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羌塘盆地拉雄错地区上二叠统热觉茶卡组烃源岩地球化学特征及油气潜力分析

欧阳慧子, 杨文光, 解龙, 陶刚, 李超, 何碧, 李超

欧阳慧子, 杨文光, 解龙, 陶刚, 李超, 何碧, 李超. 羌塘盆地拉雄错地区上二叠统热觉茶卡组烃源岩地球化学特征及油气潜力分析[J]. 中国地质, 2017, 44(1): 61-74. DOI: 10.12029/gc20170105
引用本文: 欧阳慧子, 杨文光, 解龙, 陶刚, 李超, 何碧, 李超. 羌塘盆地拉雄错地区上二叠统热觉茶卡组烃源岩地球化学特征及油气潜力分析[J]. 中国地质, 2017, 44(1): 61-74. DOI: 10.12029/gc20170105
OUYANG Huizi, YANG Wenguang, XIE Long, TAO Gang, LI Chao, HE Bi, LI Chao. Geochemical characteristics and oil-gas potential analysis of source rock of Upper Permian Rejuechaka Formation in Laxiongcuo area, Qiangtang Basin[J]. GEOLOGY IN CHINA, 2017, 44(1): 61-74. DOI: 10.12029/gc20170105
Citation: OUYANG Huizi, YANG Wenguang, XIE Long, TAO Gang, LI Chao, HE Bi, LI Chao. Geochemical characteristics and oil-gas potential analysis of source rock of Upper Permian Rejuechaka Formation in Laxiongcuo area, Qiangtang Basin[J]. GEOLOGY IN CHINA, 2017, 44(1): 61-74. DOI: 10.12029/gc20170105

羌塘盆地拉雄错地区上二叠统热觉茶卡组烃源岩地球化学特征及油气潜力分析

基金项目: 

中国地质调查局项目 GZH201400301

中国地质调查局项目 12120113033004

中国地质调查局项目 121201010000150014

详细信息
    作者简介:

    欧阳慧子, 女, 1993年生, 硕士生, 古生物学与地层学专业; E-mail:554830221@qq.com

    通讯作者:

    杨文光, 男, 1980年生, 讲师, 主要从事古生物学与地层学和区域地质调查研究; E-mail:312895457@qq.com

  • 中图分类号: TE112.1+13

Geochemical characteristics and oil-gas potential analysis of source rock of Upper Permian Rejuechaka Formation in Laxiongcuo area, Qiangtang Basin

Funds: 

China Geological Survey Program GZH201400301

China Geological Survey Program 12120113033004

China Geological Survey Program 121201010000150014

More Information
    Corresponding author:

    YANG Wenguang: ZHAI Gangyi, male, born in 1958, professor, mainly engages in oil and gas basic geological survey and strategic constituency survey; E-mail: zhaigangyi@126.com

  • 摘要:

    羌塘盆地上二叠统热觉茶卡组烃源岩主要为一套深灰色-灰黑色薄层-极薄层泥岩,通过有机地球化学特征分析,结果表明:该套烃源岩的有机碳含量为0.31%~0.72%,并以差-中等烃源岩居多,有机质类型主要为Ⅱ2型,有机质母质形成于具有一定盐度的还原环境,主要来源于海相浮游类和菌藻类等低等水生生物,并伴有一定量高等植物的输入,有机质热演化程度已达到高成熟阶段。羌塘盆地上二叠统热觉茶卡组烃源岩的发现进一步证实了古生界烃源岩具有良好的生烃潜力,为羌塘盆地油气资源评价提供了基础地质资料。

    Abstract:

    The source rock of Upper Permian Rejuechaka Formation in Laxiongcuo area of Qiangtang Basin is characterized by dark gray-ash black and thin-very thin layers. An analysis of organic matter shows that total organic carbon content varies between 0.31% and 0.72% in the source rock, mainly reaching a poor-medium standard. The organic matter mainly belongs to Ⅱ2 type. Parent material of the organic matter was derived from a reducing environment with considerable salinity, and mainly came from plankton, algae, pilze with the mixture of a small amount of higher plants. The thermal evolution degree reaches high maturity stage. The discovery of the source rock further suggests that Paleozoic source rock has good hydrocarbon generating potential. The result obtained by the authors provides basic geological information for the assessment of oil and gas resources in Qiangtang Basin.

