珠一坳陷文昌组烃源岩发育特征及控制因素

胡小强，王晓龙，龚 屹，罗文龙，付 崇

(1.广州海洋地质调查局，广东 广州 510760; 2.国土资源部海底矿产资源重点实验室，广东 广州 510760; 3.长江大学，湖北 武汉 430100)

珠一坳陷文昌组烃源岩发育特征及控制因素

胡小强1，2，王晓龙3，龚 屹3，罗文龙3，付 崇3

(1.广州海洋地质调查局，广东 广州 510760; 2.国土资源部海底矿产资源重点实验室，广东 广州 510760; 3.长江大学，湖北 武汉 430100)

针对珠江口盆地珠一坳陷烃源岩发育的主控因素问题，结合油气地球化学方法、层序地层学和沉积学分析方法，对烃源岩发育特征进行分析;同时，基于浮游藻类化石含量、铀钍比、姥植比和米兰科维奇旋回等，对影响优质烃源岩发育的生源条件、氧化还原条件、沉积速率、体系域等控制因素进行综合分析。结果表明:文昌组优质烃源岩发育于湖侵体系域晚期和高位体系域早期;生源条件、氧化还原环境、沉积速率、体系域等因素协同控制优质烃源岩的发育。优质烃源岩的研究将为珠江口盆地储量突破和深水区有利勘探目标发现奠定基础。

优质烃源岩;有机质丰度;珠一坳陷;控制因素;珠江口盆地

0 引言

优质烃源岩是中国近海新生代盆地拓展勘探领域，实现新的储量发现的关键问题之一。国内外大型油气田离不开烃源岩的存在，因此“源控论”的思路在油气勘探中发挥着重要的作用［3］。珠江口盆地位于中国南海北部，是在复杂基底上发育起来的被动大陆边缘第三纪断陷一坳陷盆地，盆地由北部断阶带、北部坳陷带、中央隆起带、南部坳陷带及南部隆起带组成了三隆两坳南北分带、东西分块的构造格局。

珠江口盆地30多年的勘探历程证明，富烃凹陷是大型油气田存在的基础［1］。烃源岩的贡献是困扰石油勘探者的一个重要的科学问题。针对珠江口盆地勘探现状，对珠江口盆地珠一坳陷富烃凹陷优质烃源岩发育特征和控制因素进行总结，分别从生源、氧化还原环境、沉积速率等方面对优质烃源岩的控制因素进行综合分析。

1 地质概况

珠江口盆地位于中国南海北部，是在复杂基底上发育起来的被动大陆边缘第三纪断陷一坳陷盆地［1］。珠一坳陷从东向西依次划分为韩江凹陷、海丰凸起、陆丰凹陷、惠州凹陷、西江凹陷和恩平凹陷(图1)。研究区域主要为珠一坳陷富烃凹陷，主要研究层位为湖相文昌组。

珠一坳陷主要发育的沉积相类型为三角洲相、滨浅湖相、中深湖相、扇三角洲相等 (图1)。珠一坳陷烃源岩发育的有利相带为滨浅湖相和中深湖相［2］。其中，韩江凹陷主要发育扇三角洲相、滨浅湖相和三角洲相，勘探结果表明，该凹陷不发育大规模烃源岩;海丰凸起主要发育扇三角洲相和滨浅湖相，该凹陷的烃源岩也不发育［3］。陆丰凹陷、惠州凹陷和西江凹陷和恩平凹陷是已证实富烃凹陷，主要发育中深湖相和滨浅湖相烃源岩［1］。

图1 珠一坳陷文昌组沉积相

2 优质烃源岩的发育特征

2.1 优质烃源岩的定义

对于优质烃源岩的划分标准，国内外尚无统一的划分标准，众多学者已经对优质烃源岩给出过明确定义［4-7］。通过对珠一坳陷文昌组的地球化学数据进行分析，并与国内外优质烃源岩定义进行综合对比［8-9］，给出珠一坳陷文昌组优质烃源岩的定义:文昌组优质烃源岩干酪根类型为Ⅰ—Ⅱ1型，且TOC≥1%时为优质烃源岩;当干酪根类型为Ⅱ2—Ⅲ型，且TOC≥2%时为优质烃源岩。

