吉林延邊地區(qū)上古生界油氣資源潛力分析

董清水，張凱文，許 之，于 蒙，李 赫，張 勇

(1.吉林大學 地球科學學院，長春 130061；2．吉林大學 地球科學學院 油頁巖實驗中心，長春 130061)

吉林延邊地區(qū)上古生界油氣資源潛力分析

董清水1,2，張凱文1，許 之1，于 蒙1，李 赫1，張 勇1

(1.吉林大學 地球科學學院，長春 130061；2．吉林大學 地球科學學院 油頁巖實驗中心，長春 130061)

吉林省延邊地區(qū)上古生界油氣資源研究程度很低。通過大量槽探工程取樣與多項地球化學指標測試，結(jié)合重磁與地震資料解釋，系統(tǒng)研究了該區(qū)上古生界的分布、賦存及其暗色泥巖的有機質(zhì)豐度、類型、成熟度等特征。綜合分析表明：延邊地區(qū)上古生界分布較廣，暗色泥巖發(fā)育；暗色泥巖中有機碳含量較高，總體達到了中等—好的生油巖標準；暗色泥巖有機質(zhì)類型以Ⅱ-Ⅲ型為主；但有機質(zhì)成熟度較高，研究區(qū)的西南部和東北部地區(qū)有機質(zhì)處于過成熟階段，Ro>4.0%,生烴潛力極?。粌H有研究區(qū)中部的天橋嶺—琿春地區(qū)，主體Ro為2.22%～3.48%，有機質(zhì)尚處于高成熟—干氣有效生烴階段，特別是琿春盆地基底中發(fā)育的上古生界暗色泥巖具有一定的油氣勘探前景。

暗色泥巖；地球化學特征；油氣資源潛力；上古生界；延邊地區(qū)

近年，隨著輪南—塔河、普光、靖邊等碳酸鹽巖大油氣田的發(fā)現(xiàn)，勘探程度很低的中國古生界海相地層研究受到了高度重視，全國各地開展了一系列前瞻性攻關(guān)研究[1]。作為重點油氣區(qū)之一的東北地區(qū)，其古生界海相地層的生烴潛力討論更為激烈[2-4]。筆者近年通過對吉林省東部延邊地區(qū)上古生界的系統(tǒng)油氣地質(zhì)調(diào)查，對該區(qū)研究程度很低的上古生界暗色泥巖分布及其地球化學特征進行了詳細研究，系統(tǒng)剖析了延邊地區(qū)上古生界的油氣資源潛力，以期為東北地區(qū)今后的古生界勘探提供參考依據(jù)。

1 地層發(fā)育特征

圖1 延邊地區(qū)區(qū)域構(gòu)造位置[5]

本區(qū)的二疊系，在南部的圖們至龍井一帶發(fā)育下統(tǒng)大蒜溝組、中統(tǒng)寺洞溝組及上統(tǒng)開山屯組；在東部琿春地區(qū)發(fā)育中統(tǒng)亮子川組、關(guān)門咀子組、解放村組和上統(tǒng)大東溝組；在北部汪清地區(qū)發(fā)育中統(tǒng)紅太平組、廟嶺組；在西部敦化地區(qū)發(fā)育上統(tǒng)紅山組。其中，下二疊統(tǒng)大蒜溝組僅在延吉盆地東南緣零星出露，不具有區(qū)域油氣資源潛力作用。

