柴達(dá)木盆地臺(tái)南地區(qū)烴源巖生物標(biāo)志化合物特征

＊李佳陽

（長(zhǎng)江大學(xué)，資源與環(huán)境學(xué)院 湖北 430100）

柴達(dá)木盆地臺(tái)南地區(qū)烴源巖生物標(biāo)志化合物特征

＊李佳陽

（長(zhǎng)江大學(xué)，資源與環(huán)境學(xué)院 湖北 430100）

研究表明，柴達(dá)木盆地臺(tái)南地區(qū)烴源巖熱演化程度較低，主要處于未熟—低熟階段，以C30生物藿烷的檢出為低成熟度的特征標(biāo)志物。母質(zhì)來源以陸源高等植物為主，也有低等水生生物的貢獻(xiàn)，形成于淡水—微咸水的還原湖相環(huán)境，成烴環(huán)境微生物發(fā)育。綜合考慮有機(jī)質(zhì)豐度、類型、成熟度、沉積環(huán)境、微生物發(fā)育情況，結(jié)合生物氣的生成條件，認(rèn)為500m～1000m和1750～2750m為生物氣有利的產(chǎn)氣層位。

臺(tái)南地區(qū)；烴源巖；生物標(biāo)志化合物

目前許多學(xué)者對(duì)三湖地區(qū)天然氣研究主要為第四系的生物氣地層，對(duì)于第三系的研究較少，第三系地層天然氣前景如何一直是三湖天然氣勘探研究的薄弱環(huán)節(jié)。為了解臺(tái)南構(gòu)造第三系獅子溝組及深層的生烴能力、儲(chǔ)層特征及含氣性，擴(kuò)展三湖地區(qū)生物氣勘探領(lǐng)域，增加天然氣地質(zhì)儲(chǔ)量，本文對(duì)臺(tái)深1井進(jìn)行了系統(tǒng)的取樣分析，重點(diǎn)剖析了烴源巖中生物標(biāo)志化合物的分布特征，揭示其中包含的地質(zhì)及地球化學(xué)信息，同時(shí)結(jié)合生物氣的生成條件，探討臺(tái)深1井不同深度生物氣生成潛力，識(shí)別生物氣的有利產(chǎn)氣層位，為柴達(dá)木盆地三湖地區(qū)生物氣勘探提供一定的借鑒意義。

1.地質(zhì)概況與樣品

三湖坳陷位于柴達(dá)木盆地中東部，為東西向展布的狹長(zhǎng)狀坳陷，進(jìn)一步劃分為北斜坡區(qū)、中央凹陷區(qū)、南斜坡區(qū)、西斜坡區(qū)和東斜坡區(qū)5個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元，臺(tái)深1井位于北斜坡臺(tái)南構(gòu)造較高部位。該區(qū)第四系整體以濱淺湖沉積為主，第三系主要為三角洲沉積。臺(tái)深1井從上到下依次鉆遇第四系七個(gè)泉組（Q1+2）、第三系獅子溝組（N2

3）和上油砂山組（N22）三套地層。樣品取自臺(tái)深1井570．05m～3897．5m，七個(gè)泉組、獅子溝組和油砂山組均有分布。

2.生物標(biāo)志化合物的分布特征

(1)正構(gòu)烷烴及類異戊二烯烷烴

柴達(dá)木盆地臺(tái)深1井不同深度烴源巖的正構(gòu)烷烴和類異戊二烯烷烴分布大致相同，臺(tái)深1井烴源巖淺部500m～1750m正構(gòu)烷烴的碳數(shù)分布完整，為nC12—nC32，主要為單峰后峰型分布，主峰碳為nC25、nC27、nC29，有明顯的奇碳優(yōu)勢(shì)，說明了其成熟度較低，Pr/Ph和nC21-/nC22+較低，分別為0．36～0．47和0．25～0．39，反映出還原—弱氧化沉積環(huán)境，母質(zhì)來源主要為陸源高等植物。臺(tái)深1井氣源巖深部1750m～3900m的正構(gòu)烷烴均呈微弱的雙峰型分布，分布范圍為nC12—nC32，主峰碳主要為nC17和nC19，與淺部相比，Pr/Ph和nC21-/nC22+均較高，分別為0．47～1．25和0．66～5．89，反映出深部地層的更偏氧化的環(huán)境，母質(zhì)來源既有高等植物的輸入，也有低等水生生物的貢獻(xiàn)。

