準(zhǔn)噶爾盆地烏爾禾地區(qū)二疊系風(fēng)城組堿湖烴源巖中C30～C32羊毛甾烷的檢測(cè)及其地球化學(xué)意義

王東勇, 鄒賢利*, 李美俊, 陳剛強(qiáng), 馬春苗, 秦慧強(qiáng)

準(zhǔn)噶爾盆地烏爾禾地區(qū)二疊系風(fēng)城組堿湖烴源巖中C30～C32羊毛甾烷的檢測(cè)及其地球化學(xué)意義

王東勇1, 鄒賢利1*, 李美俊2,3, 陳剛強(qiáng)1, 馬春苗1, 秦慧強(qiáng)1

(1. 中國(guó)石油大學(xué)(北京) 克拉瑪依校區(qū) 石油學(xué)院, 新疆 克拉瑪依 834000; 2. 中國(guó)石油大學(xué)(北京) 油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 地球科學(xué)學(xué)院, 北京 102249; 3. 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, 資源與環(huán)境學(xué)院, 湖北 武漢 430100)

本次研究通過(guò)對(duì)烏爾禾地區(qū)二疊系佳木河組、風(fēng)城組和烏爾禾組3套烴源巖的萜類(lèi)化合物、甾類(lèi)化合物和C30～C32羊毛甾烷系列等生物標(biāo)志物的對(duì)比分析, 發(fā)現(xiàn)上述3套烴源巖的萜類(lèi)化合物、甾類(lèi)化合物分布特征相似, 常規(guī)的分子地球化學(xué)指標(biāo)難以滿足精細(xì)油源對(duì)比需要。但C30～C32羊毛甾烷系列化合物在風(fēng)城組烴源巖中分布完整, 而在佳木河組和烏爾禾組烴源巖中則基本不含有此類(lèi)化合物, 展示出其在該地區(qū)精細(xì)油源對(duì)比的潛力。此外, 生物降解原油中的C30～C32羊毛甾烷系列分布完整, 表明此類(lèi)化合物在油氣運(yùn)移和成藏中具有較高穩(wěn)定性。風(fēng)城組烴源巖生物來(lái)源以褐藻、藍(lán)綠藻等菌藻類(lèi)水生生物為主, 以富含C29規(guī)則甾烷和C30～C32羊毛甾烷系列為特征。定量分析結(jié)果表明, C30～C32羊毛甾烷濃度與姥植比成負(fù)相關(guān), 與伽馬蠟烷指數(shù)和C35升藿烷指數(shù)成正相關(guān), 表明C30～C32羊毛甾烷系列可能形成于高鹽度、強(qiáng)還原和水體明顯分層的沉積環(huán)境, 進(jìn)而說(shuō)明風(fēng)城組烴源巖沉積時(shí)湖泊水體含鹽度很高, 從分子標(biāo)志物角度證明風(fēng)城組為一套堿湖優(yōu)質(zhì)烴源巖。

