風(fēng)化校正作用在烴源巖有機(jī)地化研究中的應(yīng)用

米偉偉 ，王 騰，李 娜，郭曉丹，謝小飛

1.陜西延長(zhǎng)石油集團(tuán)研究院，陜西 西安710075

2.長(zhǎng)安大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，陜西 西安710061

引言

烴源巖的發(fā)育及地化特征，是決定盆地油氣地質(zhì)條件的物質(zhì)基礎(chǔ)[1]。前人已經(jīng)在吐哈盆地?zé)N源巖研究方面做了大量工作[2-4]，已經(jīng)被證實(shí)的有效烴源巖主要是盆地中下侏羅統(tǒng)煤系烴源巖、中上三疊統(tǒng)湖相烴源巖及中上二疊統(tǒng)湖相烴源巖，而下二疊統(tǒng)烴源巖的有效性還未得到證實(shí)。有學(xué)者認(rèn)為吐哈盆地下二疊統(tǒng)烴源巖具有較好的油氣勘探前景[5-7]。目前，針對(duì)哈密拗陷中二疊世以前烴源巖的研究依然處于初期階段，隨著與哈密拗陷具有相似構(gòu)造背景的吐魯番拗陷下二疊統(tǒng)油氣顯示的發(fā)現(xiàn)，以及觀(guān)察到哈密拗陷部分野外剖面下二疊統(tǒng)烴源巖的存在，推測(cè)在拗陷內(nèi)部下二疊統(tǒng)應(yīng)具有良好的勘探前景。

本文在哈密拗陷下二疊統(tǒng)野外剖面觀(guān)察和樣品采集基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用巖石熱解、有機(jī)碳測(cè)試、干酪根分析及飽和烴氣相色譜等技術(shù)進(jìn)行室內(nèi)樣品測(cè)試，并與前人分析數(shù)據(jù)相結(jié)合，利用風(fēng)化校正作用對(duì)下二疊統(tǒng)露頭烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度、有機(jī)質(zhì)類(lèi)型進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)探討有機(jī)質(zhì)成熟度、生源特征和原始沉積環(huán)境，以期對(duì)哈密拗陷下二疊統(tǒng)油氣勘探提供借鑒。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

吐哈盆地位于哈薩克斯坦板塊、西伯利亞板塊及塔里木板塊結(jié)合的三角洲地帶，是一個(gè)典型疊合（多期沉積）、改造（多期變形）型盆地[8]，在北部哈爾里克山、博格達(dá)山和南部覺(jué)羅塔格山兩個(gè)造山帶的夾持下逐漸形成，面積約53 000 km2。盆地中部基巖隆起較高，將盆地分成西部吐魯番拗陷、中部了墩隆起和東部哈密拗陷3 大一級(jí)構(gòu)造單元（圖1）。

哈密拗陷處于吐哈盆地東部，面積約占整個(gè)盆地的四分之一，拗陷地震、地質(zhì)資料研究表明，下二疊統(tǒng)在整個(gè)拗陷內(nèi)分布廣泛，沉積穩(wěn)定。但受早期吐哈盆地中部褶皺隆起的影響，該套地層?xùn)|西向向了墩隆起超覆尖滅，向東穩(wěn)定延伸，未見(jiàn)減薄現(xiàn)象；同時(shí)，在早二疊世，哈爾里克山處于后碰撞伸展構(gòu)造背景，使得哈密拗陷北部地層抬升，雖然抬升幅度不大，但也導(dǎo)致了該套地層南部沉積厚度要大于北部[9-10]。哈密拗陷早二疊世沉積主要以一碗泉—哈參1 井和大南湖為中心[9]，基巖平均埋深約4 000 m，其中，中、新生代沉積總厚約2 700 m，其余為古生代沉積[11]。

圖1 吐哈盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐质疽鈭D及樣品采集地點(diǎn)Fig.1 Schematic diagram of tectonic units division and sampling site of Turpan-Hami Basin