  • 羌塘盆地位于西藏北部, 与中东油气富集区 (如波斯湾盆地) 同属特提斯构造域 (王岫岩等, 1999谭富文等, 2002王成善等, 2004)。目前为止, 在盆地内发现了200余处油气显示 (王剑等, 2009a), 规模较大的有比隆错—昂达尔错古油藏带 (王成善等, 2004伍新和等, 2005) 和北羌塘中生代海相油页岩带 (王剑等, 2009a汪正江等, 2007付修根等, 2007付修根等, 2009王剑等, 2009b王剑等, 2010曾胜强等, 2013), 显示了该盆地具有良好的油气勘探前景。然而95%以上的油气显示都集中在中生界烃源岩层 (王剑等, 2009a), 尤其是上三叠统肖茶卡组、中侏罗统布曲组和夏里组以及上侏罗统索瓦组被认为是盆地内最主要的4套烃源岩层 (赵政璋等, 2000罗建宁等, 2003许怀先等, 2004王剑等, 2004伍新和等, 2008王剑等, 2009a丁文龙等, 2011Ding et al., 2013)。对于古生代地层而言, 油气显示较少, 目前仅有零星的几处报道 (陈文彬等, 2013宋春彦等, 2014陈文彬等, 2015a;曹俊峰等, 2015), 究其原因, 可能是因为目前的油气勘探重心主要集中在中生代地层 (赵政璋等, 2000王成善等, 2001王剑等, 2009a), 加之古生代地层大多埋藏较深, 出露较少 (伍新和等, 2005付修根等, 2015), 从而在客观上制约了对古生代地层的研究。2014年, 笔者有幸参加了“羌塘盆地鲤鱼山—长梁山地区天然气水合物1:10万专项地质调查”项目的野外地质考察, 在拉雄错北西发现了一套上二叠统热觉茶卡组深灰色—灰黑色薄层—极薄层泥质岩, 并对其进行剖面测制和采样。本文拟通过有机地球化学方法, 对这套烃源岩进行研究, 以期对该区的油气资源评价提供基础地质资料。

    羌塘盆地夹持于可可西里—金沙江缝合带和班公湖—怒江缝合带之间, 是一个具有前寒武纪结晶基底的复合型残留盆地 (王剑等, 2009a)。由北向南, 羌塘盆地可分为羌塘北缘褶皱冲断带、北羌塘坳陷带、中央隆起带和南羌塘坳陷带 (王剑等, 2009a)(图 1)。二叠纪末—三叠纪初, 受古特提斯洋逐步闭合的影响, 羌塘盆地发生大规模海退 (王成善等, 2001王剑等, 2009a), 羌北盆地整体上呈现出东高西低的格局 (易积正等, 1996王成善等, 2001), 并在盆地西部地区形成了一套以海陆过渡相沉积为主的含煤碎屑岩 (方立敏等, 2002), 即热觉茶卡组。

    图  1  羌塘盆地构造单元划分图 (据王剑等, 2009a) 及研究区位置
    Figure  1.  Division of tectonic units in Qiangtang Basin (after Wang et al., 2009a) and the location of the study area

    热觉察卡组最初由文世宣 (1979)在双湖办事处以北约10 km热觉茶卡南岸创名, 为一套含煤碎屑岩, 岩性为灰-深灰色中厚层粗砂岩、粉砂岩、页岩、泥岩夹薄煤层, 含有蜓类、腕足类、三叶虫以及植物化石, 未见底, 整合于上覆下三叠统康鲁组紫红色碎屑岩之下 (夏代祥和刘世坤, 1997陈寿铭等, 2009) 根据蜓类组合特征, 将其时代划归为晚二叠世长兴阶。该组在盆地内出露较少, 主要分布在北羌塘西部的热觉茶卡、拉雄错附近和北羌塘东部。

    样品采自北羌塘盆地拉雄错北西约11 km的露头剖面, 剖面长969 m, 厚499.1 m, 未见顶底。从地层柱状图上 (图 2) 可以看出, 剖面下部岩性主要为泥岩夹粉砂岩, 中部为粉砂岩夹泥岩, 上部为泥岩, 偶夹细砂岩, 整体上呈现出海陆交互相沉积特征。本次研究共采集了19个样品, 岩性为深灰色—灰黑色薄层-极薄层泥岩, 层位为上二叠统热觉茶卡组 (P3r)。样品主要用于烃源岩基础地球化学分析和生物标志物分析。

