南祁连盆地木里坳陷上三叠统尕勒德寺组泥质岩类烃源岩评价

路 萍，王苏里

(西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室，陕西西安710069)

1 区域地质概况

南祁连盆地地处青藏高原东北缘，北侧与广泛发育前寒武系的中祁连山体和发育下古生界的北祁连山体相邻，南侧与宗务隆山—青海南山相邻。整体呈被西方向展布，面积约6.3万 km2，盆地内广泛发育着二叠系和三叠系。

南祁连盆地三叠系烃源岩包括碳酸盐岩型和暗色泥岩型两种，其中泥质岩类主要见于上三叠统尕勒德寺组，为一套滨浅湖相到半深湖相的细粒沉积物。岩性为灰黑色泥质粉砂岩、炭质页岩、粉砂质泥岩和泥岩。该套烃源岩系在盆地内除天峻坳陷外的各个坳陷均有发育，本次研究仅对木里坳陷发育的该岩系进行评价。

2 有机质丰度

关于泥岩的有机质丰度的评价在国内目前已经有相对统一的标准［1-2］。但这种评价标准仅适宜于用来进行湖泊相暗色泥岩的井下样品的有机质丰度的评价。但是研究区内的烃源岩样品来自地表，大都经历了地表强烈的化学风化和物理风化作用，烃源岩中所生成的烃类已经发生运移和遭到破坏，因而岩石中的氯仿沥青“A”、总烃含量和生烃潜量仅代表烃源岩中残存下来的可溶有机质丰度，而岩石中的有机碳(TOC)含量在地质作用下，其生烃前后变化甚小，残余有机碳值基本反映了原始的有机质丰度［3］。

因此，评价南祁连盆地木里拗陷尕勒德寺组地表泥质岩类的有机质丰度时，在上述统一标准的基础上，考虑到其目前已经进入高成熟—过成熟阶段，初步制定了以有机碳含量值为第一要素，生烃潜量指标作为参考的有机质丰度评价标准(表1)。

表1 南祁连盆地泥质岩有机质丰度评价标准

分析测试结果(表2)表明，不同剖面的有机碳含量以及生烃潜量略有不同，但是变化不大。其中剖面1的32个样品以及剖面2的12个样品有机碳含量平均值分别为1.32%，1.24%，均为好烃源岩级别，剖面3的11个样品以及剖面6的3个样品的有机碳含量平均值分别为0.97%和0.85%，均为差烃源岩级别，剖面4的7个样品以及剖面5的8个样品有机碳含量分别为39.74%，1.17%，也是好烃源岩级别。最终66块样品的有机碳含量平均值为1.21%，属于好烃源岩。结合66块样品的生烃潜量平均值为0.286 mg/g，属于非烃源岩这一特征，整体评价南祁连盆地木里拗陷尕勒德寺组泥岩属于中等-好烃源岩级别。

表2 南祁连盆地木里坳陷尕勒德寺组泥岩有机质丰度特征

3 有机质类型

有机质类型是衡量烃源岩质量的指标，不同类型的有机质生烃潜力以及生成的产物均不相同。干酪根是分散有机质的主要赋存方式，其作为最重要的成烃母质，代表了有机质的主体类型。针对南祁连盆地三叠系烃源岩中有机质类型大部分具过渡型以及热演化程度高的特点，将有机质(干酪根)类型按照三类四分法分类，即划分为腐泥型(Ⅰ)、腐殖腐泥型(Ⅱ1)、腐泥腐殖型(Ⅱ2)及腐殖型(Ⅲ)［4］。

3.1 干酪根有机元素组成特征

干酪根的H/C和O/C原子比反映了干酪根的化学性质。来自水生生物的腐泥型干酪根H/C原子比高，类型好，生烃潜力大，而以陆生高等植物为主的腐殖型干酪根H/C原子比低，类型和生烃潜力均较差［5］。

对研究区样品在范式图(图1)上进行投点，从图中可以看出，三条剖面的的尕勒德寺组泥岩样品无一落入Ⅰ型、Ⅱ型干酪根范围内，全部落在了图中左下方的高成熟—过成熟区域。这可能是由于盆地内三叠系随着热演化程度的加深，干酪根的C含量增加，而H和O的含量却不断减小所造成的。但是根据其演化趋势的分析，认为南祁连盆地木里拗陷尕勒德寺组泥岩干酪根类型为腐泥腐殖型(Ⅱ2)。

图1 南祁连盆地下木里陷尕勒德寺组烃源岩干酪根有机元素组成范式图

3.2 干酪根镜检特征

干酪根不同的显微组分对成烃的贡献大小不同，其镜下鉴定不受热演化程度的影响，是划分干酪根类型的常用方法。

研究区泥岩干酪根碎屑的镜下鉴定和统计结果(表3)表明，其显微组分含量不含腐泥组，主要为类脂组，含量平均为67%，镜质组含量平均为18%，惰质组含量平均为15%。这反映了尕勒德寺组泥岩沉积中的有机质以陆源为主，部分地区具浅—半深湖相的特征。整体评价为腐泥腐殖型(Ⅱ2)干酪根，与上述通过范式图进行的判别吻合。

