遼西凌源地區(qū)侏羅系北票組烴源巖芳烴地球化學(xué)特征及地質(zhì)意義

石 蕾，宗文明，孫求實(shí)，李永飛，陳樹(shù)旺

( 1. 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 沈陽(yáng)地質(zhì)調(diào)查中心，遼寧 沈陽(yáng) 110034； 2. 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 東北地質(zhì)科技創(chuàng)新中心，遼寧 沈陽(yáng) 110034 )

0 引言

遼西凌源地區(qū)構(gòu)造上位于華北克拉通北部燕遼裂陷帶遼西坳陷西部凌源—寧城盆地，發(fā)育多套優(yōu)質(zhì)烴源巖層系，具有一定的油氣資源潛力。在緊鄰凌源—寧城盆地的金羊盆地，多次鉆遇北票組厚層暗色泥巖，成為遼西坳陷主力烴源巖層位之一，具有良好的油氣勘探前景[1-6]。對(duì)松遼盆地及外圍中小盆地群進(jìn)行油氣基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查，遼西凌源地區(qū)作為重點(diǎn)調(diào)查區(qū)域，布置多口全井取心地質(zhì)調(diào)查井，包括ND1、ND2、LLD1、LLD2及LLD3等井，發(fā)現(xiàn)多套優(yōu)質(zhì)烴源巖層位，包括中—新元古界薊縣系洪水莊組、待建系下馬嶺組及中生代侏羅系北票組等，具有一定的油氣資源潛力[7-11]。

凌源地區(qū)鉆探過(guò)程中，在中元古界薊縣系高于莊組厚層碳酸鹽巖推覆體下鉆遇中生界侏羅系北票組厚層暗色泥巖，在冀北—華北北部地區(qū)首次發(fā)現(xiàn)，對(duì)后期中生代油氣勘探具有重要意義。目前，對(duì)凌源地區(qū)侏羅系北票組烴類(lèi)元素組成特征及生烴潛力方面有研究報(bào)道[8]，但芳烴特征方面研究較少。芳烴作為烴源巖或原油瀝青抽提物的重要組成部分，蘊(yùn)含豐富的地質(zhì)信息，包括有機(jī)質(zhì)成熟度、母質(zhì)來(lái)源、沉積環(huán)境及油源對(duì)比等，具有更好的穩(wěn)定性及抗生物降解性，成熟度評(píng)價(jià)應(yīng)用范圍比飽和烴的更廣泛[12-15]。筆者利用氣相色譜—質(zhì)譜(GC-MS)分析技術(shù)，分析遼西凌源地區(qū)侏羅系北票組烴源巖芳烴生物標(biāo)志化合物組成及分布特征，明確研究區(qū)北票組烴源巖母質(zhì)來(lái)源、沉積環(huán)境及成熟度特征，揭示芳烴蘊(yùn)含的地質(zhì)意義，為遼西凌源地區(qū)中生代進(jìn)一步勘探提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

遼西凌源地區(qū)位于燕遼裂陷帶東北段，隸屬于華北克拉通活動(dòng)構(gòu)造單元，北為內(nèi)蒙地軸，南為華北平原，經(jīng)歷多期強(qiáng)烈地殼運(yùn)動(dòng)，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。遼西坳陷被多條深大斷裂和次級(jí)斷裂切割成6個(gè)構(gòu)造單元，從北到南分別為寧城斷陷區(qū)、黃土梁子斷陷區(qū)、三十家子斷陷區(qū)、牛營(yíng)子凹陷區(qū)、老虎洞凹陷區(qū)和刀爾登凸起區(qū)，總面積約為6.6×103km2(見(jiàn)圖1)。遼西凌源地區(qū)地層發(fā)育完整，中—新元古界洪水莊組、鐵嶺組、下馬嶺組廣泛分布，與侏羅系北票組同被認(rèn)為是主要烴源巖目的層系[16-18]，北票組發(fā)育大量低成熟演化階段暗色泥巖[7-8]。

圖1 遼西凌源地區(qū)構(gòu)造位置及LLD1井地層柱狀圖Fig.1 Structural location and stratigraphic histogram of well LLD1 in Lingyuan Area, Western Liaoning

