柯坪隆起阿克蘇油苗的地球化學(xué)特征及其成因研究

王秋玲, 賈望魯*, 彭平安, 楊芝林, 肖中堯

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柯坪隆起阿克蘇油苗的地球化學(xué)特征及其成因研究

王秋玲1, 賈望魯1*, 彭平安1, 楊芝林2, 肖中堯2

(1. 中國(guó)科學(xué)院 廣州地球化學(xué)研究所, 廣東 廣州 510640; 2. 塔里木油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院, 新疆 庫(kù)爾勒 841000)

柯坪隆起區(qū)是塔里木盆地海相烴源巖露頭發(fā)育較好的地區(qū)之一, 但相關(guān)的油氣研究報(bào)道不多。本文詳細(xì)研究了塔里木盆地柯坪隆起區(qū)油苗的有機(jī)地球化學(xué)特征并進(jìn)行了相關(guān)的成因分析。阿克蘇油苗經(jīng)歷了嚴(yán)重的生物降解作用, 飽和烴生物標(biāo)志物所能提供的成因信息十分有限。原油瀝青質(zhì)組分及儲(chǔ)層吸附/包裹烴受后生作用影響較小, 綜合分析油苗瀝青質(zhì)熱解產(chǎn)物與吸附/包裹烴的生物標(biāo)志物及其碳同位素組成可以獲得更多有效的成因信息。研究結(jié)果表明, 阿克蘇油苗與其儲(chǔ)層吸附/包裹烴具有不同來(lái)源。油苗、瀝青質(zhì)以及瀝青質(zhì)熱解產(chǎn)物的碳同位素特征與已經(jīng)報(bào)道的多數(shù)海相原油及其瀝青質(zhì)較為接近, 與典型的寒武系烴源來(lái)源的原油差異顯著。而儲(chǔ)層吸附/包裹烴與已報(bào)道的典型寒武系烴源巖來(lái)源油的生物標(biāo)志物及碳同位素特征比較類似, 可能形成于較高的熱演化階段。

油苗; 瀝青質(zhì); 吸附/包裹烴; 碳同位素; 成因; 阿克蘇

0 引 言

塔里木盆地是我國(guó)最重要的海相原油產(chǎn)區(qū), 有多套烴源巖發(fā)育, 且受多期次生烴的影響, 油氣的來(lái)源與成因一直是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一[1–9], 已有研究多集中于環(huán)滿加爾凹陷的塔北、塔中以及塔東地區(qū)?？缕郝∑饏^(qū)是盆地內(nèi)海相烴源巖露頭發(fā)育較好的地區(qū)之一, 寒武-奧陶系海相烴源巖有機(jī)質(zhì)類型好、豐度高, 但相關(guān)詳細(xì)的油氣研究報(bào)道不多。

野外考察時(shí)筆者在柯坪隆起區(qū)阿克蘇附近見(jiàn)到一處黑褐色油苗, 可能對(duì)進(jìn)一步理解盆地內(nèi)海相原油的分布與成因具有重要的指示意義。初步的分析結(jié)果表明, 該油苗經(jīng)歷了強(qiáng)烈的生物降解作用, 低分子可溶部分中正構(gòu)烷烴、無(wú)環(huán)類異戊二烯烷烴幾乎被消耗殆盡, 甾、萜類生物標(biāo)志物也遭到強(qiáng)烈改造, 有價(jià)值的來(lái)源與成因信息很難得到。原油瀝青質(zhì)是有機(jī)質(zhì)熱成熟作用較早階段的產(chǎn)物, 在結(jié)構(gòu)上和母源干酪根最相似, 與原油其他組分相比受生物降解、水洗等蝕變作用的影響較小, 因此, 瀝青質(zhì)熱解可作為研究生物降解原油的重要技術(shù)手段之 一[10]。而吸附/包裹體烴等可以提供不同期次烴類充注的地球化學(xué)記錄[6,7,11]。本研究擬在常規(guī)分析基礎(chǔ)上, 利用瀝青質(zhì)熱解烴與儲(chǔ)層吸附/包裹烴詳細(xì)研究阿克蘇油苗的地球化學(xué)特征, 并探討其成因意義。

