南祁連盆地木里坳陷石炭系-侏羅系天然氣水合物氣源巖有機(jī)地球化學(xué)特征

范東穩(wěn)，盧振權(quán)，李廣之，肖 睿

[1.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)能源學(xué)院，北京 100083； 2.中國地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心，北京 100029；3.中國石化 石油勘探開發(fā)研究院 無錫石油地質(zhì)研究所，江蘇 無錫 214151]

天然氣水合物作為一種在地球上自然產(chǎn)出的清潔能源，它是以甲烷為主的烴類氣體與水分子在低溫高壓條件下所形成的白色冰雪狀晶體化合物，俗稱“可燃冰”[1]。它是一種屬于籠狀包合物的特殊化合物，由水分子組成的多面體晶腔包籠著烴類氣體分子，在海底(大陸架、大陸坡、水下高地與邊緣海等地)和陸上永久凍土帶中分布較為廣泛[2-3]。

中國的凍土面積僅次于俄羅斯和加拿大居世界第三位，占總的國土面積的22.4%，青藏高原以及黑龍江省北部地區(qū)是中國永久凍土帶廣泛分布的地區(qū)[4]。針對陸域凍土區(qū)天然氣水合物的研究，前人已經(jīng)做了大量工作。自2000年以來，結(jié)合地球物理和地球化學(xué)等手段科研人員對該區(qū)天然氣水合物的成藏特征及資源潛力的研究上取得了一定進(jìn)展[5-12]。2008—2019年，中國地質(zhì)調(diào)查局在南祁連盆地(中低緯度高山凍土區(qū))部署實(shí)施的天然氣水合物科學(xué)鉆探試驗(yàn)工程首次鉆獲陸域天然氣水合物巖心樣品，世界范圍內(nèi)在中低緯度高海拔多年凍土區(qū)鉆獲天然氣水合物實(shí)物樣品尚屬首次[13-17]。

近年來，部分學(xué)者多在南祁連盆地木里坳陷三露天及其附近地區(qū)開展天然氣水合物調(diào)查研究工作[18-23]。據(jù)前人研究，南祁連盆地木里坳陷該區(qū)共發(fā)育了4套烴源巖系，從老到新分別為石炭系深褐色泥巖、下二疊統(tǒng)深灰色灰?guī)r、上三疊統(tǒng)黑色泥巖和侏羅系灰黑色泥頁巖，除石炭系烴源巖成熟度過高外，其他3套烴源巖系均具有較強(qiáng)的生烴能力[24-25]。通過對該區(qū)各鉆孔所采集的氣源巖樣品進(jìn)行有機(jī)地球化學(xué)測試認(rèn)為中侏羅統(tǒng)和上三疊統(tǒng)只為該區(qū)天然氣水合物提供一定的氣源條件，推測主力氣源巖可能來自更深部層系[26-27]。同時，前人為研究天然氣水合物的氣源性質(zhì)也做了大量工作并存在兩種觀點(diǎn)，一種觀點(diǎn)認(rèn)為天然氣水合物的氣源巖主要為侏羅系含煤層段和上三疊統(tǒng)尕勒得寺組、中二疊統(tǒng)草地溝組和石炭系深褐色泥巖，為煤成氣和油型氣都有的混合型氣源[27-30]；一種認(rèn)為天然氣水合物氣源主要來自中侏羅統(tǒng)含煤層段及其周圍的炭質(zhì)泥巖，氣源類型為煤成氣[31-32]。

過去對南祁連盆地木里坳陷天然氣水合物氣源巖的研究主要集中在點(diǎn)上，而對整個木里坳陷特別是石炭-侏羅系氣源巖發(fā)育特征研究較少，并且哪一層系可以為天然氣水合物提供良好氣源條件還存在不同的認(rèn)識，為進(jìn)一步了解該區(qū)天然氣水合物氣源巖發(fā)育情況，本次通過開展南祁連盆地木里坳陷天然氣水合物基礎(chǔ)地質(zhì)剖面調(diào)查工作，對石炭系、二疊系、三疊系、侏羅系共四套層系5條剖面的炭質(zhì)泥巖、泥巖等樣品進(jìn)行了系統(tǒng)采樣與分析。在此基礎(chǔ)上深入研究分析木里坳陷四套層系的有機(jī)質(zhì)的豐度、類型及成熟度等地球化學(xué)特征，分析及對比各層系的有機(jī)地球化學(xué)指標(biāo)，進(jìn)一步探討不同層系烴(氣)源巖為天然氣水合物提供的氣源條件。