C30～C32羊毛甾烷; 精細(xì)油源對(duì)比; 有機(jī)質(zhì)貢獻(xiàn); 沉積環(huán)境; 堿湖

0 引 言

1990年陳軍紅等[1]和Chen.[2]首次在泌陽(yáng)凹陷低成熟度的白云質(zhì)地層和生物降解油砂樣品中檢測(cè)出C30～C32羊毛甾烷化合物, 并指出其分布可能與沉積環(huán)境的鹽度有關(guān)。目前羊毛甾烷系列化合物主要在富含硫元素的原油和高鹽度沉積環(huán)境的烴源巖中被檢測(cè)出。Peng.[3]、Bao.[4]和胡瑛等[5]相繼在低成熟度且富含硫元素的原油中檢測(cè)出羊毛甾烷系列化合物。2011年Lu.[6]也在金縣凹陷富硫原油中檢測(cè)出C24～C25短鏈羊毛甾烷和C30羊毛甾烷, 認(rèn)為短鏈化合物和長(zhǎng)鏈化合物具有共同的生物來(lái)源, 由于微生物降解作用形成C24～C25短鏈羊毛甾烷。已有研究表明, 該類(lèi)化合物的形成和分布主要受生物來(lái)源和沉積環(huán)境的控制。1990年張麗潔等[7]從泌陽(yáng)凹陷下第三系生油巖和原油中檢測(cè)出C30～C32羊毛甾烷系列, 提出可能與特定的有機(jī)質(zhì)輸入和熱演化程度有關(guān)。2001年Chen.[8]通過(guò)對(duì)沉積有機(jī)質(zhì)和原油樣品的研究, 發(fā)現(xiàn)羊毛甾烷的形成可能受生物來(lái)源和成巖作用等因素的影響。2011年Feng.[9]在松遼盆地高鹽度的白堊系烴源巖中檢測(cè)出C30羊毛甾烷。2019年包建平等[10]對(duì)蘇北盆地?zé)N源巖中羊毛甾烷的研究表明, 該類(lèi)化合物的分布與高鹽度、強(qiáng)還原的沉積環(huán)境有關(guān)。上述研究報(bào)道都與新生代的地層和原油有關(guān), 已報(bào)道的C30羊毛甾烷化合物賦存的最古老的地層為寒武系, 甲烷營(yíng)養(yǎng)細(xì)菌可能是其生物來(lái)源[11]。羊毛甾烷系列化合物的成因、生物來(lái)源以及其成熟度和沉積環(huán)境方面的應(yīng)用等處于研究初始階段并存在爭(zhēng)議, 但這些觀點(diǎn)中存在一致的認(rèn)識(shí): 羊毛甾烷系列化合物的分布與高鹽度、強(qiáng)還原和水體分層等沉積環(huán)境密切相關(guān)。所以該類(lèi)化合物可作為判別沉積環(huán)境的重要標(biāo)志, 同時(shí)可作為該環(huán)境下油源對(duì)比的潛在分子標(biāo)志物。

烏爾禾地區(qū)共發(fā)育二疊系的佳木河組、風(fēng)城組和烏爾禾組3套烴源巖, 但其正構(gòu)烷烴、類(lèi)異戊二烯烴、萜類(lèi)化合物和甾類(lèi)化合物等常用的油源對(duì)比分子標(biāo)志物特征基本相似, 難以滿足精確油源對(duì)比[12]。烏爾禾地區(qū)地表發(fā)育油砂礦和瀝青礦, 由于遭受?chē)?yán)重的生物降解, 常規(guī)的分子地球化學(xué)指標(biāo)進(jìn)行油源對(duì)比時(shí)受到限制。二疊系風(fēng)城組是盆地內(nèi)最主要的烴源巖之一, 前人研究認(rèn)為風(fēng)城組沉積環(huán)境為深水還原環(huán)境、鹽度較高, 但研究主要集中在巖石學(xué)、礦物學(xué)和元素地球化學(xué)等方面的特征[13–16], 對(duì)有機(jī)地球化學(xué), 特別是生物標(biāo)志物的論述較少。本次研究擬通過(guò)對(duì)羊毛甾烷系列在二疊系佳木河組、風(fēng)城組和烏爾禾組3套烴源巖、原油和油砂等地質(zhì)樣品的比對(duì)分析, 探討羊毛甾烷系列在研究區(qū)油源對(duì)比、有機(jī)質(zhì)來(lái)源及沉積環(huán)境研究方面的應(yīng)用, 認(rèn)為此類(lèi)化合物可以作為風(fēng)城組烴源巖生成原油油源對(duì)比的指標(biāo), 有助于提高油源對(duì)比的精度。

