南祁連盆地木里坳陷上三疊統(tǒng)尕勒德寺組泥質(zhì)巖類烴源巖評價(jià)

路 萍，王蘇里

(西北大學(xué)地質(zhì)學(xué)系大陸動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西西安710069)

1 區(qū)域地質(zhì)概況

南祁連盆地地處青藏高原東北緣，北側(cè)與廣泛發(fā)育前寒武系的中祁連山體和發(fā)育下古生界的北祁連山體相鄰，南側(cè)與宗務(wù)隆山—青海南山相鄰。整體呈被西方向展布，面積約6.3萬 km2，盆地內(nèi)廣泛發(fā)育著二疊系和三疊系。

南祁連盆地三疊系烴源巖包括碳酸鹽巖型和暗色泥巖型兩種，其中泥質(zhì)巖類主要見于上三疊統(tǒng)尕勒德寺組，為一套濱淺湖相到半深湖相的細(xì)粒沉積物。巖性為灰黑色泥質(zhì)粉砂巖、炭質(zhì)頁巖、粉砂質(zhì)泥巖和泥巖。該套烴源巖系在盆地內(nèi)除天峻坳陷外的各個(gè)坳陷均有發(fā)育，本次研究僅對木里坳陷發(fā)育的該巖系進(jìn)行評價(jià)。

2 有機(jī)質(zhì)豐度

關(guān)于泥巖的有機(jī)質(zhì)豐度的評價(jià)在國內(nèi)目前已經(jīng)有相對統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)［1-2］。但這種評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)僅適宜于用來進(jìn)行湖泊相暗色泥巖的井下樣品的有機(jī)質(zhì)豐度的評價(jià)。但是研究區(qū)內(nèi)的烴源巖樣品來自地表，大都經(jīng)歷了地表強(qiáng)烈的化學(xué)風(fēng)化和物理風(fēng)化作用，烴源巖中所生成的烴類已經(jīng)發(fā)生運(yùn)移和遭到破壞，因而巖石中的氯仿瀝青“A”、總烴含量和生烴潛量僅代表烴源巖中殘存下來的可溶有機(jī)質(zhì)豐度，而巖石中的有機(jī)碳(TOC)含量在地質(zhì)作用下，其生烴前后變化甚小，殘余有機(jī)碳值基本反映了原始的有機(jī)質(zhì)豐度［3］。

因此，評價(jià)南祁連盆地木里拗陷尕勒德寺組地表泥質(zhì)巖類的有機(jī)質(zhì)豐度時(shí)，在上述統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，考慮到其目前已經(jīng)進(jìn)入高成熟—過成熟階段，初步制定了以有機(jī)碳含量值為第一要素，生烴潛量指標(biāo)作為參考的有機(jī)質(zhì)豐度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(表1)。

表1 南祁連盆地泥質(zhì)巖有機(jī)質(zhì)豐度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

分析測試結(jié)果(表2)表明，不同剖面的有機(jī)碳含量以及生烴潛量略有不同，但是變化不大。其中剖面1的32個(gè)樣品以及剖面2的12個(gè)樣品有機(jī)碳含量平均值分別為1.32%，1.24%，均為好烴源巖級別，剖面3的11個(gè)樣品以及剖面6的3個(gè)樣品的有機(jī)碳含量平均值分別為0.97%和0.85%，均為差烴源巖級別，剖面4的7個(gè)樣品以及剖面5的8個(gè)樣品有機(jī)碳含量分別為39.74%，1.17%，也是好烴源巖級別。最終66塊樣品的有機(jī)碳含量平均值為1.21%，屬于好烴源巖。結(jié)合66塊樣品的生烴潛量平均值為0.286 mg/g，屬于非烴源巖這一特征，整體評價(jià)南祁連盆地木里拗陷尕勒德寺組泥巖屬于中等-好烴源巖級別。

