鄂尔多斯盆地甘泉地区烃源岩分子地球化学特征

陈立军，师愉航，冷丹凤，何文忠，段玉良

(1.延长油田股份有限公司 勘探开发技术研究中心，陕西 延安 716000;2.西安交通大学 电气工程学院，陕西 西安 710049)

甘泉地区位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡的南部，目前勘探开发的层位为上三叠统延长组。上三叠统延长组是鄂尔多斯盆地内陆湖盆形成后发育的第一套生储油岩系，也是盆地中生界最主要的勘探层系，为一套以砂、泥岩为主，局部见煤(线)和油页岩(长7)的沉积建造［1］。在研究区，晚三叠世后期，湖侵－湖退的沉积沉积旋回，发育了长6期、长4+5期的暗色泥岩。前人针对鄂尔多斯南部烃源岩特征进行了研究，认为长7油页岩(暗色泥岩)为最有利的烃源岩［2～3］。

本文在前人研究的基础上，拟对不同层段烃源岩地球化学特征进行进一步研究，关注高有机质丰度泥质烃源岩分子标志物特征。样品采自岩芯，共取烃源岩样品20块，并进行岩石热解筛选，开展GC、GC－MS测试分析。

1 饱和烃色谱特征

正烷烃的特征可以应用与生源分析和成熟度分析。一般认为姥鲛烷和植烷来源于叶绿素侧链上的植醇。还原条件下植醇脱水、加氢还原形成植烷;在氧化条件下形成植烷酸，而后脱羧基形成姥鲛烷，所以姥鲛烷和植烷的分布特征反映了沉积环境，高Pr/Ph比指示着氧化条件下陆源有机质输入为主的沉积环境;在一些强还原环境的沉积物及其产物中，Pr/Ph 较低［4］。

Pr/Ph、Pr/nC17、Ph/nC18也是烃源岩有机质类型的重要指标。Pr/Ph、Pr/nC17、Ph/nC18低值反映了较好的有机质类型，高的 Pr/Ph、Pr/nC17、Ph/nC18值则反映有机质类型较差。一般来说，腐泥型干酪根的Pr/Ph为 0.7 ～1.7、Pr/nC17为 0.2 ～0.5、Ph/nC18为0.15～0.6，而腐殖型干酪根的 Pr/Ph＞1.7、Pr/nC17＞0.9、Ph/nC18＞ 0.6。另外，Pr/Ph、Pr/nC17、Ph/nC18也可反映有机质的热演化程度，热演化程度越高，Pr/Ph 越大，Pr/nC17和 Ph/nC18越小［5］。

研究区延长组烃源岩饱和烃馏分中，绝大多数样品主峰碳数为nC21和nC23，均呈单峰态分布型式，正构烷烃序列分布完整，表明未受到明显的生物降解作用，生物来源为低等水生生物(图1)。

长4+5烃源岩有机质色谱特征，主峰碳数大都为nC23，略具奇碳数优势，CPI为1.00～1.17，平均值为1.11;OEP为0.91～1.08，平均值为1.05;Pr/Ph为0.88～4.16，平均值为2.78，Pr/nC17分布在0.22～1.04之间，平均为0.60;Ph/nC18分布在0.2～0.26 之间，平均为0.20(图 1a、b)。

长6烃源岩有机质色谱特征，主峰碳数为nC23，具奇碳数优势，CPI为0.95～1.22，平均值为1.09;OEP为0.96～1.16，平均值为1.05;Pr/Ph为0.88～6.37，平均值为 2.70，Pr/nC17分布在 0.2 ～1.14之间，平均为0.44;Ph/nC18分布在0.09～0.28之间，平均为0.15(图1c、d)。

长7烃源岩有机质色谱特征，主峰碳数为nC21，具奇碳数优势，CPI为0.97～1.12，平均值为1.08;OEP为0.96～1.81，平均值为1.19;Pr/Ph为1.84～4.69，平均值为 3.31，Pr/nC17分布在 0.21～1.14之间，平均为0.58;Ph/nC18分布在0.09～0.21之间，平均为0.14(图 1e、f)。

长4+5、长6和长7各烃源层Pr/Ph值较高，反映了氧化条件下陆源有机质输入。Pr/nC17、Ph/nC18值低，反映有机质类型好且演化程度高。碳优指数CPI和OEP值接近1，反映烃源岩有机质成熟度为成熟阶段。

图1 研究区延长组延长组烃源岩饱和烃色谱图

2 萜类化合物特征

研究区有机质萜类化合物主要由三环萜烷系列、藿烷类系列和伽马蜡烷所组成。其中，藿烷类是原核生物(细菌)的生源产物;三环萜烷是微生物(细菌或藻类)的生源产物;伽马蜡烷具有原生动物生源［5］。本区有机质萜类化合物三环萜烷系列相对藿烷系列分布较低，藿烷类系列主要分布Tm、Ts、C29、C30、C31、C32(见图 2)，分布稳定，可用于油 － 源对比。