1 樣品與實(shí)驗(yàn)

1.1 樣 品

樣品采集于阿克蘇西南30 km公路旁的水泥廠開(kāi)采點(diǎn)(圖1), 共采集3件樣品, 其中樣品S3為黑色油苗。S2和S5為含油的白云石巖樣, 分別采于上寒武統(tǒng)下丘里克塔格組和中寒武統(tǒng)阿瓦塔格組-上寒武統(tǒng)。兩樣品部分開(kāi)裂面可見(jiàn)大片黑褐色油跡, 自然放置狀態(tài)下可見(jiàn)某些裂隙或縫洞處有原油不斷滲出。

1.2 實(shí)驗(yàn)分析

1.2.1 油苗與瀝青質(zhì)

二氯甲烷浸泡含油巖石樣品, 所得的濃縮物相當(dāng)于油苗樣品。油樣加少許二氯甲烷溶解后進(jìn)行瀝青質(zhì)的分離, 具體過(guò)程參見(jiàn)文獻(xiàn)[13]。經(jīng)瀝青質(zhì)分離的浸取物采用硅膠/氧化鋁柱色譜分離出飽和烴與芳烴組分。約50 mg瀝青質(zhì)放入黃金管中, 氬氣保護(hù)下焊封。然后置于電爐中在320 ℃下熱解 72 h。冷卻后打開(kāi)黃金管并用正己烷超聲萃取熱解產(chǎn)物, 濃縮后的熱解產(chǎn)物經(jīng)柱色譜分離出飽和烴與芳烴組分。

圖1 塔里木盆地柯坪隆起阿克蘇油苗采樣位置示意圖[9,12]

1.2.2 儲(chǔ)層吸附/包裹烴

吸附/包裹烴的提取方法參照文獻(xiàn)[6–7]。巖石樣品經(jīng)輕微破碎后篩選粒度為10~20目間的顆粒, 用二氯甲烷+甲醇混合液索氏抽提(3次, 每次3 d)以充分去除顆粒表面游離烴。抽提后的巖石顆粒磨碎至粉末(200目以下), 巖石粉末用二氯甲烷+甲醇混合液索氏抽提3 d, 抽提物經(jīng)柱色譜分離出飽和烴和芳香烴組分。

1.2.3 色譜-質(zhì)譜GC-MS分析

飽和烴和芳香烴組分用Thermo Ultra Trace-DSQII 型色譜-質(zhì)譜儀分析, 色譜柱為HP-5ms柱(Aglient, 30 m×0.32 mm×0.25 μm), 質(zhì)譜采集方法為全掃描和選擇離子掃描同時(shí)進(jìn)行。

1.2.4 瞬間熱解-色譜-質(zhì)譜分析

將約0.5 mg瀝青質(zhì)放入石英管中, 兩端塞玻璃棉, 置于CDS2000型絲式熱解儀中, 熱解溫度為710℃(10 s), 熱解產(chǎn)物經(jīng)CDS1500型接口進(jìn)入Finnigan Voyager-GC8000TOP型色譜-質(zhì)譜儀分析。

1.2.5 單體碳同位素分析

采用尿素絡(luò)合法分離正構(gòu)烷烴, 正構(gòu)烷烴的單體碳同位素分析采用GV HP6890-IsoPrime型氣相色譜-同位素比值質(zhì)譜儀。無(wú)分流進(jìn)樣, 日常分析時(shí)采用Indiana 大學(xué)的正構(gòu)烷烴混合標(biāo)樣來(lái)檢測(cè)儀器的準(zhǔn)確度和精度, 測(cè)試結(jié)果表明分析精度總體優(yōu)于0.5‰。

2 結(jié)果與討論

2.1 油苗的地球化學(xué)特征

2.1.1 飽和烴

油苗飽和烴總離子流圖顯示較強(qiáng)的UCM (圖2), 直鏈烷烴以及無(wú)環(huán)類異戊二烯烴基本檢測(cè)不到, 指示油苗可能已經(jīng)受到強(qiáng)烈的生物降解作用。

