松遼盆地古龍頁巖有機質(zhì)豐度旋回性與巖相古地理

付秀麗 蒙啟安 鄭 強 王忠杰金明玉 白 月 崔坤寧

（1.東北石油大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，黑龍江 大慶 163318；2.中國石油大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院，黑龍江 大慶 163712；3.黑龍江省陸相頁巖油重點實驗室，黑龍江 大慶 163712；4.中國石油大慶油田有限責(zé)任公司測試技術(shù)服務(wù)分公司，黑龍江 大慶 163311）

0 引 言

有機質(zhì)豐度是國內(nèi)外含油氣盆地?zé)N源巖評價的重要內(nèi)容之一［1-6］，也是頁巖油甜點評價的重要指標(biāo)［7-8］，評價方法以實驗分析及測井多指標(biāo)預(yù)測為主，主要評價參數(shù)為有機碳含量（w（TOC））、氯仿瀝青“A”含量、巖石熱解參數(shù)S1及S2等［9-12］。前人［13-20］研究認(rèn)為烴源巖的分布受控于深水陸棚相、深海相和半深湖—深湖相等沉積相帶的控制。

頁巖有機質(zhì)豐度的分布規(guī)律與沉積環(huán)境及沉積相具有一定關(guān)系，頁巖形成的地球化學(xué)環(huán)境如古氣候、古鹽度、古氧化還原環(huán)境及古生產(chǎn)力很大程度上控制了有機質(zhì)的富集［21-22］。吉利明、李浩等［22-24］認(rèn)為有機質(zhì)豐度的影響因素主要為構(gòu)造沉降、藻類富集、熱液活動及沉積相等。崔寶文等［25］認(rèn)為有機層序的分布受到沉積古環(huán)境的控制，與古鹽度、古氣候、氧化還原環(huán)境、古水深及古生產(chǎn)力具有很好的相關(guān)性。

前人［7-8］對于松遼盆地青山口組一、二段烴源巖有機質(zhì)豐度的研究包括烴源巖評價、資源潛力分析及形成古環(huán)境分析等，對古龍頁巖有機質(zhì)組分、成熟度及有機質(zhì)演化進行了詳細研究［8］，建立了古龍頁巖有機層序地層劃分方案［25］。但對于松遼盆地古龍頁巖有機質(zhì)豐度旋回性的分析未見報道，缺乏有機質(zhì)豐度旋回性變化特征與巖相古地理演化的關(guān)系的研究，影響了對古龍頁巖油富集規(guī)律的認(rèn)識。

本文以豐富的古龍頁巖巖心資料為基礎(chǔ)，通過巖心觀察與毫米級精描、巖石熱解、全巖礦物分析測試等研究方法，結(jié)合松遼盆地青山口組沉積和構(gòu)造背景，確定古龍頁巖巖相的劃分方案，厘清松遼盆地北部青山口組一、二段湖相區(qū)有機質(zhì)豐度旋回性變化特征，分析其與巖相古地理演化的關(guān)系。研究成果可以有效指導(dǎo)頁巖油富集規(guī)律認(rèn)識并豐富頁巖油成藏地質(zhì)理論，為頁巖油勘探開發(fā)及井位部署提供重要依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

松遼盆地位于中國東北地區(qū)，是世界上最大的典型陸相沉積盆地之一。盆地共劃分為6 個一級構(gòu)造單元（圖1（a））。盆地內(nèi)地層主要發(fā)育3 層結(jié)構(gòu)：基底、斷陷層和坳陷層［26-28］。松遼盆地中淺層已發(fā)現(xiàn)的油氣主要分布在白堊系泉頭組—嫩江組，發(fā)育姚二、三段和嫩一段的薩爾圖油層（S）、姚一段的葡萄花油層（P）、青二、三段的高臺子油層（G）和泉三、四段的扶余油層（FY）（圖1（b））。

松遼盆地曾發(fā)生過2 次大規(guī)模的湖泛地質(zhì)事件，主要發(fā)生在青山口組一段和嫩江組一段［27-28］。

古龍頁巖主要發(fā)育在松遼盆地青山口組一、二段，青山口組地層是坳陷期首次湖泛期形成的，沉積相以三角洲—湖相沉積為主，中央坳陷區(qū)青山口組一段Q1—Q6油層組和青山口組二段中下部Q7—Q9油層組主要沉積了200～500 m 厚的、以泥頁巖為主的細粒沉積，夾有薄層介屑灰?guī)r、泥質(zhì)粉砂巖和泥質(zhì)白云巖夾層［29］。

青山口組一段湖相面積達到4.2×104km2，其暗色泥頁巖厚度平均為65 m，是優(yōu)質(zhì)烴源巖最為發(fā)育的層段。青山口組二段湖相面積為2.8×104km2，其暗色泥頁巖厚度平均為185 m，是僅次于青山口組一段優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育的層段［26］。