1 地質(zhì)背景

烏爾禾地區(qū)處于準(zhǔn)噶爾盆地西北緣東北部, 構(gòu)造上處于烏夏斷裂帶, 總體表現(xiàn)為滑脫型褶皺-沖斷推覆構(gòu)造樣式[17], 山前的克百斷裂帶和烏夏斷裂帶是兩個(gè)不同方向的逆掩推覆斷裂帶, 斷距長(zhǎng), 規(guī)模大(圖1 a)。自成盆期以來(lái)經(jīng)歷了海西、印支、燕山和喜馬拉雅等多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng), 造成地層抬升剝蝕, 形成眾多不整合。由于各期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的規(guī)模、作用時(shí)間及方式、作用對(duì)象及其古氣候、古環(huán)境的不同, 也形成了不同類(lèi)型的不整合及其組合形式。沉積蓋層除缺失大部分二疊系上烏爾禾組外, 其他層系發(fā)育全, 在石炭系之上從下到上依次為二疊系佳木河組、風(fēng)城組、夏子街組和烏爾禾組; 三疊系百口泉組、克拉瑪依組和白堿灘組; 侏羅系八道灣組、三工河組、西山窯組、頭屯河組和齊古組; 白堊系吐古魯群組, 發(fā)育沖積扇-河流-三角洲-湖泊完整陸相沉積體系, 其中以三角洲為主。

二疊系佳木河組、風(fēng)城組和下烏爾禾組是烏夏斷裂帶的主力烴源巖, 佳木河組的巖性以砂巖和泥巖為主, 風(fēng)城組巖性主要有泥巖、云質(zhì)巖類(lèi)和火山碎屑巖等, 烏爾禾組以砂巖和泥巖為主。巖性的不同反映了3套烴源巖形成時(shí)沉積環(huán)境的差異。下烏爾禾組、白堿灘組、三工河組及白堊系吐谷魯群發(fā)育泥巖分布廣泛, 形成區(qū)域性的蓋層。侏羅系八道灣組和齊古組頂部發(fā)育泥巖或砂質(zhì)泥巖層也可作為局部蓋層, 因此與其下部的碎屑巖形成有利的生儲(chǔ)蓋組合(圖1 b)。

2 樣品與實(shí)驗(yàn)

2.1 樣品

本次實(shí)驗(yàn)樣品涉及烴源巖、油砂和原油, 烴源巖采自K302井、F7井、F5井和MH6井, 風(fēng)城組生烴能力較強(qiáng)的巖石類(lèi)型為云質(zhì)泥巖和碳酸鹽巖類(lèi), 烏爾禾組烴源巖樣品為暗色泥巖, 佳木河組烴源巖主要為凝灰?guī)r和泥巖, 本次實(shí)驗(yàn)采集的樣品為灰黑色凝灰?guī)r。油砂樣品來(lái)自烏爾禾瀝青礦和油砂礦, 原油樣品來(lái)自MH24井和MH018井, 不同類(lèi)型的樣品用于進(jìn)行油源對(duì)比、有機(jī)質(zhì)來(lái)源和沉積環(huán)境等方面的研究(表1)。

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

將所取烴源巖巖芯樣品碎至100目(粒徑 0.15 mm), 以三氯甲烷(氯仿)作為溶劑進(jìn)行72 h索氏抽提以獲取其中的可溶有機(jī)質(zhì)。用正己烷沉淀其中的瀝青質(zhì), 采用硅膠/氧化鋁(2∶1 , 體積比)層析柱法把脫瀝青質(zhì)組分分離成飽和烴、芳香烴和非烴餾分。對(duì)飽和烴餾分進(jìn)行色譜-質(zhì)譜(GC-MS)分析。

原油樣品加入正己烷溶劑, 充分溶解飽和烴、芳烴及非烴等組分, 通過(guò)漏斗過(guò)濾出瀝青質(zhì), 將所得濾液加入硅膠/氧化鋁層析柱(2∶1 , 體積比), 然后用石油醚、二氯甲烷∶石油醚(2∶1, 體積比)混合液和二氯甲烷∶甲醇(93∶7, 體積比)依次沖洗層析柱中的樣品, 分別得到飽和烴、芳烴和非烴餾分。對(duì)飽和烴餾分進(jìn)行色譜-質(zhì)譜分析。

