趙 悅, 蔡進(jìn)功, 楊 燕, 雷天柱
( 1. 中國石油勘探開發(fā)研究院,北京 100083; 2. 同濟(jì)大學(xué) 海洋地質(zhì)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海 200092; 3. 中國石油天然氣集團(tuán)公司 冀東油田分公司,河北 唐山 063004; 4. 中國科學(xué)院 油氣資源研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,甘肅 蘭州 730000 )
隨著烴源巖中有機(jī)質(zhì)保存及生烴機(jī)理研究的深入,礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)的地質(zhì)意義逐漸受到重視。礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)是烴源巖中有機(jī)質(zhì)賦存的主要形態(tài)之一,包括黏土礦物吸附有機(jī)質(zhì)、碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)等[1-3]。由于礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)具備一定的數(shù)量優(yōu)勢,其豐度可以達(dá)到烴源巖中可溶有機(jī)質(zhì)總量的1/5[4-6],并且具有相對(duì)較低的熱演化程度,因此對(duì)烴源巖中礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)的地化特征研究有重要的應(yīng)用價(jià)值[1-2,7]。
碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)是指烴源巖中與碳酸鹽礦物結(jié)合而保存的有機(jī)質(zhì),包括碳酸鹽礦物晶格包裹有機(jī)質(zhì)。由于受到碳酸鹽礦物晶格的保護(hù),在烴源巖埋藏演化過程中,碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)的熱演化滯后于游離態(tài)有機(jī)質(zhì)的[1-2,7],因此礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)可以更好地保存有機(jī)質(zhì)的原生特征。油氣地質(zhì)研究結(jié)果表明,烴源巖中存在復(fù)雜的有機(jī)—無機(jī)相互作用[4-5],并且有機(jī)質(zhì)—礦物復(fù)合體的生烴行為、地化特征等有異于游離態(tài)有機(jī)質(zhì)或干酪根[1-3],蔡進(jìn)功等[3]指出烴源巖中有機(jī)質(zhì)黏粒復(fù)合體是天然的生烴母質(zhì);解啟來等[1]研究表明,碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)是碳酸鹽巖中重要生烴母質(zhì),由于賦存形式具有特殊性,碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)在較高的熱演化階段才能釋放;羅超等[8]對(duì)鄂西—渝東地區(qū)下寒武統(tǒng)牛蹄塘組黑色頁巖孔隙結(jié)構(gòu)特征的研究表明,碳酸鹽礦物對(duì)于富有機(jī)質(zhì)黑色頁巖的孔隙發(fā)育有重要影響。因此,對(duì)碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)的定量(絕對(duì)豐度)和定性(分子表征)研究有重要的地質(zhì)意義,目前對(duì)泥質(zhì)烴源巖中碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)的分子地化特征研究比較少。
以東營凹陷古近紀(jì)沙河街組沙三下亞段(Es3x)和沙四上亞段(Es4s)主力烴源巖為研究對(duì)象,采用有機(jī)溶劑抽提—HCl酸解連續(xù)處理實(shí)驗(yàn)方法,釋放泥質(zhì)烴源巖中游離態(tài)有機(jī)質(zhì)和碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì),通過飽和烴組分GC-MS分析得到其分子特征,綜合烴源巖中游離態(tài)有機(jī)質(zhì)和礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)地化屬性的定量和定性研究,分析泥質(zhì)烴源巖中碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)地質(zhì)意義。
東營凹陷為渤海灣盆地濟(jì)陽坳陷中的一個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元,是在古生代基巖背景上發(fā)育的中—新生代箕狀斷陷盆地[9-10]。東營凹陷經(jīng)歷裂陷早期(始新世孔店組期)、裂陷中期(始新世沙河街組早—中期)、裂陷晚期(始新世沙河街組末期—東營組期)及后裂谷期(新近紀(jì))4個(gè)發(fā)展階段[11]。其中古近紀(jì)沙河街組巨厚的湖泊相沉積是東營凹陷有效烴源巖發(fā)育的主要時(shí)期[12-13]。沙三下亞段(Es3x)和沙四上亞段(Es4s)發(fā)育的優(yōu)質(zhì)烴源巖是東營凹陷油氣資源主要貢獻(xiàn)者[11]。Es3x和Es4s形成于湖盆均衡沉降時(shí)期,發(fā)育明顯的湖進(jìn)—湖退旋回,Es3x和Es4s沉積時(shí)期,湖水穩(wěn)定分層,底層水體為還原環(huán)境,有機(jī)質(zhì)豐度高,有機(jī)質(zhì)類型以Ⅰ型干酪根為主,油氣生成后易發(fā)生排驅(qū),成為東營凹陷的優(yōu)質(zhì)烴源巖[13-14](見圖1)。