松遼盆地青山口組一、二段湖相區(qū)泥頁巖累計沉積厚度比例超過90%，w（TOC）整體大于1%。

松遼盆地青山口組一段Q1—Q6油層組和青山口組二段中下部Q7—Q9油層組是目前古龍頁巖油勘探開發(fā)的重點層位（圖1（b）），齊家—古龍地區(qū)是松遼盆地青山口組一段和青山口組二段中下部中—高成熟頁巖油勘探的重點地區(qū)。

圖1 松遼盆地構(gòu)造分區(qū)及地層柱狀圖Fig.1 Structural division and stratigraphic column of Songliao Basin

松遼盆地青山口組一段和青山口組二段中下部半深湖—深湖相的頁巖有機質(zhì)豐度較高，而其他白云巖、灰?guī)r及粉砂巖薄層的有機質(zhì)豐度較低，這種巖性旋回性變化導(dǎo)致了有機質(zhì)豐度的旋回性變化，而沉積巖性的變化反映了巖相古地理的變化，因此，正確認(rèn)識松遼盆地青山口組一段和青山口組二段下部有機質(zhì)豐度旋回性變化特征及成因，對于解釋古龍頁巖形成的沉積環(huán)境具有重要意義。

2 有機質(zhì)豐度旋回性特征

松遼盆地青山口組一段和青山口組二段下部共劃分為9 個油層組，青一段為Q1—Q6油層組，青二段為Q7—Q9油層組（圖1（b）），為目前古龍頁巖油勘探開發(fā)的重點油層。

青山口組一段和青山口組二段下部烴源巖有機質(zhì)類型主要為I 型，有機質(zhì)組分主要為藻類體，有機碳含量越高、藻類體含量越高［8］，縱向上有機碳含量（w（TOC））和游離烴含量（S1）呈現(xiàn)旋回性變化［26］（圖2）。

圖2 松遼盆地井A3青山口組有機質(zhì)豐度綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive stratigraphic column of organic matter abundance in Well A3 in Songliao Basin

2.1 青一段

2.1.1 Q1油層組

Q1油層組w（TOC）和S1發(fā)育2 個向上變大的次級旋回和1個向上變小的次級旋回。

從底部數(shù)第1 個次級旋回為向上變大，底部w（TOC）平均為1.2%，頂部變大平均為2.7%，底部S1平均為4.4 mg/g，頂部為9.4 mg/g。

第2 個次級旋回向上變小，底部w（TOC）平均為2.7%，頂部變小為2.1%，底部S1平均為9.4 mg/g，頂部為7.4 mg/g。

第3 個次級旋回臺階式向上變大，持續(xù)的時間較長，其底部w（TOC）平均為2.1%，向上逐漸變大為4.0%，底部S1平均為7.4 mg/g，向上逐漸變大為14.2 mg/g。

2.1.2 Q2油層組

Q2油層組w（TOC）和S1發(fā)育2 個次級旋回。

底部第1 個次級旋回w（TOC）平均為2%，向上變大為5.2%，底部S1平均為9.9 mg/g，向上變大為14.8 mg/g。

第2 個次級旋回w（TOC）平均為5.2%，頂部急劇減小變?yōu)?.9%；底部S1平均為14.8 mg/g，向上變小為7.0 mg/g。

2.1.3 Q3油層組

Q3油層組w（TOC）和S1整體為鋸齒狀變化，總體上發(fā)育4 個次級旋回，w（TOC） 為1.6%～2.7%，S1為5.2～11.9 mg/g，向上變大。

從底部數(shù)第1 個次級旋回向上變大，底部w（TOC）平均為1.9%，向上變大為2.6%，底部S1平均為6.3 mg/g，向上增大為9.7 mg/g。

第2 個次級旋回臺階式向上變小，底部w（TOC）平均為2.6%，向上減小為1.6%，底部S1平均為9.7 mg/g，頂部為5.8 mg/g。

第3 個次級旋回臺階式向上變大，底部w（TOC）平均為1.7%，頂部為2.6%，底部S1平均為5.9 mg/g，頂部為10.8 mg/g。

第4 個次級旋回臺階式向上變小，底部w（TOC）平均為2.4%，頂部為1.8%，底部S1平均為8.0 mg/g，向上減小為5.8 mg/g。

2.1.4 Q4油層組

Q4油層組w（TOC）和S1呈現(xiàn)先增大后減小變化趨勢，發(fā)育2 個向上變大的次級旋回和1 個向上變小的次級旋回。

下部第1 個次級旋回向上變大，w（TOC）平均值從底部的1.6%，向上增大為頂部的2.6%，S1平均值從底部的5.6 mg/g 變?yōu)?.5 mg/g。

第2 個次級旋回向上變大，w（TOC）平均值從底部的1.7%，增大為頂部的2.6%，S1平均值從底部的5.9 mg/g 增大為頂部的8.8 mg/g。

第3 個次級旋回向上變小，w（TOC）平均值從底部的1.9%，向上變大為頂部的1.7%，S1平均值從底部的7.7 mg/g 向上變?yōu)轫敳康?.0 mg/g。

