳。并以藏南地區(qū)白堊紀(jì)海相泥巖、頁巖為例,估算其原始有機(jī)碳含量及有機(jī)碳損失率。該方法可能在我國高成熟度-過成熟烴源巖的評價(jià)和油氣資源量預(yù)測中發(fā)揮重要的作用。

有機(jī)碳;烴源巖;高成熟度-過成熟度;Mo-TOC相關(guān)性;藏南地區(qū);白堊紀(jì);海相泥巖、頁巖

有機(jī)碳和生烴潛力是評價(jià)烴源巖和沉積盆地油氣資源的兩個(gè)最重要最基本的有機(jī)地球化學(xué)指標(biāo)。對高成熟度-過成熟烴源巖來說,若用殘余有機(jī)質(zhì)豐度按通常標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價(jià),就會(huì)把有機(jī)質(zhì)類型好,排烴量大的好烴源巖劃為差烴源巖或非烴源巖。因此,對高成熟度-過成熟烴源巖進(jìn)行生油評價(jià)或預(yù)測油氣資源量時(shí),需恢復(fù)其原始有機(jī)碳和原始生烴潛力。傳統(tǒng)的有機(jī)質(zhì)豐度恢復(fù)方法主要有熱模擬實(shí)驗(yàn)方法和加水熱壓模擬實(shí)驗(yàn)方法。按鏡質(zhì)體反射率 Ro,降解潛率 CP/TOC及干酪根 H/C(原子比)三種成熟度參數(shù)進(jìn)行恢復(fù),恢復(fù)的有機(jī)碳結(jié)果很接近,最大誤差都在13%以內(nèi);降解潛率 CP/TOC及干酪根 H/C(原子比)恢復(fù)的生烴潛力結(jié)果比較接近,其誤差在20%以內(nèi)。鏡質(zhì)體反射率 Ro恢復(fù)結(jié)果大部分情況下與其他兩種方法接近,某些情況下差別較大。干酪根 H/C(原子比)恢復(fù)結(jié)果與降解潛率 CP/TOC接近,一般也比較準(zhǔn)確,但分離制備純度較高的干酪根工作量很大,需花費(fèi)大量人力、物力,不適合大量樣品的原始有機(jī)質(zhì)豐度恢復(fù)。相比之下,熱解分析方法快速,用樣量很少,分析結(jié)果比較可靠,資料易于取得,可用于大量樣品的原始有機(jī)質(zhì)的恢復(fù)。

關(guān)于有機(jī)碳及生烴潛力的恢復(fù)國外的研究報(bào)道較少,主要是我國的學(xué)者做了大量的研究工作[1～8]。這是因?yàn)樵谖覈A北、華南、塔里木盆地等地區(qū)大面積分布著中元古界、新元古界和下古生界演化程度已達(dá)高成熟度-過成熟的烴源巖。隨著我國石油勘探開發(fā)事業(yè)的不斷發(fā)展,需要對這類高成熟度-過成熟烴源巖進(jìn)行正確評價(jià)和油氣資源量預(yù)測,青藏高原烴源巖大都進(jìn)入高成熟度階段,部分已達(dá)到過成熟階段,為了對各層系烴源巖進(jìn)行正確評價(jià)和油氣資源量預(yù)測,恢復(fù)烴源巖的原始有機(jī)質(zhì)豐度乃是當(dāng)務(wù)之急[9]。

