松南地區(qū)斷陷層烴源巖生烴能力及主控因素分析

吳亞生，鐘大康，邱楠生，黃桂雄

（1.中國石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249；2.中國石油大學(xué)（北京）油氣資源與探測國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249；3.中國石化東北油氣分公司，吉林 長春 130062）

松南地區(qū)斷陷層烴源巖生烴能力及主控因素分析

吳亞生1，2，鐘大康1，2，邱楠生1，2，黃桂雄3

（1.中國石油大學(xué)（北京）地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249；2.中國石油大學(xué)（北京）油氣資源與探測國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 102249；3.中國石化東北油氣分公司，吉林 長春 130062）

根據(jù)松南地區(qū)基底斷裂對(duì)盆地形成演化的控制和控盆斷層在不同時(shí)期活動(dòng)強(qiáng)弱的研究，把松南地區(qū)劃分為陸家堡、開魯和彰武3個(gè)盆地群。對(duì)比分析了松南地區(qū)斷陷層沙海組和九佛堂組烴源巖的有機(jī)地球化學(xué)特征，結(jié)果表明：陸家堡盆地群烴源巖的各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于開魯盆地群和彰武盆地群，其生烴能力最強(qiáng)；垂向上，九佛堂組烴源巖質(zhì)量較好。造成生烴能力不同的主要原因是基底斷裂和控盆斷層活動(dòng)強(qiáng)度的不同及活動(dòng)時(shí)間的長短，另外還受烴源巖埋藏深淺的影響。因此在今后的油氣勘探工作中，應(yīng)重點(diǎn)研究九佛堂組烴源巖，但部分?jǐn)嘞菀匝芯可澈＝M烴源巖為主。

盆地群；烴源巖；生烴潛力；斷陷盆地；松南地區(qū)

1 地質(zhì)概況

松南地區(qū)位于松遼盆地南部，是海西褶皺基底上形成發(fā)育，經(jīng)過白堊紀(jì)斷陷和古近紀(jì)坳陷形成的陸相盆地群，整體呈北東走向，斷陷層共發(fā)育分隔性明顯的25個(gè)同生斷陷盆地，每個(gè)斷陷都是一個(gè)獨(dú)立的含油氣系統(tǒng)，沉積厚度600～5 000 m，斷陷盆地總面積約為2× 104km2?？傮w勘探程度較低，僅在陸家堡、張強(qiáng)、龍灣筒、錢家店等斷陷的斷陷層石油勘探獲得突破，證實(shí)了這些斷陷具有較大的含油氣潛力。前人認(rèn)為陸家堡、昌圖、茫漢和張強(qiáng)斷陷主要發(fā)育九佛堂組、沙海組和阜新組3套烴源巖［1-7］。

松南地區(qū)主要有東西向、北東向2組共4條大的基底斷裂，分別是東部發(fā)育的北東向依蘭—伊通斷裂、西部的北北東向紅山—八里罕斷裂、南部發(fā)育的近東西向赤峰—開原斷裂、北部的近東西向西拉木倫河斷裂，這4條基底斷裂圍成一個(gè)菱形區(qū)域，中部發(fā)育北東向的安樂—凌海斷裂，斷裂間各具體盆地呈北東向、北北東向展布，與同方向隆起組成凹凸相間的統(tǒng)一斷塊沉降區(qū)（見圖1）。

圖1 松南地區(qū)斷陷盆地及斷裂分布

2 松南地區(qū)盆地類型

對(duì)于陸相斷陷盆地的分類，前人根據(jù)剖面形態(tài)和盆地邊界斷層組合方式的不同，把盆地分為單斷式、地塹式和補(bǔ)償式［8］，也有人分為單斷、雙斷和復(fù)合型［9］。本次研究依據(jù)松南各盆地的斷陷結(jié)構(gòu)、演化特征、盆地內(nèi)部斷層的展布方向、盆地邊界斷層的走向及活動(dòng)期次，結(jié)合各盆地的展布方向、各時(shí)期控盆斷裂的分布特征，將松南地區(qū)劃分為3大盆地群（見表1、圖1）。而盆地類型依據(jù)朱筱敏對(duì)斷陷盆地的劃分方案，松南地區(qū)斷陷盆地主要為單斷、雙斷，復(fù)合型較少。