1 地質(zhì)背景

祁連山地區(qū)位于青藏高原東北部，其可劃分為北祁連構(gòu)造帶、中祁連陸塊、南祁連構(gòu)造帶三個構(gòu)造單元，本次研究區(qū)位于南祁連構(gòu)造帶。早古生代，祁連山地區(qū)為一個位于柴達(dá)木地塊與華北地塊之間的小型洋盆，志留紀(jì)晚期受到加里東運(yùn)動的影響，洋盆閉合抬升。之后到了石炭紀(jì)時期該區(qū)地層發(fā)生沉降，沉積相為淺海陸棚相。二疊紀(jì)由于祁連山地區(qū)地層發(fā)生差異升降導(dǎo)致北部地區(qū)地層抬升而南部地區(qū)繼續(xù)發(fā)育淺海陸棚相沉積。在三疊世晚期，該區(qū)整體受印支運(yùn)動影響被抬升成陸，由砂泥巖互層局部夾碳酸鹽巖的海相沉積轉(zhuǎn)變?yōu)殛懴喑练e。祁連山地區(qū)后期受燕山運(yùn)動的影響局部拉張產(chǎn)生一系列帶狀斷陷盆地，并沉積了一套侏羅紀(jì)的三角洲沼澤相含煤碎屑巖地層[33-36]。即木里坳陷、天峻坳陷、哈拉湖坳陷、下日哈坳陷和疏勒坳陷。

本次所測剖面位于南祁連盆地木里坳陷(圖1)，出露的地層主要為石炭系、二疊系、三疊系和侏羅系。為研究該區(qū)石炭系和二疊系發(fā)育特征，在青海省海北州門源縣多隆鄉(xiāng)共實(shí)測剖面兩條(DL1、DL2)，石炭系以灰褐色細(xì)砂巖、深褐色泥巖為主，局部夾泥質(zhì)粉砂巖，見交錯層理和水平層理，沉積相類型為淺海陸棚相。二疊系以紫紅色、暗紫色細(xì)粒砂巖和灰色泥灰?guī)r為主，局部夾粉砂質(zhì)泥巖、炭質(zhì)泥巖和泥巖，見交錯層理和平行層理，沉積相類型為濱岸相和三角洲相。JC1剖面位于江倉礦區(qū)日干山一帶，出露的三疊系以淺灰色、褐灰色細(xì)粒砂巖、粉砂巖和泥巖為主，局部見薄煤層、炭質(zhì)泥巖，發(fā)育板狀交錯層理，沉積相類型為潮坪相、湖泊相和河流相。ML1、RS1剖面分別位于青海省海西州天峻縣木里鎮(zhèn)和海北州剛察縣熱水鎮(zhèn)，出露的侏羅系以灰白色、灰色細(xì)-中粒砂巖、深褐色泥巖和炭質(zhì)泥巖為主，局部見厚煤層，發(fā)育水平層理，沉積相類型為辮狀河相、三角洲相和湖泊相。

圖1 南祁連盆地木里坳陷剖面位置Fig.1 A map of the profile location of the Muli Depression,Southern Qilian Basin

2 樣品采集與分析

本次在南祁連盆地木里坳陷系統(tǒng)采集了石炭系-侏羅系四套層系5條剖面共124件烴(氣)源巖樣品，分別為DL1剖面、DL2剖面、JC1剖面、ML1剖面和RS1剖面，詳細(xì)樣品采集信息及描述詳見表1。其中，DL1剖面共采集烴(氣)源巖樣品15件；DL2剖面共采集烴(氣)源巖樣品10件；JC1剖面共采集烴(氣)源巖樣品37件；ML1剖面共采集烴(氣)源巖樣品23件；RS1剖面共采集烴(氣)源巖樣品39件。本次所采集的烴(氣)源巖樣品的總有機(jī)碳含量(TOC)、熱解(Rock-Eval)、氯仿瀝青“A”、鏡質(zhì)體反射率、干酪根鏡檢、干酪根元素分析、干酪根碳同位素和族組分的測定是在中石化合肥培訓(xùn)測試中心進(jìn)行的。其中，將每個剖面的烴源巖樣品進(jìn)行TOC和熱解的測試，將三疊系、侏羅系的部分泥巖、炭質(zhì)泥巖和煤巖樣品進(jìn)行氯仿瀝青“A”、鏡質(zhì)體反射率、族組分、干酪根顯微組分、干酪根元素和干酪根碳同位素分析與鑒定。