生物標(biāo)志物的分布特征也支持油苗經(jīng)歷強(qiáng)烈生物降解過(guò)程的結(jié)論, 表現(xiàn)在: (1)三環(huán)萜烷的相對(duì)強(qiáng)度遠(yuǎn)高于五環(huán)萜烷, C29以上藿烷幾乎檢測(cè)不到; 甾烷中低碳數(shù)的孕甾烷和升孕甾烷占優(yōu)勢(shì), C27~C29規(guī)則甾烷破壞嚴(yán)重, 重排甾烷相對(duì)強(qiáng)度較高。有關(guān)原油生物降解的研究[14]認(rèn)為, 三環(huán)萜烷的抗生物降解能力強(qiáng)于藿烷, 而孕甾烷和重排甾烷的抗生物降解能力高于長(zhǎng)鏈規(guī)則甾烷, 強(qiáng)烈的生物降解作用可導(dǎo)致三環(huán)萜烷、重排甾烷和孕甾烷的相對(duì)強(qiáng)度增加。(2)五環(huán)萜烷中檢出了完整的25-降藿烷系列化合物(177質(zhì)量色譜圖, 圖2), 在191質(zhì)量色譜圖上C2925-降藿烷的相對(duì)強(qiáng)度甚至高于常規(guī)的藿烷系列化合物, 指示原油受到嚴(yán)重生物降解, 達(dá)到6~7級(jí)[14]。上述特征在塔北地區(qū)志留系瀝青砂抽提物中十分常見(jiàn)[13], 可能與儲(chǔ)層由于地層抬升而曾經(jīng)長(zhǎng)期處于較低的地溫條件有關(guān), 這種條件下細(xì)菌的生物降解活動(dòng)相對(duì)活躍。

因此, 阿克蘇油苗經(jīng)歷了嚴(yán)重的生物降解作用, 甾、萜類生物標(biāo)志物已遭到強(qiáng)烈的改造, 直接用來(lái)進(jìn)行相關(guān)的母源與成因研究十分困難。

2.1.2 原油瀝青質(zhì)熱解產(chǎn)物

瀝青質(zhì)瞬間熱解產(chǎn)物主要為正構(gòu)烷烴/1-烯烴(圖3), 碳數(shù)分布很寬, 可延至C30以上。一個(gè)值得注意的特征是所檢出的1,2,3,4-四甲基苯并未具有明顯的豐度優(yōu)勢(shì), 而這與已報(bào)道的盆地內(nèi)多數(shù)海相原油瀝青質(zhì)明顯不同[15]。

圖2 阿克蘇油苗飽和烴生物標(biāo)志物分布特征

瀝青質(zhì)封閉體系下的熱解產(chǎn)物以C9~C25低碳數(shù)正構(gòu)烷烴為主(圖4), 姥鮫烷和植烷的豐度很低。筆者前期[13]在盆地內(nèi)志留系瀝青砂瀝青質(zhì)熱解產(chǎn)物中普遍檢出了完整的藿烷和甾烷系列化合物。而阿克蘇油苗瀝青質(zhì)熱解產(chǎn)物中重排甾烷和C27~C29常規(guī)甾烷幾乎檢測(cè)不到, 五環(huán)萜烷也僅見(jiàn)Tm、C29及C30藿烷。三環(huán)萜烷和孕甾烷含量卻很高, 而且三環(huán)萜烷中低碳數(shù)(C19~C21)三環(huán)萜烷的相對(duì)豐度最高。前人研究[14]表明成熟度增高可能會(huì)導(dǎo)致三環(huán)萜烷和低碳數(shù)甾烷相對(duì)含量的升高。本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果可能表明阿克蘇油苗形成于較高的成熟階段。

圖3 油苗瀝青質(zhì)瞬間熱解產(chǎn)物特征 (*代表1,2,3,4-四甲基苯)

(* denotes 1,2,3,4-tetramethylbenzene)

