羌塘盆地土門地區(qū)上三疊統(tǒng)土門格拉組烴源巖地球化學(xué)特征

解 龍，陶 剛，劉 和，李 超

(成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院，四川成都 610059)

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羌塘盆地土門地區(qū)上三疊統(tǒng)土門格拉組烴源巖地球化學(xué)特征

解 龍，陶 剛，劉 和，李 超

(成都理工大學(xué)沉積地質(zhì)研究院，四川成都 610059)

本文在南羌塘盆地土門地區(qū)獲得一套上三疊統(tǒng)土門格拉組泥質(zhì)烴源巖。通過有機(jī)質(zhì)豐度、有機(jī)質(zhì)類型和有機(jī)質(zhì)熱演化程度的分析，結(jié)果表明，土門格拉組泥質(zhì)烴源巖有機(jī)碳含量在0.54%～1.36%之間，達(dá)到了中等-好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，局部達(dá)到很好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)；干酪根鏡檢結(jié)果顯示，有機(jī)質(zhì)類型主要為II1型。鏡質(zhì)體反射率Ro為1.61%～2.76%，巖石熱解峰溫Tmax介于340～544℃之間，干酪根腐泥組顏色為棕色-棕褐色，表明有機(jī)質(zhì)演化達(dá)到過成熟階段。土門地區(qū)土門格拉組泥質(zhì)烴源巖的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步表明羌塘盆地上三疊統(tǒng)烴源巖具備良好的生烴(氣)潛力。

羌塘盆地 土門地區(qū) 土門格拉組 烴源巖

羌塘盆地地處青藏高原中北緣，是目前我國陸上勘探和研究程度最低的大型含油氣殘留盆地(王成善等，1996，2004；趙政璋，2000；伍新和等，2008；王劍等，2009a)。大地構(gòu)造上，該盆地位于巨型特提斯構(gòu)造域東段，被認(rèn)為是最有可能取得勘探突破的含油氣盆地(譚富文等，2002；羅建寧等，2003)。自王成善等(1987)首次發(fā)現(xiàn)比隆錯油頁巖以來，目前已在盆地內(nèi)發(fā)現(xiàn)了200多處油氣顯示(王劍等，2009a)，其中包括規(guī)模較大的比隆錯-昂達(dá)爾錯古油藏帶(王成善等，2004；伍新和等，2005)和目前我國規(guī)模最大的中生代海相油頁巖帶(汪正江等，2007；付修根等，2007，2009；王劍等，2007，2009b，2010；曾勝強(qiáng)等，2013)，顯示其具有良好的油氣勘探前景。盆地內(nèi)中生界海相沉積發(fā)育，沉積厚度大；長期以來，上三疊統(tǒng)肖茶卡組和侏羅系布曲組、夏里組和索瓦組被認(rèn)為是盆地內(nèi)最主要的4套烴源巖(趙政璋等，2000；王劍等，2004，2009a)。近來的研究表明，形成于三角洲環(huán)境下的上三疊統(tǒng)土門格拉組泥質(zhì)烴源巖分布較廣，沉積厚度較大，最厚可達(dá)645.8m，也被認(rèn)為是盆地內(nèi)最重要的烴源層之一(王劍等，2009a；Fuetal.，2013；陳文彬等，2014，2015a)。但就土門地區(qū)而言，目前的研究程度較低，針對該地區(qū)現(xiàn)有的勘探現(xiàn)狀和存在的問題，本次在野外調(diào)查的基礎(chǔ)上，結(jié)合有機(jī)地球化學(xué)數(shù)據(jù)，對南羌塘土門地區(qū)上三疊統(tǒng)土門格拉組泥質(zhì)烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度、有機(jī)質(zhì)類型及有機(jī)質(zhì)熱演化進(jìn)行初步分析，以期對羌塘盆地油氣資源評價提供數(shù)據(jù)資料。