飽和烴餾分色譜-質(zhì)譜分析實(shí)驗(yàn)在長(zhǎng)江大學(xué)教育部油氣資源與勘探技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。采用美國(guó)安捷倫(Agilent)公司制造的氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀進(jìn)行分析鑒定, 色譜柱為HP-5MS彈性石英毛細(xì)管柱, 規(guī)格為30.0 m×250 μm×0.25 μm。采用70 eV電離能量、230 ℃離子源的電子轟擊方式, 以He(99.999%)為載氣, 初始溫度為50 ℃, 以20 ℃/min的升溫速率從50 ℃加熱至100 ℃, 以3 ℃/min的升溫速率從100 ℃加熱至315 ℃, 然后315 ℃恒溫20.00 min。采用全掃描和多離子檢測(cè)方式。

圖1 烏爾禾地區(qū)構(gòu)造位置圖(a)及綜合柱狀圖(b)

表1 樣品信息

注: “/”代表無(wú)數(shù)據(jù)。

3 烴源巖基本地球化學(xué)特征

烏爾禾地區(qū)二疊系發(fā)育佳木河組、風(fēng)城組和烏爾禾組3套烴源巖, 其中風(fēng)城組為主要烴源巖, 佳木河組和烏爾禾組為次要烴源巖。通過(guò)對(duì)風(fēng)城組烴源巖樣品總有機(jī)碳(TOC)、氯仿瀝青“A”等有機(jī)質(zhì)豐度指標(biāo)的測(cè)試(表2), 結(jié)果顯示TOC最高為3.60%, 最低為0.44%; 氯仿瀝青“A”含量分布在0.11%～ 0.34%之間; 生烴潛量(1+2)最低為3.84 mg/g, 最高達(dá)42.24 mg/g, 表明二疊系風(fēng)城組烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度較高, 生烴潛力較大。佳木河組和烏爾禾組烴源巖樣品有機(jī)質(zhì)豐度較風(fēng)城組略低, 總有機(jī)碳分別為0.62%和1.05%, 生烴潛量(1+2)均小于1 mg/g。

該地區(qū)二疊系烴源巖成熟度較高, 最高熱解峰溫度(max)均大于435 ℃, 其中佳木河組高達(dá)484 ℃, 鏡質(zhì)組反射率(o)分布在0.89%～1.38%之間, 熱演化程度較高, 為成熟-高成熟階段。

風(fēng)城組烴源巖生物標(biāo)志物典型特征為T(mén)s含量較低, 伽馬蠟烷含量高, C35升藿烷含量較高, 成翹尾分布; 規(guī)則甾烷C27、C28和C29為上升型分布(圖2c–2d)。通過(guò)對(duì)二疊系佳木河組(圖2e–2f)和烏爾禾組(圖2a–2b)烴源巖樣品的分析, 發(fā)現(xiàn)其Ts含量同樣較低, 伽馬蠟烷和C35升藿烷相對(duì)含量較高, 規(guī)則甾烷C27、C28和C29為反“L”字型分布, 生物標(biāo)志物典型特征與風(fēng)城組烴源巖相似。

4 C30～C32羊毛甾烷的鑒定

通過(guò)對(duì)F5井和F7井的烴源巖樣品數(shù)據(jù)處理, 在259質(zhì)量色譜圖中均識(shí)別出3個(gè)化合物, 質(zhì)譜圖中顯示基峰為/259, 其次為/190, 分子離子峰分別為/414、/428和/442(圖3), 據(jù)此可以判斷為C30～C32四環(huán)萜烷化合物, 其出峰時(shí)間分別在C29降莫烷、C3122S一升藿烷和C3222S二升藿烷3個(gè)峰信號(hào)旁邊(圖4)。通過(guò)和其他文獻(xiàn)的比對(duì)[1,2,10], 發(fā)現(xiàn)其質(zhì)譜特征、出峰位置與C30～C32羊毛甾烷系列化合物一致, 據(jù)此可判斷為C30～C32羊毛甾烷系列化合物。

