鄂爾多斯盆地南緣中元古界長城系烴源巖地球化學特征＊

馮娟萍，丁雪峰，歐陽征健

(1.西安科技大學 地質(zhì)與環(huán)境學院，陜西 西安710054;2.中國石油長慶油田分公司勘探部，陜西 西安710018;3.成都理工大學 沉積地質(zhì)研究院，四川 成都610059;4.中國石油長慶油田分公司勘探開發(fā)研究院，陜西 西安710018;5.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西 西安710018)

0 引 言

在全球范圍內(nèi)，中-新元古界原生油氣的油氣資源似乎尚未引起國內(nèi)外石油地質(zhì)界的足夠關(guān)注［1-2］。但是在西伯利亞、非洲、東歐、印度、阿拉伯與澳大利亞等克拉通盆地均有中新元古界原生油氣藏的報道，特別是東西伯利亞與阿曼兩地，現(xiàn)探明的油氣儲量已達到億噸級至十億噸級油當量的規(guī)模，展示出克拉通盆地中新元古界巨大的勘探潛力［3-9］。

中國大型克拉通盆地主要分布在中西部地區(qū)，以鄂爾多斯盆地、四川盆地和塔里木盆地為代表，中新元古界主要發(fā)育“新生古儲”和“原生”兩類油氣藏，其中“新生古儲”型油氣藏以華北油田與四川威遠大氣田為代表［10-17］。燕山地區(qū)薊縣系存在瀝青砂巖原生古油藏，這是中國最古老的油藏。近年來，四川盆地新元古界發(fā)現(xiàn)了安岳氣田，該氣田位于克拉通坳拉槽，裂陷部位沉積厚度大，烴源條件良好，局部隆起具備較好的儲集條件，為氣田形成提供充足的氣源及良好源儲成藏組合。這一發(fā)現(xiàn)為鄂爾多斯盆地中新元古界勘探提供了思路。該盆地從中元古代早期開始，相繼發(fā)育一系列坳拉槽，這些克拉通內(nèi)裂陷沉積厚度巨大，為油氣資源的形成奠定了雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)。伊盟隆起錦13 井中元古界長城系(3 527 ～3 530 m)見明顯氣測異常，中途測試獲23 970 m3/d 天然氣流，證明鄂爾多斯盆地中新元古界是一個值得關(guān)注的能源勘探領(lǐng)域。

目前，鄂爾多斯盆地中新元古界油氣勘探程度非常低。鉆遇中新元古界的探井共計35 口，其中鉆遇且鉆穿長城系的探井僅有3 口，均沒有鉆遇好的烴源巖，并且未獲得工業(yè)氣流或明顯氣顯示?？傮w上，盆地中上元古界人們關(guān)注還是比較少，尚未引起足夠的重視，其基礎(chǔ)地質(zhì)研究以及油氣成藏基礎(chǔ)地質(zhì)評價基本上還沒有開展。

中新元古界能否成藏的先決條件是具備較好的烴源巖，能否形成原生油氣藏取決于自身生烴能力。文中針對中新元古界油氣藏的“源”這一關(guān)鍵問題開展研究，優(yōu)選盆地南緣中新元古界烴源巖出露較好的地區(qū)開展工作，對烴源巖有機地球化學特征進行分析，在此基礎(chǔ)上，對中新元古界烴源巖的生烴潛力進行評價。

1 地質(zhì)概況

洛南縣巡檢司鎮(zhèn)大地構(gòu)造位置位于華北板塊南緣，界于華北地臺與揚子地臺之間。該地區(qū)元古界出露的地層由下元古界熊耳群、中元古界長城系、薊縣系組成。熊耳群為一套雙峰式火山巖，長城系高山河組巖性主要為石英巖，夾粉砂巖、頁巖。薊縣系下部巖性主要為硅質(zhì)條帶白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r及白云巖，上部為鈣質(zhì)頁巖、泥質(zhì)灰?guī)r、硅質(zhì)灰?guī)r和藻類灰?guī)r(圖1)。

圖1 陜西省商洛市洛南縣地質(zhì)圖Fig.1 Geological map of Luonan county in Shaanxi province

2 剖面特征

洛南縣巡檢司鎮(zhèn)剖面自下而上發(fā)育中元古界長城系高山河組，薊縣系龍家園組、巡檢司組、杜關(guān)組和馮家灣組。長城系底部發(fā)育碳酸鹽巖沉積，上部發(fā)育碎屑巖沉積，薊縣系主要發(fā)育碳酸鹽巖沉積(圖2)。其中長城系高山河組頂部發(fā)育一套瀉湖相暗色泥巖，累計厚度為38.3 m，是潛在烴源層段，對暗色泥巖段密集取樣，共采集樣品58 個(圖3，圖4)。

圖2 洛南縣巡檢司鎮(zhèn)中元古界綜合柱狀圖Fig.2 Integrated histogram of Mesoproterozoic Earthem in Luonan county

3 地球化學特征

3.1 有機質(zhì)豐度

對洛南縣巡檢司鎮(zhèn)中元古界長城系暗色泥巖58 個樣品進行了有機碳分析測試，TOC 變化范圍較大，變化在0.08% ～1.52%之間，平均值為0.4%.非烴源巖樣品占總樣品的比例為55.2%.達到烴源巖標準的樣品占總樣品的比例可達44.8%，其中差

圖3 洛南縣巡檢司鎮(zhèn)暗色泥巖野外照片F(xiàn)ig.3 Photos of dark mudstones in Luonan county

圖4 洛南縣巡檢司鎮(zhèn)烴源巖段綜合柱狀圖Fig.4 Integrated histogram of hydrocarbon source rocks in Luonan county