2 下二疊統(tǒng)烴源巖發(fā)育特征

哈密拗陷是吐哈盆地的一級(jí)構(gòu)造單元之一，多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制并改造了拗陷內(nèi)烴源巖的形成與分布。下二疊統(tǒng)是拗陷內(nèi)烴源巖的主要分布層位，且較發(fā)育。在拗陷北部，天山鄉(xiāng)一帶的庫(kù)萊剖面依爾希土組主要發(fā)育凝灰質(zhì)砂泥巖、凝灰質(zhì)泥巖及泥巖，水平紋層發(fā)育，厚55.85 m，占地層總厚度的91.6%，并含有淡水葉肢介化石[6，9]。在拗陷東南部，雅滿(mǎn)蘇地區(qū)下二疊統(tǒng)紅柳河組發(fā)育少量硅質(zhì)頁(yè)巖[9]。

筆者在野外重點(diǎn)觀(guān)察了大南湖剖面依爾希土組和景峽溝剖面紅柳河組的烴源巖特征，前者以灰黑色泥巖、黑色炭質(zhì)泥巖夾中薄層鈣質(zhì)細(xì)砂巖、鈣質(zhì)粉砂巖為主，局部可見(jiàn)灰?guī)r透鏡體，露頭風(fēng)化嚴(yán)重，實(shí)測(cè)烴源巖累計(jì)厚度約330 m（圖2a，圖2b）；后者主要見(jiàn)灰黑色、深灰色泥巖及灰黑色粉砂質(zhì)泥巖，露頭風(fēng)化呈黃綠、土黃及紫紅色，剖面烴源巖累計(jì)厚度大于200 m（圖2c，圖2d）。

圖2 研究區(qū)烴源巖野外露頭Fig.2 Outcrop of the hydrocarbon source rocks in the study area

3 樣品采集與測(cè)試分析

為了分析研究區(qū)烴源巖有機(jī)地化特征，共采集哈密拗陷下二疊統(tǒng)露頭烴源巖樣品18 個(gè)，其中，大南湖地區(qū)依爾希土組15 個(gè)，景峽溝地區(qū)紅柳河組3個(gè)，樣品主要為泥巖和炭質(zhì)泥巖。這兩個(gè)剖面露頭清楚，但地表風(fēng)化作用比較嚴(yán)重，為防止樣品受表層風(fēng)化物過(guò)度污染，每次采樣均剝離表面風(fēng)化層，盡量減少風(fēng)化污染作用的干擾，確保樣品質(zhì)量。

所有樣品測(cè)試均在長(zhǎng)江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，包括有機(jī)碳、熱解、氯仿瀝青“A”提取、干酪根族組分及飽和烴氣相色譜分析等。其中，有機(jī)碳含量使用CS-230 碳硫測(cè)定儀進(jìn)行測(cè)定；氯仿瀝青“A”含量通過(guò)索氏抽提法利用氯仿溶劑進(jìn)行抽提獲得；族組分采用層析注法進(jìn)行分離、定量；巖石熱解數(shù)據(jù)通過(guò)法國(guó)石油研究院Rock-evalIII 生油巖分析儀進(jìn)行測(cè)定；飽和烴組成主要利用美國(guó)惠普HP6890-II 氣相色譜儀進(jìn)行測(cè)量分析。

本文將測(cè)試數(shù)據(jù)與前人[6，12]分析數(shù)據(jù)相結(jié)合，并且考慮風(fēng)化作用的干擾影響，對(duì)哈密拗陷下二疊統(tǒng)烴源巖有機(jī)地球化學(xué)特征進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)。