3 盆地群生烴能力

研究區(qū)九佛堂組和沙海組沉積以近岸水下扇和扇三角洲進(jìn)積為主，沉積相環(huán)境控制烴源巖的發(fā)育［10-12］?？碧匠晒沂?，在九佛堂組和沙海組沉積時(shí)期，斷裂活動(dòng)劇烈，水體逐漸加深，發(fā)育了多套河湖相暗色泥巖；并且，義縣組沉積時(shí)期的火山噴溢活動(dòng)，對(duì)上覆九佛堂組和沙海組烴源巖的形成影響很大［13-14］。

3.1 有機(jī)質(zhì)類型

研究區(qū)烴源巖有機(jī)質(zhì)類型的分布具有一定的規(guī)律性，但差異不大。從泥巖樣品干酪根元素H/C與O/C的范氏圖（見圖2）可以看出，不同盆地的干酪根H/C和O/C原子比值不同。陸家堡和開魯盆地群九佛堂組的有機(jī)質(zhì)類型主要是腐殖-腐泥型，以生油為主，生天然氣潛力小，部分地區(qū)有機(jī)質(zhì)類型達(dá)到腐泥型的標(biāo)準(zhǔn)；彰武盆地群九佛堂組的有機(jī)質(zhì)類型以腐泥-腐殖型為主，生油潛力相對(duì)較小，生天然氣潛力相對(duì)較大。陸家堡和開魯盆地群沙海組的有機(jī)質(zhì)類型以腐殖-腐泥型和腐泥-腐殖型為主，較九佛堂組烴源巖而言其生油潛力減??；彰武盆地群沙海組的有機(jī)質(zhì)類型以腐殖型為主，生油潛力低，以生天然氣為主。由此可見，松南地區(qū)九佛堂組烴源巖的生油潛力大于沙海組烴源巖的生油潛力。平面上陸家堡和開魯盆地群烴源巖的生油潛力大于彰武盆地群，生天然氣潛力低于彰武盆地群。

表1 松南地區(qū)斷陷盆地類型劃分及受控?cái)嗔逊较?/p>

3.2 有機(jī)質(zhì)豐度

各斷陷群九佛堂組烴源巖的有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布范圍為1.40～3.01%，屬于好—最好烴源巖（見圖3a）。沙海組有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般大于1.0%，屬于好烴源巖。

氯仿瀝青“A”反映烴源巖中的殘存有機(jī)質(zhì)［15］。九佛堂組的氯仿瀝青 “A”質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值在0.1%以上（見圖3b）。陸家堡斷陷群九佛堂組烴源巖氯仿瀝青“A”平均值為0.411%，屬于最好烴源巖；沙海組除張強(qiáng)斷陷外，均小于0.1%；而其他斷陷盆地?zé)N源巖氯仿瀝青“A”均不理想。

總烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)和生烴潛量是評(píng)價(jià)有機(jī)質(zhì)豐度的另外2個(gè)指標(biāo)。陸家堡斷陷群泥質(zhì)烴源巖的地球化學(xué)指標(biāo)高于其他2個(gè)斷陷群，而且九佛堂組的生烴能力高于沙海組（見圖3c、3d）。

圖2 松南地區(qū)泥巖的有機(jī)質(zhì)類型

圖3 松南地區(qū)泥巖的有機(jī)質(zhì)豐度

因此，整體上九佛堂組烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度優(yōu)于沙海組，陸家堡和開魯盆地群烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度優(yōu)于彰武盆地群，松南地區(qū)有機(jī)質(zhì)豐度整體呈現(xiàn)由東向西增大的特點(diǎn)。