1 地質(zhì)背景

羌塘盆地位于青藏高原中北部，夾持于可可西里-金沙江縫合帶和班公湖-怒江縫合帶之間。由北向南，羌塘盆地可分為北羌塘坳陷帶、中央隆起帶和南羌塘坳陷帶(王劍等，2009a)(圖1)。其中南羌塘坳陷呈東西向展布，其內(nèi)部可劃分為蒂讓-土門凹陷、畢洛錯-其香錯凸起和帕度錯凹陷等次級構(gòu)造單元(趙政璋等，2001)。研究區(qū)位于蒂讓-土門凹陷內(nèi)，區(qū)內(nèi)出露地層有上三疊統(tǒng)土門格拉組，中侏羅統(tǒng)夏里組、布曲組和雀莫錯組，上白堊統(tǒng)阿布山組和第四系。本次研究的上三疊統(tǒng)土門格拉組剖面位于土門美多一帶，地理坐標(biāo)為N32°52′37.5″E91°04′40.5″。剖面長950m，厚491m，未見頂?shù)住牡貙又鶢顖D上(圖2)可以看出，研究區(qū)土門格拉組主要為一套三角洲相沉積，局部發(fā)育沼澤相，其巖性組合較為簡單，主要為一套砂巖、鈣質(zhì)砂巖、石英砂巖、長石石英砂巖及泥巖夾煤層。土門格拉組中動植物化石豐富，產(chǎn)雙殼類、植物以及孢粉等化石組合(陳文彬等，2014)，其時代為晚三疊世卡尼期-諾利期。

圖1 羌塘盆地構(gòu)造單元劃分圖(據(jù)王劍等，2009a)及研究區(qū)位置

2 樣品采集及測試分析

本次研究共采集了14塊樣品，對應(yīng)的剖面層位為第1層、3層、5層、12層、17層(圖2)。根據(jù)野外實測剖面，土門格拉組烴源巖主要為一套深灰色-灰黑色薄層狀泥巖，厚度大于120m，初步分析其可能為一套較好的烴源巖。樣品的有機(jī)地球化學(xué)測試分析全部在中國石油華北油田分公司勘探開發(fā)研究院生油實驗室完成。其中，殘余有機(jī)碳測定在LECO CS-230碳硫測定儀上完成，巖石熱解分析采用OGR-VI油氣顯示評價儀，干酪根鏡檢使用Axioskop 2 plus 生物顯微鏡，鏡質(zhì)體反射率Ro測定由MPV顯微光度儀完成。樣品經(jīng)過78h的索氏抽提后，用石油醚沉淀瀝青質(zhì)，族組分分離采用硅膠、氧化鋁色層柱，然后用無水乙醇沖洗，進(jìn)而得到飽和烴、芳烴和非烴。

3 烴源巖地球化學(xué)特征

3.1 有機(jī)質(zhì)豐度

羌塘盆地目前鉆井資料較少，所采樣品大多取自地表露頭，由于樣品熱演化程度很高和經(jīng)歷了較強(qiáng)的風(fēng)化作用，常規(guī)的烴源巖評價標(biāo)準(zhǔn)已不適用該區(qū)的實際情況。從目前羌塘盆地的研究情況來看(趙政璋等，2000；王劍等，2009a；杜佰偉等，2010a，2010b；李忠雄等，2010；丁文龍等，2011；南征兵等，2012；付順等，2012；Dingetal.,2013；肖睿等，2015a；褚永彬等，2015)，不論是井下還是地表，樣品的氯仿瀝青“A”和生烴潛量(S1+S2)受風(fēng)化作用或有機(jī)質(zhì)熱演化的影響較大，而有機(jī)碳受到的影響相對較小。因此，以殘余有機(jī)碳含量劃分標(biāo)準(zhǔn)為主要指標(biāo)，氯仿瀝青“A”和生烴潛量等作為參考指標(biāo)，若兩種指標(biāo)在判別烴源巖等級時出現(xiàn)矛盾，則以有機(jī)碳含量為準(zhǔn)(王劍等，2009a)。