    图  2  羌塘盆地热觉茶卡组地层柱状图
    Figure  2.  Stratigraphic column of Rejuechaka Formation, Qiangtang Basin

    样品的有机碳、镜质体反射率、热解、干酪根镜检、干酪根有机元素和干酪根碳同位素分析在中国石油华北油田分公司勘探开发研究院生油实验室完成。其执行标准分别为GB/T 19145-2003《沉积岩中总有机碳测定》、SY/T 5124-1995《沉积岩中镜质组反射率测定方法》、GB/T 18602-2001《岩石热解分析方法》、SY/T 5125-1996《透射光-荧光干酪根显微组分鉴定及类型划分方法》、GB/T 19143-2003《岩石有机质中碳、氢、氧元素分析方法》和SY/T5238-2008《有机物和碳酸盐岩碳、氧同位素分析方法》;所使用的仪器分别为Leco碳硫测定仪、MPM80显微光度仪、油气显示评价仪、Axioskop 2 plus生物显微镜、EA 1112 CHNS-O元素分析仪和Finngan MAT-252同位素质谱仪;检测环境温度和湿度分别为22 ~25℃和45%~50%。

    生物标志物色谱-质谱分析在长江大学地球化学实验室完成。样品经索氏抽提和族组分分离后, 直接进行色谱-质谱分析, 使用的仪器型号为惠普公司生产的6890 GC/5973 MSD。色谱柱为HP-5MS弹性石英毛细柱 (30 m×0.25 mm×0.25 μm)。以脉冲不分流方式进样, 脉冲压力为15 Psi, 进样器温度为300℃, 以He为载气, 流速为恒定的1.0 mL/min, 扫描范围为50~550 amu。升温程序:50℃恒温2 min, 然后从50℃到100℃和100℃到310℃分别以20℃/min和3℃/min的升温速率进行升温, 并恒温18 min。电离方式为EI, 电离能量为70 eV, 离子源温度为230℃;检测方式为全扫描 (SCAN) 和多离子检测 (SIN)。检测过程中, 正构烷烃和甾萜类使用的标样分别为C24D50和5α-雄甾烷。

    羌塘盆地烃源岩样品大多取自地表, 由于遭受了长期的风化作用和经历了较高的热演化作用, 因此针对井下未受风化和未成熟-成熟阶段的样品提出的常规烃源岩评价标准显然不适合本区 (王剑等, 2009a)。鉴于这种情况, 本文采用王剑等 (2009a)制定的青藏高原泥质烃源岩有机质丰度评价标准, 即以残余有机碳含量为主要评价指标, 氯仿沥青“A”质量分数和生烃潜力 (S1+S2) 等作为辅助指标。其中, 泥质烃源岩残余有机碳含量小于0.4%、0.4%~0.6%、0.6%~1.0%和大于1.0%分别对应非烃源岩、差烃源岩、中等烃源岩和好烃源岩 (王剑等, 2009a)。纵观表 1的分析结果, 热觉茶卡组19个泥岩样品的TOC质量分数为0.31%~0.72%, 其中非烃源岩占比21.1%, 差烃源岩占比52.6%, 中等烃源岩占比26.3%(图 3)。样品的氯仿沥青“A”质量分数为0.0039%~0.0112%, 平均值0.0069%, 除3个样品达到下限值0.01%外, 其余样品均低于下限值;生烃潜量 (S1+S2) 含量为0.08~0.60 mg/g, 平均值0.22 mg/g, 全部小于下限值1 mg/g。因此, 利用这两个指标判别有机质丰度已失去原有的意义。

    表  1  羌塘盆地热觉茶卡组烃源岩基础地球化学参数
    Table  1.  Basic geochemical parameters of source rocks from Rejuechaka Formation, Qiangtang Basin
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    图  3  羌塘盆地热觉茶卡组烃源岩TOC直方图
    Figure  3.  TOC histogram of source rocks from Rejuechaka Formation, Qiangtang Basin