圖1 東營凹陷地理位置和區(qū)域構(gòu)造Fig.1 The geographic location and tectonic division of the Dongying depression
選取東營凹陷沙三下亞段和沙四上亞段的優(yōu)質(zhì)烴源巖為研究對(duì)象。Rock-Eval熱解分析得到的樣品基本地球化學(xué)特征見表1。碳酸鹽礦物作為膠結(jié)物或次要礦物組分,在烴源巖的礦物組成中占有一定比例,樣品XRD分析的礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)見表2。兩套優(yōu)質(zhì)烴源巖形成于不同的沉積環(huán)境:沙三下亞段形成于淡水湖泊環(huán)境,沙四上亞段形成于咸化湖泊環(huán)境。為更好地富集有機(jī)質(zhì),從全巖樣品中提取黏粒級(jí)組分(<2 μm)進(jìn)行分析,不同粒徑范圍的主要礦物組成不同,黏土礦物等對(duì)有機(jī)質(zhì)有明顯富集作用的礦物主要集中分布于<2 μm的粒度[15-17]。
2.2.1 酸解有機(jī)質(zhì)分離
采用物理方法從烴源巖全巖樣品中分離<2 μm的黏粒級(jí)組分。用二氯甲烷索式抽提黏粒級(jí)樣品,得到游離態(tài)有機(jī)質(zhì)。抽提后的殘?jiān)? mol/L HCl溶液進(jìn)行酸解處理:將抽提殘?jiān)c酸液混合置于燒瓶,在磁力攪拌儀上水浴恒溫60 ℃、反應(yīng)16 h;待溫度降低,離心分離反應(yīng)液及酸解殘?jiān)F渲校峤鈿堅(jiān)萌ルx子水反復(fù)洗滌至中性,并用二氯甲烷反復(fù)萃取洗滌液;反應(yīng)液用二氯甲烷反復(fù)萃?。凰峤鈿?jiān)枚燃淄檫M(jìn)行抽提。合并三部分有機(jī)相(酸解有機(jī)質(zhì)),揮發(fā)濃縮后得到碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)。樣品的游離態(tài)有機(jī)質(zhì)和碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)的分離實(shí)驗(yàn)流程見圖2。游離態(tài)有機(jī)質(zhì)和碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)
表1 Es3x和Es4s黏粒級(jí)樣品的基本地球化學(xué)特征
表2 Es3x和Es4s黏粒級(jí)樣品的礦物質(zhì)量分?jǐn)?shù)
圖2 樣品的酸解有機(jī)質(zhì)分離實(shí)驗(yàn)流程Fig. 2 The experimental procedure of separating the free and acid soluble fraction
2.2.2 GC-MS分析條件
分析采用的氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用儀為美國安捷倫科技有限公司生產(chǎn)。氣相色譜儀為6890N型,色譜條件:進(jìn)樣口溫度為280 ℃;載氣為高純氦氣,流量為1.2 mL/min,線速度為40 cm/s;HP-5彈性石英毛細(xì)管柱為30 m×0.25 mm×0.25 mm。質(zhì)譜儀為5973N四級(jí)桿質(zhì)譜,離子源為EI源,離子源溫度為230 ℃,四級(jí)桿溫度為150 ℃,離子源電離能為70 eV,接口溫度為280 ℃,譜庫為NIST02L。飽和烴組分的分析條件:初始溫度為40 ℃,恒溫2 min,先以3 ℃/min的速率升至100 ℃;接著以4 ℃/min的速率升至290 ℃,恒溫30 min。在反應(yīng)前加入內(nèi)標(biāo)C24D50(氘代正二十四烷)。
游離態(tài)有機(jī)質(zhì)和碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)的豐度存在較大差異,其中游離態(tài)有機(jī)質(zhì)的絕對(duì)豐度遠(yuǎn)高于碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)的(見表3)。Es3x樣品游離態(tài)有機(jī)質(zhì)豐度為8.61~13.10 mg/g 黏粒級(jí)樣品 (AS),碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)豐度為0.17~0.22 mg/g AS;Es4s樣品游離態(tài)有機(jī)質(zhì)豐度為8.74~17.86 mg/g AS,碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)豐度為0.15~0.28 mg/g AS(見表3)。
表3Es3x和Es4s黏粒級(jí)樣品的游離態(tài)有機(jī)質(zhì)和碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)的族組成特征
Table3QuantitativemeasurementsofthefreeandCM-boundfractionoftheEs3xandEs4sargillaceoussamplesmg·g-1