5 羊毛甾烷的地球化學(xué)意義

5.1 油源對(duì)比

成熟度對(duì)烴源巖和原油分子標(biāo)志物的分布有重要影響。未成熟或過(guò)成熟的烴源巖樣品與成熟的原油在物理特征、分子分布上不同, 所以很難有效對(duì)比[18]。本次研究選取的烴源巖樣品最高熱解峰溫度(max)均大于435 ℃, 鏡質(zhì)組反射率(o)分布在0.89%～1.38%之間(表2), 熱演化處于成熟-高成熟階段。而原油樣品的C29規(guī)則甾烷20S/(20S+20R)異構(gòu)化參數(shù)分別為0.50和0.53, C29規(guī)則甾烷ββ/(αα+ββ)異構(gòu)化比值分別為0.54和0.55, 接近或達(dá)到平衡點(diǎn)[19], 為成熟原油。所以烴源巖樣品的成熟度和原油樣品的成熟度相近。

表2 二疊系烴源巖典型基礎(chǔ)地球化學(xué)參數(shù)

注: TOC–總有機(jī)碳;1–游離烴;2–裂解烴; PG–生烴潛力;max–最高熱解峰溫度;o–鏡質(zhì)組反射率。

圖2 烏爾禾地區(qū)烴源巖樣品五環(huán)三萜系列(a, c, e)和甾烷系列(b, d, f)分布圖

H–藿烷; M–莫烷; G–伽馬蠟烷; C27～C29–規(guī)則甾烷。

圖3 C30羊毛甾烷化合物(a)、C31羊毛甾烷化合物(b)和C32羊毛甾烷化合物(c)質(zhì)譜圖

圖4 F5井風(fēng)城組烴源巖五環(huán)三萜系列(a)和羊毛甾烷系列(b)分布圖

H–藿烷; M–莫烷; G–伽馬蠟烷; LS–羊毛甾烷。

5.1.1 正常原油

通過(guò)對(duì)二疊系佳木河組、風(fēng)城組和烏爾禾組3套烴源巖的五環(huán)三萜化合物和甾類(lèi)化合物的質(zhì)量色譜圖(圖2)分析, 結(jié)果表明它們的特征相似。如圖5所示, 原油樣品中Ts含量較低, 伽馬蠟烷和C35升藿烷相對(duì)含量較高, 規(guī)則甾烷C27、C28和C29為上升型分布, 典型特征與3套烴源巖都比較接近, 所以常規(guī)的分子地球化學(xué)指標(biāo)難以滿足精細(xì)油源對(duì)比。

通過(guò)對(duì)3套烴源巖羊毛甾烷系列的質(zhì)量色譜圖(/259)對(duì)比, 發(fā)現(xiàn)烏爾禾組烴源巖基本不含有C30～C32羊毛甾烷化合物(圖 6a), 佳木河組烴源巖含有低含量的C30～C32羊毛甾烷化合物, 但分布不完整, 不能定性判斷(圖 6c), 而風(fēng)城組烴源巖發(fā)育高豐度的C30～C32羊毛甾烷化合物, 分布完整, 既可以定性分析, 又可以定量分析(圖 6b)。所以C30～C32羊毛甾烷系列可以作為區(qū)分3套烴源巖的良好生物標(biāo)志物。

通過(guò)對(duì)原油樣品羊毛甾烷系列的質(zhì)量色譜圖(/259)分析, 發(fā)現(xiàn)其中含有較高豐度的C30～C32羊毛甾烷, 分布完整(圖7), 此類(lèi)生物標(biāo)志物與二疊系風(fēng)城組烴源巖顯示出很好的親緣關(guān)系, 可判斷其烴源巖為風(fēng)城組, 而非佳木河組和烏爾禾組。雖然原油樣品中的C30～C32羊毛甾烷化合物分布完整, 但比烴源巖樣品中的豐度和含量較低, 可能是不同時(shí)期生成的原油性質(zhì)存在差異, 多期成藏對(duì)原油的分子標(biāo)志物分布可能有影響, 也可能是成藏中有少量佳木河組或?yàn)鯛柡探M烴源巖生成的油氣的混入。

