西藏波林盆地侏羅—白堊系海相烴源巖評價

王立成，王成善，伍新和，李亞林，魏玉帥,4

(1.中國地質(zhì)大學(北京) 地球科學與資源學院，北京 100083；2.中國地質(zhì)大學(北京) 地質(zhì)過程與礦產(chǎn)資源國家重點實驗室，北京 100083；3.中國石油化工股份有限公司 石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；4.西藏自治區(qū)地質(zhì)調(diào)查研究院，拉薩 850000)

波林盆地位于青藏高原西南部，地處西藏西部札達縣一帶，北西向延伸，盆地范圍北緯29°30′～33°00′，東經(jīng)77°00′～82°00′。盆地形狀極不規(guī)則，在我國境內(nèi)延伸長約300 km，中部較寬(100 km左右)，面積約30 000 km2。

波林盆地是以中生代沉積為主的海相盆地，發(fā)育了從晚三疊世—白堊紀的特提斯喜馬拉雅海相沉積地層近6 000 m。王成善等[1]認為波林盆地以被動大陸邊緣為背景的中生代海相地層是主要的勘探目的層。盡管目前還未在波林盆地發(fā)現(xiàn)油氣顯示，但是在盆地鄰區(qū)如尼泊爾北部木斯塘地區(qū)已發(fā)現(xiàn)產(chǎn)自侏羅系頁巖中的天然氣[2-3]，尼泊爾穆格蒂納特地區(qū)的印度教神廟中燃燒的圣火也是來自上侏羅統(tǒng)怒普拉頁巖的天然氣[4-5]；西藏崗巴地區(qū)也在古近系的生物灰?guī)r中發(fā)現(xiàn)了原油[6]。這些油氣顯示的發(fā)現(xiàn)表明特提斯喜馬拉雅地區(qū)有過油氣生成的過程，具有較好的油氣遠景，因此對波林盆地的油氣前景也有積極的意義。然而，限于青藏高原特殊的自然地理條件，目前針對該海相盆地的石油地質(zhì)工作幾乎是空白。以第一輪選區(qū)調(diào)查為契機，作者等開展了對該盆地的油氣地質(zhì)條件調(diào)查。本文對波林盆地侏羅—白堊系海相烴源巖作了初步的評價，將有助于該盆地下一步的油氣勘探工作。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

波林盆地在大地構(gòu)造上屬于特提斯喜馬拉雅，夾于雅魯藏布江縫合帶與高喜馬拉雅結(jié)晶巖帶之間(圖1)。藏南特提斯喜馬拉雅的盆地演化自二疊紀陸緣海以來，從晚二疊世—始新世經(jīng)歷了新特提斯洋的完整威爾遜旋回[9]，經(jīng)歷了三疊紀裂谷盆地、早侏羅世—早白堊世的被動大陸邊緣和晚白堊世的殘留洋盆3個演化階段[9-10]。

波林盆地出露的地層以北喜馬拉雅區(qū)地層為主，時代從古生代到新生代(圖1)。 盆地侏羅—白堊系地層系統(tǒng)劃分分歧較大[8,11-14]，鑒于其特征與東部崗巴—聶拉木地區(qū)和西部扎斯卡、塔格科拉地區(qū)可明顯對比，根據(jù)實測的札達縣波林查嘎溝剖面，參考新的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查意見[8]將盆地侏羅—白堊系劃分為下侏羅統(tǒng)普普嘎組(J1p)(該組資料據(jù)河北地調(diào)院[8])、中侏羅統(tǒng)聶聶雄拉組(J2n)和拉弄拉組(J2l)、上侏羅統(tǒng)門卡墩組(J3m)，下—上白堊統(tǒng)崗巴群(K1-2g)和上白堊統(tǒng)宗山組(K2z)(圖2,3)。

圖1 研究區(qū)地質(zhì)概況

下侏羅統(tǒng)普普嘎組主要為深灰色含生物碎屑泥晶灰?guī)r、灰色中層砂質(zhì)粉晶灰?guī)r、鈣質(zhì)粉砂巖和巖屑長石砂巖，厚度大約380 m，為一套開闊臺地相沉積(圖3)，與下伏上三疊統(tǒng)奇瑪拉組整合接觸[11]。中侏羅統(tǒng)聶聶雄拉組主要為一套臺地相碳酸鹽巖沉積，巖性以深灰色、灰色泥晶灰?guī)r、顆粒泥晶灰?guī)r、鮞粒灰?guī)r、生物碎屑泥晶灰?guī)r和亮晶顆?；?guī)r為主，與下伏普普嘎組整合接觸，在本次實測的札達縣波林查嘎溝剖面其厚度為476 m(圖3)。拉弄拉組整合于聶聶雄拉組之上，主要為一套厚度僅22 m的紫褐色中厚層鐵質(zhì)鮞粒砂巖，屬濱岸相沉積(圖3)，頂部見有古風化殼。上侏羅統(tǒng)門卡墩組黑色頁巖可以與特提斯喜馬拉雅西部和尼泊爾北部的斯匹提頁巖對比，時代大致從牛津期—提塘期[21-22]。查嘎溝剖面門卡墩組主要為一套外陸棚相的黑色頁巖、深黑灰色頁巖和灰黑色粉砂質(zhì)頁巖，厚度為432 m，該組平行不整合于拉弄拉組之上(圖3)。這種沉積間斷也是斯匹提地區(qū)的常見現(xiàn)象[23]。

