淺析準(zhǔn)噶爾盆地石炭系烴源巖地球化學(xué)特征

普玉浩　史建南　吳警　王譽(yù)婉

[摘要]本文主要分析了石炭系烴源巖地球化學(xué)特征。石炭系烴源巖的標(biāo)志性地球化學(xué)特征是 ：①重的碳同位素組成；②飽和烴呈單峰分布且無β胡蘿卜烷；③規(guī)則甾烷以C27顯著優(yōu)勢的"V"型分布。

[關(guān)鍵詞]石炭系 地球化學(xué) 烴源巖評價(jià) 碳同位素 生物標(biāo)志物

[中圖分類號] P941.75 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號] 1000-405X（2015）-8-28-2

1石炭系烴源巖的發(fā)育

準(zhǔn)噶爾盆地石炭系沉積環(huán)境為海陸交互相沉積 ，下石炭統(tǒng)以海相 、海陸過渡相碎屑巖為主，上石炭統(tǒng)發(fā)育火山巖、海陸過渡相 、陸相碎屑巖組合?？v向上看，東準(zhǔn)噶爾盆地石炭系主要發(fā)育于下統(tǒng)滴水泉組（C1d）、上統(tǒng)巴塔瑪依內(nèi)山組 （C2b）和石淺灘組（C2sh）。由于地層同時(shí)異相的特征明顯，導(dǎo)致不同地層分區(qū)具有不同的命名。

克拉美麗斷裂帶以南的C1d是目前研究程度較高的一套烴源巖。該套烴源巖在準(zhǔn)噶爾盆地廣泛分布。C1d烴源巖在滴水泉剖面出露厚約 800m的暗色泥巖、含碳質(zhì)泥巖夾薄層泥灰?guī)r，陸東一五彩灣一帶的鉆井揭露該組烴源巖厚度在 0～345m之間?？死利悢嗔褞б员蓖瑫r(shí)代的 C1j烴源巖 ，露頭出露較好 ，在東北緣扎河壩一帶為暗色泥巖，厚度一般為40～80m，在沙爾布拉克剖面為約700m厚的灰黑色粉砂質(zhì)泥巖，在恰庫爾圖剖面暗色泥巖厚度為 100m左右，在倫6井北剖面暗色泥巖厚度可達(dá)290m。

2石炭系烴源巖潛力特征

2.1有機(jī)質(zhì)豐度

對準(zhǔn)噶爾盆地周緣14個(gè)露頭剖面的97個(gè)樣品進(jìn)行地化分析，總的有機(jī)質(zhì)豐度特征是：有機(jī) 碳（TOC）豐度高，氯仿“A”含量和生烴潛量低。w（TOC）>0.5% 的樣品占樣品總數(shù)的72.8%，41.1%的樣品W（TOC）>1.0%。除滴水泉剖面和扎河壩剖面外，其他樣品的氯仿“A”質(zhì)量分?jǐn)?shù)均小于0.015%。而已被證實(shí)的三塘湖盆地?zé)N源巖 ，露頭樣品的 TOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)主要集中在 0.2% ～0.6%，最好的姜巴斯套組TOC質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為1%，氯仿“A”介于0.003% ～0.020%之間。僅從露頭樣品看，準(zhǔn)噶爾盆地TOC含量高于三塘湖盆地，氯仿“A”含量和生烴潛量與三塘湖盆地相當(dāng)。可見，準(zhǔn)噶爾盆地石炭系應(yīng)該具備良好的生烴潛力。

2.2有機(jī)質(zhì)類型

前人主要根據(jù)干酪根鏡檢和干酪根同位素劃分石炭系烴源巖有機(jī)質(zhì)類型 ，認(rèn)為石炭系烴源巖 以Ⅲ型有機(jī)質(zhì)為主，混有少量Ⅱ型有機(jī)質(zhì)。形成這一認(rèn)識的主要證據(jù)是烴源巖的干酪根碳同位素，C1d為-27.50‰～ -21.98‰，C2b為 -26.32‰～- 21.00‰，根據(jù)碳同位素值重于-25‰為偏腐殖型有機(jī)質(zhì)的劃分標(biāo)準(zhǔn) ，石炭系烴源巖幾乎均為Ⅲ型有機(jī)質(zhì) 。

2.3有機(jī)質(zhì)成熟度

石炭系烴源巖經(jīng)歷了復(fù)雜且較長時(shí)間的構(gòu)造演化，其成熟度分布變化大。在克拉美麗斷裂帶以南 ，C1d烴源巖從低熟一成熟一高成熟均有分布。以滴南凸起西段和五彩灣凹陷2個(gè)高值 （R 為 1.25% ～1.83%）為中心向周邊減小，在滴水泉剖面為0.92% ～1.02%，東道海子凹陷一白家海一帶 R 為0.84% ～1.04% 。在克拉美麗斷裂帶以北的C1j烴源巖幾乎都 處于高～過成熟演化階段 ，R 分布在 0.92% ～2.35%。Cb烴源巖成熟度整體小于下石炭統(tǒng)。沙帳地區(qū)和北三臺地區(qū)分別為0.61%和0.50%，處于低熟一高熟演化階段 ，扎河壩為1.00% 一1.23%，處于成熟演化階段。C2sh烴源巖在石錢灘地區(qū)。為 0.84% 一1.52%，處于成熟一高熟階段。周圍地區(qū)成熟度稍低， 值在勝利溝剖面為1.10%，雙井子剖面為0.74% 一0.77% ，大5井為 0.81—0.86%。C2a烴源巖的。為 1.48% 一1.78%， 值為465—543℃，表明其處于高成熟演化階段。整體看來 ，石炭系烴源巖成熟度高，這也是導(dǎo)致氯仿“A”和生烴潛量指標(biāo)低的主要原因。

