羌塘盆地東部上三疊統(tǒng)巴貢組泥巖特征及油氣地質(zhì)意義

王忠偉， 肖 楊， 占王忠， 余 飛

( 1. 西南石油大學(xué) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610500； 2. 西南石油大學(xué) 羌塘盆地研究院，四川 成都 610500； 3. 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局 成都地質(zhì)調(diào)查中心，四川 成都 610081； 4. 重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 川東南地質(zhì)大隊(duì)，重慶 400038 )

0 引言

中生代羌塘盆地是青藏高原最大的海相沉積盆地，科探井 (QK-1井) 揭示13層油氣顯示和2套優(yōu)質(zhì)封蓋層 (夏里組和雀莫錯(cuò)組膏巖層)，具有較好的油氣勘探前景[1]。上三疊統(tǒng)富有機(jī)質(zhì)泥頁(yè)巖是羌塘盆地重要的烴源巖之一，同期地層包括土門格拉組、扎那組、藏夏河組和巴貢組，其中，土門格拉組和扎那組主要位于中央隆起帶兩側(cè)，多形成于濱岸—沼澤相，其烴源巖品質(zhì)及生烴潛力較差[2-4]；藏夏河組主要位于羌塘盆地北緣，以三角洲—濱岸相沉積為主，總體具有中等—較好的烴源巖品質(zhì)及生烴潛力[3,5]；巴貢組位于羌塘盆地東部，多見于三角洲—淺海陸棚環(huán)境[6]，烴源巖品質(zhì)及生烴潛力表現(xiàn)明顯的差異[3,7-9]。占王忠等[10]在羌塘盆地東部冬曲地區(qū)發(fā)現(xiàn)一套上三疊統(tǒng)巴貢組濁積巖，發(fā)育多層暗色泥巖。不同沉積背景下烴源巖品質(zhì)及生烴潛力具有一定的差異性。

羌塘盆地東部冬曲地區(qū)濁流背景的巴貢組黑色泥巖，不同于雀莫錯(cuò)地區(qū)、QZ-7井和鄂爾托隴巴地區(qū)三角洲—淺海陸棚背景的巴貢組黑色泥巖[3,7-8]。分析冬曲地區(qū)巴貢組黑色泥巖有機(jī)地球化學(xué)和元素地球化學(xué)特征，研究黑色泥巖生烴潛力及沉積條件，對(duì)比鄰區(qū)雀莫錯(cuò)、QZ-7井和鄂爾托隴巴地區(qū)巴貢組黑色泥巖，為羌塘盆地下一步油氣勘探提供依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

羌塘盆地位于青藏高原中部，南北邊界分別為班公湖—怒江縫合帶和可可西里—金沙江縫合帶，可劃分為北羌塘坳陷、中央隆起帶和南羌塘坳陷三個(gè)次級(jí)構(gòu)造單元[11](見圖1(a))。現(xiàn)今可可西里—金沙江縫合帶代表的古特提斯洋于三疊紀(jì)發(fā)生俯沖和碰撞，于晚三疊世關(guān)閉，控制三疊紀(jì)羌塘盆地的形成與演化，表現(xiàn)前陸盆地充填特征[2,11-13]。晚三疊世，羌北前陸盆地逐漸萎縮，自下而上依次充填上三疊統(tǒng)甲丕拉組、波里拉組和巴貢組，北羌塘坳陷東部出露最為典型[2]。

圖1 羌塘盆地及冬曲地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造Fig.1 Geological structure of the Qiangtang Basin and the Dongqu Area

冬曲剖面位于羌塘盆地東部冬曲河?xùn)|岸，剖面起點(diǎn)坐標(biāo)北緯33°32′29″、東經(jīng)92°31′20″，終點(diǎn)坐標(biāo)北緯33°31′48″、東經(jīng)92°32′6″ (見圖1(b))，出露的上三疊統(tǒng)巴貢組厚度為668.93 m，未見頂?shù)住Ｏ露螏r性為灰、灰綠、淺灰色中層狀粉砂巖與灰黑、深灰、灰色薄—極薄層狀泥頁(yè)巖不等厚互層，局部夾灰色中層狀巖屑砂巖；上段為淺紫、紫紅色中—厚層狀細(xì)—粗粒礫巖、含礫粗砂巖、細(xì)—粗粒砂巖、粉砂巖不等厚互層。砂巖中碎屑組分主要為石英和長(zhǎng)石，含少量巖屑，多呈棱角狀，分選較差，以雜基支撐為主，多為孔隙式和基底式膠結(jié)。研究區(qū)巴貢組常見重荷模、平行層理、正粒序?qū)永?、水平層理和斜層理等沉積構(gòu)造，可見大量泥礫 (見圖2)，發(fā)育Paleodictyon古網(wǎng)跡遺跡化石。粒度概率累積曲線顯示滾動(dòng)、跳躍及懸浮組分共存，反映快速堆積特點(diǎn)。綜合沉積特征、沉積構(gòu)造、遺跡化石和粒度分析結(jié)果，研究區(qū)巴貢組主要形成于三角洲前緣濁積扇環(huán)境[10]。