表2 南祁連盆地木里坳陷尕勒德寺組泥巖有機(jī)質(zhì)豐度特征

3 有機(jī)質(zhì)類型

有機(jī)質(zhì)類型是衡量烴源巖質(zhì)量的指標(biāo)，不同類型的有機(jī)質(zhì)生烴潛力以及生成的產(chǎn)物均不相同。干酪根是分散有機(jī)質(zhì)的主要賦存方式，其作為最重要的成烴母質(zhì)，代表了有機(jī)質(zhì)的主體類型。針對南祁連盆地三疊系烴源巖中有機(jī)質(zhì)類型大部分具過渡型以及熱演化程度高的特點(diǎn)，將有機(jī)質(zhì)(干酪根)類型按照三類四分法分類，即劃分為腐泥型(Ⅰ)、腐殖腐泥型(Ⅱ1)、腐泥腐殖型(Ⅱ2)及腐殖型(Ⅲ)［4］。

3.1 干酪根有機(jī)元素組成特征

干酪根的H/C和O/C原子比反映了干酪根的化學(xué)性質(zhì)。來自水生生物的腐泥型干酪根H/C原子比高，類型好，生烴潛力大，而以陸生高等植物為主的腐殖型干酪根H/C原子比低，類型和生烴潛力均較差［5］。

對研究區(qū)樣品在范式圖(圖1)上進(jìn)行投點(diǎn)，從圖中可以看出，三條剖面的的尕勒德寺組泥巖樣品無一落入Ⅰ型、Ⅱ型干酪根范圍內(nèi)，全部落在了圖中左下方的高成熟—過成熟區(qū)域。這可能是由于盆地內(nèi)三疊系隨著熱演化程度的加深，干酪根的C含量增加，而H和O的含量卻不斷減小所造成的。但是根據(jù)其演化趨勢的分析，認(rèn)為南祁連盆地木里拗陷尕勒德寺組泥巖干酪根類型為腐泥腐殖型(Ⅱ2)。

圖1 南祁連盆地下木里陷尕勒德寺組烴源巖干酪根有機(jī)元素組成范式圖

3.2 干酪根鏡檢特征

干酪根不同的顯微組分對成烴的貢獻(xiàn)大小不同，其鏡下鑒定不受熱演化程度的影響，是劃分干酪根類型的常用方法。

研究區(qū)泥巖干酪根碎屑的鏡下鑒定和統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表3)表明，其顯微組分含量不含腐泥組，主要為類脂組，含量平均為67%，鏡質(zhì)組含量平均為18%，惰質(zhì)組含量平均為15%。這反映了尕勒德寺組泥巖沉積中的有機(jī)質(zhì)以陸源為主，部分地區(qū)具淺—半深湖相的特征。整體評價(jià)為腐泥腐殖型(Ⅱ2)干酪根，與上述通過范式圖進(jìn)行的判別吻合。

圖2 南祁連盆地木里坳陷尕勒德寺組烴源巖氯仿瀝青“A”的飽和烴-芳烴關(guān)系圖

表3 南祁連盆地下日哈坳陷尕勒德寺組泥巖干酪根鏡檢結(jié)果

3.3 可溶有機(jī)質(zhì)-氯仿瀝青“A”族組分特征

一般認(rèn)為，腐泥型(Ⅰ)烴源巖的飽和烴/芳香烴比值大于3，腐殖型(Ⅲ)烴源巖的飽/芳比值為 0.08～0.5，混合型(Ⅱ)烴源巖的飽/芳比值介于兩者之間。研究區(qū)的泥巖的大多數(shù)飽/芳比都大于1，其中多數(shù)在1～3之間，少數(shù)超過3或更高(圖2)，屬于混合型(Ⅱ)烴源巖。