2.1.5 Q5油層組

Q5油層組w（TOC）和S1整體呈現(xiàn)先減小、增大再減小的趨勢，發(fā)育3 個次級旋回。

底部第1 個次級旋回向上變小，w（TOC）平均值從底部的2.3%向上變小為頂部1.9%，S1平均值從底部的8.6 mg/g 向上變小為頂部的6.7 mg/g。

第2 個次級旋回向上變大，w（TOC）平均值從底部的1.9%向上變?yōu)?.5%，S1平均值從底部的6.5 mg/g 向上變?yōu)轫敳康?0.0 mg/g。

第3 個次級旋回向上變小，w（TOC）平均值從底部的2.5%向上變?yōu)轫敳康?.9%，S1平均值從底部的8.1 mg/g 向上變?yōu)?.4 mg/g。

2.1.6 Q6油層組

Q6油層組w（TOC）和S1呈現(xiàn)先減小、增大后減小的變化趨勢，發(fā)育5 個次級旋回。

下部第1 個次級旋回向上變小，w（TOC）平均值從底部的1.9%向上變?yōu)?.3%，S1平均值從底部的6.2 mg/g 向上變?yōu)轫敳康?.9 mg/g。

第2 個次級旋回向上變大，w（TOC）平均值從底部的1.2%向上變?yōu)轫敳康?.5%，S1平均值從底部的4.1 mg/g 向上變?yōu)轫敳康?.4 mg/g。

第3 個次級旋回向上變小，w（TOC）平均值從底部的1.5%向上變?yōu)?.0%，S1平均值從底部的5.4 mg/g 向上變?yōu)轫敳?.2 mg/g。

第4 個次級旋回向上變大，w（TOC）平均值從底部的1.0%向上變?yōu)?.6%，S1平均值從底部的4.2 mg/g變?yōu)轫敳康?.9 mg/g。

第5 個次級旋回向上變小，w（TOC）平均值從底部的1.6%向上變?yōu)?.0%，S1平均值從底部的5.9 mg/g 向上變?yōu)轫敳康?.7 mg/g。

2.2 青二段

2.2.1 Q7油層組

Q7油層組w（TOC）和S1呈現(xiàn)向上增大、減小后又增大的趨勢，進一步可劃分為3 個次級旋回。

最下部第1 個次級旋回向上變大，w（TOC）平均值從1.4% 變?yōu)?.8%，S1平均值從底部4.7 mg/g 向上變?yōu)轫敳康?.6 mg/g。

第2 個次級旋回向上變小，w（TOC）平均值從1.7%向上變?yōu)?.2%，S1平均值從6.3 mg/g 向上變?yōu)?.5 mg/g。

第3 個次級旋回向上變大，w（TOC）平均值從1.2%變?yōu)?.0%，S1平均值從底部3.2 mg/g 向上變?yōu)轫敳康?.8 mg/g。

2.2.2 Q8油層組

Q8油層組w（TOC）和S1整體呈現(xiàn)鋸齒狀變化，w（TOC）平均值為1.7%～2.4%，S1平均值為2.3～8.3 mg/g，從下到上共發(fā)育3 個向上變小的次級旋回，3 個向上變大的次級旋回。

從最下部數(shù)第1 個次級旋回向上變小，w（TOC）平均值從1.6%向上變小為1.1%，S1平均值從底部的5.9 mg/g 向上變小為5.2 mg/g。

第2 個次級旋回向上變大，w（TOC）平均值從1.1%向上變大為1.8%，S1平均值從底部的5.2 mg/g向上變大為5.9 mg/g。

第3 個次級旋回向上變小，w（TOC）平均值從1.8% 向上變小為1.3%，S1平均值從底部的5.9 mg/g 向上變小為4.6 mg/g。

第4 個次級旋回曲線呈現(xiàn)指狀劇增變化，w（TOC）平均值從1.5%向上驟變?yōu)?.4%，S1平均值從底部的4.3 mg/g 向上變大為11.1 mg/g。

第5 個次級旋回向上急劇減小，w（TOC）平均值從3.4%向上變小為1.8%，S1平均值從底部的11.1 mg/g 向上變小為5.0 mg/g。

第6 個次級旋回向上增大，w（TOC）平均值從1.6%向上逐漸變大為2.1%，S1平均值從底部的4.7 mg/g 向上變大為9.2 mg/g。

2.2.3 Q9油層組

Q9油層組發(fā)育6 個次級旋回。

從下部數(shù)第1 個次級旋回向上變大，w（TOC）平均值從1.8%向上稍微增大為2.7%，S1平均值從底部的7.1 mg/g 向上變大為11.2 mg/g。

