额济纳旗及其邻区二叠系哈尔苏海组烃源岩综合评价

魏建设，卢进才，李金超

姜 亭，李玉宏 （中国地质调查局西安地质调查中心，陕西西安710054）

额济纳旗及其邻区二叠系哈尔苏海组烃源岩综合评价

魏建设，卢进才，李金超

姜 亭，李玉宏 （中国地质调查局西安地质调查中心，陕西西安710054）

通过对额济纳旗及其邻区二叠系哈尔苏海组烃源岩分布、有机质丰度、有机质类型和有机质成熟度的综合研究，总结了烃源岩的分布特征和地球化学特征。哈尔苏海组暗色泥岩平面上主要分布在雅干－哈尔苏海地区，且在上段和下段均有分布，厚度为143.7～969.6m。考虑风化作用的影响，分别对478、霍东哈尔和哈尔苏海3个剖面的烃源岩分层进行有机质丰度评价，区内哈尔苏海组发育中等－好的烃源岩，烃源岩有机质类型以Ⅱ1型为主。受断裂活动的影响，灰石山东北－霍东哈尔地区有机质成熟度较高，处于过成熟阶段，其他构造活动较弱地区烃源岩处于成熟－高成熟阶段。额济纳旗及其邻区二叠系哈尔苏海组烃源岩生烃潜力较大，该区具有良好的油气勘探前景。

额济纳旗；哈尔苏海组；烃源岩；综合评价

1 区域地质背景

额济纳旗及其邻区构造位于天山－兴安华力西造山系的北山－蒙古－吉林造山带［1］，包括了北天山裂谷裂陷带、中天山－马鬃山构造岩浆岩带、阿尔金－北山裂谷带、巴丹吉林裂陷（裂谷）带等次级构造单元［2］。额济纳旗及其邻区石炭纪－二叠纪为一大型裂谷裂陷盆地，北部以浅海陆棚相和碳酸盐台地相为主，南部以发育滨岸相碎屑岩为主。研究区发育5套（石炭系白山组，石炭－二叠系阿木山组（西部为干泉组），二叠系埋汗哈达组（西部为双堡塘组）、阿其德组（西部为菊石滩组）和哈尔苏海组）暗色泥岩，为潜在的烃源岩［3～5］。

额济纳旗石炭－二叠系油气勘探程度较低。研究发现额济纳旗及其邻区发育多套暗色泥页岩为可能的烃源岩，其中在石炭－二叠系沉积旋回顶部哈尔苏海组发育厚度较大的暗色泥岩。笔者通过对额济纳旗及其邻区二叠系哈尔苏海组烃源岩分布、有机质丰度、有机质类型和成熟度的系统研究，对该区哈尔苏海组烃源岩进行综合评价，明确研究区哈尔苏海组烃源岩的生烃潜力。

2 沉积特征与暗色泥岩分布

额济纳旗及其邻区二叠系吴家坪阶西部方山口组为中酸性火山岩或火山碎屑岩，主要分布在内蒙古北山地区。东部哈尔苏海组（P3h）主要为碎屑岩。在北部霍东哈尔至哈尔苏海一带，下部为浅灰、灰色砂砾岩、粉砂岩，灰色、深灰色粉砂质泥岩、泥岩夹青灰色生物碎屑灰岩；上部为灰黑色泥岩夹砂岩、粉砂岩等。南部岩性相对较粗，主要为灰绿色块状砂砾岩。

受沉积相的控制，额济纳旗及其邻区二叠系哈尔苏海组暗色泥岩主要分布在雅干－杭乌拉之间的灰石山东北、霍东哈尔、478剖面、呼和音乌苏及哈尔苏海等浅海陆棚相发育区，厚度为143.7～969.6m之间；纵向上，暗色泥岩在哈尔苏海组下段（P3h1）和上段（P3h2）均有分布，且下段厚度大于上段（表1）。