牛營(yíng)子凹陷LLD1井為全井取心地質(zhì)調(diào)查井，自上而下鉆遇第四系(埋深為0～25.0 m)，侏羅系海房溝組(埋深為25.0～272.0 m)，薊縣系楊莊組(埋深為272.0～889.0 m)、高于莊組(埋深為889.00～1 527.9 m)及侏羅系北票組(埋深為1 527.9～1 722.8 m，未鉆穿)。北票組具有黑色泥巖、灰黑色泥巖、黑色炭質(zhì)泥巖、黑灰色粉砂質(zhì)泥巖分別與灰色砂巖互層的巖性組合特征，局部含礫巖夾薄煤層，可見(jiàn)植物化石碎片及殼類(lèi)等軟體動(dòng)物化石，發(fā)育水平層理和塊狀層理，并見(jiàn)多處氣測(cè)異常。

2 樣品與實(shí)驗(yàn)

采集盆地東部LLD1井12件暗色泥巖樣品，樣品埋深為1 534.2～1 688.0 m。烴源巖樣品總有機(jī)碳量分?jǐn)?shù)(w(TOC))分布在1.00%～25.58%之間，平均為8.16%，其中，w(TOC)大于2.00%的樣品有10件；生烴潛量(S1+S2)介于0.96～177.61 mg/g，平均為42.01 mg/g，近半數(shù)樣品S1+S2大于20.00 mg/g；氯仿瀝青“A”質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.019%～0.528%之間，其中，大于0.100%的樣品占比為40%以上。研究區(qū)北票組烴源巖大部分為好—極好烴源巖，非烴源巖和差烴源巖極少。烴源巖樣品中非烴和瀝青質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，飽和烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.52%～15.18%，平均為9.50%，芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.65%～24.27%，平均為14.38%，飽和烴/芳烴多小于1，干酪根碳同位素組成不小于-23.0‰，顯示研究區(qū)有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以Ⅱ型和Ⅲ型為主，生烴母質(zhì)來(lái)源于低等水生生物和高等植物，且高等植物貢獻(xiàn)更大。烴源巖鏡質(zhì)體反射率(Ro)介于0.57%～0.62%，平均為0.60%，處于低成熟演化階段(見(jiàn)表1)。

表1 研究區(qū)侏羅系北票組烴源巖地球化學(xué)參數(shù) Table1 The geochemical parameters of source rocks of Jurassic Beipiao Formation in the study area

所有樣品去除表面污物，干燥粉碎后進(jìn)行索氏抽提48 h，得到氯仿瀝青“A”，用正己烷沉淀去除瀝青質(zhì)；用硅膠—氧化鋁柱色層分離，得到芳烴餾分，進(jìn)行氣相色譜—質(zhì)譜(GC-MS)分析。分析在長(zhǎng)江大學(xué)油氣與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，采用惠普公司6890N/59751MSD氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀。色譜柱為HP-5 ms石英彈性毛細(xì)柱，溫度程序從50 ℃恒溫1 min開(kāi)始，50～100 ℃升溫速率為20 ℃/min，100～310 ℃升溫速率為3 ℃/min，310 ℃恒溫21 min；載氣為氦氣(流速為1 mL/min)，進(jìn)樣器溫度為290 ℃，掃描范圍為50～550 amu。檢測(cè)方式為多離子掃描。

3 芳烴地球化學(xué)特征

3.1 組成特征

烴源巖芳烴化合物組成分布受沉積有機(jī)質(zhì)的沉積環(huán)境、母質(zhì)來(lái)源和成熟度影響。遼西凌源地區(qū)侏羅系北票組烴源巖芳烴重建總離子流特征圖(見(jiàn)圖2)出現(xiàn)三個(gè)峰群，分別是二環(huán)芳烴峰群(萘及烷基萘)、三環(huán)芳烴峰群(菲及烷基菲)，以及四環(huán)和五環(huán)峰群(其他多環(huán)芳烴)。檢測(cè)芳烴餾分，主要包括萘系列、菲系列、惹烯、聯(lián)苯系列、系列、三芴系列、苯并[a]蒽、苯并熒蒽、苯并[e]芘、苯并[a]芘、苝及三芳甾系列。其中，萘、菲、三芴、、三芳甾系列化合物是凌源地區(qū)侏羅系北票組烴源巖芳烴餾分的主要組分，占總量的90%以上(見(jiàn)圖3)。萘系列是芳烴中的優(yōu)勢(shì)組分，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為28.87%～70.17%，平均為40.10%；其次為菲系列化合物，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.40%～47.65%，平均為30.11%；三芴系列化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12.23%～32.62%，平均為20.60%；三芳甾系列與系列質(zhì)量分?jǐn)?shù)依次降低。研究區(qū)普遍檢出高豐度的惹烯，謝文泉等[19]、張立平等[20]認(rèn)為惹烯來(lái)源于陸源裸子植物針葉林的樹(shù)脂；在部分樣品中檢出典型的指示高等植物來(lái)源的少量的卡達(dá)烯、蒽、苝等系列生物標(biāo)志化合物，反映高等植物對(duì)研究區(qū)的母質(zhì)輸入具有一定貢獻(xiàn)。