其中，TOC的測試執(zhí)行GB/T19145—2003標(biāo)準(zhǔn)，測試設(shè)備為CS744HCR碳硫分析儀，測試環(huán)境為常溫常壓；生油巖熱解測試執(zhí)行GB/T18602—2012標(biāo)準(zhǔn)，測試設(shè)備為ROCK-EVAL6型熱解儀，測試溫度20℃，濕度40%；氯仿瀝青“A”的測試執(zhí)行SY/T 5118—2005標(biāo)準(zhǔn)，測試設(shè)備為全自動多功能抽提儀；鏡質(zhì)體反射率的測試依據(jù)SY/T5124—201標(biāo)準(zhǔn)，測試儀器為Zeiss MPM400顯微光度計(jì)，測試條件為溫度23℃，濕度50%；族組分分析依據(jù)SY/T 5119—2008標(biāo)準(zhǔn)，使用儀器為AE240天平；干酪根顯微組分的鑒定依據(jù)SY/T5125—2014標(biāo)準(zhǔn)，鑒定儀器為ZEISS生物顯微鏡；干酪根元素分析依據(jù)GB/T 19143—2003標(biāo)準(zhǔn)，使用儀器為Vario EL CUBE元素分析儀；干酪根碳同位素的鑒定執(zhí)行GB/T18340.2—2010標(biāo)準(zhǔn)，測試設(shè)備為DELTA plus XL同位素質(zhì)譜儀。

3 氣源巖有機(jī)地球化學(xué)特征

本文通過分析木里坳陷四套層系5個剖面烴(氣)源巖樣品的檢測結(jié)果，從有機(jī)質(zhì)豐度、類型及成熟度3個方面討論及對比四套層系的有機(jī)地球化學(xué)特征，初步認(rèn)為，該區(qū)侏羅系和三疊系可作為天然氣水合物潛在氣源巖，石炭系-二疊系烴源巖生氣能力較弱，對天然氣水合物成藏作用意義不大，可能難以成為天然氣水合物潛在氣源巖。

注：表中數(shù)字為樣品數(shù)量。

3.1 有機(jī)質(zhì)豐度

3.1.1 有機(jī)碳含量

本文依據(jù)有機(jī)碳含量0.4%、0.6%、1%、2%為評價分界點(diǎn)[37-38]，將所采集剖面樣品分成非烴源巖、差烴源巖、中等烴源巖、好烴源巖和很好烴源巖共五個類別。本次總有機(jī)碳含量測試共125樣次，石炭系樣品7樣次，二疊系樣品18樣次，三疊系樣品37樣次，侏羅系樣品62樣次。根據(jù)本次實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果，將不同剖面泥巖、炭質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r、灰?guī)r和煤巖等樣品有機(jī)碳含量在各層系中所占比重記錄在表2中，結(jié)果表明：DL1剖面中石炭系泥巖樣品為非和差烴(氣)源巖；二疊系泥巖和泥灰?guī)r樣品均為非烴(氣)源巖。DL2剖面中二疊系泥巖、泥灰?guī)r、灰?guī)r和炭質(zhì)泥巖的TOC數(shù)據(jù)分布較為離散，但總體以中等和非烴(氣)源巖為主，總有機(jī)碳含量大于0.6%的樣品占總數(shù)的60%，并含部分好和很好烴(氣)源巖。JC1剖面三疊系泥巖、炭質(zhì)泥巖和煤巖樣品5種類型烴源巖均有分布，以很好和好烴(氣)源巖為主，總有機(jī)碳含量大于1%的樣品占總數(shù)的84.22%，大于2%的占總數(shù)的73.69%，并含少量差和非烴(氣)源巖，總之，三疊系烴(氣)源巖為很好和好烴(氣)源巖。ML1剖面侏羅系泥巖、炭質(zhì)泥巖和煤巖以很好烴(氣)源巖為主，并含部分中等和好烴(氣)源巖，所有樣品的TOC都大于0.6%，無非烴(氣)源巖樣品。RS1剖面侏羅系泥巖、炭質(zhì)泥巖和煤巖樣品這5種類型烴源巖均有分布，但仍以很好和中等烴(氣)源巖為主，TOC大于0.6%的樣品占總數(shù)的76.92%，并含部分非、差和好烴(氣)源巖。