2.2 烃源岩评价

优选了LF13-2-1、HZ25-4-1、PY5-8-1和 EP17-3-1井作为烃源岩评价代表井。这4口井的烃源岩有机地化数据揭示了珠一坳陷文昌组烃源岩的有机碳含量分布范围(图2)。其中LF3-2-1井文昌组湖相大套泥岩段实测TOC含量为2%～9%;HZ25-4-1井文昌组湖相大套泥岩实测TOC含量为1%～3%;PY5-8-1井文昌组泥岩实测TOC值较低，为2%～10%;EP17-3-1井文昌组泥岩实测TOC值较低，为1%～2%。最大热解峰温和氢指数关系显示，有机质类型为Ⅰ—Ⅱ1型;少量点分布在Ⅱ2—Ⅲ型之间;极少部分点分布于图外。因此，珠一坳陷文昌组有机质类型主要属于Ⅰ—Ⅱ1型，并且其TOC含量普遍大于1%，因此，珠江口盆地文昌组发育优质烃源岩。从镜质体反射率数据分析珠一坳陷文昌组烃源岩处于生烃高峰期或者高成熟期。

图2 珠一坳陷LF13-2-1、HZ25-4-1、PY5-8-1和EP17-3-1连井对比剖面

2.3 优质烃源岩发育特征

优选的4口探井分别代表了不同凹陷、不同沉积环境下的烃源岩特征。LF13-2-1井揭示了中深湖相烃源岩，其岩性组合以凝灰质泥岩和暗色泥岩为主，凝灰质泥岩和暗色泥岩累计连续厚度接近100 m，泥岩含量高达56%(图2)。HZ25-4-1井也揭示了中深湖相烃源岩，其岩性组合以暗色泥岩为主，暗色泥岩连续厚度接近90 m，暗色泥岩含量高达61%。PY5-8-1井揭示浅湖相烃源岩，其岩性组合以砂泥岩互层为主，暗色泥岩含量达53%。EP17-3-1井揭示了浅湖相烃源岩，其岩性组合以灰色泥岩为主，夹少量暗色泥岩和砂岩，其灰色泥岩含量达63%，暗色泥岩含量为10%。

3 优质烃源岩发育的控制因素

富烃凹陷是大型油气藏存在的基础。分别从烃源岩发育的生源条件、氧化还原环境、沉积速率、体系域等方面来综合论述优质烃源岩发育的主要控制因素。

3.1 生源条件的控制作用

珠一坳陷文昌组时期发育大面积湖相沉积，浮游藻类是烃源岩有机质的重要来源［5］。同时丰富的浮游藻类化石含量也说明烃源岩形成的生源条件充分。单井浮游藻类含量分布显示文昌组时期浮游藻类繁盛，其中以生活在淡水湖泊的盘星藻和球藻为主。浮游藻类相对丰度较高也说明当时的保存条件较好，属于缺氧的水体环境。

3.2 氧化还原环境的控制作用

氧化还原条件是影响烃源岩发育的重要因素。确定氧化还原环境的方法很多，前人主要用生物标志化合物等指标来确定氧化还原环境，该文主要用生标化合物和铀钍比相结合的方法来确定氧化还原环境。梅博文等认为姥植比低值对应的是还原环境，其界限值为2.8～3.0，大于这一比值为氧化环境或者弱氧化弱还原环境，但是利用姥植比来确定氧化还原环境具有实际取样点少，不连续，实测数据获得效率低等缺点;而铀钍比鉴定法刚好弥补了这一缺点。铀钍比高值对应的是还原环境，铀钍比确定氧化还原环境的临界值是随着研究区地质背景的变化而不同的。

珠一坳陷取样井姥植比与铀钍比对比(表1)确定:当铀钍比小于0.2时，为氧化环境;当铀钍比介于0.2和0.4之间时，为弱氧化弱还原环境;当铀钍比大于0.4时，为还原环境。基于以上分析结果，对珠一坳陷PY10-2-1井、HZ25-4-1井和HJ15-1-1井的氧化还原环境进行了解释。发育于惠州凹陷的HZ25-4-1井的铀钍比介于0.2和0.4之间，因此，该地区属于弱氧化、弱还原沉积环境。

表1 珠一坳陷主要探井姥植比与铀钍比对比

3.3 沉积速率的控制作用

利用频谱分析和小波分析技术计算了LF13-2 -1、HZ25-4-1、PY5-8-1和EP17-3-1井的沉积速率(图3)。由于计算出来的沉积速率没有经过压实校正，因此，沉积速率为视沉积速率。