樣品號(hào)層位游離態(tài)有機(jī)質(zhì)碳酸鹽礦物結(jié)合有機(jī)質(zhì)總量飽和烴芳烴非烴瀝青質(zhì)總烴飽/芳總量飽和烴芳烴非烴瀝青質(zhì)總烴飽/芳1327Es3x13.108.601.322.770.419.926.520.210.010.030.130.040.040.421301Es3x8.615.151.431.780.256.583.600.220.040.030.070.080.072.281302Es3x11.797.911.342.140.409.255.900.170.050.010.080.030.064.501303Es4s8.744.012.312.340.086.321.740.150.030.010.060.050.042.731306Es4s9.786.931.011.680.167.946.860.200.040.020.080.060.062.251312Es4s17.8613.352.841.460.2116.194.700.280.080.020.090.090.104.50
游離態(tài)有機(jī)質(zhì)和碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)的族組成也存在較大差異:游離態(tài)有機(jī)質(zhì)以非極性組分(飽和烴和芳烴)為主,其中Es3x樣品非極性組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為75.73%~78.46%,Es4s樣品非極性組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為72.31%~90.65%;碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)以極性組分(非烴和瀝青質(zhì))為主,其中Es3x樣品極性組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64.71%~80.95%,Es4s樣品極性組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)為64.29%~73.33%。表明游離態(tài)有機(jī)質(zhì)以飽和烴和芳烴為主,碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)以非烴和瀝青質(zhì)為主。導(dǎo)致游離態(tài)有機(jī)質(zhì)和碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)存在族組成差異的原因:
(1)游離態(tài)有機(jī)質(zhì)和碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)隨烴源巖埋深增加而發(fā)生差異熱演化。由于碳酸鹽礦物晶體提供位阻保護(hù),結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)的熱演化程度低于游離態(tài)有機(jī)質(zhì)的,因此兩者熱演化和生烴過程存在差異[1-2,7],導(dǎo)致兩者族組成不同。碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)的分子成熟度參數(shù)無法直接得到,因?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)的豐度較低,且飽和烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低,較難計(jì)算分子參數(shù)。通常認(rèn)為有機(jī)質(zhì)熱演化生烴過程可以表示為“干酪根—瀝青質(zhì)/非烴—烴類化合物”的逐步轉(zhuǎn)化過程[18-19],在熱演化程度相對(duì)較高的游離態(tài)有機(jī)質(zhì)中,非極性烴類質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高。
(2)由于與鄰近砂巖輸導(dǎo)層的孔隙連通性存在差異,游離態(tài)有機(jī)質(zhì)和碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)的烴類產(chǎn)物的易排驅(qū)性不同[12,20-21],賦存于烴源巖連通孔隙系統(tǒng)的游離態(tài)有機(jī)質(zhì)與砂巖輸導(dǎo)層有更好的孔隙溝通條件,碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)的保存環(huán)境相對(duì)閉塞,其中硫單質(zhì)在結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)中選擇性檢出(見圖3)。與飽和烴、芳烴等非極性組分相比,非烴、瀝青質(zhì)等極性組分更不易排驅(qū),也更傾向于滯留在烴源巖內(nèi)。由于游離態(tài)有機(jī)質(zhì)和碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)的數(shù)量配比存在差異,前者的絕對(duì)豐度遠(yuǎn)高于后者(見表3)。
圖3 游離態(tài)有機(jī)質(zhì)和碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)的飽和烴總離子流圖(TIC)
3.2.1 游離態(tài)有機(jī)質(zhì)分子地化特征及其地質(zhì)意義