4 烴源巖有機(jī)地化特征

4.1 烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度

烴源巖中有足夠的有機(jī)質(zhì)才可以生產(chǎn)油氣，因此，有機(jī)質(zhì)豐度是評(píng)價(jià)烴源巖生烴能力的重要參數(shù)之一[13-14]。不同沉積環(huán)境的烴源巖通常采用不同標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)[15]。本文主要參照石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[16]對(duì)哈密拗陷下二疊統(tǒng)烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度進(jìn)行評(píng)價(jià)。目前，常用的有機(jī)質(zhì)豐度指標(biāo)主要包括有機(jī)碳含量、氯仿瀝青“A”含量、熱解S1+S2和總烴等[17-18]。

本次在研究區(qū)所收集的有機(jī)質(zhì)豐度數(shù)據(jù)都是露頭樣品，在抬升地表之前受熱演化程度高，在抬升地表之后，又受到晝夜或冬夏溫差大、地表水滲透、風(fēng)的沖刷、氧化作用和暴露時(shí)間較長(zhǎng)等風(fēng)化作用的影響，對(duì)有機(jī)質(zhì)豐度指標(biāo)產(chǎn)生了不同程度的影響。雖然有機(jī)碳的抗風(fēng)化能力相對(duì)較強(qiáng)，但露頭烴源巖樣品有機(jī)碳含量還是有一定程度的降低[19]，相對(duì)于可溶有機(jī)質(zhì)氯仿瀝青“A”、總烴及生烴潛力受地表風(fēng)化和成熟度影響極大[20-21]，有機(jī)碳依然可以作為評(píng)價(jià)烴源巖的主要指標(biāo)。為了更好地評(píng)價(jià)有機(jī)質(zhì)豐度，必須考慮地表風(fēng)化作用的影響，經(jīng)常會(huì)對(duì)露頭烴源巖有機(jī)碳含量和生烴潛力進(jìn)行恢復(fù)。

前人曾經(jīng)對(duì)羌塘盆地東部、重慶北碚地區(qū)、柴達(dá)木盆地北緣、沁水盆地、西寧盆地小峽溝地區(qū)及川西北中壩地區(qū)做過(guò)大量風(fēng)化對(duì)比試驗(yàn)，計(jì)算出泥巖有機(jī)碳風(fēng)化系數(shù)（地下新鮮樣品有機(jī)碳含量與地面風(fēng)化樣品有機(jī)碳含量的比值）平均為1.99，泥巖生烴潛力風(fēng)化系數(shù)平均為13.00[22-26]。哈密拗陷下二疊統(tǒng)缺少鉆井巖芯資料，無(wú)法得到較為準(zhǔn)確的地下新鮮樣品與地面風(fēng)化樣品的風(fēng)化系數(shù)。

本文考慮到吐魯番拗陷與哈密拗陷構(gòu)造演化的相似性，將兩個(gè)拗陷二疊系泥巖樣品的測(cè)試數(shù)據(jù)與前人[12，25]數(shù)據(jù)相結(jié)合，通過(guò)地下巖芯樣品比地面風(fēng)化樣品得到風(fēng)化系數(shù)，同時(shí)綜合各種地質(zhì)因素，參考其他盆地泥巖風(fēng)化系數(shù)取值，認(rèn)為哈密拗陷下二疊統(tǒng)烴源巖有機(jī)碳含量風(fēng)化系數(shù)取1.30、生烴潛力風(fēng)化系數(shù)取3 較為合適。哈密拗陷下二疊統(tǒng)烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度統(tǒng)計(jì)與分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 哈密拗陷下二疊統(tǒng)烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度Tab.1 Organic abundance of Lower Permian source rock in Hami Depression