第2 個次級旋回向上變小，w（TOC）平均值從2.7%向上變小為1.8%，S1平均值從11.1 mg/g 向上變小為3.5 mg/g。

第3 個次級旋回向上變大，w（TOC）平均值從1.2% 向上變大為2.2%，S1平均值從底部的3.2 mg/g 變大為8.0 mg/g。

第4 個次級旋回向上變小，w（TOC）平均值從2.2%向上變小為1.2 %，S1平均值從8.0 mg/g 變小為4.4 mg/g。

第5 個次級旋回向上變大，其中w（TOC）平均值從1.2%向上變大為2.7%，S1平均值從底部的4.4 mg/g 變大為9.7 mg/g。

第6 個次級旋回呈臺階式逐漸向上變小，其中w（TOC）平均值從底部的2.6% 向上變小為1.0%，S1平均值從底部的9.6 mg/g 向上變小為3.4 mg/g。

3 巖相類型劃分

3.1 劃分依據(jù)

松遼盆地青山口組一段和青山口組二段下部巖性以頁巖為主，根據(jù)前人［13］對細粒沉積巖的劃分方案，按照層理構(gòu)造、礦物類型、有機質(zhì)豐度及頁理密度等地質(zhì)特征對青山口組一段和青山口組二段下部巖相進行劃分。

3.1.1 層理構(gòu)造

青山口組一段和青山口組二段下部巖心精描顯示，頁巖巖石原生構(gòu)造具有紋層狀和層狀2 種典型沉積構(gòu)造類型。

紋層狀構(gòu)造包括黏土質(zhì)紋層和長英質(zhì)紋層2 種類型，單紋層厚度小于1 cm，發(fā)育水平層理，表現(xiàn)形式為：（1）黏土質(zhì)紋層與長英質(zhì)紋層薄互層，單紋層厚度多小于1 mm；（2）主體為黏土質(zhì)紋層或紋層組，局部夾長英質(zhì)紋層，表現(xiàn)為夾紋層構(gòu)造，所夾紋層厚度多小于1 cm。

層狀構(gòu)造主要表現(xiàn)為夾雜于泥巖段中的粉（細）砂巖和介形蟲灰?guī)r，厚度大于1 cm。

3.1.2 礦物類型

礦物成分根據(jù)細粒沉積物中的主要礦物類型，采用黏土—長英質(zhì)—碳酸鹽礦物三端元進行劃分，進一步細分為黏土質(zhì)、長英質(zhì)和碳酸質(zhì)3 種類型。

3.1.3 有機質(zhì)豐度

w（TOC）是反映有機質(zhì)豐度的直接參數(shù)，也是頁巖油成藏條件評價的重要指標(biāo)。依據(jù)w（TOC） 將細粒沉積物劃分為高有機質(zhì)含量（w（TOC） ≥2%）、 中 等 有 機 質(zhì) 含 量（2%＞w（TOC） ≥1%） 和低有機質(zhì)含量（w（TOC） ＜1%）3 種類型。

3.1.4 頁理密度

目前對頁巖巖相的劃分，基本上采用了上述4個參數(shù)或其中某個參數(shù)，但松遼盆地古龍頁巖儲集系統(tǒng)為有機、無機雙重成因，主要由基質(zhì)孔隙—頁理縫組成［30］，水平頁理縫極為發(fā)育，因此，本文采用了頁理（紋層）密度參數(shù)進行松遼盆地青山口組一段和青山口組二段下部的巖相劃分。

頁理（紋層）密度為每米巖心柱中發(fā)育的頁理條數(shù)，根據(jù)實際情況，將松遼盆地青山口組一段和青山口組二段下部頁理密度分為3 個等級：大于等于2 000 條/m、大于等于1 000 到小于2 000 條/m 和小于1 000 條/m，其中前2 個等級歸為高頁理密度，后1 個等級歸為低頁理密度。

3.2 巖相類型

在以上劃分方案的基礎(chǔ)上，結(jié)合松遼盆地青山口組一段和青山口組二段下部細粒沉積物的有機質(zhì)含量、巖心、薄片、全巖礦物成分及頁理密度將巖相劃分為7 種類型：高有機質(zhì)高密度紋層黏土質(zhì)頁巖相、高有機質(zhì)高密度紋層長英質(zhì)頁巖相、中有機質(zhì)低密度紋層長英質(zhì)頁巖相、低有機質(zhì)低密度紋層長英質(zhì)頁巖相、低有機質(zhì)層狀粉砂巖相、低有機質(zhì)層狀介屑灰?guī)r相和低有機質(zhì)層狀白云巖相（表1），其中前3 種為主要巖相類型（圖3）。

表1 松遼盆地青山口組一段和青山口組二段下部細粒沉積巖相類型劃分Table 1 Classification of fine-grained sedimentary lithofacies of Member Qing-1 and lower Qing-2 in Songliao Basin

圖3 松遼盆地青山口組一段和青山口組二段細粒沉積巖頁巖相特征照片F(xiàn)ig.3 Shale lithofacies and characteristics of fine-grained sedimentary rock of Member Qing-1 and Qing-2 in Songliao Basin