表1 额济纳旗及其邻区二叠系哈尔苏海组暗色泥岩厚度

3 有机质丰度

有机质丰度评价的指标通常用有机碳含量（TOC）、生烃潜量（S1＋S2）、氯仿沥青含量和总烃含量（HC）等指标进行评价［6］。通过对额济纳旗及其邻区二叠系哈尔苏海组186件暗色泥岩样品（地表露头）的分析显示（表2），氯仿沥青“A”含量为0.0004%～0.0090%，S1＋S2为0.01～0.05mg／g，HC为1.74～66.84mg／L。这3个指标都远低于有效烃源岩评价标准的下限值，达不到烃源岩的标准；而TOC为0.01%～1.23%，除灰石山东北剖面外，其他剖面TOC均值都为中等烃源岩，表明该区哈尔苏海组烃源岩可达中等的烃源岩级别。

现有烃源岩评价标准均是根据钻井岩心样品制定的，而由于油气勘探新区几乎没有井下样品，只能用地表露头样品进行烃源岩评价。风化作用使有机质丰度降低，而且有机质丰度的各评价参数受风化作用的影响程度不尽相同，氯仿沥青“A”含量、S1＋S2和HC受风化作用的影响较大，TOC受风化作用的影响较小。前人通过不同地区、不同层位井下样品与地表样品的对比研究认为，井下样品的TOC是地表露头的1.1～5倍［6～8］。故笔者采用卢进才等［3］在该区建立的露头样品烃源岩有机质丰度评价标准（表3）。

表2 额济纳旗及其邻区二叠系哈尔苏海组烃源岩地球化学特征

表3 额济纳旗及其邻区露头样品烃源岩有机质丰度评价标准［3］

根据该评价标准，灰石山东北暗色泥岩为差－非烃源岩（图1）。笔者分别对达到中等烃源岩的478剖面、霍东哈尔和哈尔苏海等地区的暗色泥岩逐层进行评价，并按照不同级别计算其累计厚度。3个剖面中，霍东哈尔地区烃源岩有机质丰度最高，好烃源岩累计厚度为13.6m，中等的烃源岩累计厚度为82.6m；478剖面和哈尔苏海剖面有机质丰度次之，其中478剖面中等烃源岩累计厚度为172.6m；哈尔苏海剖面中等烃源岩累计厚度为48.4m（图2）。综合评价认为，额济纳旗及其邻区二叠系哈尔苏海组烃源岩有机质丰度为中等－差。

4 有机质类型

干酪根元素是评价有机质类型的重要指标。由于风化作用影响，使烃源岩中O元素增加，H元素减少，风化作用越强，O／C显著增大，而H／C稍有减小，使有机质类型变差［4］，甚至不能用干酪根元素法进行有机质类型判别。额济纳旗及其邻区二叠系哈尔苏海组烃源岩只有2个样品落在有机质类型判别图版内，其他样品均落在可判别有机质类型的图版外（图3）。因此，不能用干酪根元素法对该套露头烃源岩进行有机质类型划分。

甾烷相对含量也常作为判别有机质类型的重要指标，且该指标受风化作用的影响较小。根据研究剖面采集的样品色－质分析资料所作的C27－C28－C29规则甾烷含量三角图，大部分样品落入Ⅱ1型干酪根分布区，少量落入Ⅱ2型分布区（图4），表明额济纳旗及其邻区二叠系海尔苏海组有机质类型以Ⅱ1型为主。

图1 额济纳旗及其邻区二叠系哈尔苏海组TOC分布直方图

5 有机质成熟度

镜质体反射率（Ro）随热演化程度的升高而增大，并具有相对广泛、稳定的可比性，是烃源岩成熟度评价应用最广泛、最权威的指标［9～12］。哈尔苏海组下段在灰石山东北剖面烃源岩Ro为3.6%～3.9%，处于过成熟阶段；上段在霍东哈尔剖面烃源岩Ro为3.7%～3.9%，也为过成熟阶段；上段在哈尔苏海剖面烃源岩Ro为1.1%～2.4%，演化程度以高成熟为主。哈尔苏海组下段在灰石山东北和上段在霍东哈尔剖面处于过成熟阶段，而上段在哈尔苏海剖面仍以高成熟演化阶段为主，使Ro在纵向变化上不一致。通过研究认为，造成这种现象的原因是雅干地区断裂较发育，哈尔苏海地区断裂不发育，且区内的大断裂——雅干断裂位于灰石山东北剖面和霍东哈尔剖面的西北。因此，构造动力作用是灰石山东北剖面和霍东哈尔剖面烃源岩达到过成熟的主要原因［14］。