γ蜡烷是一种C30三萜烷，γ蜡烷指数(γ蜡烷/αβC30藿烷)对超盐环境具有高效性，源岩沉积时水体盐度的提高会导致高γ蜡烷指数和低Pr/Ph，大量γ蜡烷指示有机质沉积时的强还原超盐度条件［10］。研究区长4+5、长6和长7烃源岩γ蜡烷指数分布在0.06～0.18之间，均较低，表征原始有机质的沉积水体咸度较低，为陆相沉积环境(表1)。

表1 研究区三叠系烃源岩生标参数表

3 甾类化合物特征

甾烷是生物体中的甾醇在还原条件下，经甾烯(甾二烯)等中间产物转化而来。在成岩作用过程中，生物甾醇在热力等作用下形成各种生物甾烷，生物甾烷对热不稳定，进一步受热或经过催化作用形成地质构型甾烷。不同生物来源各碳数甾烷的相对含量不尽相同，因而地质体中规则甾烷的内分布特征是确定有机质母源的较为可靠的参数之一。一般情况下，规则甾烷内组成以C27甾烷为主，则表征以低等水生生物和藻类为主的有机质输入;而C29甾烷占优势，说明陆生高等植物的输入占主导地位［6］。一般认为，煤系烃源岩的规则甾烷αααRC27－C28－C29构型一般为反“L”型，而湖相泥岩一般为“V”字型或偏“V”字型分布［7］。

本次烃源岩的饱和烃馏分中，检测出完整的甾烷系列化合物，包括C21～C22孕甾烷、C27～C29重排甾烷和规则甾烷(图2)。在甾烷m/z217质量色谱图上，研究区烃源岩样品(长4+5、长6和长7)的规则甾烷 αααRC27－C28－C29构型均表现为“V”字型或偏“V”字型，即C27＞C28＜C29，反映源岩有机质来源为混源型［8～10］。然而各层源岩的有机质来源是不一样的(表1)，长4+5源岩甾烷 αααRC27/C29介于1.15 ～2.95，长 7 源岩甾烷 αααRC27/C29介于2.05～2.65，显示生源为低等水生生物和高等植物双重贡献，但以前者甾烷C27占优势，反映有机质类型较好，偏腐泥型，相对来说，长7源岩有机质类型较好。而长6源岩甾烷 αααRC27/C29介于0.41～1.07，同样显示生源为低等水生生物和高等植物双重贡献，但后者甾烷C29占优势，有机质类型偏腐殖型。从不同程度上，间接反映了湖盆沉积的水体深度的变化。

图2 研究区延长组烃源岩抽提物藿烷和甾烷质量色谱图

4 成熟度分子地球化学特征

生物标志化合物随着热演化程度的加深，不稳定的生物构型将向热力学更稳定的构型转化。因此各种有机化学构型参数将是成熟度的良好指标。常用 C29ββ/(ββ + αα)、αααC29S/(S+R)、C31霍烷22S/22R+22S等。其中αααC29S/(S+R)的平衡点为0.52 ～0.55(Seifert和 Moldowan，1986)，相当于R0为 0.8% 左右。C29ββ/(ββ + αα)的平衡点为0.67～0.71(Seifert和 Moldowan，1986)，相当于 R0为0.9%左右;其进入早期生油阶段(Ro为0.6%)的比值大约为0.25。C31霍烷22S/22R+22S的平衡 点 为 0.57 ～0.6(Seifert和 Moldowan，1986)［10～12］。

从C31霍烷22S/22R+22S参数来看，长4+5烃源层为0.55～0.62，长6为0.54～0.59，长7为0.51～0.56，均已达到平衡点，显示各层烃源岩均已进入成熟阶段。甾烷参数长4+5烃源层C29S/(S+R)为 0.39 ～0.66，C29ββ/(ββ + αα)为 0.41 ～0.55;长 6 层 C29S/(S+R)为 0.37 ～0.52，C29ββ/(ββ+αα)为 0.42～0.60;长 7层 C29S/(S+R)为0.48～0.49，C29ββ/(ββ + αα)为 0.56 ～0.59。同样，C29S/(S+R)参数显示各层烃源岩演化程度进入了成熟阶段，而 C29ββ/(ββ+αα)皆未达到平衡点，显示未至高成熟阶段(表1)。综合分析，长4+5、长6和长7各层烃源岩演化程度皆为成熟－高成熟阶段。

5 结论

(1)该区长4+5、长6和长7各烃源层有机质饱和烃 Pr/Ph值较高，Pr/nC17、Ph/nC18值低，偶奇优势CPI和OEP值接近1，反映了氧化条件下陆源有机质输入，有机质类型好且演化程度高，进入成熟阶段。

(2)该区长4+5、长6和长7烃源岩γ蜡烷指数分布在0.06～0.18之间，均较低，表征原始有机质的沉积水体咸度较低，为陆相沉积环境。

(3)烃源岩有机质规则甾烷 αααRC27－C28－C29构型均表现为“V”字型或偏“V”字型，即C27＞C28＜C29，反映源岩有机质来源为混源型，为低等水生生物和高等植物双重贡献。其中长7水体较深，生源低等水生生物占比重大，有机质类型偏腐泥型。

(4)通过生物标志物成熟度参数反映，长4+5、长6和长7各层烃源岩演化程度皆为成熟－高成熟阶段。

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