大南湖地區(qū)依爾希土組泥巖有機(jī)碳含量校正前為0.510%～1.140%，平均為0.920%（圖3a），風(fēng)化校正后平均值為1.196%，為中—好烴源巖，其中，80% 的樣品校正后達(dá)到好烴源巖類(lèi)別。而據(jù)苗建宇大南湖地區(qū)分析數(shù)據(jù)顯示，有機(jī)碳含量校正前為1.330%～10.400%，平均為5.900%，恢復(fù)校正前后都屬于很好的烴源巖[12]。景峽溝地區(qū)紅柳河組泥巖有機(jī)碳含量測(cè)試數(shù)據(jù)校正前與大南湖地區(qū)測(cè)試數(shù)據(jù)校正前基本相似，有機(jī)碳含量為0.570%～0.950%，平均0.740%（圖3b），有機(jī)碳含量達(dá)到烴源巖評(píng)價(jià)的下限值0.400%[26-28]，風(fēng)化校正后為0.740%～1.240%，平均0.970%，屬于中—好烴源巖。據(jù)高崗對(duì)庫(kù)萊地區(qū)依爾希土組粉砂質(zhì)泥巖和泥巖樣品分析數(shù)據(jù)[25]顯示，粉砂質(zhì)泥巖和泥巖樣品有機(jī)碳含量校正前平均為2.020%和1.690%，以中—好烴源巖為主，通過(guò)恢復(fù)校正后以很好烴源巖為主；同樣，據(jù)苗建宇在庫(kù)萊地區(qū)依爾希土組的分析數(shù)據(jù)顯示，有機(jī)碳含量校正前為2.350%～4.050%，平均3.210%，不用恢復(fù)已經(jīng)屬于很好烴源巖類(lèi)別[12]。生烴潛力在整個(gè)研究區(qū)偏低，只有苗建宇少部分?jǐn)?shù)據(jù)達(dá)到烴源巖評(píng)價(jià)的下限，評(píng)價(jià)屬于差烴源巖。所以，受風(fēng)化作用影響較大的可溶有機(jī)質(zhì)含量只能作為有機(jī)質(zhì)豐度評(píng)價(jià)的輔助指標(biāo)。

圖3 研究區(qū)有機(jī)碳測(cè)試數(shù)據(jù)直方圖Fig.3 The test data of organic carbon in the study area

可以看出，經(jīng)過(guò)恢復(fù)校正后，整個(gè)拗陷下二疊統(tǒng)烴源巖有機(jī)碳含量都很高，屬于好很好類(lèi)別，并且?guī)烊R地區(qū)烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度要高于大南湖和景峽溝地區(qū)。

4.2 烴源巖有機(jī)質(zhì)類(lèi)型

烴源巖有機(jī)質(zhì)類(lèi)型不同決定了烴源巖的生烴能力和生成產(chǎn)物的不同，因此，研究烴源巖的有機(jī)質(zhì)類(lèi)型是烴源巖評(píng)價(jià)的關(guān)鍵因素之一[27]。一般將有機(jī)質(zhì)劃分為4 類(lèi)：I 型—腐泥型，有機(jī)質(zhì)生油能力高；II1型腐殖腐泥型；II2型腐泥腐殖型；III 型—腐殖型，有機(jī)質(zhì)生油能力差，且以生氣為主[27，30]。針對(duì)哈密拗陷下二疊統(tǒng)烴源巖特點(diǎn)，主要從干酪根元素及氯仿瀝青“A”等方面進(jìn)行有機(jī)質(zhì)類(lèi)型分析。

4.2.1 干酪根元素分析

研究區(qū)下二疊統(tǒng)烴源巖樣品中碳元素含量為29.300%～62.250%，平均為48.020%；氫元素含量很低，為1.600%～3.500%，平均為2.440%，與氫元素含量相比，氧元素含量較高，最大值為6.450%，最小值為4.100%，平均為5.270%。