鑒于土門格拉組樣品取自地表，且成熟度較高，因此，對烴源巖進(jìn)行評價時，采用趙政璋等(2000)制定的青藏高原高-過成熟泥質(zhì)烴源巖殘余有機(jī)質(zhì)豐度評價標(biāo)準(zhǔn)(表1)?？v觀本文表2的分析結(jié)果，土門格拉組泥巖有機(jī)碳(TOC)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.54%～1.36%，其中有6個樣品達(dá)到中等烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，7個樣品達(dá)到好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，1個樣品達(dá)到很好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)(圖3)。樣品的氯仿瀝青“A”質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0041%～0.0128%，平均值0.0068%，屬中等-

好烴源巖范圍；生烴潛量范圍為0.13～0.27mg/g，平均值0.18 mg/g，屬中等烴源巖范圍；可以看出，

圖2 羌塘盆地土門格拉組地層柱狀圖

氯仿瀝青“A”和生烴潛量判別的結(jié)果與有機(jī)碳得出的結(jié)果較為一致?？偟膩碚f，土門格拉組泥質(zhì)烴源巖達(dá)到中等-好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 有機(jī)質(zhì)類型

圖3 羌塘盆地土門格拉組烴源巖TOC直方圖

根據(jù)干酪根鏡檢結(jié)果(表3，圖4)，樣品的干酪根顯微組成以腐泥組為主，含量51%～85%，均值75%；其次為惰質(zhì)組，含量15%～49%，均值25%；不含殼質(zhì)組和鏡質(zhì)組。一般認(rèn)為，腐泥組主要來自于低等水生生物，富含氫組分，是生成油氣最主要的有機(jī)質(zhì)類型，惰質(zhì)組在烴源層中也是較常見的顯微組分，但其基本無油氣潛力，它的存在表明原始母質(zhì)中含有陸源高等植物(盧雙舫等，2008；范文斐等，2016)。根據(jù)干酪根類型指數(shù)(TI)計算結(jié)果，研究區(qū)烴源巖類型指數(shù)為2～70，均值51，有機(jī)質(zhì)類型絕大多數(shù)為腐殖-腐泥型(II1型)，僅2件樣品為腐泥-腐殖型(II2型)。此外，氯仿瀝青“A”族組分中的飽和烴與芳烴之比也可以反映有機(jī)質(zhì)類型。根據(jù)中國石油天然氣總公司1995年發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，飽和烴/芳香烴值大于3為I型有機(jī)質(zhì)，1.6～3之間為II1型，1～1.6之間為II2型，小于1為III型。研究區(qū)烴源巖的飽/芳值為1.9～5.1(表3)，平均值2.8。在送檢的14件樣品中，有3件樣品的飽/芳值大于3，屬于I型有機(jī)質(zhì)，其余11件樣品的飽/芳值位于1.6～3之間，屬于II1型有機(jī)質(zhì)。飽/芳值判別結(jié)果與干酪根鏡檢分析結(jié)果基本一致，由此可見，土門格拉組烴源巖有機(jī)質(zhì)類型總體較好。

3.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

鏡質(zhì)體反射率Ro是反應(yīng)烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟度最有效的指標(biāo)，最高熱解峰溫Tmax和干酪根腐泥組顏色一般作為參考指標(biāo)(盧雙舫等，2008)。分析結(jié)果顯示(表4)，土門格拉組烴源巖的鏡質(zhì)體反射率Ro值除一個樣品為1.61%外，其余樣品均大于2%，介于2.43%～2.76%之間，表明烴源巖有機(jī)質(zhì)演化程度已達(dá)到過成熟階段(圖5)；但Tmax值介于340～544℃，平均值為467℃，顯示烴源巖主要處于成熟階段，其判別結(jié)果與Ro不符，有研究指出，當(dāng)S2值小