圖2 研究區(qū)侏羅系北票組烴源巖芳烴總離子流特征Fig.2 The TIC of aromatic hydrocarbon source rocks of Jurassic Beipiao Formation in the study area

圖3 研究區(qū)侏羅系北票組烴源巖芳烴化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布特征Fig.3 Distribution characteristics of aromatic compounds of source rocks of Jurassic Beipiao Formation in the study area

3.2 萘系列

萘系列化合物是凌源地區(qū)侏羅系北票組烴源巖樣品中芳烴的主要組分，萘系列包括萘(N)、甲基萘(MN)、二甲基萘(DMN)、三甲基萘(TMN)、四甲基萘(TeMN)、五甲基萘(PMN)和乙基萘(EtP)，其中大部分樣品具有w(TMN)>w(TeMN)>w(DMN)>w(PMN)>w(MN)>w(N)分布特征(見(jiàn)圖4)；樣品LLD1-5的w(TMN)>w(DMN)>w(TeMN)>w(PMN)>w(MN)>w(N)；樣品LLD1-2的w(DMN)>w(MN)>w(TMN)>w(TeMN)>w(PMN)>w(N)。萘系列化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布特征說(shuō)明研究區(qū)可能受不同有機(jī)質(zhì)來(lái)源、沉積環(huán)境等因素影響。三甲基萘的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與有機(jī)質(zhì)熱演化程度有關(guān)，隨熱演化程度的增加，三甲基萘質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸降低。研究區(qū)烴源巖樣品三甲基萘質(zhì)量分?jǐn)?shù)約占萘系列的50%，指示凌源地區(qū)侏羅系北票組烴源巖熱演化程度并不高。二甲基萘比值(DNR)與三甲基萘比值(TNR)、三甲基萘指數(shù)(TMNr)與四甲基萘指數(shù)(TeMNr)的關(guān)系反映烴源巖熱演化階段的成熟度[21]。研究區(qū)烴源巖樣品的DNR介于0～15.47，TNR介于0.49～4.12，等效鏡質(zhì)體反射率Rc1在0.49～1.88之間，Rc2在 0.69～2.87之間，其中，DNR指示研究區(qū)烴源巖有機(jī)質(zhì)熱演化程度在低成熟—高成熟階段分布，TNR指示有機(jī)質(zhì)熱演化程度處于成熟—過(guò)成熟階段；TMNr介于0.25～0.41，TeMNr介于0.38～0.52，表征研究區(qū)烴源巖樣品處于低成熟—成熟階段(見(jiàn)圖5、表2)。烷基萘參數(shù)在評(píng)價(jià)烴源巖成熟度時(shí)結(jié)果不盡相同，應(yīng)結(jié)合其他參數(shù)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

圖4 研究區(qū)侏羅系北票組烴源巖萘系列化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布Fig.4 Mass fraction distribution of the series compounds of naphthalene of Jurassic Beipiao Formation in the study area

圖5 研究區(qū)侏羅系北票組烴源巖TMNr和TeMNr關(guān)系Fig.5 The correlation between TMNr and TeMNr of Jurassic Beipiao Formation in the study area

表2 研究區(qū)LLD1井侏羅系北票組烴源巖芳烴地球化學(xué)參數(shù)Table 2 The aromatic geochemical parameters of source rocks from Jurassic Beipiao Formation of well LLD1 in the study area

