青南雁石坪-溫泉兵站地區(qū)侏羅系烴源巖生烴潛力研究

金廣春，曠紅偉，宋換新3＊中國地質調查局油氣資源調查中心，北京

2中國地質科學院地質研究所，北京

3非常規(guī)油氣湖北省協同創(chuàng)新中心（長江大學），湖北 武漢

青南雁石坪-溫泉兵站地區(qū)侏羅系烴源巖生烴潛力研究

金廣春1，曠紅偉2，宋換新3＊1中國地質調查局油氣資源調查中心，北京

2中國地質科學院地質研究所，北京

3非常規(guī)油氣湖北省協同創(chuàng)新中心（長江大學），湖北 武漢

雁石坪-溫泉兵站地區(qū)侏羅系烴源巖研究程度低。在對侏羅系烴源巖樣品進行系統的地球化學分析的基礎上，對其生烴潛力進行了研究。結果表明：研究區(qū)侏羅系烴暗色碳酸鹽巖和泥巖發(fā)育，其中夏里組泥巖和雀莫錯組灰?guī)r有機質豐度整體達到了有效烴源巖標準；侏羅系各組烴源巖中有機質類型為Ⅱ2-Ⅲ型，為偏腐殖型有機質；烴源巖的熱演化程度主體處于高成熟-過成熟熱演化階段。認為侏羅系烴源巖能夠為研究區(qū)天然氣水合物成藏提供潛在的氣源條件。

烴源巖，侏羅系，生烴潛力，雁石坪，溫泉兵站，羌塘盆地

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1.區(qū)域地質概況

雁石坪和溫泉兵站是青藏線(109國道)和青藏鐵路沿線上兩個重要的集鎮(zhèn)，位于青海省南部的格爾木市(圖 1)。雁石坪-溫泉兵站地區(qū)所處的大地構造位置屬于特提斯構造域東段的羌塘盆地的周緣地區(qū)，經歷多期構造運動的改造[1]。該區(qū)地層發(fā)育是在前古生界的結晶基底和古生界褶皺基底之上，主要發(fā)育中生界的海相沉積，沉積厚度大。其中石炭系-白堊系主要以海相碳酸鹽巖和碎屑巖為主，其上部的古近系-新近系為陸相砂、礫巖沉積?，F階段地表出露地層以侏羅系-第四系為主[2]。羌塘盆地及周緣地區(qū)是我國陸上油氣勘探程度最低的區(qū)域之一，前人初步研究表明，其侏羅系地層可能存在較好的油氣勘探前景[3] [4]。在青藏線雁石坪和溫泉兵站一線，侏羅系地層出露較好，筆者在系統野外調研和采樣分析測試的基礎上，對雁石坪-溫泉兵站地區(qū)侏羅系烴源巖的生油氣潛力進行研究。

Figure 1.Position of the research area圖1.研究區(qū)位置圖

2.地層特征及樣品采集

雁石坪-溫泉兵站地區(qū)侏羅系地層中，中-上侏羅統發(fā)育齊全，分布較廣泛，而下侏羅統為一套中-酸性火山巖沉積，出露局限。中-上侏羅統自下而上包括：中侏羅統的雀莫錯組(J2q)、布曲組(J2b)、夏里組(J2x)和上侏羅統的索瓦組(J3s)、雪山組(J3x)。中-上侏羅統整體為一套以碎屑巖、碳酸鹽巖為主，夾少量火山巖、油頁巖及石膏層的地層，垂向上巖性特征為“三砂夾兩灰”，其中灰?guī)r主要發(fā)育在J2b和J3s下部，其他組巖性以砂泥巖為主。

該次野外踏勘在研究區(qū)中-上侏羅統J2q-J3s共計采集烴源巖樣品53件，其中暗色灰?guī)r樣品41件，暗色泥巖樣品12件，具體分布為：J2q烴源巖樣品14件(泥巖3件，灰?guī)r11件)，J2b烴源巖樣品24件(泥巖2件，灰?guī)r22件)，J2x烴源巖樣品5件(泥巖4件，灰?guī)r1件)，J3s烴源巖樣品10件(泥巖3件，灰?guī)r7件)。頂部的J3x為紅色的砂泥巖地層，不發(fā)育烴源巖。

3.有機質豐度

目前烴源巖有機質豐度評價指標體系中，有機碳質量分數(w(TOC)，%)、生烴潛量(w(S1+ S2)，mg/g)等指標受熱演化程度的影響較大。該次采集樣品分析數據表明，實測的w(S1+ S2)整體很低，與w(TOC)嚴重偏離，表明其同樣受到熱演化程度的影響較大。為合理評價研究區(qū)侏羅系烴源巖的原始有機質豐度，需要對w(TOC)和w(S1+ S2)進行恢復。該研究選取夏新宇等[5]提出的w(TOC)恢復系數法對烴源巖的原始有機碳質量分數 (w(TOC)′，%)進行恢復；w(S1+ S2)根據程克明等[6]提出的降解率法進行恢復，得到原始生烴潛量(w(S1+ S2)′，mg/g)?；謴秃蟮慕Y果見表1。