通過游離態(tài)飽和烴GC-MS分析,得到分子組成及生標(biāo)分布特征,推斷成熟度、有機(jī)質(zhì)生源和沉積環(huán)境等[22-24]。1327樣品代表Es3x典型地質(zhì)特征,1312樣品代表Es4s典型地質(zhì)特征,分析Es3x和Es4s黏粒級(jí)樣品的分子組成差異。1327樣品Pr/Ph為1.29,1312樣品Pr/Ph為0.56(見圖3),其中Es4s的1312樣品表現(xiàn)植烷優(yōu)勢,指示強(qiáng)還原性沉積環(huán)境。在Es4s樣品TIC的高相對(duì)分子質(zhì)量末端檢測到β-胡蘿卜烷(見圖3),并且在m/z=191質(zhì)量色譜圖中檢測到較高豐度的伽瑪蠟烷、三環(huán)萜烷、C33~C35升藿烷(見圖4),表明Es4s樣品沉積于咸水湖相環(huán)境,湖水穩(wěn)定分層,底層水體缺氧。Es3x樣品的分子特征表明它形成于淡水湖相環(huán)境(見圖4)。Es3x的1327樣品具有單峰態(tài)正構(gòu)烷烴分布(見圖3),主峰碳為nC16,并且在nC23~nC29碳數(shù)范圍內(nèi)表現(xiàn)出明顯奇碳優(yōu)勢,表明除水生生源有機(jī)質(zhì)之外,陸源有機(jī)質(zhì)也有一定貢獻(xiàn)[13,22]。
由圖4可以看出,Es3x樣品4—甲基甾烷具有較高豐度,且碳數(shù)范圍更廣,而Es4s樣品4—甲基甾烷組成相對(duì)單一。由于4—甲基甾烷指示甲藻生源的有機(jī)質(zhì)輸入[22,25],因此推斷甲藻生源有機(jī)質(zhì)對(duì)Es3x樣品貢獻(xiàn)更大。根據(jù)C27~C29規(guī)則甾烷的相對(duì)豐度,可以推斷有機(jī)質(zhì)生源類型,其中C27甾烷指示水生生源的有機(jī)質(zhì)輸入,C29甾烷指示陸源的有機(jī)質(zhì)輸入[22]。Es3x的1327樣品表現(xiàn)為C27甾烷優(yōu)勢分布,Es4s的1312樣品表現(xiàn)為C29甾烷優(yōu)勢分布(見圖4),表明Es3x和Es4s樣品的有機(jī)質(zhì)生源組成存在一定差異,根據(jù)具有生源指示意義的生物標(biāo)志化合物,可以推斷生源有機(jī)質(zhì),如4—甲基甾烷和兩環(huán)倍半萜類生物標(biāo)志化合物等。Es3x和Es4s樣品的成熟度可以由基于藿烷和甾烷類化合物的成熟度參數(shù)計(jì)算得到(見表4)。由表4可知,成熟度參數(shù)達(dá)到熱演化平衡值,兩者處于生油窗范圍。其中,Es4s樣品的Ts/Tm(2.05)不能用于成熟度推斷,原因是高鹽沉積環(huán)境導(dǎo)致參數(shù)值失真[22]。
圖4 游離態(tài)有機(jī)質(zhì)的藿烷類和甾烷類生物標(biāo)志化合物分布特征Fig.4 The distribution features of the hopane and sterane series of the free OM fraction
表4 基于甾烷和藿烷計(jì)算的生標(biāo)成熟度參數(shù)
3.2.2 碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)的分子地化特征及其地質(zhì)意義
通過Es3x和Es4s黏粒級(jí)樣品的碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)的GC-MS分析,表明:
(1)兩環(huán)倍半萜類生物標(biāo)志化合態(tài)物僅在該賦存態(tài)中檢出,并且具有相對(duì)較高的豐度(見圖3)。在Es3x的碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)中,兩環(huán)倍半萜類化合物的碳數(shù)為C13~C16, Es4s的碳數(shù)為C13~C15,但是都以C15為最高峰,并且Es4s的C15兩環(huán)倍半萜異構(gòu)體更為豐富。由于酸解處理可能破壞該類化合物的原有結(jié)構(gòu),根據(jù)各色譜峰對(duì)應(yīng)質(zhì)譜圖中特征的123和137離子碎片峰,識(shí)別兩環(huán)倍半萜類化合物。東營凹陷沙河街組檢測出的兩環(huán)倍半萜類化合物可用于指示Botryococcusbraunii生源的有機(jī)質(zhì)輸入[26-28]。
(2)在碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)中,正構(gòu)烷烴的輕質(zhì)端更好地保存下來。其中,碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)的起始碳數(shù)為nC8,游離態(tài)有機(jī)質(zhì)的起始碳數(shù)為nC12。此外,在Es4s碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)的nC15~nC20碳數(shù)范圍內(nèi)還可以識(shí)別出明顯的偶碳優(yōu)勢。
(3)僅在碳酸鹽礦物結(jié)合有機(jī)質(zhì)中檢出單質(zhì)硫,為八硫環(huán)狀結(jié)構(gòu),具有較高豐度(見圖3)。對(duì)游離態(tài)有機(jī)質(zhì)和碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)未做脫硫處理,在后者中檢測到硫單質(zhì),表明硫單質(zhì)對(duì)特定賦存態(tài)有機(jī)質(zhì)的異構(gòu)體類型產(chǎn)生影響[29],游離態(tài)有機(jī)質(zhì)和碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)的保存機(jī)理存在一定差異。