4 巖相古地理特征

4.1 單井有機質(zhì)豐度旋回性

松遼盆地青山口組一段和青山口組二段下部頁巖有機質(zhì)豐度縱向上整體呈現(xiàn)多旋回、多期次的變化規(guī)律，這種變化與頁巖形成的沉積環(huán)境和巖相類型相關(guān)性強。

由于Q2油層代表了青一段頁巖有機質(zhì)旋回的典型沉積特征，Q9油層組代表了青二段頁巖有機質(zhì)旋回的典型特征，以松遼盆地青山口組一段Q2油層組和青山口組二段Q9油層組為代表說明有機質(zhì)豐度縱向上的旋回性變化與巖相古地理的變化。

高有機質(zhì)高密度紋層頁巖相代表了高密度長英質(zhì)（介屑）與黏土質(zhì)層偶發(fā)育于富含有機質(zhì)的深湖—半深湖環(huán)境中，這些通常存在穩(wěn)定的水體分層，在氣候波動的情況下形成高密度的紋層，但整體形成于強還原—還原水體中，主要包括高有機質(zhì)高密度紋層黏土質(zhì)頁巖相和高有機質(zhì)高密度紋層長英質(zhì)頁巖相。

高有機質(zhì)高密度紋層黏土質(zhì)頁巖相主要發(fā)育于青山口組一段下部。顏色以灰黑色為主，紋層形態(tài)平直且連續(xù)性好，紋層成分以貧富有機質(zhì)黏土質(zhì)紋層為主，極少量長英質(zhì)或介屑紋層（圖3）。紋層厚度小于等于1 mm，紋層密度則大于等于1 000 條/m（圖4）。由于熱演化程度較高，有機質(zhì)排烴后黏土紋層色差不明顯，整體較暗（圖3）。有機質(zhì)豐度較高，w（TOC）≥2%，其形成時水體古鹽度常為淡水—微咸水或者淡水—咸水交替環(huán)境。

圖4 松遼盆地井A3青一段Q2油層組沉積環(huán)境Fig.4 Sedimentary environment of Q2 oil layers in Member Qing-1 of Well A3 in Songliao Basin

高有機質(zhì)高密度紋層長英質(zhì)頁巖相主要發(fā)育于青一段上部。顏色為灰黑色，紋層形態(tài)平直且連續(xù)，紋層成分以貧富有機質(zhì)黏土質(zhì)紋層為主，夾少量長英質(zhì)或介屑紋層（圖3）。紋層厚度小于1 mm，長英質(zhì)紋層小于0.5 mm，紋層密度則大于1 000 條/m（圖4）?？梢姲导y層夾亮紋層，但由于熱演化程度較高，有機質(zhì)排烴后暗紋層整體較暗，表象模糊（圖3）。有機質(zhì)豐度較高，w（TOC）≥2%，其形成時水體古鹽度常為淡水—微咸水，其次為淡水—咸水交替環(huán)境，整體形成于強還原沉積環(huán)境。

中低有機質(zhì)層段多與低密度紋層發(fā)育段相對應(yīng)，其中中有機質(zhì)低密度紋層長英質(zhì)頁巖相主要發(fā)育于青山口組一段上部和青山口組二段下部，代表了中等湖泊生產(chǎn)力（中等有機質(zhì)含量）在良好的保存條件與外緣長英質(zhì)沉積物間歇性注入條件下，藻類體呈斷續(xù)層狀分布的沉積特征。顏色為灰黑—深灰色，紋層形態(tài)平直、連續(xù)—斷續(xù)，紋層成分以長英質(zhì)紋層為主，其次為黏土質(zhì)或介屑紋層，其中可見泄水構(gòu)造。紋層厚度多大于1 mm，紋層密度則小于1 000 條/m（圖5）。表現(xiàn)為暗紋層夾亮紋層特征，可見較厚的長英質(zhì)或介屑紋層（圖3）。有機質(zhì)豐度相對較低，1%≤w（TOC）＜2%。

圖5 松遼盆地井A3青二段Q9油層組沉積環(huán)境Fig.5 Sedimentary environment in Q9 oil layers in Member Qing-2 of Well A3 in Songliao Basin

低有機質(zhì)低密度紋層長英質(zhì)頁巖相主要發(fā)育于青山口組二段半深湖相。低湖泊生產(chǎn)力在貧氧還原環(huán)境的保存條件下，有機質(zhì)呈零散分布，多數(shù)為低密度紋層頁巖沉積。低密度長英質(zhì)與黏土質(zhì)層偶發(fā)育于淡水—微咸水環(huán)境，水體分層不穩(wěn)定，水底多為貧氧還原狀態(tài)，有機質(zhì)富集環(huán)境相對較差。頁巖顏色為灰黑—深灰色，紋層形態(tài)平直—波狀、連續(xù)—斷續(xù)，紋層成分以長英質(zhì)紋層為主，其次為黏土質(zhì)或介屑紋層。紋層厚度多大于2 mm，紋層密度則小于1 000 條/m。表現(xiàn)為暗紋層夾亮紋層，可見較厚的長英質(zhì)或介屑紋層（圖3）。有機質(zhì)豐度相對較低，w（TOC）＜1%。