雁石坪-溫泉兵站地區(qū)侏羅系各層位烴源巖中，僅J2x泥巖和J2q灰?guī)r整體達到了有效烴源巖的評價標準，其w(TOC)′均質分別為0.41%和0.49% (表1)，為有效烴源巖。其他層位僅有個別樣品為有效烴源巖，整體為非烴源巖。值得注意的是，J2b中有1個灰?guī)r樣品w(TOC)為2.07%，其w(TOC)′高達3.35%，為優(yōu)質烴源巖。由此可見，雁石坪-溫泉兵站地區(qū)侏羅系地層中，J2x泥巖和J2q灰?guī)r整體有機質豐度相對較高，為有效烴源巖[7] [8]，其他層位僅個別小層段有機質豐度較高，整體為非烴源巖。

Table 1.The statistics of organic matter abundance of Jurassic source rocks in Yanshiping-Wenquanbingzhan Area表1.雁石坪-溫泉兵站地區(qū)侏羅系烴源巖有機質豐度統計

在分析的所有41個灰?guī)r樣品，w(TOC)′分布范圍0.15%～3.35%，均值為0.39%；w(S1+ S2)′分布范圍(0.45～3.26) mg/g，均值為1.33%。w(TOC)′均值接近了有效烴源巖下限標準(0.4%)，而w(S1+ S2)′均值相對較高，表明研究區(qū)侏羅系灰?guī)r具一定的有機質豐度。而這其中，J2q灰?guī)r樣品的w(TOC)′均值和w(S1+S2)′均值分別為0.49%和2.33 mg/g (圖2(a))，整體較其他層位灰?guī)r有機質豐度高。

分析的12個暗色泥巖樣品，w(TOC)′分布范圍0.15%～0.52%，均值為0.32%；w(S1+ S2)′分布范圍(0.54～2.97) mg/g，均值為1.24%。兩個指標均值均較灰?guī)r樣品低，表明其有機質豐度相對較低。但是J2x泥巖樣品的w(TOC)′均值和w(S1+ S2)′均值分別為0.41%和1.74 mg/g (圖2(b))，整體達到有效烴源巖標準，較其他層位泥巖有機質豐度高。

前人對于羌塘盆地中部坳陷區(qū)的烴源巖研究表明，其J2b、J2x和J3s等都發(fā)育有較好的烴源巖，特別是在坳陷的沉積中心，還發(fā)育一定范圍的優(yōu)質烴源巖[3]。研究區(qū)處于羌塘盆地周緣地區(qū)，其沉積環(huán)境與物源特征與坳陷區(qū)有較大的差別，這也是雁石坪-溫泉兵站地區(qū)侏羅系烴源巖有機質豐度整體較盆地中心坳陷區(qū)低的原因。

Figure 2.The average ofw(TOC)′ andw(S1+ S2)′ of Jurassic source rocks in Yanshiping-Wenquanbingzhan Area圖2.雁石坪-溫泉兵站地區(qū)侏羅系烴源巖w(TOC)′均值和w(S1+ S2)′均值分布

4.有機質類型

不同類型的有機質，在熱演化生烴的過程中，其產物的數量和性質都有較大的差異。研究有機質類型的方法較多[9]，該次利用干酪根的顯微組分和碳同位素資料進行研究。干酪根顯微組分是在顯微鏡下直接觀測烴源巖中有機質顯微組分的組成情況，腐殖型和腐泥型有機質顯微組分差異明顯，常用類型指數(It)表示。研究區(qū)侏羅系各組12件烴源巖干酪根顯微組分組成分析結果(表2)表明，主要以鏡質組和腐泥組為主，整體鏡質組略微占優(yōu)，兩者占到顯微組分體積分數的95%以上。其次含極少量的惰質組，體積分數不高于 5%；沒有發(fā)現殼質組組分。It值分布范圍：20.3～38.7，均值為 3.5。結果表明，侏羅系各組烴源巖有機質類型為II2-III型，為偏腐殖型有機質。

干酪根碳同位素(δ13C/‰)組成主要取決于其生物先質的碳同位素組成，同樣可以反映沉積有機質的性質。研究區(qū)侏羅系各組烴源巖樣品中干酪根 δ13C分布范圍?24.5‰～?21.0‰，均值為?23.5‰，整體為III型有機質?？紤]到較高的熱演化程度對碳同位素的分餾作用[9]，認為研究區(qū)有機質類型應該為II2-III型有機質。

秦建中[10]對羌塘盆地上三疊統-侏羅系烴源巖的有機相研究表明，羌塘盆地不同構造位置，其有機相類型不同。雁石坪-溫泉兵站地區(qū)落入其II2(混源有機相)-III型(木本相)有機相的范圍，主體屬于III型(木本相)，這也與該次研究認識相符。

