內(nèi)蒙古扎魯特盆地上二疊統(tǒng)林西組烴源巖有機(jī)地球化學(xué)特征

王 杰 ，李 偉 ，陳樹旺 ，丁秋紅 ，張 健 ，蘇 飛

（1.沈陽(yáng)地質(zhì)礦產(chǎn)研究所/中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局沈陽(yáng)地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧沈陽(yáng)110034；2.內(nèi)蒙古地質(zhì)勘查有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古呼和浩特010020）

扎魯特盆地位于內(nèi)蒙古自治區(qū)阿魯科爾沁-扎魯特旗地區(qū)，大地構(gòu)造位置處于西伯利亞板塊和華北板塊所夾持的中亞構(gòu)造帶東端［1］，盆地呈近南北向展布，面積5098 k m2.盆地內(nèi)發(fā)育的最老地層為石炭系條帶狀灰?guī)r，局部出露.盆地主要沉積了二疊系和侏羅系地層，地表被大面積中生代火山巖覆蓋，油氣方面研究程度很低.近幾年，隨著油氣地質(zhì)調(diào)查工作的不斷開展，上古生界地層逐漸被關(guān)注［2-4］，特別是分布范圍廣且發(fā)育多套巨厚層泥巖的上二疊統(tǒng)林西組被認(rèn)為具有較好的油氣勘探前景.本文通過對(duì)林西組地表泥巖樣品有機(jī)地球化學(xué)數(shù)據(jù)的研究，試圖查明林西組泥巖地球化學(xué)特征，揭示該地區(qū)林西組厚層泥巖的生烴前景，為下一步油氣工作特別是頁(yè)巖氣研究工作提供依據(jù).

1 樣品的采集與分析

扎魯特盆地上二疊統(tǒng)林西組共采集了16件地表露頭樣品，由于風(fēng)化作用對(duì)樣品的影響，所有相關(guān)數(shù)據(jù)均按照風(fēng)化系數(shù)進(jìn)行了校正，樣品送往長(zhǎng)江大學(xué)教育部油氣資源與成藏重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行有機(jī)地球化球分析.

2 有機(jī)地球化學(xué)特征

2.1 有機(jī)質(zhì)豐度

有機(jī)質(zhì)豐度評(píng)價(jià)一般采用有機(jī)碳含量（T O C）、熱解產(chǎn)油潛量（S1+S2）、氯仿瀝青“A”等指標(biāo)［5］.但由于受成熟作用及地表風(fēng)化的影響［6-7］，一般熱解產(chǎn)油潛量（S1+S2）、氯仿瀝青“A”的豐度指標(biāo)僅作為參考.

通過對(duì)16件樣品分析（表1），有機(jī)碳（T O C）含量分布在0.40%～1.14%，平均值為0.73%.其中中等烴源巖的樣品占到62.5%，好烴源巖占12.5%，差烴源巖和非烴源巖非別占18.7%和6.3%.氯仿瀝青“A”含量的均值為0.039%，達(dá)到中等烴源巖的樣品為7件，占總數(shù)的43.8%，其余9件樣品氯仿瀝青“A”含量均較低，屬于非—差烴源巖（圖1），反映的特征總體與有機(jī)碳（T O C）類似.但其熱解產(chǎn)油潛量（S1+S2）與有機(jī)碳（T O C）和氯仿瀝青“A”含量的分布圖完全不一致，它們二者反映出幾乎所有樣品都屬于非烴源巖.究其原因，實(shí)際上主要和這3項(xiàng)參數(shù)的內(nèi)在含義有關(guān)系.T O C和氯仿瀝青“A”實(shí)際上反映的是沉積物中分散有機(jī)質(zhì)的總含量，而總烴和生烴潛量這兩個(gè)參數(shù)主要反映的是有機(jī)質(zhì)中能轉(zhuǎn)化成油的部分的含量，由于有機(jī)質(zhì)熱演化程度的影響勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致這些輕質(zhì)部分的散失.