4.2 連井有機質(zhì)豐度旋回性

連井剖面上可以看出松遼盆地古龍頁巖有機質(zhì)豐度變化及巖相變化特征，以松遼盆地東西向井Y2—井C6 和南北向井A9—井Q1 青山口組一段Q2油層組連井巖相剖面、松遼盆地東西向井Y2—井C6 和南北向井A9—井Q1 青山口組二段Q9油層組聯(lián)井巖相剖面為例， 說明這種變化特征（圖6—圖9）。

4.2.1 Q2油層組

松遼盆地東西方向上（圖6），井Y2—井C6 青山口組一段Q2油層組巖相剖面發(fā)育了高有機質(zhì)高密度紋層黏土質(zhì)頁巖相、高有機質(zhì)高密度紋層長英質(zhì)頁巖相、中有機質(zhì)低密度紋層長英質(zhì)頁巖相、低有機質(zhì)層狀介屑灰?guī)r相和低有機質(zhì)層狀白云巖相5種巖相類型。其中，高有機質(zhì)高密度紋層黏土質(zhì)頁巖相和高有機質(zhì)高密度紋層長英質(zhì)頁巖相為主要類型。垂向上，下部均發(fā)育高有機質(zhì)高密度紋層黏土質(zhì)頁巖相，上部過渡為高有機質(zhì)高密度紋層長英質(zhì)頁巖相和中有機質(zhì)低密度紋層長英質(zhì)頁巖相，各巖相發(fā)育較穩(wěn)定，反映了水體突然變深到變淺的旋回過程，只在局部發(fā)育低有機質(zhì)層狀介屑灰?guī)r相和低有機質(zhì)層狀白云巖相。從東西方向看，在井A2 和井A3 井處高有機質(zhì)高密度紋層黏土質(zhì)頁巖相和高有機質(zhì)高密度紋層長英質(zhì)頁巖相地層沉積發(fā)育，向兩側(cè)減薄。

圖6 松遼盆地井Y2—井C6東西向Q2油層組巖相剖面Fig.6 W-E section lithofacies of Q2 oil layers of Well Y2-Well C6 in Songliao Basin

松遼盆地南北向方向上（圖7），井Q1—井A9巖相剖面Q2油層組發(fā)育了高有機質(zhì)高密度紋層黏土質(zhì)頁巖相、高有機質(zhì)高密度紋層長英質(zhì)頁巖相、中有機質(zhì)低密度紋層長英質(zhì)頁巖相、低有機質(zhì)層狀粉砂巖相、低有機質(zhì)層狀介屑灰?guī)r相和低有機質(zhì)層狀白云巖相6 種巖相類型。其中，高有機質(zhì)高密度紋層黏土質(zhì)頁巖相和高有機質(zhì)高密度紋層長英質(zhì)頁巖相為主要類型。垂向上，下部均發(fā)育高有機質(zhì)高密度紋層黏土質(zhì)頁巖相，上部過渡為高有機質(zhì)高密度紋層長英質(zhì)頁巖相和中有機質(zhì)低密度紋層長英質(zhì)頁巖相，各巖相發(fā)育較穩(wěn)定，反映了水體突然變深到變淺的旋回過程，只在局部發(fā)育低有機質(zhì)層狀粉砂巖相、低有機質(zhì)層狀介屑灰?guī)r相和低有機質(zhì)層狀白云巖相。從橫向上看，高有機質(zhì)高密度紋層黏土質(zhì)頁巖相在井A3 和井A9 處發(fā)育，沉積厚度較大，向北逐漸減薄，低有機質(zhì)層狀粉砂巖相和低有機質(zhì)層狀介屑灰?guī)r相主要發(fā)育在剖面北部。

圖7 松遼盆地井A9—井Q1南北向Q2油層組巖相剖面Fig.7 S-N section lithofacies of Q2 oil layers of Well A9-Well Q1 in SongLiao Basin

