羌塘盆地昂達(dá)爾錯(cuò)地區(qū)油苗生物標(biāo)志化合物特征及其指示意義

彭清華，杜佰偉，謝尚克，鄭 博

（1.中國地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川 成都 610081；2.國土資源部沉積盆地與油氣資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610081）

羌塘盆地是中國青藏地區(qū)油氣資源潛力最大和最有希望取得勘探突破的盆地［1－5］，已發(fā)現(xiàn)油氣顯示200多處，豐富的油氣顯示表明盆地在地質(zhì)歷史中曾經(jīng)歷過油氣生成、運(yùn)移和聚集過程，并形成過一定規(guī)模的油氣藏［1－2］。前人對(duì)羌塘盆地最大中生代地表油苗-昂達(dá)爾錯(cuò)油苗油氣地質(zhì)條件進(jìn)行了大量有益的探討［3－7］，但對(duì)油苗生物標(biāo)志化合物的研究相對(duì)較少。本文在對(duì)油苗的生物標(biāo)志物特征深入研究的基礎(chǔ)上，探討其沉積環(huán)境及成熟度指示意義，旨在為羌塘盆地昂達(dá)爾錯(cuò)地區(qū)古油藏研究提供依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

羌塘盆地位于西藏自治區(qū)北部，盆地南界為班公湖-怒江斷裂縫合帶，北界為可可西里-金沙江斷裂縫合帶，東、西以中生代地層尖滅線為界，面積約18.5 ×104km2［7］，是青藏高原面積最大的中生代海相沉積盆地［8－9］。盆地內(nèi)構(gòu)造較為復(fù)雜，可劃分為3個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元，即北羌塘坳陷、南羌塘坳陷和中央隆起帶（圖1），總體上具有兩坳一隆的構(gòu)造格局［10］；北羌塘凹陷主要位于盆地北部，構(gòu)造保存條相對(duì)較好；中央隆起帶形成于晚三疊世，主要由前泥盆紀(jì)變質(zhì)巖系和古生界構(gòu)成；南羌塘凹陷構(gòu)造較為復(fù)雜，見多處油氣顯示，是本次油苗的研究區(qū)。

圖1 羌塘盆地構(gòu)造分區(qū)（a）及地層柱狀圖（b）（據(jù)王劍，2009，修改）［11］Fig.1 Tectonic division （a）and stratigraphic column （b）of the Qiangtang Basin （modified from Wang Jian et al.，2009）

研究區(qū)內(nèi)地層自下而上主要發(fā)育三疊系（上三疊統(tǒng)土門格拉組）、侏羅系（曲色組、色哇組、布曲組、夏里組、索瓦組）、白堊系（阿布山組）等中生代地層。上三疊統(tǒng)土門格拉組（T3t）主要為泥頁巖、砂巖夾灰?guī)r；下侏羅統(tǒng)曲色組（J1q）以泥頁巖為主；中侏羅統(tǒng)色哇組（J2s）為泥頁巖夾灰?guī)r；中侏羅統(tǒng)布曲組（J2b）主要為灰?guī)r夾白云巖組合，是油苗的發(fā)育層；夏里組（J2x）為泥頁巖夾少量灰?guī)r；上侏羅統(tǒng)索瓦組（J3s）主要為一套以碳酸鹽巖為主夾碎屑巖的巖石組合，含有豐富的腕足、雙殼、珊瑚類化石；白堊系阿布山組（K1a）主要為砂巖，底部夾少量礫巖的巖石組合［12］。三疊系主要出露于研究區(qū)北部，侏羅系地層在研究區(qū)中部大量出露。

2 樣品及實(shí)驗(yàn)方法

油苗樣品取自昂達(dá)爾錯(cuò)地區(qū)巴格底加日古油藏剖面（圖2），巖性主要為砂糖狀白云巖及藻紋層白云巖。為了降低地表現(xiàn)代有機(jī)物質(zhì)的污染、減小因生物降解對(duì)沉積有機(jī)質(zhì)的影響，盡量采集新鮮的巖石樣品，并用塑料樣品袋封口保存。有機(jī)地化分析表明，昂達(dá)爾錯(cuò)油苗氯仿瀝青“A”含量明顯高于研究區(qū)其它不含油巖灰?guī)r層（平均小于0.005%）。