綜上所述，南祁連盆地下日哈坳陷尕勒德寺組泥巖有機(jī)質(zhì)類型整體為腐泥型(Ⅰ)和腐殖型(Ⅲ)的混合型(Ⅱ)，進(jìn)一步屬于腐泥腐殖型(Ⅱ2)。

4 有機(jī)質(zhì)成熟度

在有機(jī)質(zhì)所經(jīng)歷的埋藏時(shí)間內(nèi)，由于增溫作用會(huì)發(fā)生各種變化，當(dāng)達(dá)到或超過溫度和時(shí)間相互作用的門限值時(shí)，干酪根進(jìn)入成熟階段并開始在熱力作用下大量生成烴類。而未成熟的有機(jī)質(zhì)主要生成生物成因氣，有時(shí)可生成少量液態(tài)烴。所以，有機(jī)質(zhì)的成熟度是表征其成烴有效性和產(chǎn)物性質(zhì)的重要參數(shù)。評價(jià)有機(jī)質(zhì)成熟度的方法有多種，其中常用且較有效的方法有:鏡質(zhì)體反射率(Ro)法、巖石熱解法，可溶有機(jī)質(zhì)的化學(xué)法等［6］。

4.1 鏡質(zhì)體反射率(Ro)特征

鏡質(zhì)體反射率也稱鏡煤反射率(Ro)，可直接反應(yīng)有機(jī)質(zhì)的受熱歷史，它是溫度和有效加熱時(shí)間的函數(shù)且具不可逆性，所以它是確定煤化作用階段的最佳參數(shù)之一［7］。

研究區(qū)泥質(zhì)巖的Ro值(表4)在0.98%～2.02%之間，平均為1.50%。根據(jù)鏡質(zhì)體反射率劃分有機(jī)演化階段(據(jù)陳麗華等，1999)，顯示已經(jīng)進(jìn)入高成熟期凝析油—濕氣階段。

表4 南祁連盆地木里坳陷尕勒德寺組泥巖鏡質(zhì)體反射率(Ro)特征

4.2 巖石熱解峰溫(Tmax)特征

隨成熟度的增高，烴源巖生成的油氣越來越多，使得烴源巖所含的可溶烴S1逐漸增大，熱解烴S2越來越小，最高峰溫Tmax(℃)逐漸增大，故可以此來判斷生油巖的成熟度。

研究區(qū)泥質(zhì)巖的Tmax值(表5)在482℃～556℃之間，平均為527℃。根據(jù)生油巖Tmax劃分成熟度標(biāo)準(zhǔn)(據(jù)陳麗華等，1999)，顯示已經(jīng)進(jìn)入高成熟—過成熟階段，與上述通過鏡質(zhì)體反射率(Ro)進(jìn)行的判別相吻合。

表5 南祁連盆木里坳陷尕勒德寺組泥巖熱解峰溫(Tmax)特征

4.3 飽和烴氣相色譜特征

OEP值與CPⅠ值均以飽和烴奇偶優(yōu)勢來表征有機(jī)質(zhì)的熱演化程度，隨著熱演化程度加大，飽和烴奇偶優(yōu)勢逐漸消失，是常用來判別烴源巖成熟度的指標(biāo)之一。

研究區(qū)泥巖樣品的OEP值(表6)為1.71;CPⅠ值(表6)為1.47。兩值均表現(xiàn)出了高成熟度的特征。

表6 南祁連盆地木里坳陷尕勒德寺組泥巖飽和烴氣相色譜特征

綜上所述，南祁連盆地木里坳陷尕勒德寺組泥質(zhì)巖類烴源巖已經(jīng)到達(dá)成熟—過成熟階段。

5 結(jié)語

南祁連盆地尕勒德寺組烴源巖為灰色、深灰色、灰黑色粉砂質(zhì)泥巖、頁巖及泥巖。主要分布及出露在哈拉湖坳陷北側(cè)、下日哈坳陷北緣、疏勒坳陷及木里地區(qū)。整體具有沉積厚度大，分布較穩(wěn)定的特點(diǎn)。木里坳陷中泥質(zhì)巖類烴源巖中有機(jī)質(zhì)豐度中等，評價(jià)為中等-好烴源巖;有機(jī)質(zhì)類型較好，主要為腐泥腐殖型(Ⅱ2);有機(jī)質(zhì)特演化程度較高，達(dá)到高成熟—過成熟階段。

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