新疆伊寧盆地石炭系—二疊系油氣調(diào)查發(fā)現(xiàn)兩套烴源巖

姜　亭， 陳高潮， 史冀忠， 郭　望， 許　偉， 周俊林

(中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心， 陜西 西安　710054)

新疆伊寧盆地石炭系—二疊系油氣調(diào)查發(fā)現(xiàn)兩套烴源巖

姜亭， 陳高潮， 史冀忠， 郭望， 許偉， 周俊林

(中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心， 陜西 西安710054)

摘要：以新區(qū)、新層系油氣資源調(diào)查為目標(biāo)，采用野外調(diào)查與室內(nèi)綜合研究相結(jié)合的工作方法，重新厘定了石炭系—二疊系地層接觸關(guān)系；建立了伊寧盆地石炭紀(jì)—二疊紀(jì)層序地層格架；查明了伊寧盆地石炭紀(jì)為“一谷一鏈”的沉積格局，即整體為一東西向裂谷，北部發(fā)育近東西向島鏈，二疊紀(jì)為一向西開口的近東西向的陸相裂陷盆地；在石炭系阿克沙克組和二疊系鐵木里克組發(fā)現(xiàn)2套優(yōu)質(zhì)烴源巖層。

關(guān)鍵詞：伊寧盆地； 石炭系—二疊系； 油氣調(diào)查； 烴源巖

0項(xiàng)目概況

伊寧盆地位于新疆維吾爾自治區(qū)西部，北靠博羅霍洛山和科古琴山，南臨哈里克套山和卡特斯格山，恰普恰勒山、伊什基里克山(烏孫山)和阿吾拉勒山、大哈拉軍山分3列位居盆地中央，將之分割為南北兩大坳陷和6個小凹陷。盆地西部與哈薩克斯坦及吉爾吉斯坦接壤，東部收斂于南、北天山接合部，呈西寬東窄、向西開口的三角形。地理坐標(biāo)為東經(jīng)80°20′～84°00′，北緯42°20′～44°28′；在中國境內(nèi)長約282 km，寬約65 km，總面積18 300 km2(圖1)。

圖 1　工區(qū)范圍及交通位置圖Fig.1　Area and location of Yining Basin

區(qū)內(nèi)油氣勘探程度低，前人工作主要針對中生界侏羅系地層[1]。近年來，與伊寧盆地同處天山—興蒙構(gòu)造帶的準(zhǔn)噶爾盆地、三塘湖盆地石炭系—二疊系油氣均取得了突破。伊寧盆地西延的哈薩克斯坦境內(nèi)的西伊犁盆地二疊系取得了油氣突破。2014年，中國地質(zhì)調(diào)查局西安地質(zhì)調(diào)查中心開展了《新疆伊寧盆地頁巖氣資源遠(yuǎn)景調(diào)查》項(xiàng)目，進(jìn)一步加強(qiáng)西北地區(qū)新區(qū)、新層系油氣資源調(diào)查。

本項(xiàng)目以地層沉積、構(gòu)造演化、烴源巖展布及地球化學(xué)特征研究為重點(diǎn)，開展地面地質(zhì)調(diào)查、分析測試和綜合研究，優(yōu)選頁巖氣(油)勘探的有利層段，預(yù)測有利遠(yuǎn)景區(qū)。共完成1∶1 000地質(zhì)剖面測量11.15 km，路線地質(zhì)調(diào)查12.87 km，樣品測試367件·次，繪制相關(guān)成果圖件22幅，取得了系列新認(rèn)識。

1主要進(jìn)展和成果

1.1　重新厘定了地層接觸關(guān)系

通過野外地質(zhì)調(diào)查、地層時代的厘定和前人成果資料的綜合分析[2,3]，對前人劃分的石炭系—二疊系幾個重要的地層單元間的角度不整合接觸關(guān)系進(jìn)行了修訂，明確了石炭系大哈拉軍山組與阿克沙克組為整合關(guān)系，下二疊統(tǒng)塔爾得套組角度不整合于石炭系各地層組之上，下二疊統(tǒng)塔爾得套組與中二疊統(tǒng)曉山薩依組為平行不整合接觸，中二疊統(tǒng)曉山薩依組、哈米斯特組和鐵木里克組均為整合接觸(圖2)。

圖 2　伊寧盆地石炭系—二疊系地層格架及演化圖Fig.2　Framework and evolution of Carboniferous-Permian strata in Yining Basin