為了更好地評(píng)價(jià)有機(jī)質(zhì)類(lèi)型，需要對(duì)受風(fēng)化作用影響的H/C 原子比及O/C 原子比進(jìn)行校正。前人已經(jīng)對(duì)不同盆地的H/C 原子比及O/C 原子比受風(fēng)化作用影響做了大量對(duì)比研究，計(jì)算出泥巖H/C 原子比的校正系數(shù)平均為1.08，O/C 原子比的校正系數(shù)平均為0.64[23-25]。本文在綜合分析吐魯番拗陷、哈密拗陷二疊系烴源巖樣品H/C 原子比、O/C 原子比的基礎(chǔ)上，考慮露頭烴源巖樣品受到晝夜或冬夏溫差大、風(fēng)的沖刷及暴露地表時(shí)間較長(zhǎng)等風(fēng)化作用的影響，同時(shí)參考其他盆地對(duì)H/C 原子比、O/C 原子比風(fēng)化系數(shù)的取值，認(rèn)為將哈密拗陷下二疊統(tǒng)烴源巖H/C 原子比、O/C 原子比風(fēng)化系數(shù)分別取8.30和0.60 較為合適。

研究區(qū)下二疊統(tǒng)烴源巖樣品校正前H/C 原子比為0.027～0.056，平均為0.045；O/C 原子比為0.098～0.140，平均為0.799。校正后，H/C 原子比為0.222～0.467，平均為0.372；O/C 原子比為0.059～0.084，平均為0.069。圖4 為研究區(qū)下二疊統(tǒng)烴源巖樣品干酪根H/C 原子比、O/C 原子比校正前后范氏圖，可以看出，校正前樣品投點(diǎn)在范氏圖下方，超出有機(jī)質(zhì)類(lèi)型判識(shí)邊界（虛線(xiàn)），無(wú)法對(duì)樣品進(jìn)行有機(jī)質(zhì)類(lèi)型的判識(shí)，分析原因可能是烴源巖抬升地表后受風(fēng)化作用嚴(yán)重，并且未抬升前熱演化程度較高所致。經(jīng)過(guò)干酪根H/C 原子比、O/C 原子比校正以后，樣品有機(jī)質(zhì)類(lèi)型很靠近II2和III 型曲線(xiàn)。前人對(duì)研究區(qū)下二疊統(tǒng)烴源巖樣品干酪根元素分析認(rèn)為依爾希土組以III型干酪根為主[12]，與本次校正結(jié)果較匹配。

圖4 研究區(qū)干酪根H/C 原子比、O/C 原子比校正前后關(guān)系圖Fig.4 The relationship between H/C and O/C before and after correction in the study area

4.2.2 氯仿瀝青“A”族組分分析

烴源巖有機(jī)質(zhì)類(lèi)型的差異在其產(chǎn)物族組分上有所反映[29-30]?？扇苡袡C(jī)質(zhì)氯仿瀝青“A”由飽和烴、芳香烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)組成。不同組分抵抗風(fēng)化作用的能力不同，其中，風(fēng)化作用對(duì)飽和烴含量影響較大，對(duì)瀝青質(zhì)有一定的影響，對(duì)芳香烴和膠質(zhì)的影響較弱[25]。腐殖型（III 型）有機(jī)質(zhì)以較高的芳香烴和瀝青質(zhì)含量、低飽芳比（飽和烴/芳香烴）及生油能力差為特征；腐泥型（I 型）有機(jī)質(zhì)則相反。因此，利用芳香烴含量和飽芳比等可以劃分烴源巖有機(jī)質(zhì)類(lèi)型。