    热觉察卡组烃源岩的干酪根显微组成以腐泥组为主, 含量57%~78%, 均值64%;其次为惰质组, 含量22%~43%, 均值35%;几乎不含壳质组。在显微组分三角图上 (图 4), 样品的干酪根靠近腐泥组, 表明其生烃母质以低等藻类和浮游类生物为主。干酪根类型指数TI是确定有机质类型的常用方法, 其计算公式为:TI=[腐泥组×100+壳质组×50-镜质组×75-惰质组×100]/100。根据TI计算结果, 样品的干酪根类型指数TI为14~56, 均值29, 有机质类型绝大多数为Ⅱ2型, 仅3件样品为Ⅱ1型。

    图  4  羌塘盆地热觉茶卡组烃源岩干酪根显微组分三角图
    Figure  4.  Triangular plot of maceral composition of kerogen for source rocks from Rejuechaka Formation, Qiangtang Basin

    样品的干酪根元素分析结果显示, H/C原子比为1.03~1.25, O/C原子比为0.06~0.24, 在范氏图 (图 5) 上, 除1个样品落入Ⅰ型区外, 其余样品均落入Ⅱ型区。干酪根元素分析结果与干酪根镜检结果基本一致, 表明热觉察卡组烃源岩有机质类型总体较好。研究表明, 风化作用和有机质热演化会影响干酪根元素比值, 在风化作用过程中, O/C原子比会显著增大, 而H/C原子比变化不大 (孟元林等, 1999), 在热演化过程中, 随着成熟度的增加, O/C原子比先明显减小, 然后H/C原子比接着减小 (陈文彬等, 2015b)。从图 5上可以看出, 样品的H/C原子比比较集中, 全部位于Ⅱ型干酪根范围内 (1.0~1.5), 而O/C原子比相对分散, 大部分小于Ⅱ型干酪根下限值 (0.1), 表明热演化作用可能是引起干酪根元素比值发生变化的主导因素, 而非风化作用。

    图  5  羌塘盆地热觉茶卡组烃源岩干酪根元素范氏图
    Figure  5.  Van Krevelen diagrams of kerogen elements of source rocks from Rejuechaka Formation, Qiangtang Basin

    一般认为, 羌塘盆地烃源岩的干酪根碳同位素小于-28‰为Ⅰ型有机质, -28‰~-26‰为Ⅱ1型有机质, -26‰~-24‰为Ⅱ2型, 大于-24‰的为Ⅲ型有机质 (赵政璋等, 2000丁文龙等, 2011)。热觉察卡组烃源岩的干酪根碳同位素介于-23.7‰~-23.3%, 显示其为Ⅲ型有机质。这与前面的干酪根镜检和干酪根元素分析结果不一致, 但与陈文彬等 (2013)遇到的情况类似。研究表明, 风化作用和有机质热演化均能导致干酪根碳同位素变重, 在热演化过程中, Ⅲ型干酪根碳同位素增重幅度一般不超过1‰, Ⅱ型一般不超过2‰(苏艾国, 1999), Ⅰ型最大可达3.8‰(熊永强等, 2004);对地面样品而言, Ⅲ型干酪根碳同位素风化增重幅度约为1‰, Ⅱ1型可达2.5‰, Ⅰ型大于2.5‰(苏艾国, 1999)。在综合考虑有机质热演化和风化作用的情况下, 笔者推测热觉察卡组烃源岩的干酪根碳同位素理论值应该小于-24‰, 即烃源岩的有机质类型应该好于Ⅲ型。

    镜质体反射率Ro是反应烃源岩有机质成熟度最有效的指标, 最高热解峰温Tmax和干酪根腐泥组颜色可以作为参考指标 (侯读杰和冯子辉, 2011)。分析结果显示, 样品的镜质体反射率Ro为1.32%~1.46%, 根据判别标准 (王剑等, 2009a), 热觉察卡组烃源岩已经达到高成熟阶段。Tmax值介于323~522℃, 且绝大多数小于430℃, 总体上呈现出未成熟特征, 其判别结果与Ro不符, 但考虑到S2值小于0.2 mg/g的样品的Tmax值可能测不准确 (赵政璋等, 2000), 而本文样品的S2值绝大多数小于0.2 mg/g, 因此, 利用Tmax值判别有机质成熟度可能已失去实际意义。热觉察卡组烃源岩的干酪根腐泥组颜色为棕褐色 (图 6), 表明烃源岩已经达到了高成熟阶段。综合这3项指标, 笔者认为研究区烃源岩有机质演化程度较高, 已达到高成熟阶段。