綜合本區(qū)主要發(fā)育地層的巖性特征可知，本區(qū)具有區(qū)域油氣資源潛力的晚古生代地層主要為中、上二疊統(tǒng)。中二疊統(tǒng)分布廣泛，在延邊中部的安圖、琿春及春化地區(qū)(圖3)，主要為淺海相的泥質(zhì)粉砂巖、泥巖和厚層大理巖化灰?guī)r組合，發(fā)育水平層理；在延邊南部邊緣的開山屯地區(qū)，主要為濱岸相的灰色礫巖、砂礫巖、砂巖及粉砂巖組合，發(fā)育海灘沖洗交錯層理、浪成沙紋交錯層理；在延邊北部邊緣的汪清地區(qū)，主要為濱岸相的黑灰色砂巖及粉砂巖組合。區(qū)內(nèi)的上二疊統(tǒng)分布也較廣，在延邊南部邊緣的開山屯地區(qū)，主要為沖積相的褐色、褐灰色復(fù)成分礫巖、砂礫巖及砂巖組合；在延邊中北部的大部分地區(qū)，上二疊統(tǒng)主要為湖相的灰黑色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，發(fā)育水平層理、波狀復(fù)合層理。

圖2 延邊地區(qū)上古生界綜合柱狀圖

圖3 延邊地區(qū)上古生界暗色泥巖有機碳豐度分布

其中，在延邊中北部廣大地區(qū)發(fā)育的中二疊統(tǒng)淺海相厚層大理巖化灰?guī)r累厚可達130 m以上，暗色泥巖累厚大于286 m；上二疊統(tǒng)湖相灰黑色或黑灰色泥巖、粉砂質(zhì)泥巖累厚可達155 m以上。它們共同構(gòu)成了該區(qū)可能烴源巖。

2 地球化學特征

通過大量槽探工程，系統(tǒng)獲取了新鮮的上古生界露頭樣品，共獲取可能烴源巖樣品53件，分別由中國石油勘探開發(fā)研究院和中國石化石油勘探開發(fā)研究院無錫石油地質(zhì)研究所實驗研究中心對所獲取樣品的5項主要地球化學參數(shù)進行了測定，據(jù)此對該區(qū)上古生界可能烴源巖基本特征進行了系統(tǒng)分析。

2.1有機質(zhì)豐度

參照中國陸相烴源巖有機質(zhì)評價指標，本次對延邊地區(qū)上古生界暗色泥巖有機質(zhì)豐度的評價主要使用了有機碳、氯仿瀝青“A”和總烴含量等參數(shù)。

2.1.1 有機碳含量

延邊地區(qū)上古生界53個暗色泥巖樣品的總有機碳測試分析表明，有機碳豐度區(qū)間為0.21%～3.00%，平均值為1.16%，其中有49%的樣品達到好的生油巖標準，40%的樣品達到中等的生油巖標準，總體達到了中等—好的生油巖標準。

在平面上，上古生界暗色泥巖的有機碳含量分布不均勻。整體上有機碳豐度分區(qū)呈東西向展布，南北分帶(圖3)。其中，有機碳含量高的可能烴源巖主要分布于延邊地區(qū)中部的敦化、安圖、春化一帶，TOC含量大于1.0%，最高可達3.0%；在延邊地區(qū)南部的開山屯、琿春、敬信一帶，有機碳含量中等，整體TOC含量為0.8%～1.0%；在延邊地區(qū)北部的春陽、天橋嶺、復(fù)興等地，有機碳含量較低，整體TOC含量為0.5%～0.7%。

綜合延邊地區(qū)上古生界中、上二疊統(tǒng)的古地理特征分析可知，形成有機碳豐度這一平面分區(qū)特征的主要原因是古環(huán)境的影響。在研究區(qū)發(fā)育的主要古生代地層(中、上二疊統(tǒng))形成時，研究區(qū)的南北邊緣皆為濱岸環(huán)境，不利于有機質(zhì)的保存富集，只有研究區(qū)的中部地帶為淺?；虬肷詈h(huán)境，為高豐度有機碳的暗色泥巖形成提供了良好條件。

2.1.2 氯仿瀝青“A”和總烴含量

本區(qū)上古生界暗色泥巖的氯仿瀝青“A”測試分析顯示，所測試的上古生界53個樣品的氯仿瀝青“A”含量為(9～100)×10-6，總烴含量為(0.8～34.6)×10-6，全部低于生油巖標準。