根據(jù)SY/T 5735—1995[16]中氯仿瀝青“A”族組分劃分有機(jī)質(zhì)類(lèi)型的方法，對(duì)研究區(qū)下二疊統(tǒng)烴源巖進(jìn)行分類(lèi)。哈密拗陷下二疊統(tǒng)烴源巖中氯仿瀝青“A”族組分有機(jī)質(zhì)分類(lèi)見(jiàn)表2?？梢钥闯觯竽虾貐^(qū)依爾希土組芳香烴值為16.000%～50.000%，平均26.890%。其中，33% 樣品的芳香烴值大于20.000%，表現(xiàn)出III 型母質(zhì)類(lèi)型，其余樣品均為II2型。景峽溝地區(qū)紅柳河組芳香烴值為20.000%～36.840%，平均30.060%，芳香烴值表現(xiàn)出了III 型母質(zhì)類(lèi)型為主的特征。同時(shí)考慮飽芳比，研究區(qū)所有樣品的比值都在0.75～1.25，其中，1.00～1.25 樣品數(shù)占優(yōu)，所以，依據(jù)飽芳比判斷，研究區(qū)具有II2型為主，III 型次之的有機(jī)質(zhì)特征。雖然飽和烴和非烴+瀝青質(zhì)的百分含量受到風(fēng)化作用影響較大，作為輔助評(píng)價(jià)指標(biāo)，也反映出II2有機(jī)質(zhì)特征。

表2 烴源巖氯仿瀝青“A”族組分有機(jī)質(zhì)分類(lèi)表Tab.2 Classification of Chloroform Asphalt“A”constituents organic matter in source rocks

哈密拗陷下二疊統(tǒng)庫(kù)萊地區(qū)依爾希土組烴源巖顯微組分以腐泥組+殼質(zhì)組和鏡質(zhì)組占主要地位，惰質(zhì)組含量很低，其中，腐泥組+殼質(zhì)組含量平均為51%，鏡質(zhì)組含量平均為47%。按有機(jī)質(zhì)類(lèi)型指數(shù)=（腐泥組×100+殼質(zhì)組×50-鏡質(zhì)組×75-惰質(zhì)組×100）/100 來(lái)計(jì)算[31]，庫(kù)萊地區(qū)依爾希土組烴源巖類(lèi)型指數(shù)平均為4.75，應(yīng)屬于II2型母質(zhì)類(lèi)型。

盡管風(fēng)化作用對(duì)哈密拗陷下二疊統(tǒng)烴源巖有機(jī)質(zhì)類(lèi)型影響很大，給劃分干酪根類(lèi)型帶來(lái)了一定難度，但依據(jù)測(cè)試資料，同時(shí)結(jié)合前人分析數(shù)據(jù)綜合評(píng)價(jià)認(rèn)為，哈密拗陷有機(jī)質(zhì)類(lèi)型主體以腐泥腐殖型干酪根（II2）為主，少部分為腐殖型（III），但是向拗陷沉積中心腐泥質(zhì)含量增加，可能出現(xiàn)腐殖腐泥型干酪根（II1）及腐泥型干酪根（I）。

Pim-1蛋白主要表達(dá)于癌細(xì)胞胞漿中，少數(shù)表達(dá)于細(xì)胞核中，表現(xiàn)為棕黃色或深棕色的顆粒沉積(圖1)。122例癌組織、相對(duì)應(yīng)的癌旁組織及85例正常肝組織中，Pim-1的總陽(yáng)性表達(dá)率分別為88.5%、73.0%、69.4%，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(χ2=13.2530，P=0.0013)。與癌旁組織及正常肝組織比較，癌組織中Pim-1蛋白的總陽(yáng)性率顯著上升，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)(表1)；但癌旁組織和正常肝組織中的總陽(yáng)性率無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。提示Pim-1蛋白在PHC組織中的表達(dá)量顯著升高，其總陽(yáng)性率為PHC組織>癌旁組織>正常肝組織。

4.3 烴源巖熱演化特征

烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟度是衡量烴源巖實(shí)際能力的重要指標(biāo)之一，也是評(píng)價(jià)某個(gè)地區(qū)或某一層系生烴量及資源前景的重要依據(jù)[32]。研究認(rèn)為，風(fēng)化作用對(duì)熱解峰溫和鏡質(zhì)體反射率影響相對(duì)較小。本文選擇熱解峰溫作為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)，同時(shí)參考前人文獻(xiàn)數(shù)據(jù)資料，多角度對(duì)烴源巖成熟度進(jìn)行分析研究。