綜上所述, 在堿湖相地層中, 原油的分子地球化學(xué)特征與多套烴源巖特征相似, 常規(guī)的生物標(biāo)志物難以完成油源對(duì)比或者精細(xì)對(duì)比, C30～C32羊毛甾烷系列可以作為該區(qū)精細(xì)油源對(duì)比的良好生物標(biāo)志物。

圖5 二疊系原油樣品五環(huán)三萜系列(a, c)和甾烷系列(b, d)分布圖

H–莫烷; M–莫烷; G–伽馬蠟烷; C27～C29–規(guī)則甾烷。

圖6 烏爾禾組(a)、風(fēng)城組(b)和佳木河組(c)烴源巖C30～C32羊毛甾烷系列分布圖

圖7 正常原油樣品羊毛甾烷(m/z 259)質(zhì)量色譜圖

5.1.2 生物降解稠油

原油遭受生物降解后, 輕質(zhì)組分損失嚴(yán)重, 重質(zhì)組分含量增加, 穩(wěn)定性較差的生物標(biāo)志物也隨之損失, 油源對(duì)比難度增加。通過(guò)對(duì)烏爾禾地區(qū)油砂礦的油砂樣品分析, 發(fā)現(xiàn)常規(guī)的萜烷類(lèi)化合物(/191)和規(guī)則甾烷類(lèi)化合物(/217)難以進(jìn)行定性分析(圖8), 無(wú)法完成油源對(duì)比。但通過(guò)對(duì)其羊毛甾烷系列化合物(/259)分析(圖 9), 發(fā)現(xiàn)C30～C32羊毛甾烷系列保存完整, 與風(fēng)城組烴源巖有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系, 可判斷油砂礦里賦存的原油來(lái)自風(fēng)城組烴源巖。包建平等[10]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)烴源巖熱演化達(dá)到o= 1.4%的高成熟階段C30～C32羊毛甾烷系列才消失, 表明該系列化合物具有較高的熱穩(wěn)定性。本次研究通過(guò)對(duì)烏爾禾油砂礦油砂樣品的分析, 認(rèn)為C30～C32羊毛甾烷系列在后期油氣運(yùn)移成藏過(guò)程中也較穩(wěn)定, 具有較強(qiáng)的抗生物降解性。

綜上, C30～C32羊毛甾烷系列化合物不僅有較高的熱穩(wěn)定性, 同時(shí)具有較強(qiáng)的抗生物降解性, 可作為該地區(qū)堿湖相地層中生物降解原油的油源對(duì)比生物標(biāo)志物。

5.2 有機(jī)質(zhì)來(lái)源

根據(jù)風(fēng)城組烴源巖C27-C28-C29規(guī)則甾烷質(zhì)量色譜圖(圖2 d), C27規(guī)則甾烷含量相對(duì)較低, C29規(guī)則甾烷含量相對(duì)較高, C27-C28-C29規(guī)則甾烷呈上升型分布。一般而言, C27規(guī)則甾烷主要分布于水生生物, 而 C29規(guī)則甾烷主要來(lái)源于高等植物。張麗潔等[7]指出C30～C32羊毛甾烷與特定的有機(jī)質(zhì)輸入有關(guān); 包建平等[10]研究表明, C30～C32羊毛甾烷系列的生物來(lái)源為真核生物而非原核生物; 羊毛甾烷的主要來(lái)源為低等水生生物, 在高等植物中的含量非常低。王小軍等[20]在風(fēng)城組烴源巖中觀察出藍(lán)藻、紅藻、溝鞭藻、褶皺藻等藻群和無(wú)定形體。由此推斷二疊系風(fēng)城組沉積時(shí)有機(jī)質(zhì)輸入以水生生物為主。表2數(shù)據(jù)表明, 二疊系風(fēng)城組烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度高, 生烴潛力大, 說(shuō)明某些富含C29規(guī)則甾烷的水生生物輸入, 導(dǎo)致烴源巖及生成的原油中表現(xiàn)為富集C29規(guī)則甾烷, 如多種綠藻和褐藻等[21]。