萘系列化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布受控于陸源有機(jī)質(zhì)的輸入量，能夠反映母質(zhì)來(lái)源和沉積環(huán)境的差異性[22-23]。其中，1，2，5-TMN主要來(lái)源于高等植物雙環(huán)二萜刺柏酸和五環(huán)三萜香素樹(shù)，指示有機(jī)質(zhì)高等植物輸入的標(biāo)志化合物[24-25]。1，2，5-TMN在陸相與海相中的豐度差別較大，1，2，5-TMN/1，3，6-TMN在陸相原油中較高，大于0.30；在海相原油中較低，介于0.15～0.29，在煤成油中為0.74～1.48[26]。凌源地區(qū)侏羅系北票組烴源巖樣品1，2，5-TMN/1，3，6-TMN介于1.16～15.79，平均為5.22，指示陸相高等植物是烴源巖母質(zhì)的主要來(lái)源，并可能伴有煤系地層特征，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型具有腐殖型的特征。

3.3 菲系列

菲系列化合物主要用于原油和烴源巖的成熟度評(píng)價(jià)。研究區(qū)烴源巖樣品檢測(cè)菲系列化合物有惹烯(Re)、二甲基菲(DMP)、甲基菲(MP)、三甲基菲(TMP)、菲(P)、二甲基菲(EtP)，具有w(Re)>w(DMP)>w(MP)>w(TMP)>w(P)>w(EtP)的分布特征，惹烯豐度最為高。惹烯(1-甲基-7-異丙基菲)被認(rèn)為來(lái)源于具有相同骨架的二萜類(lèi)化合物，為針葉林型陸地植物松柏類(lèi)的樹(shù)膠和樹(shù)脂的重要成分，如松香烷與海松烷型生物分子。此外，由于松香烷型結(jié)構(gòu)向惹烯的芳構(gòu)化作用易在演化早期階段實(shí)現(xiàn)，隨演化程度的增高，惹烯經(jīng)脫甲基作用豐度逐漸降低，可能指示烴源巖樣品熱演化程度處于低成熟階段[27-28]。對(duì)于高豐度惹烯的沉積環(huán)境， ZHOU Wen等[29]認(rèn)為還原環(huán)境對(duì)惹烯的形成有一定關(guān)系，在氧化環(huán)境下惹烯的先質(zhì)可能轉(zhuǎn)化為其他產(chǎn)物而使惹烯的豐度很低或檢測(cè)不到；ROMERO-SARMIENTO M F等[30]認(rèn)為惹烯的形成與氧化環(huán)境有關(guān)。三芴系列化合物研究表明，惹烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)高可能與強(qiáng)氧化或氧化的沉積環(huán)境有關(guān)。

在甲基菲異構(gòu)體中，由于α位取代基(1-MP和9-MP)的不穩(wěn)定性高于β位取代基(2-MP和3-MP)，3-MP、2-MP、9-MP、1-MP的熱穩(wěn)定性依次降低。研究區(qū)烴源巖樣品的甲基菲具有w(1-MP)>w(2-MP)>w(3-MP)>w(9-MP)的分布特征(見(jiàn)圖6(a))，1-MP具有明顯的豐度優(yōu)勢(shì)，說(shuō)明研究區(qū)烴源巖樣品可能處于熱演化早期低成熟階段。此外，煤的陸相油和腐殖型有機(jī)質(zhì)的1-甲基菲較為豐富，在海相有機(jī)質(zhì)及還原環(huán)境的細(xì)菌藻類(lèi)等低等生物煤中，9-甲基菲豐度一般較高[31]，研究區(qū)烴源巖樣品整體上1-甲基菲與9-甲基菲的分布兩極分化明顯，與其他埋深范圍的不同，在埋深1 570.0 m處9-甲基菲豐度明顯增加(見(jiàn)圖6(b))，指示研究區(qū)北票組整體上母質(zhì)輸入來(lái)源于陸相高等植物，細(xì)菌藻類(lèi)等低等生物也有少量貢獻(xiàn)，有機(jī)質(zhì)類(lèi)型為腐殖型或腐泥—腐殖型。

圖6 研究區(qū)侏羅系北票組烴源巖質(zhì)量色譜特征(m/z=192)Fig.6 Mass chromatograms of Jurassic Beipiao Formation source rocks in the study area(m/z=192)