1 原始有機(jī)質(zhì)豐度及傳統(tǒng)恢復(fù)方法

1.1 原始有機(jī)質(zhì)豐度及影響因素

烴源巖生油門限前未大量生烴、排烴時(shí)的有機(jī)碳和生烴潛力稱為原始有機(jī)質(zhì)豐度,而通常我們所測得的是烴源巖生烴、排烴后的殘余有機(jī)質(zhì)豐度。對低成熟度或成熟烴源巖來說,油氣初次運(yùn)移量(排烴量)只占總有機(jī)質(zhì)和生油量的一小部分,其有機(jī)碳和生烴潛力基本上可以代表烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度和生油氣能力的大小。隨演化程度增加,油氣生成量和排烴量不斷增大,而殘余有機(jī)質(zhì)豐度不斷降低,成熟度越高,有機(jī)質(zhì)類型越好,降低的越多。對高成熟度-過成熟烴源巖來說,若用殘余有機(jī)質(zhì)豐度標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評價(jià),就會(huì)把有機(jī)質(zhì)類型好,排烴量大的好烴源巖劃為差烴源巖或非烴源巖。因此,對高成熟度-過成熟烴源巖進(jìn)行生油評價(jià)或預(yù)測油氣資源量時(shí),需恢復(fù)其原始有機(jī)碳和原始生烴潛力[9]。

機(jī)質(zhì)豐度影響因素主要是地表風(fēng)化作用、孔隙流體交換、巖石-水相互作用、次生礦化過程、熱作用及變質(zhì)作用等,同時(shí)沉積物的石化作用及深埋藏等化學(xué)過程的變化也會(huì)影響[10]。

1.2 原始有機(jī)質(zhì)豐度傳統(tǒng)恢復(fù)方法

恢復(fù)原始有機(jī)質(zhì)豐度理論上最好采取自然剖面法,即采集相同層位不同埋深 (不同成熟度)的烴源巖,實(shí)測有機(jī)碳和生烴潛力,然后求出不同成熟度烴源巖原始有機(jī)質(zhì)豐度的恢復(fù)系數(shù)。但這些樣品的巖性、巖相、有機(jī)質(zhì)豐度和類型都應(yīng)相似。而且要有從未成熟到各個(gè)演化階段的樣品,顯然這種系列樣品很難采集到[9]。

有機(jī)質(zhì)豐度恢復(fù)方法主要有熱模擬實(shí)驗(yàn)方法和加水熱壓模擬實(shí)驗(yàn)方法。通過按鏡質(zhì)體反射率 Ro,降解潛率 CP/TOC及干酪根 H/C(原子比)三種成熟度參數(shù)進(jìn)行恢復(fù)。熱模擬實(shí)驗(yàn)方法是恢復(fù)有機(jī)質(zhì)豐度的一種最重要的方法。用生油巖評價(jià)儀(ROCK-EVAL)進(jìn)行烴源巖的熱解模擬實(shí)驗(yàn),建立恢復(fù)原始有機(jī)質(zhì)豐度的公式是最簡便實(shí)用的方法。但該方法不能測定各演化階段的油和氣生成數(shù)量?？筛邏焊M(jìn)行的熱壓模擬實(shí)驗(yàn),可以近似地模擬烴源巖在地下的油氣生成演化過程,也可以進(jìn)行原始有機(jī)質(zhì)豐度的恢復(fù)[9]。

通過比較,熱解分析方法快速,用樣量很少,分析結(jié)果比較可靠,資料易于取得,可用于大量樣品的原始有機(jī)質(zhì)的恢復(fù)。鏡質(zhì)體反射率 Ro,降解潛率CP/TOC及干酪根 H/C(原子比)三種成熟度參數(shù)恢復(fù)的有機(jī)碳結(jié)果均很接近,最大誤差都在13%以內(nèi),生烴潛力用降解潛率 CP/TOC及干酪根 H/C(原子比)恢復(fù)結(jié)果比較接近,其誤差在20%以內(nèi)。鏡質(zhì)體反射率 Ro恢復(fù)結(jié)果大部分情況下與其它兩種方法接近,某些情況下差別較大?？赡苁且?yàn)樵谏透叻迩昂蠡謴?fù)系數(shù)變化與鏡質(zhì)體反射率 Ro變化速度不一致,使得兩者相關(guān)性不好,誤差較大。用干酪根 H/C(原子比)恢復(fù)結(jié)果與降解潛率 CP/TOC接近,測量結(jié)果一般也比較準(zhǔn)確,但分離制備純度較高的干酪根工作量很大,需花費(fèi)大量人力、物力,不適合大量樣品的原始有機(jī)質(zhì)豐度恢復(fù)。青藏高原海相烴源巖大都缺少鏡質(zhì)組,測得是殘余瀝青反射率,瀝青成因復(fù)雜,所測得結(jié)果有時(shí)相差很大,在換算成鏡質(zhì)組反射率時(shí),換算公式也不盡相,因此該方法恢復(fù)結(jié)果誤差較大[9]。