圖2 冬曲地區(qū)上三疊統(tǒng)巴貢組沉積特征及取樣位置Fig.2 Sedimentary characteristics of the Upper Triassic Bagong Formation from the Dongqu Area and showing sampling locations

2 樣品采集與分析

沿冬曲剖面自下而上采集17件巴貢組黑色泥巖樣品，采樣位置見圖2。為了保證樣品新鮮并減少污染，表面風(fēng)化物及脈體被剔除，并存于密封袋。對(duì)比樣品位于研究區(qū)西北部 (見圖1(a))，包括11件雀莫錯(cuò)剖面、14件QZ-7井和8件鄂爾托隴巴剖面巴貢組黑色泥巖樣品[3,7-8]。

對(duì)17件黑色泥巖樣品進(jìn)行總有機(jī)碳分析，選取5件有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)高的樣品進(jìn)行氯仿瀝青“A”提取、巖石熱解、干酪根鏡檢與元素分析、鏡質(zhì)體反射率Ro、飽和烴氣相色譜(GC)和氣相色譜—質(zhì)譜(GC-MS)分析。其中，總有機(jī)碳分析采用LECO CS-400碳硫分析儀完成，巖石熱解分析采用Rock-Eval Ⅱ完成，干酪根鏡檢采用Leica DM4500P偏光顯微鏡完成，干酪根元素分析采用Vario EL Ⅲ 元素分析儀完成，鏡質(zhì)體反射率采用TIDAS MSP200顯微分光光度計(jì)完成。飽和烴氣相色譜(GC)和氣相色譜—質(zhì)譜(GC-MS)分析儀器分別為美國(guó)Agilent公司的7890A氣相色譜儀和5973I氣相色譜—質(zhì)譜儀；樣品的GC和GC-MS分析過程分別遵循GB/T 18340.5—2010和GB/T 18606—2017。所有分析在中國(guó)石化石油勘探開發(fā)研究院無(wú)錫石油地質(zhì)研究所實(shí)驗(yàn)研究中心完成。

選取7件樣品進(jìn)行主量和微量元素分析(見圖2)。其中，主量元素采用Axios-mAX 波長(zhǎng)色散X線熒光光譜儀 (AB104L) 測(cè)定；燒失量測(cè)定在馬沸爐中加熱至1 000 ℃并持續(xù)90 min，冷卻后稱量并記錄加熱過程；微量元素采用HR-ICP-MS(Finnigan MAT)測(cè)定。主量元素和微量元素分析在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院完成，分析精度和準(zhǔn)確度優(yōu)于5%。