4.2.2 Q9油層組

松遼盆地東西方向上（圖8），井Y2—井C6 巖相剖面Q9油層組發(fā)育了高有機質(zhì)高密度紋層黏土質(zhì)頁巖相、高有機質(zhì)高密度紋層長英質(zhì)頁巖相、中有機質(zhì)低密度紋層長英質(zhì)頁巖相、低有機質(zhì)低密度紋層長英質(zhì)頁巖相、低有機質(zhì)層狀粉砂巖相、低有機質(zhì)層狀介屑灰?guī)r相和低有機質(zhì)層狀白云巖相7 種巖相類型。其中，高有機質(zhì)高密度紋層長英質(zhì)頁巖相和中有機質(zhì)低密度紋層長英質(zhì)頁巖相為主要類型。垂向上，下部均發(fā)育高有機質(zhì)高密度紋層長英質(zhì)頁巖相，上部過渡為中有機質(zhì)低密度紋層長英質(zhì)頁巖相和低有機質(zhì)低密度紋層長英質(zhì)頁巖相，各巖相發(fā)育較穩(wěn)定，反映了水體突然變深到變淺的旋回過程，只在局部發(fā)育低有機質(zhì)層狀粉砂巖相和低有機質(zhì)層狀白云巖相。從橫向上看，高有機質(zhì)高密度紋層黏土質(zhì)頁巖相只在中部井A3 井處Q9油層組局部發(fā)育，整體高有機質(zhì)高密度紋層長英質(zhì)頁巖相在中部井A2—井Z2 井區(qū)發(fā)育較厚，而向兩側(cè)逐漸減薄，尤其至朝陽溝階地井C6 井處，主要以中有機質(zhì)低密度紋層長英質(zhì)頁巖相和低有機質(zhì)低密度紋層長英質(zhì)頁巖相為主，而高有機質(zhì)高密度紋層長英質(zhì)頁巖相逐漸尖滅。

圖8 松遼盆地井Y2—井C6東西向Q9油層組巖相剖面Fig.8 W-E section lithofacies of Q9 oil layers of Well Y2-Well C6 in SongLiao Basin

松遼盆地南北方向上（圖9），井Q1—井A9巖相剖面Q9油層組發(fā)育了高有機質(zhì)高密度紋層長英質(zhì)頁巖相、中有機質(zhì)低密度紋層長英質(zhì)頁巖相、高有機質(zhì)高密度紋層黏土質(zhì)頁巖相、低有機質(zhì)低密度紋層長英質(zhì)頁巖相、低有機質(zhì)層狀粉砂巖相、低有機質(zhì)層狀介屑灰?guī)r相和低有機質(zhì)層狀白云巖相7種巖相類型。其中，高有機質(zhì)高密度紋層長英質(zhì)頁巖相和中有機質(zhì)低密度紋層長英質(zhì)頁巖相為主要類型。垂向上，下部均發(fā)育高有機質(zhì)高密度紋層長英質(zhì)頁巖相，上部過渡為中有機質(zhì)低密度紋層長英質(zhì)頁巖相和低有機質(zhì)低密度紋層長英質(zhì)頁巖相，各巖相發(fā)育相對穩(wěn)定，反映了水體突然變深再緩慢變淺的過程，只在Q9油層中下部發(fā)育低有機質(zhì)層狀粉砂巖相，中部發(fā)育低有機質(zhì)層狀白云巖相。橫向上，高有機質(zhì)高密度紋層黏土質(zhì)頁巖相只在中部井A3 井處Q9油層組相對發(fā)育，向兩側(cè)逐漸減薄直至尖滅，井A9 井處主要發(fā)育中有機質(zhì)低密度紋層長英質(zhì)頁巖相和高有機質(zhì)高密度紋層長英質(zhì)頁巖相，其次為低有機質(zhì)層狀介屑灰?guī)r相，北部井Q1 井處主要發(fā)育中有機質(zhì)低密度紋層長英質(zhì)頁巖相和高有機質(zhì)高密度紋層長英質(zhì)頁巖相。井A9—井Q1 巖相剖面頂部發(fā)育薄層低有機質(zhì)低密度紋層長英質(zhì)頁巖相，低有機質(zhì)層狀白云巖相僅在井A3 局部發(fā)育。

圖9 松遼盆地井Q1—井A9南北向Q9油層組巖相剖面Fig.9 S-N section lithofacies of Q9 oil layers of Well Q1-Well A9 in SongLiao Basin

4.3 有機質(zhì)豐度旋回性變化與巖相古地理演化

松遼盆地青山口組一、二段有機質(zhì)豐度縱向上呈現(xiàn)旋回性變化特征，平面上也呈現(xiàn)出受古地貌和沉積相帶控制的環(huán)帶狀分布特征。根據(jù)崔寶文等［25］研究成果，松遼盆地中央坳陷區(qū)頁巖沉積時期具有“2 凹1 隆”的構(gòu)造格局，東西2 個沉積沉降中心為頁巖和有機質(zhì)的形成提供了良好的構(gòu)造背景。在盆地北部和西部物源區(qū)青一段w（TOC）較低， 為0.4%～1.8%， 中央坳陷區(qū)部分地區(qū)w（TOC）為2.0%～4.2%。具有中央坳陷區(qū)有機質(zhì)豐度值較高、北部物源區(qū)和西部物源區(qū)有機質(zhì)豐度值較低的分布特點，最高值分布在三肇凹陷及其周邊地區(qū)，為4.2%。松遼盆地北部青二段w（TOC）為0.4%～2.0%，北部物源區(qū)和西部物源區(qū)處w（TOC）較低，為0.4%～1.0%，中央坳陷區(qū)及盆地東部地區(qū)較高，一般大于1%。