计算结果显示，不是沉积速率越高，烃源岩的有机碳含量就越高，因为过高的沉积速率对沉积有机质具有稀释作用;但也不是越低的沉积速率对应越高的有机碳含量，过低的沉积速率不利于有机质保存。因此，适中的沉积速率范围(0.010～0.025 cm/a)才有利于优质烃源岩发育。

综上所述，生源条件、氧化还原环境、沉积速率、体系域等协同控制优质烃源岩的发育。在文昌组湖相沉积时期，保存条件好的情况下，最大湖泛面附近有机质供给充分，易形成还原环境，同时适中的沉积速率促使有机质高效保存，有利于优质烃源岩的发育。

图3 珠一坳陷LF13-2-1、HZ25-4-1、PY5-8-1和EP17-3-1井沉积速率对比

4 结论

(1)文昌组优质烃源岩为富含有机质的大套暗色泥岩、凝灰质泥岩和灰色泥岩。当干酪根类型为Ⅰ—Ⅱ1型，且TOC≥1%时为优质烃源岩;当干酪根类型为Ⅱ2—Ⅲ型，且TOC≥2%时为优质烃源岩。

(2)生源条件、氧化还原环境、沉积速率、体系域等协同控制优质烃源岩的发育。在文昌组时期湖相保存条件好的情况下，最大湖泛面附近，即湖侵体系域晚期和高位体系域早期有机质供给充分易形成还原环境，加上适中的沉积速率促使有机质高效保存。

(3)优质烃源岩发育受有机质供给和有利于有机质高效保存的水体环境协同控制，湖侵体系域晚期和高位体系域早期沉积环境的系统属性为高有机质产率和有机质高效保存提供了有利的条件。

［1］朱伟林，钟锴，李友川，等.南海北部深水区油气成藏与勘探［J］.科学通报:中文版，2012，57(20):1833 -1841.

［2］侯读杰，张善文，肖建新，等.济阳坳陷优质烃源岩特征与隐蔽油气藏的关系分析［J］.地学前沿，2008，15 (2):137-146.

［3］Gong Chenglin，Wang Yingmin，Zhu Weilin，et al.Upper Miocene to Quaternary unidirectionally migrating deepwater channels in the Pearl River Mouth Basin，northern South China Sea［J］.AAPG Bulletin，2013，97(2):285-308.

［4］秦建中，李志明，刘宝泉，等.海相优质烃源岩形成重质油与固体沥青潜力分析［J］.石油实验地质，2007，29(3):281-290.

［5］腾格尔，高长林，胡凯，等.上扬子北缘下组合优质烃源岩分布及生烃潜力评价［J］.天然气地球科学，2007，18(2):255-261.

［6］陈中红，查明.断陷湖盆超压封存箱形成机理与油气成藏机制［J］.地质科学，2008，43(1):50-64.

［7］高岗，柳广弟，付金华，等.确定有效烃源岩有机质丰度下限的一种新方法［J］.西安石油大学学报，2012，27(2):23-30.

［8］Dix G R，Jolicoeur C.Tectonostratigraphic framework of Upper Ordovician source rocks，Ottawa Embayment(eastern Ontario)［J］.Bulletin of Canadian Petroleum Geology，2011，59(1):7-26.

［9］Sachse V F，Delvaux D，Littke R.Petrological and geochemical investigations of potential source rocks of the central Congo Basin，Democratic Republic of Congo［J］.AAPG bulletin，2012，96(2):245-275.

［10］林治家，陈多福，刘芊.海相沉积氧化还原环境的地球化学识别指标［J］.矿物岩石地球化学通报，2008，27(1):72-80.

编辑朱雅楠

TE122

A

1006-6535(2015)05-0042-04

20150414;改回日期:20150726

国家重大专项(GZH200700405);构造与油气资源教育部重点实验室开放基金(TPR-2014-11)

胡小强(1976-)，男，高级工程师，1999年毕业于中国地质大学(武汉)勘查技术与工程专业，2002年毕业于该校矿产普查与勘探专业，获硕士学位，现从事海洋地质及石油地质研究工作

王晓龙(1985-)，男，讲师，2008年毕业于长江大学勘查技术与工程专业，2014年毕业于中国地质大学(武汉)矿产普查与勘探专业，获博士学位，现主要从事地震地质综合解释、石油地质和非常规油气地质方面的研究和教学工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.05.008