    图  6  羌塘盆地热觉察卡组烃源岩干酪根镜检照片
    Figure  6.  Photos of microscopic examination of kerogen for source rocks from Rejuechaka Formation, Qiangtang Basin

    如前所述, 羌塘盆地的烃源岩样品大多取自地表, 因此, 在对样品进行生物标志物研究时, 首先得判别各生物标志物参数是否有效。在常见生物标志物中, 正构烷烃最易遭受降解, 然后依次是类异戊二烯烃、甾烷和藿烷。窦启龙等 (2005)的研究显示, 微生物对生物标志物进行降解的先后顺序是, 正构烷烃>类异戊二烯烃>藿烷, 并且低碳数正构烷烃 (ΣnC21-) 比高碳数正构烷烃 (ΣnC22+) 更易遭受降解。陈文彬等 (2013)对羌塘盆地烃源岩的生物标志物进行研究时发现, 尽管正构烷烃的色谱曲线呈现出UCM峰, 但正构烷烃的碳数范围是连续的, 并且均检测出较为丰富的姥鲛烷和植烷, 表明样品没有遭受严重的降解。本文样品的正构烷烃色谱曲线呈现出UCM峰 (图 7), 但碳数范围为连续的 (nC12-nC39), ΣnC21-/ΣnC22+值大于1, 姥鲛烷和植烷也具有较高的丰度, 表明样品没有遭受明显的生物降解作用, 因此, 样品的生物标志物参数是有效的。

    图  7  羌塘盆地热觉茶卡组烃源岩饱和烃气相色谱图
    Figure  7.  Gas chromatograms of the saturated hydrocarbons of source rocks from Rejuechaka Formation, Qiangtang Basin

    正构烷烃的峰型分布特征和轻重碳数比 (ΣnC21-/ΣnC22+或 (nC21+nC22)/(nC28+nC29)) 能反映有机质的母质来源。其中, 前锋型 (主峰碳为nC15-nC19) 的母质来源于藻类和浮游类等低等水生生物;后峰型 (nC25-nC33) 的母质来源于陆源高等植物;双峰型的母质来源既有低等生物, 又有高等植物 (Moldowan et al., 1991);轻重碳数比大于1, 表明有机质的母质主要来源于藻类和浮游类等低等水生生物, 轻重碳数比小于1, 表明有机质的母质主要来源于高等植物。研究样品的正构烷烃的碳数范围为nC12-nC39, 主峰碳为nC18和nC19, 表现为前峰型 (图 7)。ΣnC21-/ΣnC22+值为1.02~2.92;(nC21+nC22)/(nC28+nC29) 值为1.34~3.74(表 2)。这些特征表明, 热觉茶卡组烃源岩的母质主要来源于藻类和浮游类等低等水生生物。表征有机质成熟度的OEP值介于0.86~1.08, 均值为0.93, 接近平衡值1, 显示了成熟的有机质特征。

    表  2  羌塘盆地热觉茶卡组烃源岩饱和烃参数
    Table  2.  Parameters of the saturated hydrocarbons of source rocks from Rejuechaka Formation, Qiangtang Basin
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    沉积物中姥鲛烷 (Pr) 和植烷 (Ph) 主要来源于叶绿素的植醇侧链, 植醇在还原条件下可形成植烷, 在氧化条件下则形成姥鲛烷 (侯读杰和冯子辉, 2011), 因此, 姥鲛烷和植烷的分布特征可以指示沉积环境。Peters et al.(2005)指出, 对生油窗内的样品而言, 高Pr/Ph值 (>3.0) 并不完全反映沉积环境, 而是代表氧化条件下陆源有机质的输入, 低值 (<0.6) 则反映了缺氧的、通常是超盐度的沉积环境, Pr/Ph值在0.8~2.5的样品, 一般不作为古环境的判别标志。样品的Pr/Ph值为0.60~0.73, 均值0.68, 呈明显的植烷优势, 表明这些样品的成烃母质形成于缺氧的还原环境。Pr/nC17值和Ph/nC18值通常用于研究烃源岩的母质类型、形成环境和成熟度 (Shanmugam et al., 1985)。在Pr/nC17-Ph/nC18图解上 (图 8), 所有样品落入海相藻类Ⅱ型区域, 反映了烃源岩的成烃母质以海相藻类为主, 并形成于还原环境。