圖4 油苗瀝青質(zhì)封閉體系熱解產(chǎn)物特征

2.2 吸附/包裹烴的地球化學(xué)特征

儲(chǔ)層吸附/包裹烴的飽和烴總離子流圖基線略微隆起(圖5), 正構(gòu)烷烴高碳數(shù)分布較完整, 姥鮫烷和植烷的相對(duì)含量較高, 顯示輕微的生物降解特征。萜烷類生物標(biāo)志物以五環(huán)萜烷為主, 三環(huán)萜烷的相對(duì)豐度較低。藿烷類化合物中C30藿烷的相對(duì)強(qiáng)度最高, 伽馬蠟烷的相對(duì)豐度較高, 伽馬蠟烷/C31升藿烷比值在0.36~0.39之間, 指示源巖形成于水體分層的沉積環(huán)境[14]。甾烷類化合物C27~C29規(guī)則甾烷的相對(duì)含量較高, 孕甾烷和重排甾烷相對(duì)豐度低(圖5)。值得注意的是, C28規(guī)則甾烷豐度比較高, 與C27規(guī)則甾烷含量相當(dāng), C28/(C27+C28+C29)比值達(dá)28%~30%, 呈反“L”型分布。

部分成熟度參數(shù)顯示吸附/包裹烴可能形成于較高的成熟度階段。C3122S/(22S+22R)升藿烷比值落在0.56~0.58之間, 已達(dá)到平衡狀態(tài); Ts/(Ts+Tm)比值為0.55~0.66; 甲基菲MPR比值(MPR=(3-MP+ 2-MP)/(9-MP+1-MP)[16])在1.41~1.55之間, 遠(yuǎn)高于塔里木海相原油整體水平(MPR比值小于1.0), 與被認(rèn)為是寒武系來(lái)源的塔中62井原油的結(jié)果較為接近[2]。

2.3 碳同位素特征

2.3.1 油 苗

阿克蘇油苗總體的13C值在–34.1‰ ~ –34.7‰之間, 瀝青質(zhì)組分的13C值為–34.4‰ ~ –35.0‰, 略輕于全油碳同位素。

兩個(gè)油苗瀝青質(zhì)熱解產(chǎn)物正構(gòu)烷烴分子碳同位素分布如圖6所示,13C值在–33.0‰ ~ –35.1‰之間。樣品S2正構(gòu)烷烴碳同位素相對(duì)全油(–34.7‰)和瀝青質(zhì)(–34.5‰)略偏重; 而S5瀝青質(zhì)熱解產(chǎn)物與全油(–34.9‰)和瀝青質(zhì)(–34.5‰)較為一致, 分子碳同位素組成與已報(bào)道的典型的中-上奧陶統(tǒng)烴源來(lái)源的原油(英買2井)[6]及其瀝青質(zhì)熱解產(chǎn)物[15]落在同一范圍內(nèi)。

圖5 儲(chǔ)層吸附/包裹烴中飽和烴的生物標(biāo)志物分布特征

圖6 阿克蘇油苗及其吸附/包裹烴碳同位素分布特征

條帶分別標(biāo)出了塔東2/塔中62原油、塔中與塔北隆起區(qū)原油瀝青質(zhì)熱解產(chǎn)物的正構(gòu)烷烴碳同位素分布范圍[6,13]。

The two bands indicate the ranges of carbon isotopic compositions of-alkanes in the oils from well TD2 and TZ62 and the pyrolysates of oil asphaltenes from Tabei and Tazhong uplift[6,13], respectively.

2.3.2 吸附/包裹烴中正構(gòu)烷烴單體碳同位素

S2和S5樣品吸附/包裹烴正構(gòu)烷烴組成非常一致,13C總體上在–28‰ ~ –32‰之間, 隨碳數(shù)的增加, 正構(gòu)烷烴呈現(xiàn)逐漸貧13C的趨勢(shì)。吸附/包裹烴低碳數(shù)部分(C14~C20)正烷烴的碳同位素組成范圍與文獻(xiàn)[6]報(bào)道的典型的來(lái)自于寒武系烴源巖的原油比較接近, 而高碳數(shù)正構(gòu)烷烴則相對(duì)偏輕約1‰~2‰左右。