圖8 烏爾禾油砂樣品五環(huán)三萜烷系列(a, c)和甾烷系列(b, d)分布圖

圖9 烏爾禾油砂樣品羊毛甾烷系列(m/z 259)質(zhì)量色譜圖

綜上所述, 風(fēng)城組烴源巖沉積有機(jī)質(zhì)來(lái)源以菌藻類(lèi)為主, 富含C29規(guī)則甾烷、C30～C32羊毛甾烷系列等化合物。

5.3 沉積環(huán)境

烏爾禾組時(shí)期水體古鹽度平均為7.0%, 反映沉積水體為淡水-微咸水環(huán)境[22–23]; 利用流體包裹體計(jì)算佳木河組鹽度范圍為0.73%～11.2%[24], 反映為淡水-微咸水環(huán)境; 風(fēng)城組已被證實(shí)為一套最古老的堿湖烴源巖[13–16], 由此表明不同沉積條件下形成的烴源巖中C30～C32羊毛甾烷系列的相對(duì)豐度存在顯著差異。在強(qiáng)還原、高鹽度和水體分層的環(huán)境形成的烴源巖(二疊系風(fēng)城組)中羊毛甾烷系列分布完整且十分豐富, 而在弱還原和淡水環(huán)境形成的烴源巖(烏爾禾組和佳木河組)中羊毛甾烷系列不但分布不完整且豐度極低, 甚至難以檢測(cè)定性。由此可見(jiàn), 烴源巖的形成環(huán)境對(duì)其所含羊毛甾烷系列的影響十分顯著。

姥植比(Pr/Ph)[25]、伽馬蠟烷含量[26–27]和C35升藿烷相對(duì)含量[28]等是判斷沉積環(huán)境的常用生物標(biāo)志物參數(shù)。定量分析結(jié)果表明, 風(fēng)城組烴源巖樣品可溶有機(jī)質(zhì)中C30～C32羊毛甾烷系列化合物的濃度與Pr/Ph比值成負(fù)相關(guān)(圖 10a), 與伽馬蠟烷指數(shù)(圖 10b)和C35升藿烷指數(shù)(圖 10c)成正相關(guān), 這一結(jié)果表明, 沉積環(huán)境的鹽度和氧化還原條件是影響風(fēng)城組烴源巖中C30～C32羊毛甾烷系列化合物形成的主要因素, 即高鹽度、強(qiáng)還原性和明顯水體分層的沉積環(huán)境有利于羊毛甾烷系列的形成。

綜上, 風(fēng)城組烴源巖樣品具有低Pr/Ph比值, 富含伽馬蠟烷、C35升藿烷和羊毛甾烷, 形成于古鹽度高、強(qiáng)還原的沉積環(huán)境。

6 結(jié)論

(1) 烏爾禾地區(qū)二疊系3套烴源巖的萜類(lèi)化合物、甾類(lèi)化合物分布特征相似, 但風(fēng)城組烴源巖及其生成的原油富含分布完整的C30～C32羊毛甾烷系列, 佳木河組和烏爾禾組烴源巖基本不含有此類(lèi)化合物。

圖10 風(fēng)城組烴源巖可溶有機(jī)質(zhì)中Pr/Ph (a)、伽馬蠟烷指數(shù)(b)、C35升藿烷指數(shù)(c)與C30～C32羊毛甾烷濃度相關(guān)圖

(2) 羊毛甾烷可以作為堿湖相烴源巖中油源對(duì)比的良好指標(biāo), 不僅適用于正常原油, 還滿足生物降解稠油的油源對(duì)比。

(3) 二疊系風(fēng)城組烴源巖生物來(lái)源以褐藻、藍(lán)綠藻等菌藻類(lèi)水生生物為主, 以富含C29規(guī)則甾烷和C30～C32羊毛甾烷系列為特征。