表1 青藏高原泥質(zhì)烴源巖殘余有機(jī)值豐度評價標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Evaluation criteria of the residual organic matter abundance of mudstone source rock in the Tibet Plateau

表2 羌塘盆地土門格拉組烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度數(shù)據(jù)Table 2 Organic matter abundance of source rocks from Tumengela Formation,Qiangtang basin

表3 羌塘盆地土門格拉組烴源巖干酪根顯微組成Table 3 Kerogen micro-composition of source rocks from Tumengela Formation,Qiangtang basin

圖4 不同類型干酪根鏡檢照片

于0.2mg/g時，對應(yīng)的Tmax值可能測不準(zhǔn)確(趙政璋等，2000；陳文彬等，2015b)，從表2可以看出，所有樣品的S2值全部小于0.2mg/g，因此，Tmax值只能作為參考指標(biāo)。樣品的干酪根腐泥組顏色主要為棕褐色(圖4a～c)，少數(shù)為棕色(圖4d)，指示這些樣品已處于成熟-高成熟階段，這一判別結(jié)果也和Ro有所差別。綜合上述分析，我們認(rèn)為土門地區(qū)土門格拉組烴源巖有機(jī)質(zhì)演化程度較高，主要處于過成熟產(chǎn)干氣階段。

4 討論

Fuetal.(2013)和陳文彬(2015a)的研究表明，羌塘盆地上三疊統(tǒng)土門格拉組泥質(zhì)烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度較高，達(dá)到中等-很好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，有機(jī)質(zhì)類型主要為II型，總體上處于高成熟-過成熟階段。本文的研究結(jié)果與之相似，土門地區(qū)土門格拉組泥質(zhì)烴源巖總體上達(dá)到了中等-好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，局部為很好烴源巖，有機(jī)質(zhì)類型主要為II1型，處于過成熟階段。但肖睿等(2015b)對QK-2井土門格拉組泥質(zhì)烴源巖的研究結(jié)果顯示，盡管土門格拉組泥質(zhì)烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度達(dá)到好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，但有機(jī)質(zhì)類型卻以III型為主，并處于成熟階段。研究表明，烴源巖的優(yōu)劣及在空間上的展布嚴(yán)格受控于沉積環(huán)境(趙政璋等，2000；鹿坤等，2013)。通過羌塘盆地晚三疊世卡尼期-諾利期巖相古地理的對比發(fā)現(xiàn)(王劍等，2004)，QK-2井更靠近隆起剝蝕區(qū)，因此，烴源巖的有機(jī)質(zhì)母質(zhì)可能包含了更多的陸源組分，從而導(dǎo)致其有機(jī)質(zhì)類型以III型為主，恰好III型有機(jī)質(zhì)也有利于生氣。QK-2井土門格拉組泥質(zhì)烴源巖的Ro值為1.16%～1.19%，處于成熟階段，但考慮到Ro值僅有3個，并且Tmax值為482～491℃(對應(yīng)的S2>0.2mg/g)，顯示有機(jī)質(zhì)熱演化已達(dá)到高成熟階段(肖睿，2015b)，加之這些樣品均取自于斷層或斷層帶附近，其Ro值很可能低于實際值(許懷先等，2004)，綜合這些因素，筆者推測該區(qū)土門格拉組泥質(zhì)烴源巖可能已經(jīng)達(dá)到高成熟階段。

表4 羌塘盆地土門格拉組烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟度參數(shù)Table 4 Maturity parameters of organic matter of source rocks from Tumengela Formation,Qiangtang basin