圖2 巴格底加日古油藏剖面圖Fig.2 Profile through the Bagedijiar oil reservoirs

測(cè)試樣品先被粉碎到小于200目，并進(jìn)行抽提，運(yùn)用Agilent7890－5975c氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)儀來對(duì)飽和烴成份進(jìn)行色譜－質(zhì)譜測(cè)試分析，測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)為GB／T18606－2001《氣相色譜質(zhì)譜法測(cè)定沉積物和原油中生物標(biāo)志物》。

飽和烴的色譜分析的載氣為99.999%氦氣，流速為1mL／min；進(jìn)樣口溫度為300℃；傳輸線溫度300℃；色譜柱為HP－5MS彈性石英毛細(xì)柱（60m×0.25mm × 0.25 μm）；柱溫：初溫 50℃1min；20℃ ／min升溫至 120℃，以 4℃／min升至 250℃，再以3℃／min升至310℃保持30min。質(zhì)譜分析時(shí)EI源，70eV；燈絲電流：100 μA；倍增器電壓 1200V；SIM：82，85，98，123，125，137，177，183，187，188，191，193，201，205，217，218，231，232，245，253，259，369，412。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 正構(gòu)烷烴

羌塘盆地昂達(dá)爾錯(cuò)地區(qū)油苗樣品的正構(gòu)烷烴主峰碳數(shù)為 17、18、19、20，碳數(shù)范圍 nC14－ nC32，具有微弱的“前峰型”分布特征（表1，圖3）；C21－／

C21＋比值范圍介于0.91～1.94，由于微生物對(duì)C21以下的低碳數(shù)正構(gòu)烷烴的降解程度更大，從而會(huì)造成低碳數(shù)正構(gòu)烷烴的相對(duì)豐度減少［13］，因此，油苗樣品正構(gòu)烷烴顯示其具有一定的低碳數(shù)優(yōu)勢(shì)；奇偶優(yōu)勢(shì)參數(shù)OEP、CPI值均近似為1，無明顯的奇偶優(yōu)勢(shì)。研究表明，不具備明顯奇偶優(yōu)勢(shì)的中等相對(duì)分子質(zhì)量（nC15－nC21）正構(gòu)烷烴分布可能指示海相藻類等水生生物來源［14］，因此，油苗樣品正構(gòu)烷烴分布特征反應(yīng)了其有機(jī)質(zhì)來源可能主要為海相有機(jī)質(zhì)。

表1 昂達(dá)爾錯(cuò)油苗正構(gòu)烷烴和類異戊二烯參數(shù)表Table 1 The parameters of the n-alkanes and isoprenoids in the oil seepages from the Angdar Lake area

（nC21＋nC22）／（nC28＋nC29）是可以被用來判別海相或者陸相生物成因的母質(zhì)類型的指標(biāo)，前人研究認(rèn)為，陸相有機(jī)質(zhì)具有較低的比值（0.6～1.2）；海相有機(jī)質(zhì)具有較高的比值（1.5 ～5.0）［15］；昂達(dá)爾錯(cuò)油苗樣品（nC21＋ nC22）／（nC28＋ nC29）比值為 2.42～7.88，均值為4.1，顯示正構(gòu)烷烴的輕烴組分占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，反映母質(zhì)類型以明顯的海相生物為主。

3.2 類異戊二烯烴

類異戊二烯烴中的姥鮫烷、植烷及其比值（Pr／Ph）常被作為判斷原始沉積環(huán)境的氧化-還原條件和介質(zhì)鹽度的重要指標(biāo)。一般認(rèn)為，低的Pr／Ph比值（＜0.8）指示高鹽度的還原環(huán)境環(huán)境，中等Pr／Ph比值（1.0 ～3.0）指示弱氧化-氧化環(huán)境，高的 Pr／Ph比值（＞3.0）反映氧化條件下的陸源有機(jī)質(zhì)輸入［16－19］。油苗樣品的檢測(cè)結(jié)果表明，Pr／Ph 的比值范圍在0.46～1.0之間，14件樣品中11件樣品的Pr／Ph ＜0.8，只有1 件樣品的 Pr／Ph 值達(dá)到 1.0（表1，圖3），指示大部分樣品具有較明顯的植烷優(yōu)勢(shì)，顯示了具有一定鹽度的還原環(huán)境。