2.4 討 論

2.4.1 油苗的母源

阿克蘇油苗經(jīng)歷了嚴(yán)重的生物降解作用, 甾、萜類生物標(biāo)志物遭到強(qiáng)烈的改造; 瀝青質(zhì)熱解產(chǎn)物中生物標(biāo)志物的分布特征可能反映相對(duì)高的成熟階段, 所能提供的成因信息也十分有限。相比之下, 油苗以及瀝青質(zhì)組分的碳同位素組成對(duì)了解油苗的成因具有重要的指示意義。

不同有機(jī)質(zhì)類型的源巖生成原油的碳同位素存在一定的差異, 腐殖質(zhì)型陸相原油的碳同位素一般為–25‰ ~ –27‰, 而腐泥質(zhì)海相原油在–29‰ ~ –35‰之間[17]。除了有機(jī)質(zhì)來(lái)源, 成熟度、各種次生作用(如生物降解和水洗等)均可導(dǎo)致原油碳同位素發(fā)生分餾效應(yīng)。無(wú)論是成熟度增加還是生物降解作用, 一般會(huì)導(dǎo)致全油的碳同位素變重。阿克蘇油苗生物標(biāo)志物顯示出嚴(yán)重生物降解特征, 原始油可能比現(xiàn)在碳同位素組成(–34.1‰ ~ –34.7‰)還要輕。如此低的13C值, 表明油苗母源主要為海相烴源巖。

目前對(duì)于盆地內(nèi)海相原油母源的認(rèn)識(shí)主要集中于寒武-下奧陶統(tǒng)和中-上奧陶統(tǒng)兩套海相烴源巖。盡管盆地內(nèi)海相原油的來(lái)源存在較多爭(zhēng)論, 但較為公認(rèn)的是塔東2井寒武系頂部的原油來(lái)自下伏的寒武系烴源巖[1,4,6], 塔中62井原油也被證實(shí)與塔東2井原油具有十分一致的地球化學(xué)特征[2,6]。據(jù)已有研究, 塔東2井稠油13C值為–28.5‰[4], 具有寒武系生物標(biāo)志物特征的阿瓦提油苗為–29.4‰[9], 塔中62井志留系原油正構(gòu)烷烴的碳同位素組成在–29‰ ~ –30‰之間[6]。由此可見(jiàn), 從原油碳同位素組成上來(lái)看, 阿克蘇油苗與典型的源于寒武系烴源的原油相差較大。

油苗瀝青質(zhì)的同位素組成在–34.4‰ ~ –35.0‰之間, 其組成范圍與筆者前期工作對(duì)塔北、塔中地區(qū)原油以及瀝青砂抽提物中瀝青質(zhì)的結(jié)果(–32‰ ~ –34‰, 英買2井為–33.7‰)[13,15]較為接近。阿克蘇油苗瀝青質(zhì)熱解產(chǎn)物正構(gòu)烷烴單體碳同位素在–33.0‰ ~ –35.1‰間, 呈近水平的分布模式, 與已經(jīng)報(bào)道的盆地內(nèi)海相原油和瀝青砂抽提物瀝青質(zhì)落在同一范圍內(nèi)(–33‰ ~ –36‰, 英買2井平均為–35.1‰)[13,15]。

塔里木盆地塔中、塔北等主力產(chǎn)油區(qū)的多數(shù)海相原油碳同位素組成在–31.7‰ ~ –34.4‰間[3,5,8], 變化范圍較大。根據(jù)已有研究[6], 塔中地區(qū)以及塔北輪南地區(qū)的部分原油及其正構(gòu)烷烴具有較重的的碳同位素組成, 可能指示了來(lái)自寒武系烴源的原油的混入。由此推測(cè), 來(lái)自于中-上奧陶統(tǒng)烴源的原油可能具有較輕的碳同位素組成[6]。例如英買2井原油碳同位素組成為–32.9‰[5], 其正構(gòu)烷烴分子碳同位素組成約為–35‰[6]。