大南湖地區(qū)依爾希土組烴源巖樣品熱解峰溫?cái)?shù)值相對(duì)穩(wěn)定，在500～530°C（圖5）。依據(jù)陸相烴源巖有機(jī)質(zhì)成烴熱演化階段劃分[18]，該套烴源巖屬于高成熟階段中期。景峽溝地區(qū)紅柳河組烴源巖樣品熱解峰溫變化范圍較大，在446～530°C，平均值為491°C（圖5），該套烴源巖可劃分為高成熟階段低—中期。庫(kù)萊地區(qū)依爾希土組露頭烴源巖鏡質(zhì)體反射率平均為1.65%，熱解峰溫在495～577°C，平均值為536°C，同樣屬于高成熟烴源巖[12]。

綜上可見(jiàn)，哈密拗陷下二疊統(tǒng)露頭烴源巖演化程度較高，總體達(dá)到了高成熟階段，應(yīng)該以生氣為主。由此推測(cè)在拗陷中心部位下二疊統(tǒng)烴源巖埋藏深度較大，將達(dá)到更高的成熟階段，生氣潛力高。

圖5 研究區(qū)有機(jī)質(zhì)成熟度直方圖Fig.5 The organic matter maturity of the hydrocarbon source rocks in the study area

4.4 烴源巖飽和烴地球化學(xué)特征

4.4.1 正構(gòu)烷烴地球化學(xué)特征

正構(gòu)烷烴是烴源巖氯仿瀝青“A”中飽和烴的優(yōu)勢(shì)組分，其分布組成不僅可以反映烴源巖原始生烴母質(zhì)的性質(zhì)及沉積環(huán)境，還能反映烴源巖中有機(jī)質(zhì)經(jīng)歷的熱演化程度[33]。通過(guò)對(duì)烴源巖樣品的飽和烴氣相色譜分析（表3，圖6），哈密拗陷下二疊統(tǒng)烴源巖樣品正構(gòu)烷烴碳數(shù)nC16以前相對(duì)豐度很低，并且生物降解作用形成的UCM 峰（鼓包）明顯，表明露頭烴源巖樣品受到生物降解作用的影響較大。但是各樣品抽提物的飽和烴組成大致相似，正構(gòu)烷烴的碳數(shù)分布范圍較大，呈現(xiàn)前低后高的雙峰分布形態(tài)，有機(jī)質(zhì)來(lái)源為混源型，但以陸源高等植物輸入為主，有機(jī)質(zhì)易于生氣。奇偶優(yōu)勢(shì)比（OPE 值）在0.90～1.06，不顯示奇偶優(yōu)勢(shì)，反映熱演化程度較高。輕重?zé)N比值（ΣnC?21/ΣnC+22）很低，平均0.39，這種正構(gòu)烷烴的分布特征反映有機(jī)質(zhì)受陸源生物影響較大。

表3 下二疊統(tǒng)飽和烴色譜參數(shù)統(tǒng)計(jì)Tab.3 Statistics of saturated hydrocarbon in GC analysis parameters from Lower Permian

圖6 研究區(qū)烴源巖飽和烴氣相色譜圖Fig.6 Gas chromatograms of saturated hydrocarbons of source rock in the study area

4.4.2 類(lèi)異戊二烯烴地球化學(xué)特征

類(lèi)異戊二烯烴中，植烷（Ph）和姥鮫烷（Pr）是最常用的表征沉積環(huán)境的生物標(biāo)志化合物[34]。一般情況下，Pr/Ph＜1.00 指示缺氧還原沉積環(huán)境，Pr/Ph＞1.00 指示氧化環(huán)境。Pr/Ph 值大致和水體鹽度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，強(qiáng)烈的植烷優(yōu)勢(shì)可作為可靠的高鹽度環(huán)境指標(biāo)。高鹽度環(huán)境不僅有利于增強(qiáng)還原條件，也有利于喜鹽性細(xì)菌的繁衍，從而提供植烷的補(bǔ)充來(lái)源，有助于形成高植烷優(yōu)勢(shì)，使Pr/Ph 值顯著降低[35]。樣品中的Pr/Ph 集中在0.29～0.44，平均為0.34，反映出哈密拗陷下二疊統(tǒng)烴源巖具有強(qiáng)烈的植烷優(yōu)勢(shì)，沉積環(huán)境還原性較強(qiáng)，水體鹽度較高。