圖2 特提斯喜馬拉雅地區(qū)侏羅—白堊系劃分與對比

崗巴群時代大致從貝里阿斯期—三冬期，黑色頁巖段時代大致相當于阿普特期[24]，主要為一套陸棚相黑色頁巖，灰黑色粉砂質(zhì)頁巖，巖屑砂巖和石英砂巖以及濱岸相厚層石英砂巖夾巖屑砂巖，厚度162 m，整合于侏羅系門卡墩組之上(圖3)。宗山組整合于崗巴群之上，主要巖性為碳酸鹽緩坡相泥灰?guī)r，泥晶灰?guī)r和有孔蟲灰?guī)r，厚度163 m(圖3)。

2 烴源巖特征

波林盆地海相侏羅—白堊系地層共發(fā)育中侏羅統(tǒng)聶聶雄拉組，上侏羅統(tǒng)門卡墩組以及白堊系崗巴群和宗山組4套潛在烴源巖，總厚度可以達1 500 m。

2.1 有機質(zhì)豐度

目前羌塘外圍盆地所采集到的烴源巖樣品均來自露頭，樣品普遍經(jīng)歷了很強的風化作用，熱演化程度很高。由于可溶有機質(zhì)如氯仿瀝青“A”、總烴以及殘余生烴潛力受地面風化和成熟度影響極大，未作烴源巖評價的主要指標；而殘余有機碳受地面風化和成熟度的影響相對較小[25]，因此目前對青藏地區(qū)烴源巖的評價多以殘余有機碳(TOC)為主要指標。

聶聶雄拉組灰?guī)r殘余有機碳為0.06%～0.22%，僅有2個樣品大于0.1%，其氯仿瀝青“A”含量僅在(1～13)×10-6；門卡墩組6個頁巖樣品殘余有機碳含量在0.67%～1.62%，平均1.03%；氯仿瀝青“A”含量(7～15)×10-6；崗巴群殘余有機碳含量在0.7%～1.08%，平均0.86%；氯仿瀝青“A”含量在(35～98)×10-6；宗山組灰?guī)r殘余有機碳含量低，在0.03%～0.05%，氯仿瀝青“A”含量(7～24)×10-6(圖4,表1)。

有不少研究者認為，對高過成熟度的烴源巖來講，如果用殘余有機碳含量進行烴源巖評價，可能會失真，因此有必要進行原始有機質(zhì)豐度的恢復[26-30]。根據(jù)秦建中等[30]的實驗研究，對于高成熟—過成熟優(yōu)質(zhì)烴源巖(TOC>1%)從Ⅰ型—Ⅱ1型—Ⅱ2型，恢復系數(shù)從1.68～1.48～1.32；低有機質(zhì)烴源巖(0.3%

圖3 西藏波林盆地查嘎溝剖面侏羅—白堊系地層柱狀圖

圖4 波林盆地侏羅—白堊系潛在烴源巖殘余有機碳含量

2.2 有機質(zhì)類型

有機質(zhì)類型是烴源巖質(zhì)量的直接反映，也是影響油氣生成潛力的重要因素。風化作用及高成熟度會降低有機質(zhì)中氫的含量, 降低剩余生烴潛力(S2) ，導致氫指數(shù)(IH) 和類型指數(shù)(S2/S3) 降低，使得有機質(zhì)類型變差[31]。由于樣品熱演化和風化程度普遍較高，因此本文參考前人意見[32]主要采用干酪根透射光鏡檢的方法，并輔以干酪根碳同位素特征作為參考。

聶聶雄拉組灰?guī)r顯微組分中含腐泥組為75%～86%，鏡質(zhì)組為2%～5%，惰質(zhì)組分為12%～20%左右；干酪根碳同位素(δ13C)為-25.4‰～-25.5‰，表明有機質(zhì)為腐泥腐殖型(Ⅱ1型)。門卡墩組頁巖腐泥組為80%～84%，鏡質(zhì)組為3%～6%，惰質(zhì)組分為10%左右；干酪根碳同位素(δ13C)為-26.1‰～-27.4‰，表明為Ⅱ1型干酪根(表1)。崗巴群頁巖顯微組分中腐泥組成分為80%～85%，鏡質(zhì)組為8%～12%，惰質(zhì)組分8%左右；干酪根碳同位素(δ13C)為-25.5‰～-26.9‰，表明有機質(zhì)為Ⅱ1型。宗山組灰?guī)r腐泥組為72%～75%，鏡質(zhì)組為10%～11%，惰質(zhì)組分為14%～18%左右，同樣為Ⅱ1型有機質(zhì)。