因此有必要尋求一種新的有機(jī)質(zhì)豐度恢復(fù)方法,既方便快捷,又適合大量烴源巖樣品分析。下面將介紹一下Mo-TOC相關(guān)性來估算海相泥質(zhì)烴源巖原始有機(jī)碳的這種新方法。

2 Mo-TOC相關(guān)性估算法

2.1 原理

Crusius et al.(1996)[10]認(rèn)為還原條件下,相比其它對氧化-還原環(huán)境敏感的微量元素,Mo是最富集的,在海水中其含量變化從 5倍 (較 V含量)到100倍 (較 Cd含量),碎屑物質(zhì)來源及水體中氧化的有機(jī)質(zhì)顆粒來源的Mo含量對整個(gè)沉積Mo庫的貢獻(xiàn)可以忽略不計(jì)[11]。Tribovillard(2004)[12]的研究結(jié)果表明,成巖作用過程中有機(jī)質(zhì)固結(jié)的Mo仍不活動(dòng),Mo和硫化有機(jī)質(zhì) (有機(jī)硫)之間的這種明顯關(guān)系在晚侏羅世之前的巖石中仍存在。但他們研究的地質(zhì)體都未遭受高熱成熟度 (至多處于油窗開始的階段)。Mongenot等 (1996)[13]研究委內(nèi)瑞拉白堊紀(jì)La Luna Formation高成熟度烴源巖中古環(huán)境標(biāo)志的微量元素后發(fā)現(xiàn),成熟度和微量元素含量之間沒有關(guān)系,也與微量元素相對行為和絕對含量無關(guān),對看成富有機(jī)質(zhì)沉積物古沉積環(huán)境指標(biāo)的微量元素(Ba、P、V、Mo、Ni、Co、Cu、Cd、Cr和 Mn)分布也不會(huì)造成影響。可見Mo微量元素指標(biāo)對遭受了后期成巖 /熱蝕變、低級變質(zhì)作用及地表風(fēng)化等古代巖石的原始組分的識別非常有用。

Lyons等 (2003)[14]近來研究發(fā)現(xiàn),Cariaco盆地內(nèi)現(xiàn)代靜海缺氧沉積物中總有機(jī)碳 (TOC)與Mo/Al具很好的相關(guān)性。微層理深綠灰色細(xì)粘土巖(0-11.6kyrBP)的 TOC%=1486×(Mo/Al)+2.8(n=13,r2=0.52),平均沉積速率為36cm/kyr;不同的微層理深綠灰色粘土質(zhì)泥巖 (11.6-14.5kyrBP)的 TOC%= 1622× (Mo/Al)+0.22(n=15,r2=0.89),平均沉積速率為 79 cm/kyr。因此,可以用 (TOC)與 Mo/Al這種關(guān)系來估算那些特征類似于現(xiàn)代 Cariaco沉積物的古代黑色頁巖[15](圖 1)。