表2 南祁連盆地木里坳陷巖石樣品TOC含量(分布比例/%)Table 2 The classification of rock samples by TOC content in the Muli Depression,Southern Qilian Basin(distribution proportion/%)

整體來看，四套層系中侏羅系和三疊系樣品均以很好、好和中等烴(氣)源巖為主，并含部分非和差烴(氣)源巖；而石炭系和二疊系的巖石樣品則以非和差烴(氣)源巖為主。

3.1.2 生烴潛量

生烴潛量(S1+S2)是評價烴(氣)源巖生烴潛力的重要參數(shù)之一，用來表示單位質(zhì)量烴源巖的產(chǎn)油潛能，可以更加直接和客觀地反映烴(氣)源巖的生烴能力[38]。

根據(jù)本次實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果，依據(jù)S1+S2的值，以2、6、20 mg/g為劃分標(biāo)準(zhǔn)，將所采集氣源巖樣品分為差、中等、好、最好4個類別[37]。再將各剖面氣源巖樣品的生烴潛量在各層系中所占的比重記錄在表3中，結(jié)果表明：DL1剖面石炭系泥巖樣品均為非烴(氣)源巖；二疊系泥巖、泥灰?guī)r樣品也均為非烴(氣)源巖。DL2剖面二疊系泥巖、泥灰?guī)r、炭質(zhì)泥巖和灰?guī)r的生烴潛量值顯示為非烴(氣)源巖。JC1剖面三疊系泥巖、炭質(zhì)泥巖和煤巖樣品4種類型烴源巖均有分布，以中等和差烴(氣)源巖為主，并含部分好和最好烴(氣)源巖。ML1剖面侏羅系泥巖、炭質(zhì)泥巖和煤巖以最好和好烴(氣)源巖為主，其中生烴潛量大于6 mg/g的樣品占總數(shù)的65.22%，并含部分中等和差烴(氣)源巖。RS1剖面侏羅系泥巖、炭質(zhì)泥巖和煤巖樣品則4種類型烴源巖均有分布，但以差烴(氣)源巖為主，并含部分好和最好烴(氣)源巖。

表3 南祁連盆地木里坳陷巖石樣品S1+S2分類統(tǒng)計(jì)(分布比例/%)Table 3 S1+S2 classification of rock samples taken from the Muli Depression,Southern Qilian Basin(distribution proportion/%)

從以上數(shù)據(jù)可以看出，以生烴潛量為指標(biāo)的評價結(jié)果較以總有機(jī)碳含量為指標(biāo)的評價結(jié)果要明顯差一些，推測由于該區(qū)構(gòu)造作用強(qiáng)烈且斷層發(fā)育，所采集的野外剖面露頭樣品受淋濾和風(fēng)化作用影響，從而導(dǎo)致評價結(jié)果的差異性。結(jié)合前人研究，淋濾和風(fēng)化作用對生烴潛量測試結(jié)果的影響要強(qiáng)于對總有機(jī)碳的[39]。

生烴潛量在有機(jī)質(zhì)豐度的評價中還可結(jié)合總有機(jī)碳含量和氫指數(shù)來評價烴源巖的質(zhì)量。將四套層系5條剖面巖石樣品的生烴潛量(S1+S2)分別與總有機(jī)碳含量(TOC)、氫指數(shù)(HI)投圖顯示(圖2，圖3)，DL1剖面石炭系泥巖樣品均為非烴(氣)源巖；DL2剖面二疊系泥巖、泥灰?guī)r、灰?guī)r和炭質(zhì)泥巖樣品顯示為非、很差和一般烴(氣)源巖；JC1剖面三疊系泥巖和炭質(zhì)泥巖樣品及ML1、RS1剖面侏羅系泥巖、炭質(zhì)泥巖4種類型烴源巖均有分布，三疊系以中等和好烴(氣)源巖為主，侏羅系以中等、好、很好烴(氣)源巖為主，并含部分差烴源巖。該結(jié)果與TOC判斷結(jié)果基本一致。