    图  8  羌塘盆地热觉茶卡组烃源岩Pr/nC17−Ph/nC18图解
    Figure  8.  Diagram of Pr/nC17 versus Ph/nC18 of source rocks from Rejuechaka Fromation, Qiangtang Basin

    样品中检测到的萜烷化合物包括三环萜烷、藿烷和伽马蜡烷 (图 9)。三环萜烷一般来源于菌藻类, 具有较高的抗生物降解能力和热稳定性 (杨文光等, 2011), 并且在咸化沉积环境中的丰度比淡水环境高 (Ourisson et al., 1982孟仟祥等, 2004)。前人的研究表明 (张水昌和卢松年, 1993), 陆相地层中的三环萜烷/五环萜烷值一般小于0.25;海相地层中其值为0.1~1。本文样品的三环萜烷丰度略高, 碳数范围为C19~C29(缺C27), 以C23为主峰碳, 三环萜烷/五环萜烷值为0.56~1.21, 表明烃源岩的成烃母质来源于海相菌藻类, 并形成于具有一定的盐度的环境。

    图  9  羌塘盆地热觉茶卡组烃源岩萜烷 (m/z191) 质量色谱图
    Figure  9.  Mass chromatogram of terpanes (m/z191) of source rocks from Rejuechaka Formation, Qiangtang Basin

    藿烷的形成与细菌等微生物有关, 尤其是升藿烷 (C31~C35) 被认为来自细菌藿四醇 (侯读杰和冯子辉, 2011), 高含量的C35升霍烷还可能和沉积环境中强烈的细菌活动相关 (Peters et al., 2005)。研究样品的藿烷碳数为C27~C35, 以C29Ts和C30αβ藿烷丰度最高, 升藿烷含量较低, 表明细菌对成烃母质具有一定的贡献。藿烷中表征成熟度的参数有C31αβ22S/22(S+R) 和Ts/(Ts+Tm)。样品的C31αβ 22S/22(S+R) 值为0.57~0.61, 接近平衡值0.57~0.62, 表明烃源岩已达到或超过主要的生油阶段 (Peters et al., 2005)。Ts/(Ts+Tm) 适用于成熟-高成熟阶段, 一般随成熟度增加而逐渐变大 (王春江等, 2000Peters et al., 2005), 在生油阶段晚期 (Ro≈1.4%) 该值达到0.5(任拥军等, 2000)。样品的Ts/(Ts+Tm) 值为0.47~0.51, 反映了烃源岩已经达到高成熟阶段。

    伽马蜡烷主要来源于四膜虫中的四膜虫醇, 广泛分布于原生动物、光合作用细菌和其他生物体中, 形成于还原环境 (张立平等, 1999)。伽马蜡烷作为沉积环境的标志物, 与水体盐度密切相关, 水体盐度越高, 其含量越高 (Peters et al., 2005)。近来的研究显示, 伽马蜡烷还与水体的分层有关, 高含量的伽马蜡烷常常位于水体分层段 (张立平等, 1999)。样品中均检测出一定量的伽马蜡烷, 但含量较低, 伽玛蜡烷/C30αβ藿烷值为0.12~0.17, 与羌塘盆地低盐度成因海相烃源岩的伽马蜡烷/C30αβ霍烷值 (0.11~0.31)(陈文彬等, 2007杜佰伟等, 2016) 一致, 表明烃源岩的成烃母质形成于低盐度的还原环境。

    本次所分析的样品中检测出了丰富的规则甾烷、重排甾烷、孕甾烷和升孕甾烷以及少量的4-甲基甾烷 (图 10), 通常认为, C27和C28甾烷来源于低等水生生物, 而C29甾烷既可以来源于高等植物, 也可以来源于藻类 (Huang et al., 1979Philp et al., 1991Duan et al., 2001)。研究区烃源岩样品中, C27、C28和C29规则甾烷含量分别为0.37~0.43、0.26~0.28和0.31~0.35(表 3), C27/C29为1.05~1.39, 总体上以C27规则甾烷占优势 (图 10), 在甾烷三角图上 (图 11), 样品落入混合源区域, 并靠近以浮游植物为主要来源的源区, 指示烃源岩的有机质母质是以低等水生生物为主, 并伴有一定量高等植物的输入。4-甲基甾烷一般来自甲藻类 (Robinson et al., 1984), 但也存在于细菌中 (Philp et al., 1991), 热觉茶卡组烃源岩中4-甲基甾烷的存在, 反应了菌藻类对成烃母质的贡献。