3 烴源巖特征

3.1 有機(jī)質(zhì)豐度

有機(jī)質(zhì)豐度是反映烴源巖生成油氣的物質(zhì)基礎(chǔ)，是烴源巖評(píng)價(jià)的重要依據(jù)，通常包括總有機(jī)碳、氯仿瀝青“A”和生烴潛量等參數(shù)。冬曲剖面9件樣品總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.04%～1.72%(見表1)，屬于中等烴源巖(見圖3)；8件樣品總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.67%～0.98%(見表1)，屬于差烴源巖[14](見圖3)。冬曲剖面巴貢組總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)與雀莫錯(cuò)剖面巴貢組的(0.53%～1.66%，平均為1.03%)相近[3]，比QZ-7井的(0.32%～1.29%，平均為0.69%)高，比鄂爾托隴巴剖面的(0.59%～1.81%，平均為1.20%)低[8]。冬曲剖面5件總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高的樣品的氯仿瀝青“A” 質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 (16.0～40.4)×10-6(平均為26.3×10-6)，屬于非烴源巖。研究區(qū)樣品生烴潛量(S1+S2)為0.08～0.11 mg/g，屬于非烴源巖[14](見表1)。冬曲剖面泥巖氯仿瀝青“A”和生烴潛量明顯低于雀莫錯(cuò)、鄂爾托隴巴剖面和QZ-7井巴貢組黑色泥巖的[3,7-8]。另外，冬曲剖面樣品總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)與氯仿瀝青“A”、生烴潛量無(wú)線性關(guān)系，所有樣品落在非烴源巖區(qū)域(見圖3)，未達(dá)到烴源巖標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)象普遍存在于羌塘三疊系和侏羅系烴源巖[4]，一是地表露頭烴源巖樣品長(zhǎng)時(shí)間遭受風(fēng)化與淋濾作用，造成可溶有機(jī)質(zhì)氯仿瀝青“A”和游離烴 S1減少[3-4,15]；二是研究區(qū)附近巖漿侵入引起的熱事件使部分裂解烴S2散失(見圖1(b))。選取受風(fēng)化作用和成熟度影響較小的總有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。冬曲剖面巴貢組泥巖達(dá)到差—中等烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，品質(zhì)明顯低于鄂爾托隴巴剖面、雀莫錯(cuò)和QZ-7井巴貢組黑色泥巖的(見圖3)。

3.2 有機(jī)質(zhì)類型及來(lái)源

有機(jī)質(zhì)類型和來(lái)源是衡量烴源巖生烴潛力的重要參數(shù)[16-17]，也是衡量烴源巖品質(zhì)的指標(biāo)之一，與原始有機(jī)母源輸入及其保存條件密切相關(guān)。研究區(qū)烴源巖樣品風(fēng)化和熱演化程度普遍較高，利用干酪根顯微組分、干酪根類型指數(shù)、干酪根元素分析及生物標(biāo)志化合物進(jìn)行綜合判別。

冬曲剖面巴貢組5件樣品干酪根元素分析表明，黑色泥巖具有相似的顯微組分(見表2和圖4)，主要為殼質(zhì)組，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為54%～72%，平均為65%；其次為鏡質(zhì)組，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為24%～38%，平均為31%；惰質(zhì)組質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，為4%～8%，平均為5%。殼質(zhì)組以無(wú)定形腐殖體為主，透射光下呈褐色，較薄，無(wú)特定形態(tài)；鏡質(zhì)組主要包括結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體 (16%～26%)和無(wú)結(jié)構(gòu)鏡質(zhì)體(8%～12%)，前者多呈棕色，且具植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)，后者多呈黑色，質(zhì)地均一，無(wú)植物細(xì)胞結(jié)構(gòu)(見圖4)。干酪根類型指數(shù) (TI) 是確定有機(jī)質(zhì)類型的常用方法，當(dāng)TI大于80.0時(shí)，代表Ⅰ型干酪根；Ⅱ1型和Ⅱ2型干酪根的TI分別為80.0～40.0和40.0～0；Ⅲ型干酪根的TI小于0[18]。冬曲剖面巴貢組YF2-16樣品TI小于0，其余樣品TI為3.5～14.0(見表2)，指示有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ2型為主，向上可能過渡為Ⅱ1型。冬曲剖面泥巖具有比鄂爾托隴巴和雀莫錯(cuò)剖面泥巖更低的TI[3,8]，比QZ-7井泥巖更高的TI[7]，說明冬曲地區(qū)巴貢組黑色泥巖沉積陸生高等植物輸入量高于鄂爾托隴巴和雀莫錯(cuò)地區(qū)的，低于QZ-7井地區(qū)的。

表1 研究區(qū)巴貢組黑色泥巖有機(jī)地球化學(xué)分析

圖3 研究區(qū)巴貢組黑色泥巖有機(jī)質(zhì)豐度評(píng)價(jià)(據(jù)文獻(xiàn)[14]修改)Fig.3 Evaluation of organic matter abundances of the Bagong Formation black mudstones from study area(modified by reference [14])

表2 研究區(qū)巴貢組黑色泥巖干酪根特征及鏡質(zhì)體反射率

圖4 研究區(qū)巴貢組黑色泥巖干酪根顯微組分特征Fig.4 Characteristics of kerogen macerals in the Bagong Formation black mudstones from the study area