3.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

對(duì)于研究區(qū)有機(jī)質(zhì)成熟度的評(píng)價(jià)，鏡質(zhì)體反射率是最常用的指標(biāo)之一，且是判別烴源巖成熟度最有效的指標(biāo)。

研究區(qū)陸家堡、開魯和彰武盆地群九佛堂組的鏡質(zhì)體反射率分別為 0.52%～0.54%，0.60%～1.80%，0.40%～1.10%，均大于沙海組的鏡質(zhì)體反射率0.47%～0.54%，0.50%～0.70%，0.30%～0.80%。九佛堂組烴源巖埋藏較深，有機(jī)質(zhì)熱演化程度基本上達(dá)到成熟；沙海組烴源巖熱演化程度大部分屬于低成熟，部分屬于未成熟。因此，九佛堂組有機(jī)質(zhì)熱演化程度高于沙海組。

3.4 烴源巖發(fā)育特征

根據(jù)不同盆地群的鉆井巖性資料，系統(tǒng)分析各個(gè)斷陷中九佛堂組和沙海組烴源巖的發(fā)育特征和演化程度，其規(guī)律如下：九佛堂組沉積時(shí)期，烴源巖厚度總體上由研究區(qū)西北（陸家堡斷陷）向東南（張強(qiáng)斷陷）逐漸減薄，到昌圖斷陷又逐漸增厚。九佛堂組暗色泥頁巖厚200～700 m，以半深湖、深湖相深灰色泥巖、油頁巖為主，東西向九佛堂組烴源巖變化較大，以陸家堡、甘旗卡、龍灣筒和錢家店斷陷較發(fā)育，八仙筒、彰武、昌圖斷陷次之；沙海組烴源巖除甘旗卡斷陷變化較大外，其余各斷陷基本上保持了九佛堂組烴源巖的分布特征，以陸家堡、錢家店、龍灣筒斷陷為優(yōu)，茫漢、張強(qiáng)、昌圖斷陷次之；在垂向上，九佛堂組沉積的烴源巖厚度大于沙海組烴源巖厚度。

3.5 生烴能力

研究區(qū)沉積了多套暗色泥巖，九佛堂組有機(jī)質(zhì)類型以腐殖-腐泥型為主，有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，熱演化程度高，沉積深，具有較強(qiáng)的生油氣能力；沙海組烴源巖的有機(jī)質(zhì)類型以腐殖-腐泥型和腐泥-腐殖型為主，泥巖單層厚度較九佛堂組薄，地層埋深普遍較淺，熱演化程度低，處在低熟-未熟生油氣階段。但在個(gè)別斷陷本組烴源巖生烴能力優(yōu)于九佛堂組，如張強(qiáng)斷陷原油主要來自沙海組烴源巖。在平面上，沙海組從西向東整體上具有好—較差—好的變化規(guī)律。

4 烴源巖發(fā)育的受控因素

4.1 斷裂對(duì)烴源巖的控制

斷裂的活動(dòng)方式和強(qiáng)度控制生油洼陷的位置和烴源巖的分布。通過對(duì)各斷陷盆地群生烴能力進(jìn)行對(duì)比，認(rèn)為基底斷裂和控盆斷層對(duì)烴源巖分布和發(fā)育起主要的控制作用。研究區(qū)中部的安樂—凌海斷裂以西地區(qū)，烴源巖質(zhì)量以陸家堡斷陷為最優(yōu)；斷裂以東地區(qū)，距斷層最遠(yuǎn)的昌圖斷陷為烴源巖發(fā)育的最有利區(qū)域。

斷陷內(nèi)小斷裂將盆地內(nèi)部劃分為許多隆起和次一級(jí)洼陷，次一級(jí)洼陷是斷陷內(nèi)烴源巖主要的發(fā)育場所。如昌圖斷陷內(nèi)近南北向展布的一系列斷裂，將斷陷北部地區(qū)劃分為“兩洼夾一隆”的構(gòu)造格局。東西2個(gè)洼陷是烴源巖發(fā)育的最有利區(qū)域。此外，茫漢南部的中部洼陷帶，受兩側(cè)北東向斷裂的控制，該區(qū)域烴源巖最好。