3.2 有機(jī)質(zhì)類型

本文有機(jī)質(zhì)類型的劃分依據(jù)三類四分法[38]?，F(xiàn)將5個剖面泥巖、炭質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r、灰?guī)r和煤巖樣品的生烴潛量(S1+S2)、氫指數(shù)、降解率(D)等參數(shù)統(tǒng)計(jì)如下(表4)，并將其熱解結(jié)果中的氫指數(shù)與熱解峰溫(Tmax)投圖(圖4)。從圖4和表4可以看出，DL1剖面石炭系泥巖樣品有機(jī)質(zhì)類型從表4中看出主要為Ⅱ2型和Ⅲ型，由于其氫指數(shù)較低，遂未在圖中投點(diǎn)表示；DL1、DL2剖面中二疊系泥巖、炭質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r和灰?guī)r樣品的有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅲ型和Ⅱ型(Ⅱ1型和Ⅱ2型),其中Ⅲ型占主要優(yōu)勢；JC1剖面三疊系泥巖、炭質(zhì)泥巖和煤巖樣品有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅲ型，并含少量的Ⅱ型(Ⅱ1型和Ⅱ2型)；ML1剖面侏羅系泥巖、炭質(zhì)泥巖和煤巖樣品有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅰ型和Ⅲ型，并含部分Ⅱ型(Ⅱ1型和Ⅱ2型)；RS1剖面侏羅系泥巖、炭質(zhì)泥巖和煤巖樣品有機(jī)質(zhì)類型以Ⅲ型占主要優(yōu)勢，含少量Ⅰ型和Ⅱ型(Ⅱ1型和Ⅱ2型)。

圖2 南祁連盆地木里坳陷實(shí)測剖面樣品TOC與S1+S2投點(diǎn)圖Fig.2 Correlation of the measured TOC and S1+S2 in sampled sections taken from the Muli Depression,Southern Qilian Basin

圖3 南祁連盆地木里坳陷實(shí)測剖面樣品S1+S2與氫指數(shù)投點(diǎn)圖Fig.3 Correlation of the measured S1+S2 and IH in sampled sections taken from the Muli Depression,Southern Qilian Basin

同時，對JC1剖面、ML1剖面和RS1剖面部分泥巖、炭質(zhì)泥巖和煤巖樣品進(jìn)行了干酪根顯微組分的鑒定、干酪根元素分析、干酪根碳同位素和族組分分析(表5)，由于石炭系和二疊系樣品總體以非和差烴(氣)源巖為主，遂沒有進(jìn)行相關(guān)測試分析。干酪根的類型主要由腐泥組、殼質(zhì)組、鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組4種組分決定，依據(jù)各組分的含量計(jì)算出類型指數(shù)TI以指示有機(jī)質(zhì)類型，其中TI=100A+50B-75C-100D，A代表腐泥質(zhì)含量、B代表殼質(zhì)組含量、C代表鏡質(zhì)組含量、D代表惰質(zhì)組含量。同時，通過統(tǒng)計(jì)干酪根H/C原子比和O/C原子比也可以確定干酪根類型，干酪根C同位素和族組分中飽和烴與芳香烴的比值同樣可以指示干酪根的類型[40]。結(jié)果顯示，JC1剖面三疊系泥巖樣品主要以Ⅲ型為主，ML1和RS1剖面侏羅系泥巖樣品以Ⅲ型Ⅱ2型為主。總體來看，干酪根顯微組分鑒定與巖石熱解參數(shù)判斷基本一致。

表4 南祁連盆地木里坳陷各剖面及層系有機(jī)質(zhì)類型參數(shù)統(tǒng)計(jì)(分布比例/%)Table 4 Statistics of the types of organic matters in rock samples taken from the Muli Depression,Southern Qilian Basin(distribution proportion/%)