Pr/nC17值和Ph/nC18值可用作分析烴源巖原始沉積時(shí)的水體性質(zhì)，確定干酪根類(lèi)型[36-37]。一般未遭受降解影響的有機(jī)質(zhì)的Pr/nC17值和Ph/nC18值很低（0.10～0.50），而降解較嚴(yán)重的樣品Pr/nC17值和Ph/nC18值增大。

研究區(qū)烴源巖Pr/nC17值和Ph/nC18值分別分布在0.78～1.13 和1.39～1.50（表3），顯然，樣品都遭受了不同程度的風(fēng)化降解影響。通過(guò)投點(diǎn)全部樣品（圖中紅色）落在了高鹽、強(qiáng)還原環(huán)境內(nèi)（圖7），說(shuō)明沉積期水體半封閉，為微咸水咸水湖相沉積。

圖7 研究區(qū)烴源巖Pr/nC17 與Ph/nC18 關(guān)系圖Fig.7 Relationship between Pr/nC17 and Ph/nC18 in the study area

但是圖7 中干酪根類(lèi)型屬于I、II 型，這顯然與前文的有機(jī)質(zhì)類(lèi)型劃分存在差異，分析原因可能是泥巖在熱演化過(guò)程中及有機(jī)質(zhì)風(fēng)化降解過(guò)程中，Pr遭遇了一定程度的奇數(shù)碳降解稀釋?zhuān)蛘呦蚋€(wěn)定的同分異構(gòu)體發(fā)生了轉(zhuǎn)化所致。

5 結(jié)論

（1）哈密拗陷下二疊統(tǒng)烴源巖樣品有機(jī)碳含量主體在0.080%～10.400%，不同地區(qū)樣品的有機(jī)碳含量差別較大，且露頭樣品受風(fēng)化作用嚴(yán)重，風(fēng)化校正前有機(jī)質(zhì)豐度評(píng)價(jià)基本屬于中好的烴源巖，對(duì)露頭樣品有機(jī)碳風(fēng)化校正后，有機(jī)碳含量主體在0.104%～13.520%，達(dá)到好很好的烴源巖類(lèi)別，有機(jī)質(zhì)豐度高；有機(jī)質(zhì)類(lèi)型以腐泥腐殖型（II2）為主，少部分為腐殖型（III），但是向沉積中心方向可能過(guò)渡為腐殖腐泥型（II2）或腐泥型（I）；下二疊統(tǒng)烴源巖中90%的樣品熱解峰溫大于500°C，庫(kù)萊地區(qū)烴源巖鏡質(zhì)體反射率平均為1.65%，整個(gè)拗陷下二疊統(tǒng)烴源巖有機(jī)質(zhì)熱演化屬于高成熟階段。

（2）哈密拗陷下二疊統(tǒng)烴源巖正構(gòu)烷烴分布呈現(xiàn)前低后高的雙峰形態(tài)，輕重?zé)N比很低，在0.17～0.73，說(shuō)明有機(jī)質(zhì)來(lái)源為混源型，但主要以陸源高等植物輸入占優(yōu)，以生氣為主，生油為輔。OPE 值接近于1，反映熱演化程度高。Pr/Ph 比值為0.29～0.44，顯示水體環(huán)境還原性較強(qiáng)，鹽度較高，應(yīng)屬于半封閉水體。