在成巖階段早期,甾醇、藿醇等生標(biāo)前驅(qū)物可以結(jié)合到干酪根/瀝青質(zhì)的聚分子結(jié)構(gòu)中,也可吸附到黏土礦物表面,或者是由碳酸鹽礦物晶格包裹吸附而保存在地質(zhì)體中[1-2,7]。由于聚分子結(jié)構(gòu)和無機(jī)礦物提供位阻保護(hù),結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)對(duì)熱演化作用和生物降解作用的響應(yīng)遲滯于游離態(tài)有機(jī)質(zhì)的[7,30]。因此,結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)可以更好地在分子水平上保存原生信息。
Es3x和Es4s沉積時(shí)期,古湖泊具備很高的初級(jí)生產(chǎn)力,發(fā)育多種類型的藻類,沉積物具有較高的有機(jī)質(zhì)豐度,成為東營凹陷的主力烴源巖[13]。Es3x和Es4s烴源巖的顯微研究發(fā)現(xiàn)多種藻類的實(shí)體化石,包括顆石藻、甲藻、葡萄藻、德弗蘭藻和渤海藻等[31-32],其中有些種屬的藻類也可以從分子水平上進(jìn)行識(shí)別,如甲藻可以由4—甲基甾烷判識(shí),Botryococcusbraunii可以由兩環(huán)倍半萜類化合物判識(shí)[26-28]。雖然兩環(huán)倍半萜類化合物可以指示陸源生源的有機(jī)質(zhì)輸入[22],但是始新世沙河街組和其他中國中新生代含油氣盆地研究表明,兩環(huán)倍半萜類化合物可以指示Botryococcusbraunii生源的有機(jī)質(zhì)輸入,并且通過烴源巖中兩環(huán)倍半萜類化合物的分布特征與Botryococcusbraunii熱降解產(chǎn)物特征的對(duì)比證實(shí)[33-34]。在中國中新生代盆地普遍存在,包括渤海灣盆地始新統(tǒng)、柴達(dá)木盆地始新統(tǒng)、松遼盆地白堊統(tǒng)、塔里木盆地侏羅統(tǒng)、鄂爾多斯盆地侏羅統(tǒng)和準(zhǔn)葛爾盆地侏羅統(tǒng)等,發(fā)現(xiàn)兩環(huán)倍半萜類化合物可以指示Botryococcusbraunii生源的有機(jī)質(zhì)輸入[26-28]。此外,濟(jì)陽坳陷含油氣系統(tǒng)的精細(xì)油源對(duì)比結(jié)果表明,含Botryococcusbraunii的烴源巖和大型油氣藏之間存在密切的成因聯(lián)系[26]。因此,始新世沙河街組中檢測到的兩環(huán)倍半萜類生物標(biāo)志化合物的生源指示意義是明確的。
在Es3x和Es4s黏粒級(jí)樣品的碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)中檢測到兩環(huán)倍半萜類生物標(biāo)志化合物。兩環(huán)倍半萜類生物標(biāo)志化合物(生標(biāo))在游離態(tài)有機(jī)質(zhì)中未檢測到的原因:與高相對(duì)分子質(zhì)量的甾烷、藿烷類生物標(biāo)志化合物相比,兩環(huán)倍半萜類生標(biāo)的相對(duì)分子質(zhì)量較小,在較長的實(shí)驗(yàn)預(yù)處理過程中和加熱條件下,游離態(tài)有機(jī)質(zhì)中的兩環(huán)倍半萜類生標(biāo)完全逸散。由于存在礦物晶格的保護(hù)作用,低相對(duì)分子質(zhì)量生標(biāo)礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)生標(biāo)較好地保存下來,同時(shí)正構(gòu)烷烴的輕質(zhì)端也很好地保存下來,起始碳數(shù)可以達(dá)到nC8(見圖3)。因此,通過游離態(tài)有機(jī)質(zhì)和結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)的綜合分析,可以得到更為真實(shí)客觀的生源解釋結(jié)果。
(1)根據(jù)東營凹陷Es3x和Es4s烴源巖黏粒級(jí)樣品地化特征,碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)的分子組成特征,可以進(jìn)一步補(bǔ)充游離態(tài)有機(jī)質(zhì)的生源解釋信息,可以指示Botryococcusbraunii生源的兩環(huán)倍半萜類生物標(biāo)志化合物僅在酸解有機(jī)質(zhì)中選擇性檢出。
(2)游離態(tài)有機(jī)質(zhì)和碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)具有不同的有機(jī)質(zhì)豐度和族組成特征,其中游離態(tài)有機(jī)質(zhì)以飽和烴、芳烴等非極性組分為主。兩種不同賦存態(tài)有機(jī)質(zhì)的差異熱演化及生排烴、有機(jī)質(zhì)生源構(gòu)成的差異性,可以解釋兩者族組成的差異。
(3)泥質(zhì)烴源巖中的礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)可以更好地保存烴類組分的輕質(zhì)端,也是兩環(huán)倍半萜類生標(biāo)在碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)中選擇性檢出的主要原因。硫單質(zhì)的檢出表明碳酸鹽礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)保存于相對(duì)封閉的礦物晶格環(huán)境,礦物結(jié)合態(tài)有機(jī)質(zhì)與游離態(tài)有機(jī)質(zhì)的保存機(jī)理存在一定差異。
參考文獻(xiàn)(References):
[1] 解啟來,周中毅,陸明勇. 碳酸鹽礦物結(jié)合有機(jī)質(zhì)——一種重要的成烴物質(zhì)[J].礦物學(xué)報(bào),2000, 20(1): 59-62.