綜合以上分析，南祁連盆地木里坳陷石炭系、二疊系剖面樣品有機(jī)質(zhì)類型多為Ⅱ型和Ⅲ型，三疊系剖面樣品多為Ⅲ型，含個別Ⅱ2型，侏羅系剖面樣品多為Ⅱ型和Ⅲ型，且最具有生油潛量的Ⅰ型干酪根較少出現(xiàn)，整體上四套層系烴源巖單從干酪根類型來看對生氣較為有利。

3.3 有機(jī)質(zhì)熱演化程度

有機(jī)質(zhì)熱演化程度作為評價烴(氣)源巖的基本參數(shù)之一，是指有機(jī)質(zhì)向石油轉(zhuǎn)化的熱力學(xué)反應(yīng)程度，即有機(jī)質(zhì)成熟度。其中，鏡質(zhì)體反射率(Ro)為常用的有機(jī)質(zhì)熱演化程度的判定指標(biāo)[37-38]。

圖4 南祁連盆地木里坳陷樣品熱解HI與Tmax投點(diǎn)圖Fig.4 Correlation of HI to Tmax in the samples taken from the Muli Depression,Southern Qilian Basin

表5 南祁連盆地木里坳陷泥巖樣品有機(jī)質(zhì)類型Table 5 Organic matter types of the mudstone samples taken from the Muli Depression,Southern Qilian Basin

JC1剖面、ML1剖面和RS1剖面部分泥巖、炭質(zhì)泥巖和煤巖樣品的鏡質(zhì)體反射率測定結(jié)果表明，JC1剖面三疊系泥巖樣品的Ro介于0.742%～0.98%；ML1剖面侏羅系炭質(zhì)泥巖、泥巖樣品的Ro介于0.615%～0.715%；RS1剖面侏羅系炭質(zhì)泥巖、泥巖和煤巖樣品的Ro介于0.798%～1.115%。其中，鏡質(zhì)體反射率(Ro)<0.5%，0.5%～0.7%，0.7%～1.2%，1.2%～2.0%，>2.0%分別指示有機(jī)質(zhì)熱演化程度的5個階段，即未熟、低熟、成熟、高成熟及過成熟?，F(xiàn)將三個剖面泥巖、炭質(zhì)泥巖和煤巖樣品的鏡質(zhì)體反射率投點(diǎn)(圖5)，并結(jié)合有機(jī)質(zhì)演化程度的5個階段，整體上來說三疊系泥巖樣品處于成熟階段，侏羅系泥巖、炭質(zhì)泥巖和煤巖樣品主要處于成熟階段，少部分為低成熟階段。

另外，從氫指數(shù)與Tmax投點(diǎn)圖中可以看出(圖6)，整體上，三疊系和侏羅系氣源巖樣品有機(jī)質(zhì)熱演化階段處于成熟和過成熟階段，少部分為未成熟階段。其結(jié)果與Ro投點(diǎn)圖所示結(jié)果基本一致?？傮w來說，三疊系和侏羅系的泥巖、泥頁巖和煤巖樣品主要處于成熟階段。

圖5 南祁連盆地木里坳陷實(shí)測剖面樣品鏡質(zhì)體反射率Fig.5 Vitrinite reflectance of the measured samples taken from the Muli Depression,Southern Qilian Basin

圖6 南祁連盆地木里坳陷樣品熱解HI與TmaxFig.6 Correlation of the pyrolysis HI and Tmax for the samples taken from the Muli Depression,Southern Qilian Basin

4 討論

本次所測剖面位于南祁連盆地木里坳陷，該區(qū)共發(fā)育了4套烴源巖系，從老到新分別為石炭系深褐色泥巖、下二疊統(tǒng)深灰色灰?guī)r、上三疊統(tǒng)黑色泥巖和侏羅系灰黑色泥頁巖[24-25]。之前研究表明該區(qū)天然氣水合物中的烴類氣體主要為油伴生氣且與下伏伴生的烴源巖密切相關(guān)[41-42]，通過采集木里坳陷4套層系的泥巖、泥灰?guī)r、炭質(zhì)泥巖和煤巖樣品進(jìn)行地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)分析，以研究石炭-侏羅系四套層系烴(氣)源巖的有機(jī)質(zhì)豐度、有機(jī)質(zhì)類型和有機(jī)質(zhì)成熟度等地球化學(xué)特征，進(jìn)一步探討不同層系烴(氣)源巖為天然氣水合物提供的氣源條件。