圖3 昂達(dá)爾錯(cuò)油苗氯仿瀝青“A”飽和烴質(zhì)量色譜圖Fig.3 Mass chromatograms of satured hydrocarbons in the solvent extracts in the oil seepages from the Angdar Lake area

一般認(rèn)為，高的 Pr／nC17比及低的 Ph／nC18比反應(yīng)陸相有機(jī)質(zhì)輸入，低的Pr／nC17比及高的Ph／nC18比指示沉積有機(jī)質(zhì)以海相為主，而Pr／nC17比與Ph／nC18比大小相當(dāng)則反應(yīng)過渡環(huán)境［19］。昂達(dá)爾錯(cuò)油苗樣品的 Pr／nC17比值較低（0.59 ～0.99），Ph／nC18比值中等（0.72 ～1.38），Pr／nC17與 Ph／nC18相關(guān)圖揭示了沉積環(huán)境具有明顯的還原性，并反映了沉積有機(jī)質(zhì)以海相輸入為主（圖4）。

3.3 萜類化合物

昂達(dá)爾錯(cuò)油苗中檢測(cè)出了一定含量萜類化合物（表2，圖3），其中五環(huán)三萜烷相對(duì)含量最高，其次為三環(huán)萜烷，四環(huán)萜烷含量最少。三環(huán)萜烷中以C23相對(duì)豐度最高，C19豐度最低，且 C21、C23、C24呈倒“V”字型分布（圖2），一般認(rèn)為三環(huán)萜烷的這種分布特征與高鹽度沉積環(huán)境有關(guān)，同時(shí)也是菌藻類等低等生物輸入的標(biāo)志［21］。五環(huán)三貼烷廣泛分布于樣品中，且以C30藿烷含量最高，檢測(cè)出了升藿烷，代表了一定的低等生物母質(zhì)輸入；Ts／Tm比值介于0.74～1.59，絕大部分比值大于1.0，表明有機(jī)質(zhì)熱演化達(dá)到平衡，且油苗有機(jī)質(zhì)成熟度較高。

伽馬蠟烷來源于四膜蟲醇，后者被認(rèn)為是來自光合菌、原生動(dòng)物等，高等植物來源有機(jī)質(zhì)不可能有高的伽馬蠟烷。伽馬蠟烷是高鹽度海相及非海相沉積的重要指標(biāo)，高的伽馬蠟烷表征強(qiáng)還原、超鹽度的沉積環(huán)境［14］，一般認(rèn)為，γ-蠟烷／（C31（20S ＋20R）／2）比值≤0.3時(shí)為淡水環(huán)境，0.3～0.5時(shí)為微咸水環(huán)境，＞0.5時(shí)為咸水環(huán)境。研究區(qū)樣品色譜質(zhì)譜分析均檢測(cè)到了一定含量的γ-蠟烷，γ-蠟烷／（C31（20S ＋20R）／2）比值均大于 0.3，大部分大于0.5，反應(yīng)了油源巖沉積時(shí)水體鹽度較高，沉積有機(jī)質(zhì)以藻類、菌類等低等浮游生物為主。

圖4 昂達(dá)爾錯(cuò)油苗（Pr／nC17）-（Ph／nC18）相關(guān)圖（底圖據(jù)Nabil et al.，修改）［20］Fig.4 Cross plot of pristine to nC17and phytane to nC18of the oil seepages from the Angdar Lake area （after Nabil et al.，2015）

表2 昂達(dá)爾錯(cuò)油苗藿烷和甾烷化合物參數(shù)Table 2 The parameters for homohopanes and steranes in the oil seepages from the Angdar Lake area

3.4 甾類化合物

研究區(qū)油苗樣品中檢測(cè)出了大量的甾類化合物，主要成份為規(guī)則甾烷（C27～C29）和重排甾烷類（C27～C29），其次為孕甾烷（C21）、升孕甾烷（C22）和少量4-甲基甾烷（圖3）。一般認(rèn)為C27、C28規(guī)則甾烷來自海相有機(jī)質(zhì)和湖相的水生生物，而C29規(guī)則甾烷來源于陸相高等植物有機(jī)質(zhì)［14］。昂達(dá)爾錯(cuò)油苗測(cè)試結(jié)果表明，C27／C29比值介于0.88～2.51，平均值為1.43；C28／C29比值介于 0.59 ～0.94，平均值為0.92；規(guī)則甾烷相對(duì)含量為C27＞C29＞C28，呈不對(duì)稱“V”字形分布。上述甾烷分布特征反映了有機(jī)質(zhì)輸入以水生生物為主（圖5），并受較少陸相有機(jī)質(zhì)輸入影響。