圖5 研究區(qū)巴貢組黑色泥巖H/C和O/C交會(huì)Fig.5 H/C versus O/C diagram of the Bagong Formation black mudstones from the study area

干酪根H/C和O/C(原子比)是研究有機(jī)質(zhì)類型的經(jīng)典地球化學(xué)參數(shù)，根據(jù)H/C和O/C可以把干酪根分成Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型[19]，但是無(wú)法區(qū)分Ⅱ1和Ⅱ2型干酪根。冬曲剖面巴貢組5件樣品干酪根主要由C、H、O、N組成，其中C質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為67.50%～75.70%；O質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.97%～5.90%；H質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.78%～3.07%；N質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.92%～1.55%。H/C和O/C較低，分別為0.48～0.50(平均為0.49)和0.03～0.07(平均為0.05)(見表2)。在H/C和O/C交會(huì)圖[19-20]中，1件樣品落在Ⅲ型干酪根區(qū)域內(nèi)，其他樣品未落在干酪根類型有效區(qū)域內(nèi)(見圖5)，表明H/C和O/C在巴貢組泥巖有機(jī)質(zhì)類型判別中并不準(zhǔn)確。干酪根易受風(fēng)化和熱演化作用影響，風(fēng)化作用使O質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，C質(zhì)量分?jǐn)?shù)減少，進(jìn)而O/C增加；隨熱演化作用增強(qiáng)，C質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增加，O質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸減少，H質(zhì)量分?jǐn)?shù)先增加后減少[4,18]。冬曲剖面巴貢組泥巖干酪根H/C和O/C較低，可能與有機(jī)質(zhì)進(jìn)入成熟—高成熟演化階段有關(guān)。

不同類型和來(lái)源的有機(jī)質(zhì)具有不同的正構(gòu)烷烴和甾烷分布[16,21]，如來(lái)源于高等植物的有機(jī)質(zhì)主峰碳通常為C25～C31的后峰型，來(lái)源于藻類及低等浮游生物的有機(jī)質(zhì)主峰碳通常為C15～C19的前峰型，來(lái)源于低等生物和高等植物的混合型有機(jī)質(zhì)主峰碳介于二者之間，呈雙峰型[16,20]?？傠x子圖譜表明，冬曲剖面巴貢組泥巖樣品正構(gòu)烷烴碳數(shù)分布范圍為nC15～nC40，其中4件樣品碳數(shù)具有單峰分布的特征，主峰碳為nC18和nC20；1件樣品具有弱的雙峰型碳數(shù)分布特征，主峰碳為nC20和nC24(見圖6和表3)。冬曲剖面巴貢組泥巖有機(jī)質(zhì)主要來(lái)源于低等浮游生物和高等植物的混合，主峰碳數(shù)總體上高于雀莫錯(cuò)剖面 (nC16-17)[3]、QZ-7井(nC16-17)[7]和鄂爾托隴巴(nC16-19)的[8]，表明冬曲地區(qū)巴貢組泥巖沉積時(shí)可能輸入更多的陸生高等植物。通常情況下，nC21-主要來(lái)自于低等水生生物(包括細(xì)菌和藻類)，nC21+主要來(lái)自于陸生高等植物[18,21]。冬曲剖面巴貢組泥巖樣品具有較低的nC21-/nC21+，為0.38～1.09，平均為0.84(見表3)，呈重碳優(yōu)勢(shì)，說明有機(jī)質(zhì)中可能存在大量陸生高等植物輸入。冬曲剖面巴貢組泥巖具有比鄂爾托隴巴 (2.19～3.71)[8]、雀莫錯(cuò)剖面 (2.15～2.97)[3]和QZ-7井 (1.04～7.60)[7]更低的nC21-/nC21+，同樣表明冬曲地區(qū)巴貢組黑色泥巖沉積期可能輸入更多的陸生高等植物。

圖6 研究區(qū)上三疊統(tǒng)巴貢組黑色泥巖飽和烴色譜—質(zhì)譜特征Fig.6 Chromatography and mass spectrometry characteristics of saturated hydrocarbons in some Upper Triassic Bagong Formation black mudstones from the study area

表3 研究區(qū)上三疊統(tǒng)巴貢組黑色泥巖正構(gòu)烷烴、類異戊二烯、甾烷和萜烷參數(shù)

圖7 研究區(qū)巴貢組黑色泥巖C27—C28—C29 甾烷三角判別圖Fig.7 Ternary diagram showing C27-C28-C29 regular sterane compositions of the Bagong Formation blackmudstones in the study area