中-上奧陶統(tǒng)(薩爾干組-印干組)泥質(zhì)烴源巖是柯坪地區(qū)較好的生油層系。但是, 據(jù)王飛宇等[18]研究, 該區(qū)中-上奧陶統(tǒng)薩爾干組烴源巖干酪根具有較重13C值(–27.4‰ ~ –29.3‰), 其正構(gòu)烷烴單體碳同位素組成(–30‰ ~ –33‰)[19]也偏重。近期的一些研究指出[11], 中-上奧陶統(tǒng)烴源巖中正構(gòu)烷烴的同位素組成相對(duì)較重, 并不能與原油直接對(duì)比。但目前已經(jīng)報(bào)道的中-上奧陶統(tǒng)烴源巖的碳同位素組成數(shù)據(jù)不多, 而且中-上奧陶統(tǒng)烴源巖在沉積相上存在較大變化, 不足以完全否認(rèn)兩者之間的相關(guān)性。例如在盧鴻(私人交流)對(duì)薩爾干組-印干組烴源巖的研究結(jié)果中, 正構(gòu)烷烴單體碳同位素的分布范圍較廣(–30‰ ~ –34‰)。此外, 在熱演化過(guò)程中, 同位素分餾作用可能會(huì)導(dǎo)致分子碳同位素組成發(fā)生顯著的變化[20]。在生油期向上運(yùn)移排出的原油, 成熟度相對(duì)較低, 可能會(huì)比烴源巖高演化階段裂解生成的殘余烴相對(duì)貧13C, 從而導(dǎo)致兩者之間存在一定的碳同位素差異。

前文提到, 油苗瀝青質(zhì)瞬間熱解產(chǎn)物中未能檢出較強(qiáng)的1,2,3,4-四甲基苯, 可能與油苗為較高成熟階段產(chǎn)物有關(guān)。據(jù)前人研究[21], 當(dāng)II型干酪根o大于0.7%, 熱解產(chǎn)物中原本具有的1,2,3,4-四甲基苯優(yōu)勢(shì)將消失。同時(shí), 我們注意到, 瀝青質(zhì)封閉體系熱解產(chǎn)物中姥鮫烷和植烷幾乎檢測(cè)不到, 同時(shí)三環(huán)萜烷和低碳數(shù)孕甾烷的相對(duì)強(qiáng)度遠(yuǎn)高于藿烷和規(guī)則甾烷, 也支持油苗成熟度較高這一結(jié)論。

2.4.2 吸附/包裹烴的成因

柯坪地區(qū)是盆地邊緣下寒武統(tǒng)(玉爾吐斯組)以及中-上奧陶統(tǒng)(薩爾干組-英干組)泥質(zhì)烴源巖的典型露頭區(qū)。前者發(fā)育有一套克拉通邊緣欠補(bǔ)償盆地相泥質(zhì)烴源巖, 烴源巖已進(jìn)入了高-過(guò)成熟度階 段[22]; 后者為半閉塞欠補(bǔ)償陸源海灣相頁(yè)巖烴源巖, 處于生油后期階段[18], 成熟度比下寒武統(tǒng)烴源巖偏低。兩套烴源巖均具有類似的高伽馬蠟烷、高C28規(guī)則甾烷等特征[1,2,23], 但薩爾干組-印干組烴源巖中生物標(biāo)志物絕對(duì)含量較低, 而且姥鮫烷和植烷相對(duì)含量低(盧鴻, 私人交流), 重排甾烷相對(duì)含量較高[23]。相比之下, 儲(chǔ)層吸附/包裹烴的分子組成特征與寒武系烴源巖較為接近。

單體碳同位素組成上, 吸附/包裹烴正構(gòu)烷烴與油苗瀝青質(zhì)熱解產(chǎn)物存在明顯的差異(圖6)。吸附/包裹烴正構(gòu)烷烴13C分布范圍為–28‰ ~ –32‰: 低碳數(shù)正構(gòu)烷烴(C14~C20)的13C在–28‰ ~ –30‰之間, 與已報(bào)道的來(lái)自寒武系的兩個(gè)原油塔東2和塔中62[6]十分一致, 也與寒武系烴源巖的碳同位素–29‰ ~ –31‰[6]處于同一范圍內(nèi); 高碳數(shù)正構(gòu)烷烴(C21~C29)的13C在–30‰ ~ –32‰之間, 更接近于盆地多數(shù)海相原油的13C值。