綜合鏡質(zhì)體反射率所反映的本區(qū)上古生界暗色泥巖有機質(zhì)成熟度主體已達過成熟的特點推測，該區(qū)上古生界暗色泥巖中氯仿瀝青“A”和總烴含量已極低，二者已不能靈敏地反映有機質(zhì)的生烴潛力，區(qū)內(nèi)上古生界暗色泥巖的生烴潛力整體已很低。

2.2有機質(zhì)類型

根據(jù)有機元素含量和可溶有機物族組分特征，對延邊地區(qū)上古生界暗色泥巖中有機質(zhì)的類型進行了分析。

2.2.1 有機元素含量分析

本次有機質(zhì)元素分析共完成樣品測試36個，但由于該區(qū)上古生界暗色泥巖成熟度高，有機質(zhì)類型不易區(qū)分，其中獲取能夠識別出有機質(zhì)類型的有效樣品14個。有效樣品的H/C值范圍為0.06～0.93，O/C值范圍為0.02～0.17。根據(jù)所測試樣品的H/C和O/C值在干酪根分類范氏圖上投點得出(圖4)，所測樣品值主要分布在Ⅱ-Ⅲ型干酪根分區(qū)內(nèi)，有4個樣品屬于Ⅱ型，10個樣品屬于Ⅲ型。反映該區(qū)有機質(zhì)類型以Ⅱ-Ⅲ型為主。

2.2.2 可溶有機物族組分特征

本區(qū)上古生界暗色泥巖的可溶有機物族組分含量測試分析顯示，所測試的32個樣品中，有22%的樣品屬于Ⅰ型，38%的樣品屬于Ⅱ型，40%的樣品屬于Ⅲ型。說明該區(qū)有機質(zhì)類型以混源為主。

圖4 延邊地區(qū)上古生界暗色泥巖有機元素分布

另從族組分三角圖(圖5)可以看出，中二疊統(tǒng)樣品飽和烴含量較高，芳香烴含量低，主要集中在“飽和烴”與“非烴+瀝青質(zhì)”兩端元一側(cè)的中上部，說明有機質(zhì)類型較好；而上二疊統(tǒng)樣品“非烴+瀝青質(zhì)”含量高，最高可達86.98%，遠高于飽和烴與芳香烴含量，主要分布在靠近“非烴+瀝青質(zhì)”端元一側(cè)，說明有機質(zhì)類型較差。這與本區(qū)中二疊統(tǒng)主要形成于較深水的淺海環(huán)境，而上二疊統(tǒng)主要形成于水體相對較淺的湖泊環(huán)境相吻合。

綜合有機元素含量和可溶有機物族組分測試所確定的有機質(zhì)類型平面分布特征可知，研究區(qū)北部的天橋嶺地區(qū)有機質(zhì)類型較好，主要為Ⅰ-Ⅱ型有機質(zhì)分布區(qū)；研究區(qū)中部和南部的敦化、開山屯、琿春和春化等大部分地區(qū)有機質(zhì)類型中等—較差，為Ⅱ-Ⅲ型有機質(zhì)混源分布區(qū)(圖6)。

上述有機質(zhì)類型的分布特征與研究區(qū)所處區(qū)域構(gòu)造和古地理背景有關(guān)。研究區(qū)上古生界形成時，南部為華北板塊與松嫩地塊交會處，北部為佳木斯與松嫩地塊交會處，中部為狹窄的松嫩地塊區(qū)，構(gòu)成了南北陸相物源供給充足、近東西向展布的狹長古淺?；虬肷詈?，從而形成了混源的Ⅱ-Ⅲ型有機質(zhì)類型組合特征。

2.3有機質(zhì)成熟度

筆者通過鏡質(zhì)體反射率(Ro)對上古生界暗色泥巖成熟度進行了分析(圖7)。共測試上古生界暗色泥巖鏡質(zhì)體反射率43個樣品。經(jīng)過可信度篩選，剔除了測點少、可信度低的數(shù)據(jù)，最終獲取了21個暗色泥巖有效鏡質(zhì)體反射率值。