RADKE M等[32]計(jì)算成熟度參數(shù)——甲基菲指數(shù)(MPI1)換算等效鏡質(zhì)體反射率(Rc)。研究區(qū)北票組烴源巖樣品MPI1介于0.32～0.53，等效鏡質(zhì)體反射率Rc3為0.59～0.72，與實(shí)測(cè)Ro非常接近，說(shuō)明甲基菲指數(shù)在研究區(qū)受有機(jī)質(zhì)來(lái)源、沉積環(huán)境等影響較小，烴源巖熱演化程度整體處于低成熟階段。KVALHEIM O M等[33]用甲基菲比值F1和F2判斷有機(jī)質(zhì)熱演化程度。F1和F2隨Ro增大而增大[34]，在文獻(xiàn)[33]基礎(chǔ)上將烴源巖F1<0.40、F2<0.27定為低成熟階段，0.400.55、F2>0.35定為高成熟階段。F1和F2受有機(jī)質(zhì)類(lèi)型及巖性影響較小，相較MPI1能更有效反映有機(jī)質(zhì)成熟度，尤其在判識(shí)成熟烴源巖與高成熟烴源巖時(shí)差異更為明顯。研究區(qū)烴源巖樣品F1介于0.23～0.42，F(xiàn)2介于0.13～0.24，反映遼西凌源地區(qū)侏羅系北票組烴源巖熱演化程度整體處于低成熟階段，少部分處于成熟階段(見(jiàn)圖7)。

圖7 研究區(qū)侏羅系北票組烴源巖F1和F2關(guān)系Fig.7 The correlation between F1 and F2 of Jurassic Beipiao Formation source rocks in the study area

3.4 三芴系列

三芴系列化合物主要用于指示有機(jī)質(zhì)沉積環(huán)境。陸相淡水、微咸水相烴源巖的芴(F)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，沼澤相煤及煤成油的氧芴(OF)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，鹽湖相或海相的碳酸鹽烴源巖的硫芴(SF)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高[35-37]。研究區(qū)烴源巖樣品主要以氧芴為主，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為74.04%～90.96%，其次為芴，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.18%～19.16%，硫芴最低，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.86%～6.91%(見(jiàn)表2、圖8)。遼西凌源地區(qū)侏羅系北票組泥巖為氧化性沉積環(huán)境的烴源巖，形成于水體較淺、氧氣含量充足的沉積環(huán)境，具有濱淺湖—沼澤相的沉積特征(見(jiàn)圖9)。

圖8 研究區(qū)侏羅系北票組烴源巖三芴系列質(zhì)量分?jǐn)?shù)三角圖Fig.8 Triangular plots of relative mass fraction fluorenes(F)，dibenzothiophene(SF) and dibenzofuran(OF) of source rocks from Jurassic Beipiao Formation in the study area

圖9 研究區(qū)侏羅系北票組烴源巖SF/(SF+F)和OF/(OF+F)關(guān)系(據(jù)文獻(xiàn)[33]修改)Fig.9 The correlation between SF/(SF+F) and OF/(OF+F) of Jurassic Beipiao Formation source rocks in the study area(modified by reference[33])

3.5 三芳甾系列

三芳甾系列化合物可用于成熟度評(píng)價(jià)，指示母質(zhì)來(lái)源和沉積環(huán)境。研究區(qū)樣品檢出較完整的三芳甾系列化合物(見(jiàn)圖10)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)占芳烴的0.85%～6.32%，平均為2.52%，其中樣品LLD1-3、LLD1-5、LLD1-6與LLD1-8質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)3%，說(shuō)明除具有煤系特征外，可能還具有淡水—微咸水湖相沉積特征[38]。淡水環(huán)境形成的烴源巖或原油呈C28三芳甾烷分布優(yōu)勢(shì)，咸水和半咸水環(huán)境形成的烴源巖或原油呈C26三芳甾烷分布優(yōu)勢(shì)。C26/C2820S-TAS在半咸水—咸水、淡水—微咸水及煤系沉積環(huán)境形成的有機(jī)質(zhì)中依次降低，分別為0.57～0.94、0.20～0.45、0～0.25[39]。除樣品LLD1-5外，研究區(qū)北票組11塊樣品分布較為集中，C26/C2820S-TAS介于0.05～0.24(見(jiàn)圖11)，平均為0.08，反映北票組烴源巖整體上形成于煤系沉積環(huán)境，少數(shù)部分形成于淡水—微咸水湖相沉積環(huán)境。