研究認(rèn)為，4-甲基甾烷主要來源于溝鞭藻生物體中的4a-甲基甾醇，與藻類有機(jī)質(zhì)輸入有關(guān)，但也存在于細(xì)菌中［23-24］。昂達(dá)爾錯(cuò)油苗樣品測(cè)試結(jié)果表明，4-甲基甾烷化合物雖然豐度較低但普遍存在，指示油苗母源巖沉積受一定的藻類及細(xì)菌類輸入影響，且以海相有機(jī)質(zhì)輸入為主。

圖5 昂達(dá)爾錯(cuò)地區(qū)油苗C27-C29規(guī)則甾烷三角圖（底圖據(jù)Huang 等，1979，修改）［22］Fig.5 Triangular diagram of ααα20RC27-C29 regular steranes in the oil seepages from the Angdar Lake area

C27-C29甾烷的R、αα構(gòu)型隨成熟度增加而分別向更穩(wěn)定的 S、ββ構(gòu)型轉(zhuǎn)化，因此 C2920S／（S＋R）和C29ββ／（αα＋ββ）比值常被用來判別有機(jī)質(zhì)成熟度。樣品檢測(cè)出的C2920S／（S＋R）比值介于0.35～0.56，均值為 0.45；C29ββ／（αα ＋ ββ）比值介于0.46～0.52，均值為0.50；構(gòu)型轉(zhuǎn)參數(shù)較高，表明昂達(dá)爾錯(cuò)油苗有機(jī)質(zhì)處于成熟階段（圖6）。

圖6 昂達(dá)爾錯(cuò)油苗成熟度生標(biāo)參數(shù)相關(guān)圖（底圖據(jù)Peters等，2005，修改）［19］Fig.6 Correlogram of the biomarker parameters for the maturity of the oil seepages from the Angdar Lake area（after Peters et al.，2005）

4 結(jié)論

（1）羌塘盆地昂達(dá)爾錯(cuò)油苗含有豐富的正構(gòu)烷烴、類異戊二烯烴、萜類化合物和甾類化合物。正構(gòu)烷烴無明顯的奇偶優(yōu)勢(shì)。Pr／Ph比明顯小于1，具有一定的植烷優(yōu)勢(shì)。萜類化合物中五環(huán)三萜烷相對(duì)含量最高，其次為三環(huán)萜烷，四環(huán)萜烷含量最少；并有一定的伽馬蠟烷和升藿烷分布。甾烷相對(duì)含量為C27＞C29＞C28，呈不對(duì)稱“V”字形分布特征，且異構(gòu)化成熟度參數(shù)較高；4-甲基甾烷化合物普遍存在，但豐度較低。

（2）生物標(biāo)志化合物參數(shù)表明，昂達(dá)爾錯(cuò)油苗的輕烴組分占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，4-甲基甾烷化合物普遍存在，具有較高的C27甾烷含量及一定的C29甾烷；反映了油苗母源巖以藻類、菌類等海相生物輸入為主，并受較少陸相有機(jī)質(zhì)影響。

（3）昂達(dá)爾錯(cuò)油苗樣品均檢測(cè)出了一定含量的伽馬蠟烷及升藿烷，且 Pr／Ph、Pr／nC17比值明顯較低，而Ph／nC18比值較高，反映了油苗母源巖的沉積環(huán)境為具有較高鹽度的還原環(huán)境。

（4）萜烷及甾烷生標(biāo)成熟度參數(shù)顯示，昂達(dá)爾錯(cuò)油苗的Ts／Tm比值及甾烷熱成熟度構(gòu)型轉(zhuǎn)參數(shù)值較高，反映了昂達(dá)爾錯(cuò)油苗有機(jī)質(zhì)熱演化已達(dá)到平衡，有機(jī)質(zhì)處于成熟階段。

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