圖 1 Cariaco盆地 I區(qū)微層理深綠灰色粘土質(zhì)泥巖(11.6～14.5 kyrBP)和 II區(qū)不同的微層理深綠灰色含鈣質(zhì)微化石粘土的富有機(jī)質(zhì)、硅藻的粘土質(zhì)泥巖(11.6～14.5 kyrBP)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及回歸投點(diǎn)圖[15]Fig.1 Regression plots and statistics for zone I:microlaminated,dark olive gray,organic-rich silty clay (11.6-14.5 kyrBP); zone II: distincly microlaminated, dark olive gray, organic-rich, diatom-rich clayey mud with abundant caicareousmicrofossils clay(11.6-14.5 kyrBP)(afterW ilde et al.,2004)

Algeo和 Lyons(2004)[16]研究了四個(gè)深部水體受限的環(huán)境 (閉塞盆地)的現(xiàn)代缺氧環(huán)境 (黑海,Framvaren Fjord,Cariaco盆地和 Saanich Inlet)和一個(gè)上涌區(qū) (納米比亞陸棚)的 Mo-TOC相關(guān)性后認(rèn)為,與現(xiàn)代缺氧閉塞盆地水體受限有關(guān)的水-巖石變量之間的強(qiáng)相關(guān)性表明,古代黑色頁巖的[Mo]s/TOC比值可以用來估算深水[Mo]aq含量及受限缺氧古環(huán)境的時(shí)代。然而,這種相關(guān)性不能用于諸如納米比亞陸棚的大陸邊緣上涌體系的開闊海相背景缺氧相,因?yàn)樵搮^(qū)域內(nèi)水體交換不受限制。多數(shù)情況下這種共相關(guān)性可能部分或全部會(huì)受到大量的易變的生物成因沉積物流 (蛋白石或碳酸鈣)稀釋的影響[17～19]。為消除這種影響,通常將 Mo與 Al含量進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,因?yàn)?Al來自鋁硅酸鹽碎屑物質(zhì),作為碎屑粘土含量的指標(biāo)[20]。

盡管目前用Mo-TOC相關(guān)性指示古缺氧環(huán)境下水文狀況盡管仍不理想,但具很大的潛力。一種評價(jià)缺氧古環(huán)境的新方法將利用那些可測量的客觀標(biāo)準(zhǔn)估算環(huán)境參數(shù)。如基于沉積過程中Mo-TOC相關(guān)性,從高受限的閉塞盆地 (黑海)到弱受限的閉塞盆地 (Saanich Inlet)及未受限的大陸邊緣上涌體系 (納米比亞陸棚)現(xiàn)代海相環(huán)境下持續(xù)變化的亞密度躍層水體的受限程度,在古環(huán)境中能被估算。

2.2 實(shí)例

W ilde等 (2001)[10]用保守的相關(guān)性計(jì)算 Iapetus洋下奧陶統(tǒng)初始 TOC,Baltica 27個(gè)樣品的初始TOC為0.43%～13.0%;平均為4.44%;Avalonia板塊 8個(gè)樣品的初始 TOC為0.3%～5.5%;平均為1.3%。地質(zhì)記錄中巖石的計(jì)算值與古地理和古生態(tài)相結(jié)合,對古代海洋中碳合成的估算和儲(chǔ)油巖的初始烴潛力有用。

Peucker-Ehrenbrink、Hannigan(2000)[21]和 Jaffe等(2002)[22]調(diào)查了黑色頁巖風(fēng)化期間鉑族元素活性和有機(jī)碳 Corg后發(fā)現(xiàn),TOC比近表面大大的降低(77%)[22];由于生物成烷作用和低溫羧化作用,有機(jī)碳損失近 30%[23]。從完全成熟階段到有機(jī)質(zhì)無煙煤變質(zhì)作用階段 (損失高達(dá)70%)的有機(jī)碳 Corg的熱損失也是明顯的[24]。W ilde等 (2001)認(rèn)識到 Corg和Mo之間的相關(guān)性,并用這種回歸方程來估算一套下古生代黑色頁巖最低原始 Corg含量,這種相關(guān)性在缺氧沉積物中也是普遍存在的。Brumsack(1986)[25]報(bào)道了 Cape Verde盆地白堊紀(jì)黑色頁巖Corg和 V、Mo、Zn之間存在很高的相關(guān)性;Algeo和Lyons(2004)[26]及 Werne(2002)[27]的研究也顯示了紐約西部泥盆紀(jì)靜海缺氧頁巖 Corg和Mo/Al比值之間極好的共相關(guān)性。Cruse和 Lyons(2004)[28]研究艾奧瓦石炭紀(jì) Swope灰?guī)r的 Hushpuckney頁巖段Corg和微量元素時(shí),發(fā)現(xiàn) IRC鉆孔 Corg和Mo/Al,甚至包括 Zn和 Pb具很好的相關(guān)性,可能與它們直接隨硫化物礦物沉淀有關(guān)。