4.1 石炭系-二疊系烴(氣)源巖

之前研究認(rèn)為該區(qū)石炭系-二疊系泥巖累計(jì)厚度值較低，認(rèn)為受構(gòu)造作用影響且斷層發(fā)育，導(dǎo)致局部地層減薄，泥巖層大部分被剝蝕，難以作為天然氣水合物潛在氣源巖[43]。本次實(shí)測DL1剖面中石炭系泥巖樣品TOC均小于0.6%，二疊系泥巖、泥灰?guī)r樣品TOC均小于0.4%。DL2剖面中二疊系泥巖、泥灰?guī)r、炭質(zhì)泥巖和灰?guī)rTOC數(shù)據(jù)分布較為離散，TOC大于0.6%的樣品占總數(shù)的60%，石炭、二疊系樣品熱解生烴潛量均小于2 mg/g，從有機(jī)碳和熱解生烴潛量來看，DL1、DL2剖面中石炭、二疊系烴(氣)源巖樣品主要為非和差烴源巖。從圖4和表4可以看出，石炭系泥巖樣品有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ2型和Ⅲ型；二疊系泥巖、泥灰?guī)r、炭質(zhì)泥巖和灰?guī)r樣品有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅲ型和Ⅱ型(Ⅱ1型和Ⅱ2型)，其中Ⅲ型占主要優(yōu)勢。從氫指數(shù)與Tmax投點(diǎn)圖中可以看出(圖6)，石炭、二疊系泥巖處于過成熟階段。結(jié)果表明，石炭、二疊系整體生烴能力較差，難以成為天然氣水合物潛在氣源巖。

4.2 三疊系烴(氣)源巖

有研究表明木里坳陷上三疊統(tǒng)尕勒得寺組具有良好的生烴潛力，總體以發(fā)育泥巖為主，是最為有利生烴層位[44-47]，可作為天然氣水合物氣源巖[27-30,43]。本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，三疊系泥巖、炭質(zhì)泥巖和煤巖烴(氣)源巖樣品TOC大于1%的占總數(shù)的84.22%，大于2%的樣品占總數(shù)的73.69%，37個樣品熱解生烴潛量平均為3.76 mg/g，其中，熱解生烴潛量在2～6 mg/g占樣品總數(shù)的34.21%，氯仿瀝青“A”平均為0.89‰，總體來看，JC1剖面三疊系烴(氣)源巖以很好和好為主，并含少量差烴源巖和非烴源巖。

按照J(rèn)C1剖面泥巖、炭質(zhì)泥巖和煤巖共37個樣品統(tǒng)計(jì)，氫指數(shù)低于150 mg/g的Ⅲ型有機(jī)質(zhì)占97.37%，150～350 mg/g的Ⅱ2型有機(jī)質(zhì)占2.63%。干酪根組分鑒定顯示，上三疊統(tǒng)泥巖有機(jī)質(zhì)中腐泥組的含量分布在7%～55%，鏡質(zhì)組的含量在8%～15%，殼質(zhì)組平均含量在0%～18%，惰質(zhì)組平均含量在30%～80%，干酪根H/C原子比普遍小于1.2，大多數(shù)樣品在0.7～1.0，表明三疊系有機(jī)質(zhì)類型以Ⅲ型為主，含少量Ⅱ2型。三疊系樣品的鏡質(zhì)體反射率Ro值為0.74%～0.98%，整體上處于成熟階段。從有機(jī)地球化學(xué)特征來看，三疊系生氣能力較強(qiáng)，可作為天然氣水合物主要潛在氣源巖。

4.3 侏羅系烴(氣)源巖

該區(qū)侏羅紀(jì)時期受燕山作用早期影響，發(fā)生局部拉張，形成一些山間條帶狀斷陷盆地，并沉積了一套中侏羅統(tǒng)厚層泥巖和煤層[22,48-49]。通過對木里坳陷三露天井田和聚乎更礦區(qū)鉆孔所采集的侏羅系樣品進(jìn)行測試表明，其有機(jī)質(zhì)含量高，好和較好烴源巖居多[26,50]。其中，中侏羅統(tǒng)含煤層段及其周圍的炭質(zhì)泥巖可為天然氣水合物提供氣源條件[27-32]。