Xie Qilai, Zhou Zhongyi, Lu Mingyong. Organic matter enclosed in carbonate minerals: A kind of important hydrocarbon-producing matter [J]. Acta Mineralogica Sinica, 2000,20(1):59-62.
[2] 王兆云,程克明.碳酸鹽巖中不同賦存狀態(tài)有機(jī)質(zhì)地球化學(xué)特征對(duì)比及對(duì)成烴的貢獻(xiàn)[J].沉積學(xué)報(bào),2000,18(4):600-605.
Wang Zhaoyun, Cheng Keming. The organic geochemical characteristics comparison and contributors of different existing state organic matter in carbonate rocks [J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2000,18(4):600-605.
[3] 蔡進(jìn)功,宋明水,盧龍飛,等.烴源巖中有機(jī)黏粒復(fù)合體——天然的生烴母質(zhì)[J].海洋地質(zhì)與第四紀(jì)地質(zhì),2013,33(3):123-131.
Cai Jingong, Song Mingshui, Lu Longfei, et al. Organo-clay complexes in source rocks:A natural material for hydrocarbon generation [J]. Marine Geology and Quaternary Geology, 2013,33(3):123-131.
[4] 關(guān)平,徐永昌,劉文匯.烴源巖有機(jī)質(zhì)的不同賦存狀態(tài)及定量估算[J].科學(xué)通報(bào),1998,43(14):1556-1559.
Guan Ping, Xu Yongchang, Liu Wenhui. Quantitative evaluation of organic matters of different occurrences in source rocks [J]. Chinese Science Bulletin, 1998,43(14):1556-1559.
[5] 宋一濤,廖永勝,張守春.半咸—咸水湖相烴源巖中兩種賦存狀態(tài)可溶有機(jī)質(zhì)的測定及其意義[J].科學(xué)通報(bào),2005,50(14):1531-1534.
Song Yitao, Liao Yongsheng, Zhang Shouchun. Quantitative characterization of organic matters of two different occurrences in brackish-saline lacustrine source rocks and its significance [J]. Chinese Science Bulletin, 2005,50(14):1531-1534.
[6] 蔣啟貴,黎茂穩(wěn),錢門輝,等.不同賦存狀態(tài)頁巖油定量表征技術(shù)與應(yīng)用研究[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2016,38(6):842-849.
Jiang Qigui, Li Maowen, Qian Menhui, et al. Quantitative characterization of shale oil in different occurrence states and its application [J]. Petroleum Geology and Experiment, 2016,38(6):842-849.
[7] 李永新,耿安松,劉金萍,等.渤海灣盆地黃驊坳陷下古生界碳酸鹽巖有機(jī)地球化學(xué)特征[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2008,30(1):75-81.
Li Yongxin, Geng Ansong, Liu Jinping, et al. Organic geochemical characteristics of the lower Palaeozoic carbonate rocks in the Huanghua depression, the Bohai Bay basin [J]. Petroleum Geology and Experiment, 2008,30(1):75-81.
[8] 羅超,劉樹根,孫瑋,等.鄂西—渝東地區(qū)下寒武統(tǒng)牛蹄塘組黑色頁巖孔隙結(jié)構(gòu)特征[J].東北石油大學(xué)學(xué)報(bào),2014,38(2):8-17.