表1 林西組烴源巖地球化學(xué)分析數(shù)據(jù)表Table 1 Data of geochemical analysis of source rocks in Linxi Formation

2.2 有機(jī)質(zhì)類型

有機(jī)質(zhì)分類的依據(jù)包括干酪根元素比、巖石熱解參數(shù)、干酪根類型指數(shù)以及干酪根碳同位素δ13C指標(biāo)等，其中應(yīng)用最多的為干酪根元素、巖石熱解參數(shù)評(píng)價(jià)方法.利用干酪根元素的分析結(jié)果,可將干酪根類型分為Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型［5］.利用H/C和O/C原子比范氏圖對(duì)林西組的樣品進(jìn)行了投點(diǎn)（圖2）.從結(jié)果可以看出，16件樣品的有機(jī)質(zhì)類型均為Ⅲ型，不利于生油.

圖2 烴源巖干酪根元素組成范氏圖解Fig.2 The van Kervelen diagram showing element composition of source rock kerogen

從巖石中分離出來(lái)的干酪根一般是很細(xì)的粉末，顏色從灰褐到黑色，肉眼看不出形狀、結(jié)構(gòu)和組成.用顯微鏡觀察可知其由兩部分組成：一部分是具有一定形態(tài)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的、能識(shí)別出其原始組分和來(lái)源的有機(jī)碎屑，如藻類、孢子、花粉和植物組織等，這些通常只占干酪根的一小部分；另一部分為多孔狀、非晶質(zhì)、無(wú)結(jié)構(gòu)、無(wú)定形的基質(zhì)，在顯微鏡下多呈云霧狀、無(wú)清晰的輪廓，是有機(jī)質(zhì)受較明顯改造后的產(chǎn)物，這些是干酪根的主要部分.顯微組分就是指上述這些在顯微鏡下能夠識(shí)別的有機(jī)組分.

沉積巖中的干酪根幾乎沒有完全由單一顯微組分組成的，而是多種顯微組分的混合，只不過以某種顯微組分為主.在成熟度大體一致的條件下，各種顯微組分的熒光強(qiáng)度可以近似反映出源巖的生油潛能：藻質(zhì)體和以藻和細(xì)菌為主形成的富氫無(wú)定形體生油潛能最大；殼質(zhì)體及部分富氫無(wú)定形體次之；鏡質(zhì)組及貧氫的無(wú)定形體的生油潛能差而且以生氣為主；惰質(zhì)組生油、生氣的潛能均極低.

從13件扎魯特盆地露頭樣品的全巖有機(jī)顯微組分的分析結(jié)果（表2）可知，所有樣品都展現(xiàn)出腐泥組顯微組分（形態(tài)有機(jī)質(zhì)）含量極低，平均僅有0.58%，殼質(zhì)組均未檢出，而鏡質(zhì)組占到絕對(duì)的主導(dǎo)地位，平均值達(dá)到了96.8%，部分樣品的惰質(zhì)組含量較高.這些都說明了林西組泥巖有機(jī)質(zhì)類型差，生烴性差，僅能生氣.

表2 有機(jī)顯微組分含量及生烴性數(shù)據(jù)表Table 2 Data of organic materials and hydrocarbon potential

2.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

扎魯特盆林西組16件樣品Tmax分布在363～581℃，其僅中Z P 5-18-1和Z P 5-32-1屬于未熟樣品，而其余14件樣品Tmax分布在450～580℃，處于高成熟演化階段.鏡質(zhì)組反射率的測(cè)試結(jié)果顯示林西組R o［8］分布在 1.38%～2.8%，均值為 2.01%（圖 3、表 1）.根據(jù)中國(guó)通用的烴源巖成熟階段劃分標(biāo)準(zhǔn)［9-10］，可知扎魯特盆地露頭烴源巖熱演化程度高，絕大部分樣品處于高成熟到過成熟階段.

圖3 最高熱解溫度與鏡質(zhì)組反射率含量分布圖Fig.3 Distribution of maximum pyrolytic temperature and vitrinite reflectance

造成樣品成熟高可能是受到附近侵入巖接觸作用或者構(gòu)造動(dòng)力作用的影響，就地表采集的樣品來(lái)看未見明顯的變質(zhì)特征，是否存在區(qū)域的變質(zhì)作用，需要進(jìn)一步的工作去驗(yàn)證，這對(duì)林西組能否成為重要烴源巖目的層具有重要意義.

3 結(jié)論

（1）林西組泥巖T O C分布在0.40%～1.14%，平均值為0.73%，屬于中等—好烴源巖.

（2）林西組泥巖有機(jī)質(zhì)類型均為Ⅲ型，大部分樣品反映出已處于高成熟—成熟演化階段，生油能力較差，生氣能力較好.

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