藏南地區(qū)位于雅魯藏布江縫合帶與藏南拆離系帶之間,區(qū)域構(gòu)造上屬于特提斯構(gòu)造域東段印度板塊北緣,屬岡瓦納大陸的一部分[29]。晚侏羅世到早白堊世是東特提斯海盆形成和急劇擴(kuò)張期,因斷陷拉伸,表現(xiàn)為強(qiáng)烈沉降的被動(dòng)大陸邊緣[30～33],由大規(guī)模海退轉(zhuǎn)變?yōu)榭焖俸Ｇ諿34];晚白堊世,印度板塊向北漂移加速,喜馬拉雅-特提斯海域開始關(guān)閉,洋殼向歐亞板塊之下俯沖[35],表現(xiàn)為海水逐漸變淺的海退過程,沉積物由深海相復(fù)理石轉(zhuǎn)變?yōu)楹Ｏ嗄ダ?一直延續(xù)至古新世。白堊紀(jì)海相地層沉積序列上類似于艾奧瓦石炭紀(jì) Swope灰?guī)r序列[28],為海侵到海退的一次完整旋回。地球化學(xué)特征上顯示沉積氧化-還原環(huán)境較 Cariaco盆地更富氧一些,但總體上仍為亞氧環(huán)境。因此該地區(qū)白堊紀(jì)海相泥、頁巖樣品也符合Mo-TOC相關(guān)性估算法條件。

3 藏南泥巖、頁巖原始有機(jī)碳恢復(fù)

在藏南定日-崗巴盆地及江孜盆地兩個(gè)主要海相盆地內(nèi)的 5條剖面上共采集暗色泥巖、頁巖樣品25件。其中定日-崗巴盆地樣品 16件,下白堊統(tǒng)樣品 7件,上白堊統(tǒng)樣品 9件;江孜盆地樣品 9件,下白堊統(tǒng) 7件,上白堊統(tǒng) 2件。所有全巖樣品微量元素Mo分析在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測試研究中心HR-I CP-MS(ElementⅠ)上進(jìn)行(Finnigan MAT制造,儀器型號 6493),分析條件為溫度30°,濕度30%RH。測試方法和依據(jù)為DZ/T0223-2001(電感耦合等離子體質(zhì)譜 (ICP-MS)方法通則。Al2O3分析在國土資源部西南礦產(chǎn)資源監(jiān)督檢測中心的iCAP6300全譜直讀等離子光譜儀上進(jìn)行,檢測環(huán)境為溫度22°,濕度60%RH,檢測依據(jù)為 GB/T14506-1933。Al元素含量是根據(jù)Al2O3含量換算而成。殘余有機(jī)碳 (TOC)在中國石油西南油氣田公司勘探開發(fā)研究院地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室的 CS-400碳硫分析儀上進(jìn)行,檢測環(huán)境為溫度15°,濕度 50%RH,檢測依據(jù)為GB/T19145-2003。所有測試數(shù)據(jù)及分析結(jié)果分別列入表 1中。表中 1號～16號樣品來自定日-崗巴盆地,17號～25號為江孜盆地內(nèi)樣品,地層時(shí)代均從老到新。