不同生物中C27、C28、C29甾烷的分布不同，一般認(rèn)為C29甾烷主要來(lái)源于陸生高等植物，C27甾烷主要來(lái)源于低等水生生物，C28甾烷主要與含葉綠素C的浮游植物有關(guān)[21-22]，可以利用有機(jī)質(zhì)中甾烷的分布反映有機(jī)質(zhì)來(lái)源。冬曲剖面巴貢組泥巖樣品中檢測(cè)一定量的C27—C28—C29規(guī)則甾烷化合物，質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.26～0.33、0.22～0.24和0.43～0.51(見表3)，顯示C29>C27>C28分布特征，呈不對(duì)稱“V”形(見圖6(g-i))。在C27—C28—C29規(guī)則甾烷三角圖[23]中，冬曲剖面巴貢組泥巖樣品落在混合有機(jī)質(zhì)來(lái)源區(qū)域，反映低等浮游生物和高等植物混合型的有機(jī)質(zhì)，比鄂爾托隴巴、雀莫錯(cuò)剖面和QZ-7井泥巖略靠近C29端元(見圖7)，說明冬曲地區(qū)巴貢組泥巖沉積時(shí)可能輸入更多的陸生高等植物。

綜合干酪根顯微組分、干酪根類型指數(shù)及生物標(biāo)志化合物分析，冬曲剖面巴貢組泥巖有機(jī)質(zhì)以Ⅱ2型干酪根為主，含少量Ⅲ型干酪根，以低等浮游生物和高等植物的混合型有機(jī)質(zhì)為特征。冬曲剖面巴貢組泥巖沉積期，比鄂爾托隴巴、雀莫錯(cuò)剖面和QZ-7井泥巖沉積時(shí)輸入更多的陸生高等植物[3,7-8]，可能與研究區(qū)三角洲前緣滑塌濁流形成過程中攜帶的陸生植物殘留物有關(guān)。

3.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

有機(jī)質(zhì)成熟度是判斷烴源巖有效的重要參數(shù)，隨成熟度增加，有機(jī)質(zhì)依次轉(zhuǎn)換為油、濕氣和干氣等[16-17,21]。在鏡質(zhì)體反射率Ro、干酪根顏色、巖石熱解最高峰溫tmax基礎(chǔ)上，以生物標(biāo)志化合物參數(shù)對(duì)巴貢組泥巖進(jìn)行有機(jī)質(zhì)成熟度劃分[21-23]。Ro是反映烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟度最常用的參數(shù)，也是最能直接體現(xiàn)有機(jī)質(zhì)成熟度的指標(biāo)。冬曲剖面巴貢組泥巖Ro為1.27%～1.42%，平均為1.33%(見表1)，表明研究區(qū)泥巖有機(jī)質(zhì)進(jìn)入成熟—高成熟演化階段，達(dá)到生氣門限[24]。tmax隨有機(jī)質(zhì)成熟度的增高而增高，但受有機(jī)質(zhì)類型的影響，且比鏡質(zhì)體反射率對(duì)熱事件更加敏感。冬曲剖面巴貢組泥巖tmax介于594～613 ℃(平均為 601 ℃)(見表1)，明顯高于鄂爾托隴巴地區(qū)的，反映有機(jī)質(zhì)處于過成熟階段，可能達(dá)到生氣門限[22]。在tmax和Ro交會(huì)圖(見圖8(a))中，tmax判別的成熟度結(jié)果明顯高于Ro判別的，可能與樣品中低的可溶有機(jī)質(zhì)和熱解烴含量有關(guān)，有機(jī)質(zhì)可能更傾向于處于高成熟階段。干酪根顏色是有機(jī)質(zhì)熱變質(zhì)作用的直接結(jié)果，隨熱演化程度的增加而逐漸變深。冬曲剖面巴貢組泥巖干酪根顏色主要為褐色到棕褐色(見圖4)，反映有機(jī)質(zhì)熱演化可能進(jìn)入高成熟階段。