圖10 研究區(qū)侏羅系北票組烴源巖質(zhì)量色譜特征(m/z=231)Fig.10 Mass chromatograms of Jurassic Beipiao Formation source rocks in the study area(m/z=231)

圖11 研究區(qū)侏羅系北票組C26/C2820S-TAS—C27/C2820R-TAS關(guān)系Fig.11 The correlation between C26/C2820S-TAS and C27/C2820R-TAS of Jurassic Beipiao Formation in the study area

研究區(qū)烴源巖C2820S/(20S+20R)-TAS分布在0.54～0.56之間，平均為0.55，整體變化較小且大于0.50，指示有機(jī)質(zhì)熱演化程度處于成熟—高成熟階段，與鏡質(zhì)體反射率Ro評(píng)價(jià)結(jié)果有一定差異，反映C2820S/(20S+20R)-TAS可能不適用于研究區(qū)湖相源巖的成熟度評(píng)價(jià)[40]。

3.6 其他芳烴

脫羥基維生素E(MTTC)系列化合物(4種類(lèi)型α、β、γ、δ)，是芳烴中一個(gè)良好的環(huán)境指標(biāo)，通常在半咸水—咸水強(qiáng)還原沉積環(huán)境中豐度較高，在淡水—微咸水氧化環(huán)境中基本缺失[41-42]。包建平等[34]認(rèn)為脫羥基維生素E是判斷未熟—低成熟階段的一個(gè)良好的參數(shù)，由于MTTC的熱穩(wěn)定性極低，在Ro<0.6%時(shí)豐度最高，當(dāng)0.6%

聯(lián)苯可能來(lái)源于陸源高等植物的木質(zhì)素或是由苯酚偶合反應(yīng)形成的，一般在以高等植物輸入為主的陸相烴源巖或原油中質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，占芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)的20%以上，在沼澤相或煤成油中約為40.00%。研究區(qū)烴源巖樣品聯(lián)苯系列占芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)的0.34%～0.83%，平均為0.58%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)普遍偏低，說(shuō)明聯(lián)苯系列化合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)除受有機(jī)質(zhì)來(lái)源的影響外，沉積環(huán)境等因素也可能對(duì)其產(chǎn)生影響。

蒽是煤成油中特有的生物標(biāo)志化合物之一，在煤或煤系地層中豐度較高，在湖相泥巖中豐度較低或不存在。研究區(qū)有3塊樣品檢到蒽，蒽/菲平均為0.03，最大為0.23，表明研究區(qū)烴源巖整體上形成于偏湖相環(huán)境，局部夾煤線，具有煤系地層特征。

五環(huán)芳烴苯并熒蒽、苯并芘及苝被檢出，具有w(苝)>w(苯并[a]芘)>w(苯并[e]芘)>w(苯并熒蒽)分布特征，樣品LLD1-5苯并[e]芘質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)苯并[a]芘的3倍，苯并[e]芘來(lái)源于浮游植物的葉綠素a[45]，說(shuō)明在LLD1井北票組埋深為1 570.0 m處有機(jī)質(zhì)來(lái)源除陸源高等植物外，還有一定量低等生物的輸入，與四環(huán)芳烴反映結(jié)果相吻合。苝被認(rèn)為是陸源有機(jī)質(zhì)的重要指示，北票組烴源巖樣品苝占芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)的0～3.65%，平均為0.70%，其中樣品LLD1-5苝的質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯高于其他樣品的。由于苝需要在厭氧且快速沉積的環(huán)境中形成[46]，說(shuō)明在北票組埋深1 570.0 m處沉積環(huán)境的氧化性要弱于北票組其他層段的。