Luo Chao, Liu Shugen, Sun Wei, et al. Pore structure characterization of black shale in the lower Cambrian Niutitang formation in western Hubei and eastern Chongqing area [J]. Journal of Northeast Petroleum University, 2014,38(2):8-17.
[9] 張林曄,劉慶,張春榮.東營凹陷成烴與成藏關(guān)系研究[M].北京:地質(zhì)出版社,2005.
Zhang Linye, Liu Qing, Zhang Chunrong. Hydrocarbon generation and accumulation of the Dongying depression [M]. Beijing: Geology Press, 2005.
[10] 王鑫,蔣有錄,王永詩,等.濟(jì)陽坳陷生烴洼陷沉降類型及其油氣地質(zhì)意義[J].特種油氣藏,2017,24(2):24-29.
Wang Xin, Jiang Youlu, Wang Yongshi, et al. Settlement types of hydrocarbon-generating sag in the Jiyang depression and their geologic significance for hydrocarbon accumulations [J]. Special Oil and Gas Reservoirs, 2017,24(2):24-29.
[11] 馮有良,李思田.東營凹陷沙河街組三段層序低位域砂體沉積特征[J].地質(zhì)評(píng)論,2001,47(3):278-286.
Feng Youliang, Li Sitian. Depositional characteristics of lowstand sand bodies of the third member of the Shahejie formation in the Dongying depression and the significance in petroleum geology [J]. Geologic Reviews, 2001,47(3):278-286.
[12] 張明星,郭耿生,張琳璞.濟(jì)陽坳陷青東凹陷古近系沙河街組烴源巖地球化學(xué)特征及生烴潛力綜合評(píng)價(jià)[J].東北石油大學(xué)學(xué)報(bào),2017,41(3):34-43.
Zhang Mingxing, Guo Gengsheng, Zhang Linpu. Comprehensive evaluation of geochemical characteristic and hydrocarbon generation potential of source rocks of Paleogene Shahejie formation in Qingdong sag, Jiyang depression [J]. Journal of Northeast Petroleum University, 2017,41(3):34-43.
[13] Zhang L Y, Liu Q, Zhu R F, et al. Source rocks in Mesozoic-cenozoic continental rift basins, east China: A case from Dongying depression, Bohai Bay basin [J]. Organic Geochemistry, 2009,40(2):229-242.
[14] 張林曄,孔祥星,張春榮,等.濟(jì)陽坳陷下第三系優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育及其意義[J].地球化學(xué),2003,32(1):35-42.
Zhang Linye, Kong Xiangxing, Zhang Chunrong, et al. High-quality oil-prone source rocks in Jiyang depression [J]. Geochimica, 2003,32(1):35-42.
[15] Kennedy M J, Pevear D R, Hill R J. Mineral surface control of organic carbon in black shale [J]. Science, 2002,295:657-660.
[16] 高鳳琳,宋巖,姜振學(xué),等.黏土礦物對(duì)頁巖儲(chǔ)集空間及吸附能力的影響[J].特種油氣藏,2017,24(3):1-8.
Gao Fenglin, Song Yan, Jiang Zhenxue, et al. Influence of clay minerals on shale storage space and adsorptive capacity [J]. Special Oil and Gas Reservoirs, 2017,24(3):1-8.
[17] 丁飛,蔡進(jìn)功,宋明水,等.泥質(zhì)烴源巖中<2 μm黏粒級(jí)組分的有機(jī)質(zhì)與比表面關(guān)系[J].中國科學(xué):地球科學(xué),2013,43(4):634-641.
Ding Fei, Cai Jingong, Song Mingshui, et al. The relationship between organic matter and specific surface area in <2 μm clay size fraction of muddy source rock [J]. Science China: Earth Sciences, 2013,43(4):634-641.
[18] Tissot B P, Welte D H. Petroleum formation and occurrence [M]. New York: Springer-Verlag, 1984:23-36.
[19] Tissot B P, Pelet R, Ungerer P. Thermal history of sedimentary basins, maturation indices, and kinetics of oil and gas generation [J]. AAPG Bulletin, 1987,71:1445-1466.
[20] 馬中良,鄭倫舉,趙中熙,等.烴源巖孔隙流體介質(zhì)對(duì)石油初次運(yùn)移的影響[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2015,37(1):97-101.
Ma Zhongliang, Zheng Lunjyu, Zhao Zhongxi, et al. Effect of fluid medium in source rock porosity on oil primary migration [J]. Petroleum Geology and Experiment, 2015,37(1):97-101.
[21] 焦養(yǎng)泉,吳立群,何謀春,等.準(zhǔn)格爾盆地南緣蘆草溝組烴源巖產(chǎn)狀、熱演化歷史與烴的初次運(yùn)移過程[J].中國科學(xué):D輯(地球科學(xué)),2007,37(增刊1):93-102.