松遼盆地北部青一、二段w（TOC）的分布特征與古地貌和沉積相的分布類似。平面上整體呈環(huán)帶狀分布［26］，高值區(qū)主要分布在中央坳陷區(qū)，低值區(qū)分布在其周邊地區(qū)，具有邊緣小中間大的環(huán)帶狀分布特征，與古地貌和沉積相帶的分布具有一致性，代表了有機質(zhì)豐度平面上受到古地貌和沉積相帶的綜合控制。

前人［4-5］研究認(rèn)為，有機質(zhì)的來源和沉積環(huán)境影響了有機質(zhì)的類型。松遼盆地巖石組合特征及沉積構(gòu)造顯示，貧富有機質(zhì)黏土質(zhì)層偶形成于深湖環(huán)境中，高密度長英質(zhì)（介屑）與黏土質(zhì)層偶發(fā)育于深湖—半深湖環(huán)境中，這些通常存在穩(wěn)定的水體分層，且生物繁盛，在氣候波動的情況下形成高密度的紋層。低密度長英質(zhì)（介屑）與黏土質(zhì)層偶形成于半深湖環(huán)境中，穩(wěn)定的氣候和變化較小的環(huán)境，導(dǎo)致紋層密度較低。

常微量元素分析表明，高密度富有機質(zhì)黏土質(zhì)層偶形成于淡水—微咸水或者咸水環(huán)境，水體分層明顯，水底多為缺氧還原狀態(tài)，易于有機質(zhì)的富集。高的湖泊生產(chǎn)力，藻類體基本近水平分布，匹配良好的保存條件，在波動的古氣候背景下容易沉積貧富有機質(zhì)紋層，從而造成了有機質(zhì)豐度的低和高的變化。中等湖泊生產(chǎn)力在良好的保存條件與外緣長英質(zhì)間歇性注入下，藻類體呈斷續(xù)層狀分布。低湖泊生產(chǎn)力在貧氧的保存條件下，有機質(zhì)呈零散分布，形成中等的有機質(zhì)豐度特征。低密度長英質(zhì)與黏土質(zhì)層偶多發(fā)育于淡水—微咸水環(huán)境，水體分層不穩(wěn)定，水底多為貧氧還原狀態(tài)，有機質(zhì)富集環(huán)境相對較差，為低有機質(zhì)豐度頁巖形成奠定了基礎(chǔ)。

古龍頁巖有機質(zhì)豐度的變化代表了沉積時期巖相古地理的變化。整體受控于松遼盆地古地貌和沉積相帶（圖10），沉積于半深湖—深湖亞相溫濕淡水—微咸水和咸水還原環(huán)境中，進一步受到水體分層、沉積物源、火山噴發(fā)、古生物繁殖、濁流沉積、巖漿熱流等間斷性地質(zhì)事件的綜合影響（圖10），形成了大面積貧富有機質(zhì)旋回變化的不同有機質(zhì)含量不同紋層密度的頁巖，為頁巖油的形成演化提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖10 松遼盆地古龍頁巖形成的巖相古地理模式Fig.10 Lithofacies paleogeographic pattern of Gulong shale formation in Songliao Basin

5 結(jié) 論

（1）松遼盆地青山口組一段和青山口組二段下部有機質(zhì)縱向上呈現(xiàn)多級次多旋回的分布特征，根據(jù)層理構(gòu)造、礦物類型、有機質(zhì)豐度及頁理密度將古龍地區(qū)青一、二段劃分為7 種巖相類型，主要發(fā)育高有機質(zhì)高密度紋層黏土質(zhì)頁巖相、高有機質(zhì)高密度紋層長英質(zhì)頁巖相、中有機質(zhì)低密度紋層長英質(zhì)頁巖相、低有機質(zhì)低密度紋層長英質(zhì)頁巖相4 種巖相類型。

（2）松遼盆地青山口組一段和青山口組二段下部高有機質(zhì)豐度發(fā)育層段通常發(fā)育高密度紋層長英質(zhì)和黏土質(zhì)頁巖相，代表了深湖亞相淡水—微咸水或咸水強還原水體環(huán)境，水體分層且氣候波動較大。中低有機質(zhì)豐度發(fā)育層段通常發(fā)育低密度紋層長英質(zhì)頁巖相，代表了半深湖亞相淡水—微咸水還原環(huán)境。沉積時期氣候穩(wěn)定，環(huán)境變化較小。氣候條件、水體鹽度及氧化還原條件控制了有機質(zhì)的富集程度。

（3）松遼盆地青山口組一段和青山口組二段下部有機質(zhì)豐度受控于巖相古地理。在“2 凹1 隆”的古地貌和半深湖—深湖沉積背景下，沉積物源、火山噴發(fā)、古生物繁殖、濁流沉積、巖漿熱流等多因素間斷性的綜合影響，加之水體分層，形成了大面積貧富有機質(zhì)旋回變化的不同有機質(zhì)含量不同紋層密度的頁巖，奠定了頁巖油的形成演化的物質(zhì)基礎(chǔ)。