3.1 原始有機(jī)碳恢復(fù)

按照 Cariaco盆地 0～11.6kyr BP和 11.6～14.5 kyrBP內(nèi)兩套巖石有機(jī)碳估算的回歸方程,表1中列出了藏南地區(qū)白堊系海相泥巖、頁巖的原始有機(jī)碳 (TOC)含量。

研究區(qū)內(nèi) 25個(gè)巖石樣品按照 0～11.6kyr BP時(shí)間內(nèi)TOC%=1486×(Mo/Al)+2.8(1)回歸方程估算后的原始有機(jī)碳 (TOC)變化范圍為0.83%～9.02%,平均為1.83%;盆地內(nèi)下白堊統(tǒng)14個(gè)巖石樣品估算后的原始有機(jī)碳 (TOC)變化范圍為0.86%～3.37%,平均為1.47%;盆地內(nèi)上白堊統(tǒng)11個(gè)巖石樣品估算后的原始有機(jī)碳 (TOC)變化范圍為0.83%～9.02%,平均為2.28%。定日-崗巴盆地內(nèi)16個(gè)巖石樣品估算后的原始有機(jī)碳 (TOC)變化范圍為0.83%～9.02%,平均為2.13%;江孜盆地內(nèi) 9個(gè)巖石樣品估算后的原始有機(jī)碳 (TOC)變化范圍為0.98%～1.98%,平均為1.29%。

表 1 藏南地區(qū)白堊紀(jì)泥巖、頁巖殘余有機(jī)碳和M o元素含量及分析結(jié)果Table 1 Contents of residual organ ic carbon and the elementM o from the Cretaceousmudstones and shales in southern Xizang

25個(gè)巖石樣品按照 11.6～14.5 kyr BP時(shí)間內(nèi)TOC%=1622×(Mo/Al)+0.22(2)回歸方程估算后的原始有機(jī)碳 (TOC)變化范圍為0.88%～9.82%,平均為1.99%;盆地內(nèi)下白堊統(tǒng)14個(gè)巖石樣品估算后的原始有機(jī)碳 (TOC)變化范圍為0.92%～4.05%,平均為1.61%;盆地內(nèi)上白堊統(tǒng)11個(gè)巖石樣品估算后的原始有機(jī)碳 (TOC)變化范圍為0.88%～9.82%,平均為2.47%。定日-崗巴盆地內(nèi)16個(gè)巖石樣品估算后的原始有機(jī)碳 (TOC)變化范圍為0.88%～9.82%,平均為2.32%;江孜盆地內(nèi) 9個(gè)巖石樣品估算后的原始有機(jī)碳 (TOC)變化范圍為1.06%～2.14%,平均為1.39%。

從藏南地區(qū)白堊系海相泥巖、頁巖原始有機(jī)碳估算結(jié)果看,最小值為0.83%,最大值為9.82%,與有利烴源巖產(chǎn)出層位一致,最大恢復(fù)結(jié)果的巖石樣品恰好位于白堊世中期的 Cenomanian-Turonian界線附近。定日-崗巴盆地估算均值大于江孜盆地,說明前者烴源巖較后者更有利;上白堊統(tǒng)估算均值大于下白堊統(tǒng),說明上白堊統(tǒng)烴源巖更有利。兩種回歸方程估算結(jié)果相差不大,最大誤差范圍未超過1%,說明該地區(qū)巖石樣品適合該方法的原始有機(jī)碳恢復(fù)。