图2 南祁连盆地木里坳陷尕勒德寺组烃源岩氯仿沥青“A”的饱和烃-芳烃关系图

表3 南祁连盆地下日哈坳陷尕勒德寺组泥岩干酪根镜检结果

3.3 可溶有机质-氯仿沥青“A”族组分特征

一般认为，腐泥型(Ⅰ)烃源岩的饱和烃/芳香烃比值大于3，腐殖型(Ⅲ)烃源岩的饱/芳比值为 0.08～0.5，混合型(Ⅱ)烃源岩的饱/芳比值介于两者之间。研究区的泥岩的大多数饱/芳比都大于1，其中多数在1～3之间，少数超过3或更高(图2)，属于混合型(Ⅱ)烃源岩。

综上所述，南祁连盆地下日哈坳陷尕勒德寺组泥岩有机质类型整体为腐泥型(Ⅰ)和腐殖型(Ⅲ)的混合型(Ⅱ)，进一步属于腐泥腐殖型(Ⅱ2)。

4 有机质成熟度

在有机质所经历的埋藏时间内，由于增温作用会发生各种变化，当达到或超过温度和时间相互作用的门限值时，干酪根进入成熟阶段并开始在热力作用下大量生成烃类。而未成熟的有机质主要生成生物成因气，有时可生成少量液态烃。所以，有机质的成熟度是表征其成烃有效性和产物性质的重要参数。评价有机质成熟度的方法有多种，其中常用且较有效的方法有:镜质体反射率(Ro)法、岩石热解法，可溶有机质的化学法等［6］。

4.1 镜质体反射率(Ro)特征

镜质体反射率也称镜煤反射率(Ro)，可直接反应有机质的受热历史，它是温度和有效加热时间的函数且具不可逆性，所以它是确定煤化作用阶段的最佳参数之一［7］。

研究区泥质岩的Ro值(表4)在0.98%～2.02%之间，平均为1.50%。根据镜质体反射率划分有机演化阶段(据陈丽华等，1999)，显示已经进入高成熟期凝析油—湿气阶段。

表4 南祁连盆地木里坳陷尕勒德寺组泥岩镜质体反射率(Ro)特征

4.2 岩石热解峰温(Tmax)特征

随成熟度的增高，烃源岩生成的油气越来越多，使得烃源岩所含的可溶烃S1逐渐增大，热解烃S2越来越小，最高峰温Tmax(℃)逐渐增大，故可以此来判断生油岩的成熟度。

研究区泥质岩的Tmax值(表5)在482℃～556℃之间，平均为527℃。根据生油岩Tmax划分成熟度标准(据陈丽华等，1999)，显示已经进入高成熟—过成熟阶段，与上述通过镜质体反射率(Ro)进行的判别相吻合。

表5 南祁连盆木里坳陷尕勒德寺组泥岩热解峰温(Tmax)特征

4.3 饱和烃气相色谱特征

OEP值与CPⅠ值均以饱和烃奇偶优势来表征有机质的热演化程度，随着热演化程度加大，饱和烃奇偶优势逐渐消失，是常用来判别烃源岩成熟度的指标之一。

研究区泥岩样品的OEP值(表6)为1.71;CPⅠ值(表6)为1.47。两值均表现出了高成熟度的特征。

表6 南祁连盆地木里坳陷尕勒德寺组泥岩饱和烃气相色谱特征

综上所述，南祁连盆地木里坳陷尕勒德寺组泥质岩类烃源岩已经到达成熟—过成熟阶段。

5 结语

南祁连盆地尕勒德寺组烃源岩为灰色、深灰色、灰黑色粉砂质泥岩、页岩及泥岩。主要分布及出露在哈拉湖坳陷北侧、下日哈坳陷北缘、疏勒坳陷及木里地区。整体具有沉积厚度大，分布较稳定的特点。木里坳陷中泥质岩类烃源岩中有机质丰度中等，评价为中等-好烃源岩;有机质类型较好，主要为腐泥腐殖型(Ⅱ2);有机质特演化程度较高，达到高成熟—过成熟阶段。

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［2］陈建平，赵长毅，何忠华.煤系有机质生烃潜力评价标准探讨［J］.石油勘探与开发.1997，24(1):1-5.

［3］成海燕，李安龙，龚建明.陆相烃源岩评价参数浅析［J］.海洋地质动态.2008，24(2):6-10.

［4］谢其锋，周立发，马国福等.南祁连盆地三叠系烃源岩有机地球化学特征［J］.北京大学学报(自然科学版).2011，47(6):1034-1040.

［5］张金亮，常象春.石油地质学［M］.石油工业出版社.2224，20(2):95-104.

［6］程顶胜.烃源岩有机质成熟度评价方法综述［J］.新疆石油地质.1998，29(5):428-432.

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