造成這種現(xiàn)象的原因可能主要有三個(gè): 混合過(guò)程、較高的成熟階段以及母源差異。

(1)有關(guān)塔里木兩類混源油的配比實(shí)驗(yàn)[24]表明, 如果寒武系來(lái)源的原油比例占到20％以上, 那么混合油的生物標(biāo)志物分布特征就主要體現(xiàn)為典型的寒武系原油的特征。因此, 盡管本研究?jī)蓚€(gè)巖石樣品吸附/包裹烴具備了寒武系原油的生物標(biāo)志物特征, 但不能完全排除后期烴類充注的貢獻(xiàn)。吸附/包裹烴正構(gòu)烷烴的碳同位素分布特征可以用兩類原油的混合過(guò)程來(lái)解釋: 寒武系原油可能形成于較高的成熟階段, 低碳數(shù)正構(gòu)烷烴的相對(duì)含量較高, 混合過(guò)程對(duì)其同位素特征影響較小, 主要體現(xiàn)寒武系原油特征, 而高碳數(shù)正構(gòu)烷烴的碳同位素特征則受混合過(guò)程影響較大。

(2)吸附/包裹烴正構(gòu)烷烴右傾的分布模式也可能是成熟度較高的結(jié)果。據(jù)Bjor?y.[20]研究認(rèn)為, 生油高峰前, 成熟度較低時(shí), 正構(gòu)烷烴分子碳同位素隨碳數(shù)增加而變重; 成熟階段, 呈近水平分布模式; 生油高峰期后, 隨著成熟度的增加, 高碳數(shù)部分碳同位素則表現(xiàn)為相對(duì)較輕。生物標(biāo)志物中較高Ts/(Ts+Tm)比值、C3122S/(22S+22R)升藿烷比比值以及高甲基菲MPR比值(1.41~1.55)也支持上述結(jié)論。

(3)塔里木盆地東部英吉蘇凹陷龍口1井原油正構(gòu)烷烴的碳同位素組成與阿克蘇油苗儲(chǔ)層吸附/包裹烴十分類似, 也具有右傾分布特征, 可以與英東2井下奧陶統(tǒng)烴源巖的正構(gòu)烷烴碳同位素組成直接對(duì)比[25]。這表明, 儲(chǔ)層包裹體正構(gòu)烷烴所體現(xiàn)的同位素組成也可能繼承了母源的同位素組成特征。筆者近期對(duì)盆地內(nèi)中-下寒武統(tǒng)烴源巖的研究表明, 正構(gòu)烷烴的碳同位素組成大多在–28‰ ~ –31‰之間(未發(fā)表數(shù)據(jù)), 隨碳數(shù)增加逐漸富集12C。這一范圍與前人的研究結(jié)果基本一致[11]。

上述因素可能都影響到吸附/包裹烴的同位素組成, 但吸附/包裹烴應(yīng)該主要體現(xiàn)寒武系-下奧陶統(tǒng)來(lái)源烴類的貢獻(xiàn), 如果其他烴源的貢獻(xiàn)較大, 那么正構(gòu)烷烴的同位素組成不大可能還落在典型的寒武系原油以及烴源巖的范圍內(nèi)。

結(jié)合前人對(duì)盆地內(nèi)油氣母源的研究結(jié) 果[1–9,11,13,15,18,23], 本研究所獲得的儲(chǔ)層吸附/包裹烴記錄了寒武系烴源巖在早期地質(zhì)過(guò)程中可能發(fā)生的生烴過(guò)程, 油苗的碳同位素特征則與寒武系烴源巖差異顯著。這一結(jié)果表明, 寒武系烴源巖形成的烴類在后期漫長(zhǎng)的地質(zhì)歷史過(guò)程中保存程度較差, 因而對(duì)油苗有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)較小。然而, 緊鄰柯坪地區(qū)的阿瓦提凹陷(柯坪地區(qū)以東)發(fā)現(xiàn)了源于寒武系烴源巖的油苗[9](烏魯橋油苗, 圖1), 表明寒武系烴源巖可能對(duì)盆地內(nèi)油氣有重要貢獻(xiàn)。寒武系烴源巖生烴貢獻(xiàn)的保存程度在不同地區(qū)可能存在較大差異。事實(shí)上, 前人的研究結(jié)果表明寒武系烴源巖對(duì)原油的貢獻(xiàn)即使在同一口鉆井中也存在較大的差異。例如, 塔中62井志留系原油無(wú)論是生物標(biāo)志物組成還是碳同位素組成都支持其主要來(lái)自寒武系烴源 巖[2,6], 而同一口井的奧陶系原油則指示了中-上奧陶統(tǒng)烴源巖的顯著貢獻(xiàn)[6], 可能與志留系地層中存在被泥巖包圍的砂巖透鏡體等特殊的保存條件有關(guān)[2]。