3.2 TOC損失率

表 1中還列出了兩種回歸方程估算的有機(jī)碳,藏南地區(qū)白堊系海相泥巖、頁巖的有機(jī)碳 (TOC)損失率。研究區(qū)內(nèi)25個(gè)巖石樣品按照0～11.6kyrBP時(shí)間內(nèi) TOC%=1486×(Mo/Al)+2.8(1)回歸方程估算后的原始有機(jī)碳 (TOC),其有機(jī)碳損失率變化范圍為23%～99%,平均為70.3%;盆地內(nèi)下白堊統(tǒng)14個(gè)巖石樣品估算后的原始有機(jī)碳 (TOC),其有機(jī)碳損失率變化范圍為23%～95%,平均為67.6%;盆地內(nèi)晚白堊世 9個(gè)巖石樣品估算后的原始有機(jī)碳(TOC),其有機(jī)碳損失率變化范圍為52%～99%,平均為74.6%。定日-崗巴盆地內(nèi)14個(gè)巖石樣品估算后的原始有機(jī)碳 (TOC),其有機(jī)碳損失率變化范圍為53%～99%,平均為 81%;江孜盆地內(nèi) 9個(gè)巖石樣品估算后的原始有機(jī)碳 (TOC),其有機(jī)碳損失率變化范圍為23%～71%,平均為53.6%。

25個(gè)巖石樣品按照 11.6～14.5 kyr BP時(shí)間內(nèi)TOC%=1622×(Mo/Al)+0.22(2)回歸方程估算后的原始有機(jī)碳 (TOC),其有機(jī)碳損失率變化范圍為29%～99%,平均為72.4%;盆地內(nèi)下白堊統(tǒng)14個(gè)巖石樣品估算后的原始有機(jī)碳 (TOC),其有機(jī)碳損失率變化范圍為29%～95%,平均為69.9%;盆地內(nèi)上白堊統(tǒng) 9個(gè)巖石樣品估算后的原始有機(jī)碳(TOC),其有機(jī)碳損失率變化范圍為55%～99%,平均為76.3%。定日-崗巴盆地內(nèi)14個(gè)巖石樣品估算后的原始有機(jī)碳 (TOC),其有機(jī)碳損失率變化范圍為55%～99%,平均為82%;江孜盆地內(nèi) 9個(gè)巖石樣品估算后的原始有機(jī)碳 (TOC),其有機(jī)碳損失率變化范圍為29%～73%,平均為57%。

藏南地區(qū)白堊系海相泥頁巖原始有機(jī)碳估算值后,其有機(jī)碳損失率最小損失率為23%,最大損失率為99%。還可看出,定日-崗巴盆地泥、頁巖損失率要遠(yuǎn)大于江孜盆地,且上白堊統(tǒng)損失率大于下白堊統(tǒng)。這與烴源巖好壞有關(guān),最大損失率的巖石樣品恰好位于白堊世中期的 Cenomanian-Turonian界線附近,為缺氧環(huán)境下最為有利的烴源巖。定日-崗巴盆地?zé)N源巖較江孜盆地更有利,上白堊統(tǒng)烴源巖較下白堊統(tǒng)要好,故有機(jī)碳損失率均高于后者。

3.3 與傳統(tǒng)方法估算結(jié)果對比

表 2中列出了定日-崗巴盆地各個(gè)層系泥質(zhì)烴源巖有機(jī)碳含量、風(fēng)化校正和原始有機(jī)碳含量。從表中可以看出,傳統(tǒng)方法恢復(fù)后的泥質(zhì)烴源巖原始有機(jī)碳含量約為殘余有機(jī)碳含量的 3倍,其有機(jī)碳損失率約為67%。

與傳統(tǒng)方法恢復(fù)的原始有機(jī)碳相比,Mo-TOC相關(guān)性估算法恢復(fù)結(jié)果要略大一些,有機(jī)碳損失率更高一些。這種差異是新方法在藏南地區(qū)不適用,還是新方法有未考慮到因素影響所致?還是傳統(tǒng)方法恢復(fù)結(jié)果本身就偏低了呢?需要開展其它地區(qū)的進(jìn)一步深入研究。同時(shí)該方法本次研究對象為泥質(zhì)烴源巖,其對碳酸鹽巖烴源巖是否適用,尚需進(jìn)一步的研究。