當(dāng)有機(jī)質(zhì)未達(dá)到生油門限極限值時(shí)，某些特定的生物標(biāo)志化合物參數(shù)可以有效判別有機(jī)質(zhì)成熟度[20,23]。17α(H)-22,29,30三降藿烷 (Tm) 和18α(H)-22,29,30三降藿烷 (Ts) 是最常見的藿烷類化合物，隨熱演化程度增加，Ts/(Ts+Tm)增大，在生油階段晚期達(dá)到平衡值0.50[20]。冬曲剖面巴貢組泥巖中Tm和Ts相對(duì)較低，Ts/(Ts+Tm)在0.30～0.46之間，平均為0.38(見表3)，低于平衡值0.50，未超過生油門限極限值，反映有機(jī)質(zhì)處于成熟階段。C3122S/(22S+22R)在生油窗內(nèi)的變化范圍為0～0.62，在生油晚期階段達(dá)到平衡，不隨成熟度的升高而繼續(xù)增加[20,23]。冬曲剖面巴貢組泥巖樣品中C31升藿烷22S/(22S+22R)為0.49～0.56(平均為0.53)，說明泥巖有機(jī)質(zhì)處于成熟階段，且接近生油階段晚期。甾烷異構(gòu)體比值可以作為有機(jī)質(zhì)成熟度指標(biāo)，隨成熟度增加，C29甾烷生物構(gòu)型的ααα-20R逐漸向相對(duì)穩(wěn)定的地質(zhì)構(gòu)型的ααα-20S異構(gòu)體轉(zhuǎn)變。同時(shí)，C29甾烷熱不穩(wěn)定的αα-構(gòu)型也向ββ-構(gòu)型轉(zhuǎn)變，C29αββ /(ααα+αββ)隨成熟度增加而增加，在生油高峰平衡時(shí)，達(dá)到0.7左右[21,24]。因此，C29ααα-20S/(20S+20R)和C29αββ /(ααα+αββ)可作為有機(jī)質(zhì)成熟度判別的指標(biāo)[20]。冬曲剖面巴貢組泥巖中C29ααα-20S/(20S+20R)和C29αββ /(ααα+αββ)分別為0.36～0.53 (平均為0.43)和0.35～0.55 (平均為0.43)(見表3)，低于平衡值0.70，反映有機(jī)質(zhì)處于成熟階段。在C29ααα-20S/(20S+20R)和C29αββ /(ααα+αββ)交會(huì)圖[25]中，所有樣品落在成熟有機(jī)質(zhì)區(qū)域(見圖8(b))。綜合鏡質(zhì)體反射率、干酪根顏色和生物標(biāo)志化合物判別結(jié)果，冬曲剖面巴貢組泥巖有機(jī)質(zhì)處于成熟—高成熟階段。冬曲剖面巴貢組泥巖中有機(jī)質(zhì)成熟度與雀莫錯(cuò)剖面泥巖的 (成熟—高成熟)相近[3]，比鄂爾托隴巴剖面泥巖的(成熟)高[8]，比QZ-7井泥巖的(高成熟—過成熟)低[7](見圖8)。

圖8 研究區(qū)上三疊統(tǒng)巴貢組黑色泥巖有機(jī)質(zhì)成熟度判別圖解Fig.8 Discrimination diagram of organic matter maturity of the Upper Triassic Bagong Formation in the study area

3.4 有機(jī)質(zhì)形成環(huán)境

V、U和Mo的沉淀、聚集、遷移或流失與沉積作用過程中的氧化還原條件密切相關(guān)，屬于氧化還原敏感元素[30-31]。在海洋系統(tǒng)中，V、U、Mo通常賦存在缺氧或近似缺氧的水體中，表現(xiàn)相對(duì)較高的富集系數(shù)EF，當(dāng)巖石或沉積物中EF大于1時(shí)，通常代表元素發(fā)生富集，當(dāng)EF小于1時(shí)，代表元素發(fā)生虧損[30]。冬曲剖面巴貢組7件泥巖樣品中V基本上處于虧損狀態(tài)，U表現(xiàn)輕微的富集，Mo既表現(xiàn)明顯的虧損又有輕微的富集，EF分別為0.82～1.02 (平均為0.92)、1.07～1.24(平均為1.14)和0.55～2.18(平均為1.02)。U表現(xiàn)輕微的富集可能與碎屑輸入有關(guān)，因?yàn)閁與Al2O3呈顯著相關(guān)關(guān)系 (R=0.93)。冬曲剖面巴貢組泥巖樣品中V、U和Mo未表現(xiàn)明顯的富集(見圖9)，可能反映沉積期為氧化水體條件。