圖5 延邊地區(qū)上古生界暗色泥巖可溶有機物組分三角圖解

圖6 延邊地區(qū)上古生界暗色泥巖有機質(zhì)類型分布

圖7 延邊地區(qū)上古生界暗色泥巖鏡質(zhì)體反射率分布

該區(qū)上古生界暗色泥巖有效鏡質(zhì)體反射率值顯示，9%的樣品Ro值為1.26%～1.94%，處于高成熟階段；29%的樣品Ro值為2.22%～3.48%，處于干氣生成階段；62%的樣品Ro值大于4.0%，生烴潛力趨于枯竭。

平面上，鏡質(zhì)體反射率值的分布不均一。研究區(qū)西南部的敦化—開山屯一帶和研究區(qū)東北部的復(fù)興—春化一帶，鏡質(zhì)體反射率較高，Ro大于4.0%(圖7)，反映出暗色泥巖生烴潛力趨于枯竭[6-8]。而研究區(qū)中部的天橋嶺—汪清—琿春一帶，鏡質(zhì)體反射率相對較低，67%的樣品Ro值小于4%，主體Ro值為2.22%～3.48%，其中天橋嶺地區(qū)Ro值為3.48%～5.76%，汪清一帶Ro值為2.49%～4.91%，部分暗色泥巖處于干氣生成期；琿春—敬信地區(qū)Ro值為1.26%～2.71%，暗色泥巖整體處于高熟—干氣生烴階段。所以處于有效生烴階段的暗色泥巖主要分布在琿春—敬信一帶。

結(jié)合延邊地區(qū)區(qū)域構(gòu)造背景分析可知，造成上述暗色泥巖有機質(zhì)成熟度不均一的原因主要是區(qū)域構(gòu)造特征差異。研究區(qū)西南部的敦化—開山屯一帶是華北板塊與松嫩板塊的交會區(qū)，同時研究區(qū)西部的敦化地區(qū)還是敦密斷裂帶的構(gòu)造作用區(qū)，遭受的構(gòu)造應(yīng)力和熱力場作用都比較強，所以有機質(zhì)成熟度較高。與此類似，研究區(qū)東北部的復(fù)興—春化一帶是佳木斯地塊與松嫩地塊的交會區(qū)，其有機質(zhì)成熟度也較高。而研究區(qū)中部的天橋嶺—汪清—琿春一帶屬于松嫩地塊區(qū)，其有機質(zhì)成熟度相對較低，上古生界暗色泥巖還處于高成熟—干氣有效生烴階段。

3 油氣資源潛力分析

綜合延邊地區(qū)上古生界發(fā)育規(guī)模、賦存情況及上述各項有機地球化學指標特征，初步對該區(qū)上古生界的油氣資源潛力進行了分析[9-12]。

在延邊地區(qū)北部的天橋嶺、東部的春化、西部的安圖和南部的開山屯等大部分地區(qū)，雖然發(fā)育有大量的上古生界暗色泥巖或灰黑色大理巖化灰?guī)r，但皆處于山區(qū)露頭狀態(tài)，沒有實際的油氣資源前景意義。只有位于研究區(qū)西北部敦化盆地和研究區(qū)東南部琿春盆地的上古生界暗色泥巖，具有一定的厚度和埋深，并被巨厚的中新生代地層所覆蓋，才有可能具有實際的油氣資源前景。

其中敦化盆地的周邊露頭及地震和重磁資料研究表明，該盆地基底中發(fā)育有厚度在400～1 600 m的上古生界上二疊統(tǒng)紅山組，埋深達3 000 m。露頭剖面顯示，該上古生界下部由礫巖、砂巖組成，上部發(fā)育厚層黑色、灰黑色粉砂巖、泥巖。其暗色泥巖有機碳含量高，TOC含量為1.03%～2.51%，達到了好的烴源巖標準；其有機質(zhì)類型以Ⅱ-Ⅲ型為主，具有生烴條件；但有機質(zhì)成熟度較高，Ro大于4.0%，生烴潛力極小。所以綜合來看，敦化盆地基底發(fā)育的上古生界油氣資源潛力較小[13]。