3石炭系烴源巖標(biāo)志性地球化學(xué)特征

3.1碳同位素特征

石炭系烴源巖具有較重的碳同位素組成。下石炭統(tǒng)烴源巖干酪根碳同位素值分布為-23‰ ～一26‰，上石炭統(tǒng)分布為 一21‰ ～一25‰，上統(tǒng)重于下統(tǒng)。石炭紀(jì)時(shí)全球較重的碳同位素循環(huán)是導(dǎo)致石炭系烴源巖具有重碳同位素值的主要原因，而上石炭統(tǒng)有機(jī)質(zhì)類型 比下石炭統(tǒng)差 ，以植物源的腐殖型或混合偏腐殖型為主，導(dǎo)致上統(tǒng)烴源巖碳 同位素重于下統(tǒng)。準(zhǔn)噶爾盆地其他層序烴源巖碳同位素組成相對較輕。二疊系烴源巖的干酪根值一般為一26‰ 一 28‰ ，即使是侏羅系的煤系烴源巖，干酪根值也只為一25‰ ～一26‰ ，明顯輕于石炭系烴源巖?？梢姡肯禑N源巖的重碳同位素特征是區(qū)別于其他層序烴源巖的標(biāo)志性特征。

3.2飽和烴氣相色譜特征

石炭系烴源巖飽和烴色譜均呈單峰型分布，且不含13胡蘿卜烷。陸相沉積和海相沉積的烴源巖之間有一些差異 ：海相烴源巖（C1j和 C2a）正構(gòu)烷烴碳數(shù)分布窄，主要分布在C16 一C17，低碳數(shù)和高碳數(shù)化合物含量均很低，特別是C26以上的化合物含量十分低 ，Pr/Ph值較低 ，介于0.43—0.73，反映弱還原沉積環(huán)境。相比而言，湖相烴源巖（C1d和 C2b）正構(gòu)烷烴碳數(shù)分布在C15 一C33表明湖相和海相烴源巖在生源方面存在差異 ，湖相母質(zhì)的來源更多元化，湖相烴源巖的Pr/Ph值相對海相高，介于0.53～1.26，滴水泉剖面更高，Pr/Ph為1.61～2.66，反映弱還原一弱氧化的沉積環(huán)境。不同巖性之間的飽和烴色譜也存在區(qū)別。

3.3生物標(biāo)志化合物特征

上、下石炭統(tǒng)烴源巖具有相似的甾烷和萜烷特征。甾烷化合物中 aaa（20R）構(gòu)型的 C27 、C28、C29：呈“V”型分布 ，具顯著的C27優(yōu)勢 ，同時(shí)含有一定量的重排甾烷。甾烷的分布反映有機(jī)母質(zhì)為低等水生生物和高等植物的混合輸入。這些特征存在于石炭系不同巖性 （泥巖和碳質(zhì)泥巖）、不同有機(jī)質(zhì)類型（Ⅱ型和Ⅲ型）的烴源巖中，成為石炭系烴源巖的典型特征。碳質(zhì)泥巖與泥巖相比，由于母質(zhì)類型更偏Ⅲ型 ，C29含量更高一些。萜烷化合物中以藿烷類化合物為主，三環(huán)二萜含量低，C19、C20、C21呈上升型分布。蠟烷含量低，泥質(zhì)巖蠟烷指數(shù)為0.15一0.22，碳質(zhì)泥巖為0.06—0.08，反映了水體相對較淡。Ts/Tm在下石炭統(tǒng)為0.60～1.52，在滴水泉剖面最高，為3.20—25.90.上石炭統(tǒng)碳質(zhì)泥巖 Ts/Tm較低，為0.15～0.38。成熟度低的滴水泉剖面Ts/Tm值最高，巴塔瑪依內(nèi)山組最低?？梢姡琓s/Tm的變化與成熟度高低并無直接關(guān)系。導(dǎo)致Ts/Tm值變化的主要原因可能是黏土礦物的含量。

4結(jié)論

準(zhǔn)噶爾盆地石炭系下統(tǒng)發(fā)育C1j和 C1d，上統(tǒng)發(fā)育C2b、C2sh和 C2a等多套烴源巖層，各層烴源巖均表現(xiàn)出一定的生烴潛能。有機(jī)質(zhì)豐度C2b最高，C1j和C1d次之，C2sh和 C2b最低。整體來看有機(jī)質(zhì)類型下統(tǒng)好于上統(tǒng)，下石炭統(tǒng) C1j和 C2d烴源巖以混合型偏腐泥型（Ⅱ1）有機(jī)質(zhì)為主，有機(jī)質(zhì)類型的判定結(jié)果好于前人判定的Ⅲ型。有機(jī)質(zhì)豐度和類型顯示下石炭統(tǒng)具有良好的生成油氣的物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)烴源巖幾乎均處于成熟一高過成熟演化階段，有利于生成成熟油氣一凝析油 ，預(yù)示著下石炭統(tǒng)良好的資源前景。上石炭統(tǒng)泥質(zhì)以混合型偏腐殖型（Ⅱ）為主，煤系烴源巖以腐殖型（Ⅲ型）為主，有機(jī)質(zhì)豐度高，處于低成熟一高成熟階段，利于生氣，是準(zhǔn)噶爾盆地重要的氣源層。石炭系烴源巖的標(biāo)志性地球化學(xué)特征是 ：①重的碳同位素組成；②飽和烴呈單峰分布且無β胡蘿卜烷；③規(guī)則甾烷以C27顯著優(yōu)勢的“V”型分布。各套時(shí)代相當(dāng)?shù)臒N源巖 由于處于不同的地層分區(qū)，也存在一些差別。

參考文獻(xiàn)

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