    图  10  羌塘盆地热觉茶卡组烃源岩甾烷 (m/z217) 质量色谱图
    Figure  10.  Mass chromatogram of steranes (m/z217) of source rocks from Rejuechaka Formation, Qiangtang Basin
    图  11  羌塘盆地热觉茶卡组烃源岩甾烷三角图
    Figure  11.  Steranes triangle of source rocks from Rejuechaka Formation, Qiangtang Basin

    甾烷中的C29ααα 20S/20(S+R) 和C29αββ /(ααα+αββ) 比值常用于研究有机质热演化程度, 从未成熟到成熟阶段, 其比值随成熟度的增大而增大, 直到达到平衡值0.52~0.55和0.67~0.71(Peters et al., 2005)。热觉茶卡组烃源岩的C29ααα 20S/20(S+R) 和C29αββ /(ααα +αββ) 比值分别为0.46~0.57和0.41~0.46(表 3), 总体上低于平衡值, 似乎与研究区样品的实际成熟度 (Ro>1.3%) 相矛盾。但考虑到甾烷异构化达到平衡并不表明异构化终止, 在高—过成熟阶段, 某些矿物作用使20S构型比20R构型、ββ构型比αα构型裂解更快, 从而导致异构化比值逐渐变小 (廖永胜, 2005)。因此, 样品的甾烷异构化低值实际上反应了烃源岩的高成熟度特征。

    表  3  羌塘盆地热觉茶卡组烃源岩萜烷和甾烷参数
    Table  3.  Parameters of the tevpanes and steranes of source rocks from Rejuechaka Formation, Qiangtang Basin
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    羌塘盆地中生界地层沉积厚度大, 最厚可达13000 m (王剑等, 2004), 加之油气显示较多 (赵政璋等, 2000王剑等, 2009a), 长期以来, 羌塘盆地被认为是最有希望取得勘探突破的中生代大型含油气盆地 (谭富文等, 2002罗建宁等, 2003)。然而, 白垩纪和新近纪以来的隆升剥蚀作用导致了羌塘盆地中生代地层的广泛出露 (陈文彬等, 2015a, b付修根等, 2007);相反, 古生代地层大多埋藏较好 (伍新和等, 2005), 因而古生界油气藏的保存条件可能好于中生界油气藏。但正是由于古生界地层出露少, 从而在客观上制约了对其生烃潜力缺乏有效的认识 (付修根等, 2015)。

    近来, 在羌塘盆地陆续发现了古生界烃源岩和古油藏, 例如, 在中央隆起带附近的孔孔茶卡地区发现了中等—好的石炭系擦蒙组烃源岩 (陈文彬等, 2013);在中央隆起带上角木茶卡地区也发现了中等-好的二叠系展金组烃源岩 (陈文彬等, 2015a宋春彦等, 2014;曹俊峰等, 2015) 和二叠系古油藏 (宋春彦等, 2014), 通过生物标志物参数对比发现, 二叠系古油藏的烃类并非来源于石炭系擦蒙组、二叠系龙格组、展金组和热觉察卡组烃源岩, 暗示盆地内还可能存在其他层位的古生界烃源岩。本文在北羌塘盆地拉雄错附近发现的上二叠统热觉茶卡组烃源岩厚约400 m, 有机质丰度较高, 以差—中等烃源岩居多, 有机质以Ⅱ2型为主, 有机质母质主要来源于低等水生生物, 并混有一定量高等植物, 热演化程度已达高成熟阶段。这些事实表明羌塘盆地古生界烃源岩具备良好的生烃能力, 它对羌塘盆地油气的贡献可能与中生界烃源岩并重 (伍新和等, 2005), 因此, 在以后的勘探过程中, 值得重视。