但位于研究區(qū)東南部的琿春盆地，周邊露頭及地震和重磁資料揭示，盆地基底中發(fā)育的中二疊統(tǒng)解放村組，厚度約為1 000～2 500 m，埋深達2 000 m。該地層下部由砂巖、粉砂巖組成，上部為泥質(zhì)粉砂巖和泥巖。其暗色泥巖有機碳含量高，主體TOC含量為0.8%～1.0%，達到了中等烴源巖標準；有機質(zhì)類型為Ⅱ-Ⅲ型，具有生烴條件；同時，Ro為1.26%～2.58%，有機質(zhì)成熟度處于高成熟—干氣有效生烴階段。所以，綜合來看，琿春盆地基底發(fā)育的上古生界具有一定的油氣勘探前景[14-15]。

4 結(jié)論

1)延邊地區(qū)上古生界發(fā)育淺海相、湖相暗色泥巖和大理巖化灰?guī)r，其有機質(zhì)豐度高，有機質(zhì)類型以Ⅱ-Ⅲ型為主，但有機質(zhì)成熟度分布不均一。研究區(qū)西南部和東北部一帶，鏡質(zhì)體反射率較高，Ro大于4.0%，暗色泥巖生烴潛力趨于枯竭。而研究區(qū)中部的天橋嶺—汪清—琿春一帶，暗色泥巖有機質(zhì)鏡質(zhì)體反射率相對較低，主體Ro為2.22%～3.48%，具有一定的生烴潛力。

2)研究區(qū)東南部的琿春盆地，盆地基底中發(fā)育上古生界暗色泥巖，其暗色泥巖有機碳含量達到了中等烴源巖標準，有機質(zhì)類型以Ⅱ-Ⅲ型為主，同時有機質(zhì)成熟度處于高成熟—干氣有效生烴階段，具有一定的油氣勘探前景。

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(編輯韓 彧)

HydrocarbonpotentialofUpperPaleozoicinYanbianarea,JilinProvince

Dong Qingshui1,2, Zhang Kaiwen1, Xu Zhi1, Yu Meng1, Li He1, Zhang Yong1

(1.SchoolofGeosciences,JilinUniversity,Changchun,Jilin130061,China; 2.Oil-shaleLaboratoryCenter,SchoolofGeosciences,JilinUniversity,Changchun,Jilin130061,China)

The research extent of the Upper Paleozoic hydrocarbon resources is low in Yanbian area of Jilin Pro-vince. Through numerous trenching samplings and geochemical tests, combining with gravity-magnetic and seismic data interpretations, the distribution of the Upper Paleozoic and the organic abundance, type and maturity of dark mudstones in the study area were studied. In Yanbian area, the Upper Paleozoic is wide distributed and is rich in dark mudstone with high organic carbon content. As a whole, the dark mudstones are medium or good source rocks, which mainly produce Ⅱ-Ⅲ kerogen but with high organic maturity. In the southwestern and northeastern parts of the study area, organic matters are over matured, and theRovalue is over 4.0%, indicating for poor hydrocarbon potential. In Tianqiaoling-Hunchun area which locate in the center of the study area, theRovalue ranges from 2.22% to 3.48%, and organic matters are during the high mature-dry gas effective gene-ration stages. The Upper Paleozoic dark mudstones in the basement of the Huichun Basin have good hydrocarbon exploration potential.

dark mudstone; geochemical characteristics; potential of petroleum resource; Upper Paleozoic; Yanbian area

1001-6112(2013)02-0120-07

10.11781/sysydz20130202

TE122.1

A

2012-11-21；

2013-01-01。

董清水(1963—)，男，博士，教授，從事石油地質(zhì)研究。E-mail：dqs9518@163.com。

全國油氣資源戰(zhàn)略選區(qū)調(diào)查與評價國家專項(2009GYXQ12-04)資助。