(2)萜類化合物

三環(huán)萜烷在不同沉積環(huán)境中分布不同，一般湖相和海相來源原油呈正態(tài)分布，而煤成油中則表現(xiàn)為C19～C26階梯狀遞減。柴達(dá)木盆地臺(tái)深1井烴源巖中三環(huán)萜烷分布特征大體相似，其中三環(huán)萜烷呈以C21為主峰碳的似正態(tài)分布，表現(xiàn)出湖相沉積的分布模式，(C20+C21)/C23三環(huán)萜烷和C24四環(huán)萜烷/C26三環(huán)萜烷值均較高，分別為0．87～5．51和0．50～9．51，說明母質(zhì)來源中陸源高等植物輸入較為豐富，同時(shí)也有低等水生生物的貢獻(xiàn)。

臺(tái)深1井烴源巖中檢測(cè)出一般生油巖中不常見的17β(H)，21β(H)–C30藿烷（生物藿烷）。烴源巖中五環(huán)三萜的分布特征大體相似，均以C30藿烷為主峰，高含量的C29降藿烷，較高含量的莫烷，低的Ts/Tm和C29Ts/C2917α(H)-藿烷，表現(xiàn)出低成熟度的特征，C31－C35隨側(cè)鏈增長(zhǎng)豐度呈階梯狀遞減，表明其沉積環(huán)境并非強(qiáng)還原環(huán)境。伽馬蠟烷常出現(xiàn)在高鹽度的海相和非海相沉積物中，一般認(rèn)為是高鹽度的指標(biāo)，同時(shí)也代表了沉積水體的分層現(xiàn)象。研究地區(qū)的伽馬蠟烷/C30藿烷和C35升藿烷/C34升藿烷升藿烷指數(shù)較低，范圍為0．03～0．60和0．01～0．99，表征研究區(qū)水體鹽度較低、還原較強(qiáng)，為淡水—微咸水的還原沉積環(huán)境，有利于微生物的活動(dòng)，為良好的生物氣產(chǎn)氣環(huán)境。

(3)甾類化合物

柴達(dá)木盆地臺(tái)深1井烴源巖中檢測(cè)到豐富的甾烷類化合物其分布模式大體相同，都以C29規(guī)則甾烷為主，平均含量56%左右，C27、C28規(guī)則甾烷含量較低，總體上C27、C28和C29甾烷呈反“L”形分布，表明烴源巖母質(zhì)輸入中高等植物來源為主，也有低等水生生物的貢獻(xiàn)。烴源巖中重排甾烷含量都較低，重排甾烷/規(guī)則甾烷為0．01～0．73，低含量的重排甾烷可能與還原環(huán)境有關(guān)，重排甾烷的形成與沉積環(huán)境的氧化還原性也有關(guān)，當(dāng)Pr/Ph＜0．5時(shí)，因粘土的酸性催化作用受抑制，重排甾烷較少，而弱氧化-弱還原的環(huán)境則有利于重排甾烷的形成。

C29αα20S/(20S+20R)、C29ββ/(αα+ββ)和C3122S/(22S+22R)是應(yīng)用最廣泛的評(píng)價(jià)成熟度的生物標(biāo)志化合物，然而三個(gè)參數(shù)評(píng)價(jià)同深度的氣源巖卻出現(xiàn)了不一致性，從圖中可以看出，在淺部500m～2750m，C29ββ/ (αα+ββ)和C3122S/(22S+22R)均較高，表現(xiàn)出有機(jī)質(zhì)較高的演化程度，C29αα20S/(20S+20R)較低，表現(xiàn)出未熟—低熟有機(jī)質(zhì)特征，在深部2750m～3900m左右C29ββ/ (αα+ββ)、C29αα20S/(20S+20R)和C3122S/(22S+22R)均反映有機(jī)質(zhì)演化程度較低，處于低熟—成熟階段。根據(jù)臺(tái)深1井實(shí)測(cè)的Ro數(shù)據(jù)，該井500m～3900m左右烴源巖Ro均小于1%，成熟度均較低，微生物對(duì)有機(jī)質(zhì)的改造作用造成三個(gè)參數(shù)不一致的原因。如果樣品成烴環(huán)境沒有微生物的改造，在地溫的作用下C29ββ/(αα+ββ)與C29αα20S/ (20S+20R)是同步演化的。Curry等認(rèn)為微生物對(duì)沉積有機(jī)質(zhì)降解過程中各系列生物標(biāo)志物降解敏性存在“類階梯式”，即正構(gòu)烷烴＞無環(huán)類異戊二烯烷烴＞藿烷系列＞甾烷系列。因而研究樣品中藿烷參數(shù)現(xiàn)象比甾烷成熟度有明顯的提前現(xiàn)象，說明在淺部500m～2750m深度范圍內(nèi)，有機(jī)質(zhì)經(jīng)歷過微生物的降解。