4.2 烴源巖埋深控制源巖的演化程度

研究區(qū)各斷陷內(nèi)九佛堂組、沙海組地層中暗色泥巖有機(jī)質(zhì)豐度存在一定的差距，且各斷陷內(nèi)烴源巖發(fā)育存在非均質(zhì)性。對(duì)比各斷陷烴源巖的生烴門限，具生油能力的烴源巖均位于埋深超過1 500 m的地層中，鏡質(zhì)體反射率為0.5%～0.7%，因此陸家堡、茫漢、昌圖等烴源巖埋深較大的斷陷九佛堂組烴源巖成熟度較高，生烴能力強(qiáng)。

5 結(jié)論

1）研究區(qū)斷陷層斷陷盆地劃分為3個(gè)盆地群：陸家堡盆地群、開魯盆地群和彰武盆地群。

2）研究區(qū)九佛堂組和沙海組暗色泥巖為主力烴源巖，九佛堂組的烴源巖厚度大于沙海組烴源巖厚度，其生烴能力優(yōu)于沙海組。從平面上看，陸家堡盆地群生烴能力大于開魯和彰武盆地群。

3）研究區(qū)生烴能力的差異主要受基底斷裂分布和控盆斷層活動(dòng)強(qiáng)度及活動(dòng)時(shí)間的控制，不同斷陷盆地?zé)N源巖的發(fā)育還受埋深的影響。

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（編輯 趙衛(wèi)紅）

Hydrocarbon generation potential of source rock and main controlling factors for faulted strata in Songnan Area

Wu Yasheng1，2,Zhong Dakang1，2,Qiu Nansheng1，2,Huang Guixiong3
(1.College of Geosciences,China University of Petroleum,Beijing 102249,China;2.State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prospecting,China University of Petroleum,Beijing 102249,China;3.Northeast Oil and Gas Company,SINOPEC,Changchun 130062,China)

Based on the study of basin formation and evolution controlled by foundational fault and activity strength of basincontrolling fault in different period,the different basin groups are divided,including Lujiapu,Kailu and Zhangwu basin groups in Songnan Area.Organic geochemistry measurements and analyses are conducted on dark-colored mudstones and carbonaceous mudstones in Jiufotang and Shahai Formation hydrocarbon source rocks.The results indicate that the hydrocarbon generation potential of Lujiapu basin group,which has the strongest potential of hydrocarbon generation,is better than that of Kailu and Zhangwu basin group.In vertical profile,the quality of hydrocarbon generation of Jiufotang Formation is better than that of Shahai Formation.This trend is mainly controlled by different activity strength and time of foundational fault and basin-controlling fault and it is also affected by the impact of depth.Therefore,in next exploration in Songnan Area,the key point of study is the hydrocarbon source rock of Jiufotang Formation,but in some rift basins,the hydrocarbon source rock of Shahai Formation is the major object of study.

basin group;hydrocarbon source rock;potential of hydrocarbon generation;faulted basin;Songnan Area

國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）項(xiàng)目“中西部疊合盆地深部油氣復(fù)合成藏與富集規(guī)律”（2011CB201104）

TE112.114

：A

1005-8907（2012）01-0039-05

2011-07-20；改回日期：2011-12-10。

吳亞生，女，1975年生，在讀博士研究生，研究方向?yàn)閰^(qū)域構(gòu)造與盆地演化。E-mail：wuyasheng75@126.com。

吳亞生，鐘大康，邱楠生，等.松南地區(qū)斷陷層烴源巖生烴能力及主控因素分析［J］.斷塊油氣田，2012，19（1）：39-43. Wu Yasheng，Zhong Dakang，Qiu Nansheng，et al.Hydrocarbon generation potential of source rock and main controlling factors for faulted strata in Songnan Area［J］.Fault-Block Oil&Gas Field，2012，19（1）：39-43.