图2 额济纳旗及其邻区二叠系哈尔苏海组有机质丰度综合评价图

图3 额济纳旗及其邻区干酪根元素法判别有机质类型

C29甾烷20S／（20S＋20R）和C29甾烷ββ／C29（ββ＋αα）比值都随着成熟度的升高而增大［5］。甾烷成熟度参数表明额济纳旗及其邻区478剖面、呼和音乌苏剖面和哈尔苏海剖面二叠系哈尔苏海组烃源岩处于成熟－高成熟阶段（图5）。

综合认为，额济纳旗及其邻区二叠系哈尔苏海组烃源岩整体处于成熟－高成熟阶段，部分地区处于过成熟阶段是构造动力作用造成的。

利用卢进才等［3］建立的研究区露头样品烃源岩评价标准，通过对额济纳旗及其邻区灰石山东北剖面、霍东哈尔剖面、哈尔苏海剖面及478剖面二叠系哈尔苏海组烃源岩有机质丰度、类型及成熟度的综合评价认为，研究区发育有机质丰度较高（中等为主）、类型好（Ⅱ1型为主）、成熟－高成熟的烃源岩，生烃潜力较大。

图4 规则甾烷相对含量有机质类型划分图

图5 额济纳旗及其邻区烃源岩甾烷热演化图

6 结 论

1）额济纳旗及其邻区二叠系哈尔苏海组浅海陆棚相暗色泥岩分布范围广（主要分布于研究区北部的雅干－哈尔苏海地区）、厚度大，且上、下段均有厚度可观的暗色泥岩分布。

2）研究区二叠系哈尔苏海组烃源岩有机质丰度中等为主，其中，霍东哈尔地区中等－好烃源岩累计厚度为96.2m，478剖面中等烃源岩累计厚度为172.6m，哈尔苏海剖面中等烃源岩累计厚度为48.4m。

3）有机质类型以Ⅱ1型为主，有机质成熟度受断裂活动的影响，断裂发育的灰石山－霍东哈尔地区烃源岩为过成熟，其他地区哈尔苏海组烃源岩处于成熟－高成熟演化阶段。

4）额济纳旗及其邻区二叠系哈尔苏海组烃源岩具有良好的生油气前景。

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［编辑］宋换新

44 Comprehensive Evaluation on Permian Haersuhai Formation Hydrocarbon Source Rocks in Ejina Banner and Its Vicinity

WEI Jian－she，LU Jin－cai，LI Jin－chao，JIANG Ting，LI Yu－hong

（AuthorsAddress：Xian Center of Geological Survey，CGS，Xian710054，Shaanxi，China）

Based on the comprehensive research of distribution，organic matter abundance，its type and maturity of Permian hydrocarbon source rocks of Haersuhai Formation in Ejina Banner and its vicinity，the distribution and geochemical characteristics were summarized.The dark mudstones of Haersuhai Formation were mainly distributed in the plane of Yagan－Haersuhai Area，they were distributed both on upper and lower sections with the thickness of 143.7～69.6m.In consideration of the effect of weathering，the organic matter abundance of layered hydrocarbon source rocks were evaluated respectively in three sections of 478，Huodonghaer and Haersuhai Formations，the middle－good hydrocarbon sourcerocks were developed in Haersuhai Formation.The kerogen type was divided by using steranes relative content，and the type of hydrocarbon source rocks was mostlyⅡ1in Haersuhai Formations.Influenced by fault movement，organic matter maturity of northeast Huishishan－Huodonghaer is overmatured，which is unfavorable for oil and gas generation.The hydrocarbon source rocks of the other area with weak structural activity are at maturity－high maturity stage.The hydrocarbon generating potentials of hydrocarbon source rocks are relatively large in Haersuhai Formation，and better exploration prospects are obtained in Ejina Banner and its vicinity.

Ejina Banner；Haersuhai Formation；hydrocarbon source rock；comprehensive evaluation

book=70,ebook=70

TE122.1

A

1000－9752（2012）05－0044－05

2011－10－09

中国地质调查局国土资源大调查项目（1212011220742）。

魏建设（1981－），男，2003年大学毕业，硕士，工程师，现主要从事油气勘探研究工作。