本次實(shí)測ML1剖面侏羅系泥巖、炭質(zhì)泥巖和煤巖樣品TOC都大于0.6%，大于2.0%的占樣品總數(shù)的82.61%，無非烴源巖樣品，23個樣品熱解生烴潛量在0.42～202.12 mg/g，平均熱解生烴潛量為52.08 mg/g，其中大于2.0 mg/g的烴源巖占78.26%，6 mg/g以上的好烴源巖占65.22%，氯仿瀝青“A”平均為5.66‰。RS1剖面侏羅系泥巖、炭質(zhì)泥巖和煤巖樣品TOC大于0.6%的樣品占總數(shù)的76.92%，39個樣品熱解生烴潛量在0～82.78 mg/g，平均熱解生烴潛量為8.05 mg/g，其中大于2.0 mg/g的烴源巖占33.33%，氯仿瀝青“A”平均為0.64‰?？傮w來看，侏羅系以很好、好、中等烴(氣)源巖為主，并含部分差烴源巖。

按照ML1剖面泥巖、炭質(zhì)泥巖和煤巖共23個樣品統(tǒng)計(jì)，氫指數(shù)低于150 mg/g的Ⅲ型有機(jī)質(zhì)占30.43%，150～350 mg/g的Ⅱ2型有機(jī)質(zhì)占47.83%，大于350 mg/gⅡ1型或Ⅰ型有機(jī)質(zhì)占21.74%，干酪根組分鑒定顯示，ML1剖面樣品有機(jī)質(zhì)中腐泥組的含量分布在1%～75%，鏡質(zhì)組的含量在3%～10%，殼質(zhì)組平均含量在0%～16%，惰質(zhì)組平均含量在9%～90%，干酪根H/C原子比普遍小于1.2，大多數(shù)樣品在0.7～1.0。RS1剖面按照泥巖、炭質(zhì)泥巖和煤巖共39個樣品統(tǒng)計(jì)，氫指數(shù)低于150 mg/g的Ⅲ型有機(jī)質(zhì)占87.18%，150～350 mg/g的Ⅱ2型有機(jī)質(zhì)占12.82%，無大于350 mg/gⅡ1型或Ⅰ型有機(jī)質(zhì)，干酪根組分鑒定顯示，RS1剖面樣品有機(jī)質(zhì)中腐泥組的含量分布在48%～57%，鏡質(zhì)組的含量在2%～6%，殼質(zhì)組平均含量在0.5%～1.5%，惰質(zhì)組平均含量在37%～46%，干酪根H/C原子比整體小于1.2，大多數(shù)樣品在0.5～0.7。綜合兩個剖面的測試結(jié)果，侏羅系有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ型和Ⅲ型。ML1剖面烴(氣)源巖樣品的鏡質(zhì)體反射率Ro值為0.62%～0.72%，RS1剖面烴(氣)源巖樣品的鏡質(zhì)體反射率Ro值為0.80%～1.12%，整體上侏羅系處于成熟階段。整體上，侏羅系從有機(jī)地球化學(xué)特征來看，對天然氣水合物的氣源條件有一定貢獻(xiàn)意義，可作為天然氣水合物次要潛在氣源巖。

5 結(jié)論

1) 石炭系-二疊系有機(jī)質(zhì)豐度偏低，TOC普遍小于0.4%，為非和差烴源巖，有機(jī)質(zhì)類型多為Ⅱ型和Ⅲ型，有機(jī)質(zhì)成熟度為過成熟，生烴能力較差，難以成為天然氣水合物潛在氣源巖。

2) 三疊系TOC大于1%的樣品占總數(shù)的84.22%，大于2%的占總數(shù)的73.69%，氯仿瀝青“A”平均為0.89‰，以很好和好烴源巖為主，并含少量差和非烴源巖，有機(jī)質(zhì)類型以Ⅲ型為主，含少量Ⅱ2型，鏡質(zhì)體反射率Ro值為0.74%～0.98%，整體上處于成熟階段，生氣能力較強(qiáng)，可作為天然氣水合物主要潛在氣源巖。

3) 侏羅系以很好、好和中等烴源巖為主，并含部分差烴源巖，有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ型和Ⅲ型，Ro值為0.62%～0.97%，整體上處于成熟階段，可作為天然氣水合物次要潛在氣源巖。