(a)在高山河組暗色泥巖中取樣(b)高山河組暗色泥巖 (c)高山河組暗色泥巖烴源巖、較好烴源巖和好烴源巖所占比例分別是25.9%，15.5%與3.4%(圖5，表1)。

3.2 有機質(zhì)類型

3.2.1 飽和烴特征

優(yōu)選研究區(qū)TOC 較高的6 個暗色泥巖樣品進行飽和烴氣相色譜分析，在色譜圖上呈單峰型分布，主峰碳為nC16 和nC17，低碳數(shù)較豐富，高碳數(shù)比較匱乏，具有低碳數(shù)優(yōu)勢，說明生源來源于低等生物，反映有機質(zhì)類型以Ⅰ型為主(圖6，表2)。

表1 洛南縣巡檢司鎮(zhèn)中元古界長城系部分暗色泥巖地球化學指標統(tǒng)計表Tab.1 Organic geochemical parameters of Mesoproterozoic hydrocarbon source rocks in Luonan county

圖5 洛南縣巡檢司鎮(zhèn)烴源巖TOC 頻率分布圖Fig.5 Frequency histogram of TOC of hydrocarbon source rocks in Luonan county

表2 洛南縣巡檢司鎮(zhèn)中元古界長城系暗色泥巖可溶有機質(zhì)飽和烴色譜特征參數(shù)表Tab.2 Saturated hydrocarbon chromatogram of Mesoproterozoic hydrocarbon source rocks in Luonan county

6 個樣品中均檢出豐富的類異戊二烯烷烴，其中最豐富且最重要的是姥鮫烷(Pr)和植烷(Ph)，可以利用Pr/n-C17、Ph/n -C18 判斷烴源巖中的有機質(zhì)類型。在圖版上投點可以看出，樣品基本落于海相Ⅱ型干酪根區(qū)域或海相Ⅱ型干酪根與混合型干酪根邊界線上。這類干酪根來源于海相浮游生物(以浮游植物為主)和微生物的混合有機質(zhì)。生油潛能中等，但仍是良好的生油母質(zhì)，是海相沉積中重要的有機質(zhì)類型。

圖6 洛南縣巡檢司鎮(zhèn)烴源巖飽和烴氣相色譜圖Fig.6 Saturated hydrocarbon chromatogram of source rocks in Luonan county

3.2.2 氯仿瀝青“A”族組成

沉積巖中可溶族組成可從另一方面反映了生油氣母質(zhì)的特征，通過分析巖石中的可溶有機質(zhì)特征，也可間接幫助判別有機質(zhì)類型。對6 個樣品進行氯仿瀝青“A”族組成分析，飽和烴含量范圍21.52% ～37.5%，介于20% ～40% 之間。飽和烴/芳烴值范圍為1 ～2.5，介于1.0 ～3.0 之間。非烴+瀝青質(zhì)含量范圍43.5% ～70.88%，基本介于40% ～60%之間。判斷其為混合型干酪根類型即Ⅱ型干酪根，并且以Ⅱ1型為主，顯示出有機質(zhì)類型較好的特點。

表3 洛南縣巡檢司鎮(zhèn)中元古界長城系暗色泥巖瀝青質(zhì)含量及其族組成數(shù)據(jù)表Tab.3 Data of asphaltenes contents and group components for Mesoproterozoic hydrocarbon dark source rocks in Luonan county

圖7 Pr/n-C17 與Ph/n-C18 對比圖Fig.7 Comparative map of Pr/n-C17 and Ph/n-C18

飽和烴氣相色譜反映有機質(zhì)類型以Ⅰ型為主。Pr/n-C17 與Ph/n -C18 對比圖中樣品落于海相Ⅱ型干酪根或海相Ⅱ型干酪根與混合型干酪根邊界線上。氯仿瀝青“A”族組成表明烴源巖以Ⅱ1 型為主。綜合上述結(jié)果，推測烴源巖類型應(yīng)該以Ⅰ型為主，其次為Ⅱ型干酪根。

3.3 有機質(zhì)成熟度

3.3.1 奇偶碳數(shù)比

在低成熟的有機質(zhì)中正構(gòu)烷烴絕大多數(shù)具有奇碳數(shù)優(yōu)勢，隨熱演化程度的增加，奇碳數(shù)優(yōu)勢會逐漸趨于消失。6 個樣品奇偶碳數(shù)比OEP 值介于0.76 ～1.04 之間，最高僅為1.04，說明樣品已經(jīng)達到了比較高的熱演化程度。

3.3.2 Tmax值

洛南縣巡檢司鎮(zhèn)中元古界長城系暗色泥巖Tmax值介于583 ～601 ℃，均處于過成熟階段，以生成干氣為主。

圖8 洛南縣巡檢司鎮(zhèn)中元古界長城系暗色泥巖Tmax示意圖Fig.8 Tmax schematic diagram of Mesoproterozoic hydrocarbon dark source rocks in Luonan county

表4 洛南縣巡檢司鎮(zhèn)中元古界長城系暗色泥巖可溶有機質(zhì)飽和烴色譜特征參數(shù)表Tab.4 Saturated hydrocarbon chromatogram of Mesoproterozoic hydrocarbon source rocks in Luonan county

4 結(jié) 論

1)中元古界烴源巖為一套瀉湖相暗色泥巖，沉積厚度較厚，具有一定的物質(zhì)基礎(chǔ);

2)烴源巖有機碳含量較高，有機質(zhì)類型以Ⅰ型為主，其次為Ⅱ型，顯示出有機質(zhì)豐度高、類型好的特點;

3)奇偶碳數(shù)比OEP 值較低，Tmax值高，說明烴源巖熱演化程度較高，處于過成熟階段，以生成干氣為主。

4)盆地南緣中元古界發(fā)育較好的烴源巖，并具備一定的生烴潛力。

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