1.2　建立了層序地層格架，查明了石炭紀(jì)—二疊紀(jì)沉積格局

通過大量野外露頭剖面實(shí)測，以及對1∶20萬區(qū)域地質(zhì)報(bào)告描述的石炭系—二疊系剖面的綜合研究，在地層對比研究的基礎(chǔ)上，建立了研究區(qū)石炭系—二疊系地層綜合柱狀圖，并據(jù)此進(jìn)行層序界面的識別和層序劃分。研究區(qū)石炭系—二疊系可劃分為1個Ⅰ級層序、4個Ⅱ級層序(Sq1—Sq4)、7個Ⅲ級層序(Ssq1—Ssq7)(圖2)，層序特征反映石炭紀(jì)發(fā)育2次海侵旋回，中—晚二疊世發(fā)育2次湖侵旋回，整體為水退的沉積序列。

石炭紀(jì)研究區(qū)沉積格局主要為“一谷一鏈”，即整體為一個東西向裂谷，北部發(fā)育近東西向島鏈，以濱淺海相為主，其中淺海陸棚相沉積的暗色泥巖為主要烴源巖層之一；中二疊世—晚二疊世為陸相裂陷盆地，以湖湘沉積為主，向西開口，一個沉降中心位于伊寧市南部一帶，呈近東西向展布，湖湘沉積的暗色泥巖為主要烴源巖層之一。

1.3　查明了伊寧石炭系—二疊系烴源巖特征

1.3.1烴源巖展布特征

伊寧盆地石炭系—二疊系烴源巖主要為發(fā)育在下石炭統(tǒng)的阿克沙克組和中二疊統(tǒng)的鐵木里克組。阿克沙克組烴源巖為淺海陸棚沉積的泥巖，其平面分布主要受沉積相帶的控制，阿克沙克山剖面揭示烴源巖厚度達(dá)191 m，整體上，在盆地的中部地區(qū)厚度較大，向南北兩側(cè)厚度減小。鐵木里克組烴源巖為深湖—半深湖沉積的泥巖，其分布受湖泊范圍、水體深淺、周圍河流注入等因素的控制，厚度介于0～600 m，大部分為150 m以上，塔姆其薩依剖面揭示烴源巖厚度為155 m，整體上，北部泥巖厚度大于南部泥巖厚度、東部厚于西部。

1.3.2烴源巖地球化學(xué)特征

1.3.2.1有機(jī)質(zhì)豐度

TOC(總有機(jī)碳含量)是評價(jià)烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度的最直接指標(biāo)[4]。

根據(jù)25件地表露頭樣品的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，石炭系阿克沙克組暗色泥巖TOC部分范圍在0.6%~2.2%之間，主要分布在1.0%~1.5%，平均值為1.2%，TOC平均含量>2.0%的最好烴源巖厚度為7.0 m，TOC平均含量為1.0%~2.0%的好烴源巖厚度為122.05 m，TOC平均含量為0.6%~1.0%的中等烴源巖厚度為89.82 m(表1，圖3)。

表 1　伊寧盆地石炭系阿克沙克組和二疊系鐵木里克組烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評價(jià)

根據(jù)66件地表露頭樣品的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，二疊系鐵木里克組暗色泥巖TOC部分范圍在0.7%~5.3%之間，主要分布在3.0%~3.5%，平均值為2.30%，TOC平均含量>2.0%的最好烴源巖厚度為112.65 m，TOC平均含量為1.0%~2.0%的好烴源巖厚度為71.53 m，TOC平均含量為0.6%~1.0%的中等烴源巖厚度為25.44 m(表1，圖4)。

S1+S2(生烴潛量)、氯仿瀝青“A”、HC同樣為烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度評價(jià)的重要指標(biāo)，但地表風(fēng)化作用對于各參數(shù)的影響程度有所差異，綜合分析認(rèn)為，石炭系阿克沙克組暗色泥巖有機(jī)質(zhì)豐度達(dá)到中等—好，二疊系鐵木里克組暗色泥巖有機(jī)質(zhì)豐度達(dá)到好—最好。

1.3.2.2有機(jī)質(zhì)類型

受風(fēng)化作用影響，許多常規(guī)評價(jià)烴源巖有機(jī)質(zhì)類型的指標(biāo)難以準(zhǔn)確劃分露頭樣品的有機(jī)質(zhì)類型，如H/C—O/C、IH(氫指數(shù))—Tmax(最大熱解峰溫)等。C27-C28-C29甾烷三角圖是目前能夠有效劃分露頭樣品有機(jī)質(zhì)類型的主要指標(biāo)之一①汪雙清.銀額盆地及其鄰區(qū)石炭—二疊系烴源巖關(guān)鍵測試技術(shù)研究[R].北京：國家地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試中心,2014.。通過對研究區(qū)代表剖面樣品的測試結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析得出，石炭系阿克沙克組暗色泥巖有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ2—Ⅲ型，二疊系鐵木里克組暗色泥巖有機(jī)質(zhì)類型以Ⅲ型為主(圖3，圖4)。