圖5 羌塘盆地土門格拉組烴源巖Ro vs.Tmax圖解

羌塘盆地侏羅系烴源巖沉積厚度大，分布廣泛，長期以來，它被認(rèn)為是盆地內(nèi)最具生烴潛力的烴源巖(趙政璋等，2000；王劍等，2004，2009a)，而南羌塘古油藏帶的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步證實了羌塘盆地?zé)N源巖曾發(fā)生過大規(guī)模的油氣運(yùn)移和成藏(王成善等，2004；伍新和等，2005)，油源對比研究顯示古油藏的油源主要來自侏羅系烴源巖(王成善等，2004；伍新和等，2005；陳文彬等，2008；季長軍等，2013)。對于上三疊統(tǒng)烴源巖而言，先前的研究主要集中在肖茶卡組(趙政璋等，2000；王劍等，2004，2009a)，但新近的研究成果顯示，上三疊統(tǒng)土門格拉組烴源巖也具備良好的生烴(氣)潛力(Fuetal.,2013；陳文彬等，2015a，2015b；肖睿，2015b)，王劍等(2009a)估算的羌塘盆地上三疊統(tǒng)烴源巖的油氣資源量(以氣為主)為34.3×108t，并且上三疊統(tǒng)烴源巖的埋藏條件好于侏羅系烴源巖(陳文彬等，2015a)，這些事實表明羌塘盆地上三疊統(tǒng)烴源巖具有良好的油氣勘探潛力。

5 結(jié)論

羌塘盆地土門地區(qū)土門格拉組泥質(zhì)烴源巖的TOC含量為0.54%～1.36%，達(dá)到中等-很好烴源巖標(biāo)準(zhǔn)；干酪根顯微組分以腐泥組為主，有機(jī)質(zhì)類型主要為II1型；有機(jī)質(zhì)熱演化處于過成熟階段。羌塘盆地土門地區(qū)土門格拉組泥質(zhì)烴源巖的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步表明羌塘盆地上三疊統(tǒng)烴源巖具備良好的生烴(氣)潛力。

致謝：羌塘盆地土門地區(qū)天然氣水合物1:5萬區(qū)塊地質(zhì)調(diào)查項目組所有人員在野外和室內(nèi)給予幫助，在此表示感謝！

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Geochemical Characteristics of the Upper Triassic Tumengela Formation Source Rocks in the Tumen Area of the Qiangtang Basin,Tibet

XIE Long,TAO Gang,LIU He,LI Chao

(InstituteofSedimentaryGeology,ChengduUniversityofTechnology,Chengdu,Sichuan610059)

This work obtained a set of mudstone source rocks from the Upper Triassic Tumengela Formation in the Tumen Area,southern Qiangtang basin of Tibet.An analysis has been made to its organic matter abundance,organic matter type and organic matter maturity.The results indicate that the total organic carbon (TOC) content ranges between 0.54% and 1.36%,mostly reaching a medium-good standard and few reaching a very good level.The microscopic examination of kerogens shows the organic matter being mainly of II1type.The vitrinite reflectance is as high asRo=1.61%～2.76%.The pyrolysis peak temperature of rocks is between 340℃ and 544℃.In addition,the sapropelinite in the kerogens is brown-sepia,implying the thermal evolution of organic matter has come up to a high maturity stage.The discovery of this suit of source rocks further suggests that the Upper Triassic source rocks of the Qiangtang basin have a good potential of hydrocarbon generation.

Qiangtang basin,Tumen area,Tumengela Formation,source rocks

2016-03-30；[修改日期]2016-06-20；[責(zé)任編輯]郝情情。

羌塘盆地土門地區(qū)天然氣水合物1:5萬區(qū)塊地質(zhì)調(diào)查項目(編號:GZHL20110302)資助。

解 龍(1990年—)，男，2014年畢業(yè)于成都理工大學(xué)，獲學(xué)士學(xué)位，在讀碩士研究生，主要從事區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作。E-mail:648373777@qq.com。

TE122

A

0495-5331(2016)04-0774-09

Xie Long, Tao Gang, Liu He, Li Chao. Geochemical characteristics of the Upper TriassicTumengela Formation source rocks in the Tumen area of the Qiangtang basin, Tibet[J]. Geology and Exploration, 2016, 52(4): 0774-0782.