3 結(jié) 論

阿克蘇油苗、瀝青質(zhì)熱解產(chǎn)物及儲(chǔ)層吸附/包裹烴的生物標(biāo)志物組成和碳同位素特征指示油苗與其儲(chǔ)層吸附/包裹烴具有不同的來(lái)源。儲(chǔ)層吸附/包裹烴與已報(bào)道的典型寒武系烴源巖來(lái)源油的生物標(biāo)志物與碳同位素特征較為類似, 可能形成于較高的熱演化階段。而阿克蘇油苗經(jīng)歷了強(qiáng)烈的生物降解過(guò)程, 油苗以及瀝青質(zhì)熱解產(chǎn)物的碳同位素特征與已經(jīng)報(bào)道的多數(shù)海相原油較為接近, 與典型的寒武系烴源來(lái)源的原油差異顯著。

對(duì)于曾經(jīng)遭受了強(qiáng)烈生物降解的油苗而言, 綜合油苗瀝青質(zhì)熱解與吸附/包裹烴等分析技術(shù)可以獲得更多有效的成因信息。

感謝中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所熊永強(qiáng)和盧鴻兩位老師在野外采樣工作中提供的幫助！

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Geochemistry and its genetic implications of Akesu oil seepage in the Keping uplift

WANG Qiu-ling1, JIA Wang-lu1*, PENG Ping-an1, YANG Zhi-lin2and XIAO Zhong-yao2

1. Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640, China; 2. Institute of Exploration and Development Research, Tarim Oilfield Company, Korla 841000, China

Marine source rocks have long been reported in the Keping uplift from the Tarim basin, however, there were few studies concerned about oil and gas. Geochemical characteristics and its genetic implications of an oil seepage in the Keping uplift of the Tarim basin were well investigated in this work. Akesu oil seepage had undergone severe biodegradation, hence, little genetic information could be concluded from the distribution of biomarkers in saturates. Oil asphaltenes and the absorbed/occluded hydrocarbons are hardly affected by secondary alteration, therefore, a combination of biomarkers and carbon isotopic compositions of the asphaltene pyrolysates and absorbed/occluded hydrocarbons could yield more comprehensive information on the genesis of oils. The results indicate that Akesu oil seepage was derived from different sources of absorbed/occluded hydrocarbons. The carbon isotopic signatures of the oil seepage, the asphaltenes and the pyrolysates of asphaltenes are consistent with that of most marine oils reported in the Tarim Basin, which clearly distinguish them from typical oils derived from Cambrian source rocks. However, the distributional characteristics of both biomarkers and carbon isotopes of the absorbed/occluded hydrocarbons are very similar to that of typical oils sourced from Cambrian rocks. Moreover, it might be inferred that absorbed/occluded hydrocarbons was generated at a high maturity stage from the molecular parameters.

oil seepage; asphaltenes; absorbed/occluded hydrocarbons; carbon isotopes; geneses; Akesu

P593

A

0379-1726(2012)01-0045-10

2011-06-17;

2011-09-19;

2011-09-29

國(guó)家“十一五”油氣重大專項(xiàng)(2008ZX05008-002); 國(guó)家自然科學(xué)基金(41073038); 廣東省自然科學(xué)基金(9151064004000008)

王秋玲(1986–), 女, 碩士研究生, 油氣地球化學(xué)專業(yè)。E-mail: wqiulingzsu@163.com

JIA Wang-lu, E-mail: wljia@gig.ac.cn; Tel: +86-20-85291312