n(Corg)/n(P)與水體氧化還原條件密切相關(guān)，氧化水體可以促進(jìn)有機(jī)質(zhì)氧化分解和磷的滯留，還原水體可以促進(jìn)有機(jī)質(zhì)保存和磷的散失[32]，n(Cocrg)/n(P)可以作為恢復(fù)沉積水體氧化還原條件的重要指標(biāo)[33-35]。當(dāng)n(Corg)/n(P)低(<50)時(shí)，反映氧化條件；當(dāng)n(Corg)/n(P)中等(50～200)時(shí)，反映貧氧條件；當(dāng)n(Corg)/n(P)高(>200)時(shí)，反映缺氧還原條件[32,34]。冬曲剖面巴貢組7件泥巖樣品n(Corg)/n(P)為22～42，平均為34(見表4)，反映氧化水體條件 (見圖9)，與V、U和Mo的富集系數(shù)判別結(jié)果近乎一致。

表4 研究區(qū)上三疊統(tǒng)巴貢組黑色泥巖主量微量元素特征、元素富集系數(shù)及比值

圖9 研究區(qū)巴貢組黑色泥巖沉積期古鹽度和氧化還原條件變化Fig.9 Vertical changes of paleosalinity and redox proxies of the Bagong Formation black mudstones from the study area

Th/U、V/Cr和Ni/Co可以較好判別水體的氧化還原環(huán)境[26,31,33,35]。U在氧化條件下被氧化成可溶性的U6+，導(dǎo)致U的流失，Th通常以不可溶的Th4+形式穩(wěn)定存在，不受氧化還原條件的影響[36]。Th/U隨氧化作用的增強(qiáng)而增加[36-37]。當(dāng)Th/U小于2.00時(shí)，為缺氧環(huán)境[36]；當(dāng)Th/U為2.00～7.00時(shí)，為貧氧環(huán)境；當(dāng)Th/U大于7.00或8.00[37]時(shí)，為氧化環(huán)境。V/Cr、Ni/Co隨還原作用的增強(qiáng)而增加[31]，當(dāng)V/Cr和Ni/Co分別小于2.00和5.00時(shí)，指示氧化環(huán)境；當(dāng)V/Cr和Ni/Co分別為2.00～4.25、5.00～7.00時(shí)，代表貧氧環(huán)境；當(dāng)V/Cr和Ni/Co分別大于4.25和7.00時(shí)，為缺氧環(huán)境[31]。研究區(qū)巴貢組泥巖樣品Th/U為4.50～5.10(平均為4.76)(見表4)，反映貧氧環(huán)境[36-37]；V/Cr和Ni/Co分別為0.92～1.30(平均為1.14)和2.33～2.75(平均為2.52)，指示冬曲地區(qū)巴貢組泥巖沉積期氧化水體條件[31](見圖9)。

4 油氣地質(zhì)意義

冬曲剖面巴貢組黑色泥巖為差—中等烴源巖，品質(zhì)明顯差于鄰區(qū)雀莫錯(cuò)、鄂爾托隴巴剖面和QZ-7井巴貢組黑色泥巖的。泥巖中有機(jī)質(zhì)以低等浮游生物和高等植物混合型為特征，主要為Ⅱ2型干酪根，含少量Ⅲ型干酪根，陸生高等植物貢獻(xiàn)量為冬曲剖面>QZ-7井>雀莫錯(cuò)剖面>鄂爾托隴巴剖面[3,7-8]。另外，有機(jī)質(zhì)進(jìn)入成熟—高成熟演化階段，熱演化程度與雀莫錯(cuò)剖面泥巖的相近[3]，比QZ-7井泥巖的低[7]，比鄂爾托隴巴剖面泥巖的高[8](見圖8)。泥巖沉積期受濁流作用輸入較多的陸源有機(jī)質(zhì)，伴隨氧化水體不利于有機(jī)質(zhì)保存，造成有機(jī)質(zhì)豐度偏低。Ⅱ2-Ⅲ型干酪根經(jīng)歷成熟—高成熟熱演化階段后，部分有機(jī)質(zhì)進(jìn)入生油—生氣窗，但生烴潛力總體較差。