4 地質(zhì)意義

根據(jù)不同的芳烴成熟度參數(shù)計(jì)算的等效鏡質(zhì)體反射率存在差異(見(jiàn)表3)。研究區(qū)DNR、TNR與C2820S/(20S+20R)-TAS參數(shù)評(píng)價(jià)結(jié)果與Ro有一定差異。沉積環(huán)境對(duì)DNR有一定影響，沉積環(huán)境的氧化性越強(qiáng)，DNR越低。除沉積環(huán)境外，與催化作用、生物降解作用及水洗作用也有一定關(guān)聯(lián)，受多種因素影響。陳治軍等[36]發(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)Ro>1.0時(shí)，TNR與Ro具有顯著的線性關(guān)系；當(dāng)研究區(qū)烴源巖樣品鏡質(zhì)體反射率Ro小于1.0時(shí)，可能導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果與其他參數(shù)相差較大。三芳甾烷指數(shù)C2820S/(20S+20R)-TAS不適用于研究區(qū)湖相烴源巖的成熟度評(píng)價(jià)。研究區(qū)烴源巖熱演化程度以低成熟—成熟階段為主。

表3 研究區(qū)侏羅系北票組不同芳烴成熟度參數(shù)Table 3 Different aromatic maturity parameters of Jurassic Beipiao Formation in the study area

遼西凌源地區(qū)侏羅系北票組暗色泥巖分布廣泛。北票組暗色泥巖w(TOC)平均為11.68%，生烴潛量平均為42.01 mg/g；有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以Ⅱ和Ⅲ型為主。綜合評(píng)價(jià)北票組烴源巖大部分為好—極好烴源巖，具有一定的生烴潛力。研究區(qū)北票組存在4層氣測(cè)異常，總厚度達(dá)17 m，含氣層為灰色含礫粗砂巖、灰色細(xì)砂巖、灰色中砂巖及黑色炭質(zhì)泥巖，氣測(cè)全烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%～8%，指示北票組暗色泥巖具有一定的生烴潛力。研究區(qū)烴源巖有機(jī)質(zhì)主要來(lái)源于陸相高等植物，伴有少量細(xì)菌藻類(lèi)等低等水生生物；形成于水體較淺、氧氣含量充足的濱淺湖與沼澤相的沉積環(huán)境；熱演化程度以低成熟—成熟階段為主。

以凌源地區(qū)侏羅系北票組烴源巖品質(zhì)及有機(jī)質(zhì)地球化學(xué)特征(豐度、類(lèi)型、成熟度)為評(píng)價(jià)指標(biāo)，結(jié)合烴源巖芳烴地球化學(xué)特征，綜合評(píng)價(jià)遼西凌源地區(qū)侏羅系北票組烴源巖具有一定的生烴潛力及油氣勘探前景。

5 結(jié)論

(1)遼西凌源地區(qū)侏羅系北票組烴源巖芳烴以萘系列、菲系列和三芴系列為優(yōu)勢(shì)組分,三者占芳烴總量的80%以上。普遍檢到惹烯、熒蒽、苝、聯(lián)苯、1,2,5-TMN等陸源高等植物來(lái)源標(biāo)志物及少量表征低等生物來(lái)源的,以及9-甲基菲與苯并[e]芘質(zhì)量分?jǐn)?shù)在同一深度范圍內(nèi)的明顯變化,研究區(qū)北票組烴源巖有機(jī)質(zhì)主要來(lái)源于陸相高等植物,且陸地植被以針葉林型的松柏類(lèi)植物為主,細(xì)菌藻類(lèi)等低等生物也有少量貢獻(xiàn),有機(jī)質(zhì)類(lèi)型為Ⅱ和Ⅲ型。

(2)研究區(qū)北票組烴源巖不完全是典型的湖相,與常規(guī)的沼澤相烴源巖存在差異,形成于氧氣含量充足且水體開(kāi)闊的環(huán)境,在垂向上呈淡水—微咸水湖相與沼澤相相互交替的沉積特征。

(3)研究區(qū)烴源巖整體上處于低成熟階段,少數(shù)處于成熟階段。其中惹烯與1-甲基菲的豐度、甲基菲指數(shù)(MPI1)與甲基菲比(F1、F2)反映烴源巖熱演化程度處于低成熟—成熟程度；二甲基萘比值(DNR)與三甲基萘比值(TNR)、三甲基萘指數(shù)(TMNr)、四甲基萘指數(shù)(TeMNr)與三芳甾烷指數(shù)(C2820S/(20S+20R)-TAS)不適用研究區(qū)低成熟湖相烴源巖評(píng)價(jià)；脫羥基維生素E系列化合物與成熟度的關(guān)系不明確,可能組成與分布受沉積環(huán)境的影響更為明顯。