1.3.2.3有機(jī)質(zhì)成熟度

Ro(鏡質(zhì)體反射率)為公認(rèn)度量有機(jī)質(zhì)成熟度的有效指標(biāo)[5]，Tmax在一定程度上也可以反映有機(jī)質(zhì)成熟度，可作為有機(jī)質(zhì)成熟度評價(jià)的參考指標(biāo)[6]。

根據(jù)22件樣品的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，阿克沙克組暗色泥巖樣品的Tmax均介于450~580 ℃(圖3)，處于高成熟生氣階段。根據(jù)10件樣品統(tǒng)計(jì)結(jié)果，二疊系鐵木里克組暗色泥巖樣品的Ro介于0.69%~0.82%，處于低—成熟階段(表2，圖4)，具油氣共生的特點(diǎn)。

表 2　伊寧盆地二疊系鐵木里克組Ro分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)Table 2　Roof Tiemulike Formation, Permian,Yining Basin

圖 4　伊寧盆地二疊系鐵木里克組暗色泥巖有機(jī)地球化學(xué)剖面Fig.4　Organic geochemistry section of dark mudstone in Tiemulike Formation, Permian, Yining Basin

1.3.3綜合評價(jià)

石炭系阿克沙克組暗色泥巖厚度較大，分布范圍廣，有機(jī)質(zhì)豐度達(dá)到中等—好，有機(jī)質(zhì)為Ⅱ2—Ⅲ型，熱演化程度為高成熟。表明具備一定的生烴能力，以生氣為主。

二疊系鐵木里克組暗色泥巖單層厚度較大，分布范圍較廣，有機(jī)質(zhì)豐度達(dá)好—最好，有機(jī)質(zhì)以Ⅲ型為主，演化程度低—中等，熱演化程度為低成熟—成熟。表明具備較好的生烴能力，具油氣共生，以油為主的特點(diǎn)。

2成果意義

前人針對伊寧盆地的油氣勘探工作，以中生界為主要目的層，認(rèn)為石炭系沒有良好的烴源巖。通過本項(xiàng)目的開展，在石炭系阿克沙克組和二疊系鐵木里克組均發(fā)現(xiàn)了良好的烴源巖。因此，對伊寧盆地石炭系油氣基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查需要進(jìn)一步開展工作，評價(jià)油氣地質(zhì)條件，從而優(yōu)選出新區(qū)、新層系油氣調(diào)查的有利區(qū)。

參考文獻(xiàn)：

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[4]朱光有,金強(qiáng),王銳.有效烴源巖的識別方法[J].石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2003,27(2):6-10.

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[6]孫立中,李顯宗,蔡龍珆.混合煤樣最大熱解峰溫與鏡質(zhì)體反射率的研究[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2007,29(3):291-298.

Two Sets of Source Rocks Are Found for Carboniferous-Permian Petroleum Survey in Yining Basin, Xinjiang

JIANG Ting, CHEN Gao-chao, SHI Ji-zhong, GUO Wang, XU Wei, ZHOU Jun-lin

(Xi′anCenterofGeologicalSurvey,ChinaGeologicalSurvey,Xi′an,Shaanxi710054,China)

Abstract:For the purpose of petroleum resource surveying in new area and new formation, with the combined method of field survey and laboratory research, the contact relationship and sequence stratigraphic framework of Carboniferous-Permian strata were determined. Meanwhile, it was found that Yining Basin was characterized by “one rift and one chain” sedimentary framework in Carboniferous, which was east-west rift in general and east-west chain developed in northern area, however, it became a nearly east-west terrestrial rift basin with western opening direction in Permian. In addition, two sets of high quality source rocks were found in Akashake Formation of Carboniferous and Tiemulike Formation of Permian.

Key words:Yining Basin; Carboniferous-Permian; petroleum survey; source rock

作者簡介：姜亭(1978—)， 男， 高級工程師， 主要從事石油天然氣勘探與開發(fā)研究。Email:jt2307@163.com。

基金項(xiàng)目：中國地質(zhì)調(diào)查“新疆伊寧盆地頁巖氣資源遠(yuǎn)景調(diào)查(編號：12120114031801)”項(xiàng)目資助。

收稿日期：2015-03-24； 改回日期： 2015-04-30。

中圖分類號：TE132; P618.13

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：2095-8706(2015)05-0008-06