上三疊統(tǒng)巴貢組及同期地層中發(fā)育的黑色泥巖是羌塘盆地重要的烴源巖層[1]。北羌塘坳陷邊緣出露的上三疊統(tǒng)黑色泥巖烴源巖評(píng)價(jià)和生烴潛力分析表現(xiàn)明顯的差異性[2-5,7-8]。北羌塘坳陷南緣沃若山和扎那隴巴剖面土門格拉組泥巖生烴潛力較好，以凝析油和濕氣為主，肖茶卡剖面扎那組泥巖生烴潛力較差，以干氣為主[3-4]；北羌塘坳陷北緣藏夏河剖面藏夏河組泥巖生烴潛力較差[3-5]，東側(cè)多色梁子剖面藏夏河組泥巖生烴潛力較好，以生氣為主[5]。羌塘盆地東部雀莫錯(cuò)和鄂爾托隴巴剖面巴貢組泥巖具有中等—好的生烴潛力[3,8]，QZ-7井巴貢組泥巖生烴潛力中等[7]，QZ-16井巴貢組泥巖以差烴源巖為主[9]。鄰區(qū)QK-8井巴貢組具有中等—好的生烴潛力，在上三疊統(tǒng)巴貢組和波里拉組中發(fā)現(xiàn)高含量烴類氣體[13,38]。北羌塘坳陷邊緣出露的上三疊統(tǒng)黑色泥巖主要形成于濱岸—三角洲環(huán)境，少量形成于淺水陸棚環(huán)境[2]。晚三疊世卡尼期—諾利早期巖相古地理圖表明，沉積中心由北向南遷移至多格錯(cuò)仁地區(qū)，發(fā)育碳酸鹽巖緩坡相—深水陸棚相沉積，是上三疊統(tǒng)優(yōu)質(zhì)烴源巖形成的有利區(qū)[13]。多格錯(cuò)仁西南緣的半島湖地區(qū)完成羌塘盆地首口油氣科探井(QK-1井)，井深為4 696.2 m，未鉆遇上三疊統(tǒng)巴貢組地層。QK-1井上三疊統(tǒng)那底崗日組火山碎屑巖地層中發(fā)現(xiàn)含氣層，氣測(cè)全烴值為3.544%[1]，其上被雀莫錯(cuò)組巨厚硬石膏層(連續(xù)厚度約為365 m)封蓋，之間未發(fā)現(xiàn)有效烴源巖層，推測(cè)氣源來(lái)自于下伏上三疊統(tǒng)巴貢組烴源巖。羌塘盆地東部雀莫錯(cuò)—鄂爾托隴巴—冬曲地區(qū)上三疊統(tǒng)巴貢組烴源巖雖然具有一定的生烴潛力，但位于前陸盆地的隆后區(qū)[2,12]，沉積水體較淺，陸源有機(jī)質(zhì)輸入較多(特別是冬曲地區(qū))，加之后期受抬升剝蝕作用和巖漿作用影響，不利于油氣形成與保存。北羌塘坳陷半島湖—多格錯(cuò)仁地區(qū)是將來(lái)油氣勘探的有利目標(biāo)區(qū)。

5 結(jié)論

(1)羌塘盆地東部冬曲剖面巴貢組黑色泥巖具有低—中等有機(jī)質(zhì)豐度，有機(jī)質(zhì)以Ⅱ2型干酪根為主，含少量Ⅲ型干酪根，為低等浮游生物和高等植物混合型有機(jī)質(zhì)。烴源巖品質(zhì)鄂爾托隴巴剖面>雀莫錯(cuò)剖面>QZ-7井>冬曲剖面，陸生高等植物貢獻(xiàn)量冬曲剖面>QZ-7井>雀莫錯(cuò)剖面>鄂爾托隴巴剖面。冬曲剖面巴貢組黑色泥巖有機(jī)質(zhì)進(jìn)入成熟—高成熟演化階段，熱演化程度與雀莫錯(cuò)剖面的相近，比鄂爾托隴巴剖面的高，比QZ-7井的低。

(2)冬曲剖面巴貢組泥巖沉積于半咸水—咸水環(huán)境，與海陸過渡的三角洲環(huán)境一致。泥巖沉積期具有氧化水體條件，與濁流形成時(shí)動(dòng)蕩水體溶解更多的氧氣有關(guān)，不利于有機(jī)質(zhì)的保存。

(3)冬曲剖面巴貢組泥巖中Ⅱ2-Ⅲ型干酪根經(jīng)歷成熟—高成熟的熱演化階段后，部分有機(jī)質(zhì)進(jìn)入生油—生氣窗，但生烴潛力總體較差。