2.3 有機質(zhì)成熟度

表1 波林盆地侏羅系—白堊系烴源層有機質(zhì)豐度、類型和成熟度

本次采集的樣品由于S2峰極低或沒有，因此未獲得熱解峰溫(Tmax)的數(shù)據(jù)。另外甾烷異構(gòu)化參數(shù)由于在高成熟時比值減小[33]，也未作為成熟度指標。聶聶雄拉組鏡質(zhì)體反射率(Ro)為1.42%和2.01%，OEP值為1.09～1.11，22S/(22S+22R) (C31藿烷)值為0.58～0.60，表明有機質(zhì)達到高—過成熟階段；門卡墩組Ro值為1.43%，OEP值為1.08～1.12，22S/(22S+22R) (C31藿烷)值為0.60，表明有機質(zhì)已處于高成熟階段；崗巴群Ro值1.20%～1.24%，OEP值為1～1.01，22S/(22S+22R) (C31藿烷)值為0.57～0.61，表明處于成熟階段晚期；宗山組Ro值為1.28%和1.65%，也反映了高的成熟度(表1)。

2.4 烴源巖評價

有機質(zhì)豐度及類型、有機質(zhì)熱演化程度、烴源巖厚度等是評價烴源巖質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標[34]。本文以巖石殘余有機碳含量和恢復后有機碳含量作為主要指標，采用秦建中[25]以及趙政璋[32]提出的關(guān)于海相烴源巖有機質(zhì)豐度評價標準，根據(jù)實測分析資料，認為波林盆地存在2套主要的烴源巖;上侏羅統(tǒng)門卡墩組黑色頁巖和白堊系崗巴群黑色頁巖，而宗山組和聶聶雄拉組不發(fā)育烴源巖。門卡墩組黑色頁巖厚度達432 m，主要沉積于外陸棚環(huán)境，殘余有機碳含量在0.67%～1.62%，平均1.03%，恢復后有機碳含量在0.91%～2.40%，平均1.48%；崗巴群黑色頁巖厚度56 m，為一套外陸棚沉積，殘余有機碳含量在0.7%～1.08%，平均0.86%；恢復后有機碳含量在0.96%～1.60%，平均1.21%。這2套黑色頁巖有機質(zhì)類型好(Ⅱ1型)，屬于好烴源巖；而且還可以和尼泊爾塔格科拉地區(qū)牛津期—提塘期怒普拉頁巖相對比。怒普拉頁巖有機碳含量為0.73%～2.0%，平均1.7%，Ro為1.8%，是喜馬拉雅地區(qū)重要的烴源巖[4]，含有的可對比的海相腐泥質(zhì)泥巖可以延伸到印尼和澳大利亞西北部[5]。但是門卡墩組有機質(zhì)成熟度要稍低(Ro為1.43%)，但同樣都處于高成熟階段，對應于生成凝析油—濕氣階段[35]。另外，崗巴群其時代對應于阿普特期具全球規(guī)模的缺氧事件(OAE1)時期[36]。從波林盆地阿普特期黑色頁巖較高的有機碳含量和OAE1的全球規(guī)模來看，其作為本區(qū)主力烴源巖潛力巨大。

3 結(jié)論

1)波林盆地侏羅系—白堊系發(fā)育碳酸鹽臺地—陸棚的海相沉積層序，厚度較大，其中發(fā)育外陸棚相的黑色頁巖，并能與同時期全球缺氧事件相對應。

2 ) 盆地內(nèi)發(fā)育門卡墩組和崗巴群黑色頁巖2套主要烴源巖，其有機質(zhì)含量高，有機質(zhì)類型好，有機質(zhì)熱演化達到了高—過成熟階段，屬于好烴源巖，存在著找氣的物質(zhì)基礎。

3) 波林盆地的勘探程度極低，本次的烴源巖評價僅是在基于少量分析測試數(shù)據(jù)之上，在盆地主要烴源巖的認識上可能存在局限和不足。另外，盆地鄰區(qū)不少油氣顯示的發(fā)現(xiàn)可能預示著該區(qū)較好的油氣遠景，因此需要進一步的勘探工作。

致謝;參加野外工作的還有南京大學的胡修棉教授和陳蕾，司機羅紅民和尼瑪次仁，在此一并致謝！

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