圖 臺(tái)深1井烴源巖C29αα20S/(20S+20R)、C3122S/ (22S+22R)和規(guī)則甾烷/17α-藿烷剖面

研究表明，甾烷表征真核生物（主要是藻類和高等植物）輸入，藿烷表征原核生物（主要指細(xì)菌和古菌）的貢獻(xiàn)。規(guī)則甾烷/17α(H)-藿烷的比值反映真核生物與原核生物對(duì)烴源巖的貢獻(xiàn)，細(xì)菌、古菌活動(dòng)越強(qiáng)，比值越小，菌類輸入越豐富。從圖1中可以看出規(guī)則甾烷/17α(H)-藿烷的比值在500m～1000m和1750m～2750m兩個(gè)深度段較小，其他深度段比值較大，總體上隨著地層深度的增加而增大的趨勢(shì)，說明在淺部500m～1000m和1750～2750m深度范圍內(nèi)，微生物活動(dòng)強(qiáng)烈，菌類生源輸入豐富，而在1000m～1750m和2750m以下深部地層微生物活動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較少。

3.結(jié)論

(1)臺(tái)深1井烴源巖中高的(C20+C21)/C23三環(huán)萜烷和C24四環(huán)萜烷/C26三環(huán)萜烷以及C27、C28和C29甾烷呈反“L”形分布，表明有機(jī)質(zhì)以陸源高等植物輸入為主，同時(shí)也有低等水生生物的貢獻(xiàn)，為生物氣生成的有利母質(zhì)；Pr/Ph介于0．26～1．25，伽馬蠟烷/C30藿烷均小于0．60，反映形成于淡水—微咸水還原環(huán)境，為微生物有利的發(fā)育環(huán)境。

(2)烴源巖中甾烷成熟度參數(shù)C29ββ/(αα+ββ)、C29αα20S/(20S+20R)和藿烷成熟度參數(shù)C3122S/(22S+22R)的不一致性，表明烴源巖成烴環(huán)境微生物發(fā)育，有機(jī)質(zhì)遭受過微生物降解作用，有利于生物氣的形成。

(3)對(duì)烴源巖中正構(gòu)烷烴、孕甾烷、重排甾烷、Ts、Tm、重排藿烷、甾烷成熟度C29αα20S/(20S+20R)的特征分析說明，臺(tái)深1井烴源巖處于未熟—低熟階段，為生物氣形成的主要階段，有利于生物氣的產(chǎn)生。由于微生物降解作用，烴源巖的一些特征（甾烷C29ββ/(αα+ββ)和藿烷C3122S/(22S+22R)）顯示為成熟有機(jī)質(zhì)特征。

(4)通過對(duì)臺(tái)深1井不同深度有機(jī)質(zhì)豐度，有機(jī)質(zhì)母質(zhì)來源、有機(jī)質(zhì)成熟度、水體鹽度、氧化還原環(huán)境和微生物活動(dòng)的強(qiáng)弱的綜合研究，認(rèn)為500m～1000m和1750～2750m有機(jī)質(zhì)豐度高、類型好、成熟度低、水體鹽度較低、環(huán)境較還原、微生物活動(dòng)強(qiáng)，為生物氣有利的產(chǎn)氣層位。

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李佳陽（1991～），女，長(zhǎng)江大學(xué)，資源與環(huán)境學(xué)院，研究方向：油氣地球化學(xué)。

(責(zé)任編輯高鎮(zhèn)峰）

Biomakers of the Hydrocarbon Source Rock of Tainan area in Qaidam Basin

Li Jiayang
（School of Resourse and Environment, Yangtze University, Hubei, 430100）

The results show that samples of the well stay in immature-low mature stage. The C30nosesquiterpanes is indicator which reflects organic matters with low maturity. Lower aquatic organisms mixed with higher terrigenous plants are proven to be the organic material of hydrocarbon source rocks. Source rocks are developed in a fresh-brackish water and reductive lacustrine environment. Considering the organic matter abundance, type, maturity, sedimentary environment, microbial growth, combined with the conditions of biogas generation, 500m～1000m and 1750～2750m were the favorable layer for the biogas generation.

Tainan area；Source rock；Biomaker

T

A