    (1) 羌塘盆地上二叠统热觉茶卡组烃源岩的TOC含量为0.31%~0.72%, 属非—中等烃源岩, 并以差—中等烃源岩居多, 有机质类型主要为Ⅱ2型, 有机质热演化已达到高成熟阶段, 具备较好的生气潜力。

    (2) 生物标志物特征反映了羌塘盆地上二叠统热觉茶卡组烃源岩形成于具有一定盐度的还原环境, 有机质母质主要来源于浮游类和菌藻类等低等水生生物, 并伴有一定量高等植物的输入, 有机质热演化已达到高成熟阶段。

    (3) 羌塘盆地上二叠统热觉茶卡组烃源岩的发现进一步证实了古生界烃源岩具有良好的生烃潜力, 在以后的油气勘探过程中应给予重视。

    致谢: 成都理工大学沉积地质研究院朱利东教授和史建南副教授在野外和成文过程中给予指导, 研究生唐国龙和西藏地勘局区调队白马·顿都在样品处理方面给与帮助, 编辑部老师和审稿专家给予建设性意见和建议, 在此致以诚挚的谢意!
  • 图  1   羌塘盆地构造单元划分图 (据王剑等, 2009a) 及研究区位置

    Figure  1.   Division of tectonic units in Qiangtang Basin (after Wang et al., 2009a) and the location of the study area

    图  2   羌塘盆地热觉茶卡组地层柱状图

    Figure  2.   Stratigraphic column of Rejuechaka Formation, Qiangtang Basin

    图  3   羌塘盆地热觉茶卡组烃源岩TOC直方图

    Figure  3.   TOC histogram of source rocks from Rejuechaka Formation, Qiangtang Basin

    图  4   羌塘盆地热觉茶卡组烃源岩干酪根显微组分三角图

    Figure  4.   Triangular plot of maceral composition of kerogen for source rocks from Rejuechaka Formation, Qiangtang Basin

    图  5   羌塘盆地热觉茶卡组烃源岩干酪根元素范氏图

    Figure  5.   Van Krevelen diagrams of kerogen elements of source rocks from Rejuechaka Formation, Qiangtang Basin

    图  6   羌塘盆地热觉察卡组烃源岩干酪根镜检照片

    Figure  6.   Photos of microscopic examination of kerogen for source rocks from Rejuechaka Formation, Qiangtang Basin

    图  7   羌塘盆地热觉茶卡组烃源岩饱和烃气相色谱图

    Figure  7.   Gas chromatograms of the saturated hydrocarbons of source rocks from Rejuechaka Formation, Qiangtang Basin

    图  8   羌塘盆地热觉茶卡组烃源岩Pr/nC17−Ph/nC18图解

    Figure  8.   Diagram of Pr/nC17 versus Ph/nC18 of source rocks from Rejuechaka Fromation, Qiangtang Basin

    图  9   羌塘盆地热觉茶卡组烃源岩萜烷 (m/z191) 质量色谱图

    Figure  9.   Mass chromatogram of terpanes (m/z191) of source rocks from Rejuechaka Formation, Qiangtang Basin

    图  10   羌塘盆地热觉茶卡组烃源岩甾烷 (m/z217) 质量色谱图

    Figure  10.   Mass chromatogram of steranes (m/z217) of source rocks from Rejuechaka Formation, Qiangtang Basin

    图  11   羌塘盆地热觉茶卡组烃源岩甾烷三角图

    Figure  11.   Steranes triangle of source rocks from Rejuechaka Formation, Qiangtang Basin

    表  1   羌塘盆地热觉茶卡组烃源岩基础地球化学参数

    Table  1   Basic geochemical parameters of source rocks from Rejuechaka Formation, Qiangtang Basin

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    表  2   羌塘盆地热觉茶卡组烃源岩饱和烃参数

    Table  2   Parameters of the saturated hydrocarbons of source rocks from Rejuechaka Formation, Qiangtang Basin

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    表  3   羌塘盆地热觉茶卡组烃源岩萜烷和甾烷参数

    Table  3   Parameters of the tevpanes and steranes of source rocks from Rejuechaka Formation, Qiangtang Basin

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出版历程
  • 收稿日期:  2016-03-25
  • 修回日期:  2016-11-17
  • 网络出版日期:  2023-09-25
  • 刊出日期:  2017-02-24

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