(4) 高含量的C30～C32羊毛甾烷與低姥植比、高含量伽馬蠟烷和明顯C35升藿烷優(yōu)勢(shì)的特征相伴生, 二疊系風(fēng)城組為一套堿湖相烴源巖, 沉積水體為含鹽度高、還原性強(qiáng)和水體發(fā)生明顯分層的堿湖環(huán)境。

本文是在國(guó)家青年科學(xué)基金項(xiàng)目(41802139)和中國(guó)石油大學(xué)(北京)克拉瑪依校區(qū)科研啟動(dòng)基金(RCYJ2017B-01-004)資助下完成。筆者感謝中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣資源與探測(cè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室朱志立博士對(duì)論文提出的有益建議; 特別感謝兩位審稿專家對(duì)論文提出的建設(shè)性意見(jiàn)和建議。

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The detection and geochemical significance of C30–C32Lanostane from Permian alkaline source rocks in the Fengcheng Formation, in Wuerhe, Junggar Basin

WANG Dong-yong1, ZOU Xian-li1*, LI Mei-jun2, CHEN Gang-qiang1, MA Chun-miao1and QIN Hui-qiang1

1. China University of Petroleum (Beijing) at Karamay, College of Petroleum, Karamay 834000, China; 2.State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting, College of Geosciences, China University of Petroleum, Beijing 102249, China; 3.Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources (Yangtze University), Ministry of Education, College of Resources and Environment, Yangtze University, Wuhan 430100, China

In this paper, we compare the terpenoid, steroid, and C30–C32lanostane biomarkers in the source rocks of the Permian Wuerhe, Fengcheng, and Jiamuhe Formations from the Wuerhe area of the Junggar basin. Based on the analytical results, we found that the distribution characteristics of the terpenoids and steroids in the above three sets of source rocks are similar, and conventional molecular geochemical indicators cannot meet the needs of fine oil source correlation. However, the C30–C32lanostane series of compounds are completely distributed throughout the source rocks of the Fengcheng Formation, whereas the source rocks of the Jiamuhe and Wuerhe Formation basically do not contain such compounds, showing a potential for oil source correlation in the area. In addition, the distribution of the C30–C32lanostane series in biodegraded crude oil is complete, indicating that these compounds have high stability in oil and gas migration and accumulation. Organic matter in the source rocks of the Fengcheng Formation consists mainly of aquatic organisms, such as brown algae and blue-green algae, and is characterized by abundant C29regular sterane and C30–C32lanostane series. The quantitative analysis results suggest that the concentration of C30–C32lanosterane is negatively correlated with the Pr/Ph ratio and positively correlated with the gammacerane index and C35homohopane index, indicating that the C30–C32lanosteranes may be formed in a sedimentary environment with high salinity, strong reduction, and obvious delamination in the water body. The results show that the lake water salinity was very high when the source rocks of Fengcheng Formation were deposited, thereby, implying that the Fengcheng Formation is a set of high-quality source rocks from alkaline lakes from the perspective of molecular marker compounds.

C30–C32lanostanes; fine oil-source correlation; the contribution of organic matter; depositional environment; alkaline

P593

A

0379-1726(2021)06-0591-11

10.19700/j.0379-1726.2021.06.005

2020-06-28;

2020-08-20;

2020-09-01

國(guó)家青年科學(xué)基金項(xiàng)目(41802139); 中國(guó)石油大學(xué)(北京)克拉瑪依校區(qū)科研啟動(dòng)基金(RCYJ2017B-01-004)

王東勇(1998–), 男, 博士研究生, 地質(zhì)資源與地質(zhì)工程。E-mail: 2017015078@st.cupk.edu.cn

ZOU Xian-li, E-mail: lanqiuxiaoxian@163.com; Tel: +86-990-663352