4 認(rèn)識和結(jié)論

引入了一種新的有機(jī)碳恢復(fù)方法,即Mo-TOC相關(guān)性估算法,介紹其相關(guān)原理及國外的應(yīng)用實(shí)例。以藏南地區(qū)白堊紀(jì)海相泥巖、頁巖為例,展示了Mo-TOC相關(guān)性估算法如何估算其原始有機(jī)碳,并進(jìn)行了有機(jī)碳損失率的分析。可以歸結(jié)為以下幾點(diǎn)認(rèn)識和結(jié)論:

表 2 定日-崗巴盆地有機(jī)質(zhì)豐度數(shù)據(jù)表Table 2 Organ ic matter abundances in the Tingri-Gamba Basin(after Zhao Zhengzhang et al.,2000)

(1)對于高成熟度-過成熟烴源巖來說,有機(jī)質(zhì)豐度恢復(fù)是必需的,也是必要的,否則不能對烴源巖進(jìn)行正確評價(jià)和油氣資源量正確預(yù)測;

(2)與傳統(tǒng)有機(jī)質(zhì)豐度恢復(fù)方法相比,Mo-TOC相關(guān)性估算法簡便易行,適合大量烴源巖樣品的分析,其恢復(fù)結(jié)果較傳統(tǒng)方法略大一些,其原因有待進(jìn)一步分析研究;

(3)從藏南地區(qū)按Mo-TOC相關(guān)性估算法恢復(fù)的原始有機(jī)碳及有機(jī)碳損失率來看,原始有機(jī)碳恢復(fù)結(jié)果及有機(jī)碳損失率與烴源巖好壞有關(guān),越有利的烴源巖恢復(fù)的原始有機(jī)碳含量越好,有機(jī)碳損失率越大。

(4)Mo-TOC相關(guān)性估算法在本次研究中的對象為泥質(zhì)烴源巖,對碳酸鹽巖烴源巖是否適用,值得下一步深入研究。

朱同興研究員、馮心濤高工、張予杰工程師、王曉飛助工及車隊(duì)同志在野外工作期間給予的大力配合和幫助,再次表示感謝。

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A new method to est imate original organic carbon in the mar ine argillaceous source rocks according toMo-TOC correlation:An example from the Cretaceousmar ine mudstones and shales in southern Xizang

X IONG Guo-qing,J IANG Xin-sheng,WU Hao
(Chengdu Institute of Geology and M ineral Resources,Chengdu610081,Sichuan,China)

The organic carbon and hydrocarbon potential have long been considered as two most important organic geochemical signatures in the assess ment of the source rocks in sedimentary basins.The routine techniques for the recovery of organic matter abundance in the assess ment of high-maturity and super mature source rocks include pyrolysis simulation and ther mal-pressure s imulation,which are not precise enough to be used alone or too expensive to be suitable for the popularization. In this paper,a new method is introduced to estimate original organic carbon in the marine argillaceous source rocks according to Mo-TOC correlation exemplified by the Cretaceousmarine mudstones and shales in southern Xizang.If thismethod is viable,itwill contribute a lot to the assessment and prediction of oil and gas resources in the high-maturty and over mature source rocks in China.

organic carbon;source rock;high-maturity and overmaturity;Mo-TOC correlation;southern Xizang;Cretaceous;marine mudstone and shale

1009-3850(2010)02-0066-07

2010-06-10;改回日期2010-06-30

熊國慶 (1975—),男,工程師,主要從事沉積學(xué)及地球化學(xué)研究。E-mail:hsiungq-1975@yahoo.com.cn

國家自然科學(xué)基金 (批準(zhǔn)號:40372064)及中國地調(diào)局“青藏高原構(gòu)造-巖相古地理編圖與研究”項(xiàng)目 (項(xiàng)目編號:1212010610101)

TE122.2+15

A