Table 2.The macerals and carbon isotope of kerogen in Jurassic source rocks from Yanshiping-Wenquanbingzhan Area表2.雁石坪-溫泉兵站地區(qū)侏羅系烴源巖干酪根顯微組分和碳同位素分析

5.熱演化程度及綜合評價

一個地區(qū)主力烴源巖所處的熱演化階段，與區(qū)域油氣勘探前景及勘探目標的選擇密切相關。研究區(qū)侏羅系烴源巖中灰?guī)r樣品的最高熱解峰峰溫(tmax)分布范圍392～600℃，均值為476℃；泥巖tmax分布范圍413～600℃，均值為512℃。表明研究區(qū)侏羅系烴源巖整體處于高成熟-過成熟熱演化階段。烴源巖干酪根H/C原子比分布范圍0.26～0.58，均值為0.42，同樣表明侏羅系烴源巖整體處于高成熟-過成熟熱演化階段。

秦建中等[3]對羌塘盆地不同地區(qū)7762個樣品的鏡質體反射率(Ro)、tmax、包裹體均一溫度等項目研究表明，羌塘盆地北羌塘坳陷的東部地區(qū)(雁石坪-溫泉兵站地區(qū))侏羅系烴源巖主體處于高成熟-過成熟熱演化階段，與該文的研究結論相符。同時多個學者[10] [11]指出，羌塘盆地中生界烴源巖從中部的沉積坳陷向盆地邊緣，相同層位熱演化程度有增加的趨勢，主要與盆地邊緣或斷裂帶附近不均衡壓力變形作用有關。

綜上所述，雁石坪-溫泉兵站地區(qū)侏羅系地層中，J2x泥巖和J2q灰?guī)r整體有機質豐度較高，達到有效烴源巖標準，其他層位有機質豐度較低；有機質類型為 II2-III型有機質，為偏腐殖型有機質；烴源巖熱演化程度較高，主體處于高成熟-過成熟熱演化階段。由此可見，雁石坪-溫泉兵站地區(qū)侏羅系烴源巖主要以生氣為主，能夠為研究區(qū)天然氣水合物的形成提供較潛在的氣源條件。

6.結論

1) 雁石坪-溫泉兵站地區(qū)侏羅系地層暗色碳酸鹽巖和泥巖發(fā)育；烴源巖樣品的有機質豐度研究表明，J2x泥巖和J2q灰?guī)r整體有機質豐度較高，達到有效烴源巖標準，其他層位烴源巖有機質豐度較低，主體為非烴源巖。

2) 烴源巖中干酪根類型研究表明，研究區(qū)侏羅系烴源巖有機質類型為II2-III型有機質，為偏腐殖型有機質，較有利于生氣。烴源巖熱演化程度分析表明，主體熱演化程度較高，處于高成熟-過成熟熱演化階段。

3) 綜合分析認為，雁石坪-溫泉兵站地區(qū)侏羅系J2x泥巖和J2q灰?guī)r作為烴源巖，能夠為該區(qū)天然氣水合物成藏提供較有利的氣源條件。

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[編輯] 宋換新

Qiangtang Basin

The Hydrocarbon Potential of Jurassic Source Rocks in Yanshiping-Wenquanbingzhan Area in the South of Qinghai Province

Guangchun Jin1, Hongwei Kuang2, Huanxin Song3*1Oil & Gas Survey of China Geological Survey, Beijing
2Institute of Geology, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing
3Hubei Cooperative Innovation Center of Unconventional Oil and Gas (Yangtze University), Wuhan Hubei

Received: Dec.12th, 2016; accepted: Feb.15th, 2017; published: Apr.15th, 2017

The research degree of Jurassic source rocks was low in Yanshiping-Wenquanbingzhan Area.On the basis of the geochemical analysis of the Jurassic source rocks systematically, the hydrocarbon potential there was researched.The results show that the dark source rocks, including mudstone and limestone were developed well in Jurassic System.The abundance of the organic matter in the mudstone of J2x and in the limestone of J2q is high and reaches the standard of the effective source rocks.The organic matter is II2-III with a bias of humus type in each formation of the Jurassic System.The thermal evolution degree of the Jurassic source rocks is mainly at the high-over mature stage.It is considered that the Jurassic source rocks can provide potential gas supply conditions for the accumulation of the natural gas hydrate in the research area.

Source Rock, Jurassic System, Hydrocarbon Potential, Yanshiping, Wenquanbingzhan,

金廣春(1970-)，男，副研究員，主要從事地質研究及科研管理工作。

2016年12月12日；錄用日期：2017年2月15日；發(fā)布日期：2017年4月15日

中國地質調查局地質調查項目(GZH201400304)；長江大學青年基金項目(2015cqn42)。

?通信作者。

文章引用: 金廣春, 曠紅偉, 宋換新.青南雁石坪-溫泉兵站地區(qū)侏羅系烴源巖生烴潛力研究[J].石油天然氣學報, 2017, 39(2): 10-15.https://doi.org/10.12677/jogt.2017.392011