Jiao Yangquan, Wu Liqun, He Mouchun, et al. The layout, thermal history and hydrocarbon primary migration path of source rocks of the Lucaogou formation developed in the Juggar basin [J]. China Science: D(Earth Science), 2007,37(Supp.1):93-102.
[22] Peters K E, Walters C C, Moldowan J M. The biomarker guide: Volume 2—Biomarkers and isotopes in petroleum exploration and earth history [M]. Cambridge: Cambridge University Press, 2005:483-602.
[23] Volkman J K. Biological marker compounds as indicators of the depositional environments of petroleum source rocks [J]. Geological Society, 1988,40(1):103-122.
[24] Huang H P, Zhang S C,Su J. Palaeozoic oil-source correlation in the Tarim basin, NW China: A review [J]. Organic Geochemistry, 2016,94:32-46.
[25] Pang X Q, Li M W, Li S M, et al. Geochemistry of petroleum systems in the Niuzhuang South Slope of Bohai Bay basin: Part 3. Estimating hydrocarbon expulsion from the Shahejie formation [J]. Organic Geochemistry, 2005,36(4):497-510.
[26] 羅佳強(qiáng),沈忠民.油頁巖在渤海灣盆地濟(jì)陽坳陷下第三系石油資源評(píng)價(jià)中的意義[J].石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì),2005,27(2):164-168.
Luo Jiaqiang, Shen Zhongmin. Significance of oil shale in the Eogene petroleum resource evaluation of the
Jiyang depression, the Bohai Bay basin [J]. Petroleum Geology and Experiment, 2005,27(2):164-168.
[27] 吉利明,宋之光,李劍峰.鄂爾多斯盆地三疊系原油葡萄藻母質(zhì)輸入的生物標(biāo)志物特征[J].微體古生物學(xué)報(bào),2008,25(3):281-290.
Ji Liming, Song Zhiguang, Li Jianfeng. Characteristic of biomarkers originating from botryococcus in the Triassic lacustrine hydrocarbon source rocks and crude oils in the Ordos basin [J]. Acta Micropalaeontologica Sinica, 2008,25(3):281-290.
[28] 吉利明,李劍峰,宋之光.鄂爾多斯盆地延長組葡萄藻的石油地質(zhì)意義[J].石油勘探與開發(fā),2009,36(2):156-165.
Ji Liming, Li Jianfeng, Song Zhiguang. Petroleum geological significance of botryococcus in Triassic Yanchang formation, Ordos basin [J]. Petroleum Exploration and Development, 2009,36(2):156-165.
[29] Wang G, Wang T G, Simoneit B R T, et al. Sulfur rich petroleum derived from lacustrine carbonate source rocks in Bohai Bay basin, east China [J]. Organic Geochemistry, 2010,41(4):340-354.
[30] Wu L L, Geng A S. Differences in the thermal evolution of hopanes and steranes in free and bound fractions [J]. Organic Geochemistry, 2016,101:38-48.
[31] Ma Y Q, Fan M J, Lu Y C, et al. Middle Eocene paleohydrology of the Dongying depression in eastern China from sedimentological and geochemical signatures of lacustrine mudstone [J]. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 2017,479(1):16-33.
[32] 朱光有,金強(qiáng).東營凹陷兩套優(yōu)質(zhì)烴源巖層地質(zhì)地球化學(xué)特征研究[J].沉積學(xué)報(bào),2003,21(3):506-512.
Zhu Guangyou, Jin Qiang. Geochemical characteristics of two sets of excellent source rocks in Dongying depression [J]. Acta Sedimentologica Sinica, 2003,21(3):506-512.
[33] 夏燕青,羅斌杰.二環(huán)倍半萜烷生成演化的熱模擬[J].沉積學(xué)報(bào),1994,12(3):106-113.
Xia Yanqing, Luo Binjie. The study on formation and evolution of bicyclic sesquiterpane by means of pyrolysis [J]. Acta Sedimentologica Sinica, 1994,12(3):106-113.
[34] 王修垣,趙苓,宋一濤.幾株叢粒藻烷的氣相色譜—質(zhì)譜分析[J].微生物學(xué)報(bào),1996,36(4):284-291.
Wang Xiuhyuan, Zhao Ling, Song Yitao. Gas chromatography-mass spectrometry analyses of hydrocarbons produced by different strains of botryococcus braunii [J]. Acta Microbiologica Sinica, 1996,36(4):284-291.