浅析准噶尔盆地石炭系烃源岩地球化学特征

普玉浩　史建南　吴警　王誉婉

[摘要]本文主要分析了石炭系烃源岩地球化学特征。石炭系烃源岩的标志性地球化学特征是 ：①重的碳同位素组成；②饱和烃呈单峰分布且无β胡萝卜烷；③规则甾烷以C27显著优势的"V"型分布。

[关键词]石炭系 地球化学 烃源岩评价 碳同位素 生物标志物

[中图分类号] P941.75 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-8-28-2

1石炭系烃源岩的发育

准噶尔盆地石炭系沉积环境为海陆交互相沉积 ，下石炭统以海相 、海陆过渡相碎屑岩为主，上石炭统发育火山岩、海陆过渡相 、陆相碎屑岩组合。纵向上看，东准噶尔盆地石炭系主要发育于下统滴水泉组（C1d）、上统巴塔玛依内山组 （C2b）和石浅滩组（C2sh）。由于地层同时异相的特征明显，导致不同地层分区具有不同的命名。

克拉美丽断裂带以南的C1d是目前研究程度较高的一套烃源岩。该套烃源岩在准噶尔盆地广泛分布。C1d烃源岩在滴水泉剖面出露厚约 800m的暗色泥岩、含碳质泥岩夹薄层泥灰岩，陆东一五彩湾一带的钻井揭露该组烃源岩厚度在 0～345m之间。克拉美丽断裂带以北同时代的 C1j烃源岩 ，露头出露较好 ，在东北缘扎河坝一带为暗色泥岩，厚度一般为40～80m，在沙尔布拉克剖面为约700m厚的灰黑色粉砂质泥岩，在恰库尔图剖面暗色泥岩厚度为 100m左右，在伦6井北剖面暗色泥岩厚度可达290m。

2石炭系烃源岩潜力特征

2.1有机质丰度

對准噶尔盆地周缘14个露头剖面的97个样品进行地化分析，总的有机质丰度特征是：有机 碳（TOC）丰度高，氯仿“A”含量和生烃潜量低。w（TOC）>0.5% 的样品占样品总数的72.8%，41.1%的样品W（TOC）>1.0%。除滴水泉剖面和扎河坝剖面外，其他样品的氯仿“A”质量分数均小于0.015%。而已被证实的三塘湖盆地烃源岩 ，露头样品的 TOC质量分数主要集中在 0.2% ～0.6%，最好的姜巴斯套组TOC质量分数平均值为1%，氯仿“A”介于0.003% ～0.020%之间。仅从露头样品看，准噶尔盆地TOC含量高于三塘湖盆地，氯仿“A”含量和生烃潜量与三塘湖盆地相当。可见，准噶尔盆地石炭系应该具备良好的生烃潜力。

2.2有机质类型

前人主要根据干酪根镜检和干酪根同位素划分石炭系烃源岩有机质类型 ，认为石炭系烃源岩 以Ⅲ型有机质为主，混有少量Ⅱ型有机质。形成这一认识的主要证据是烃源岩的干酪根碳同位素，C1d为-27.50‰～ -21.98‰，C2b为 -26.32‰～- 21.00‰，根据碳同位素值重于-25‰为偏腐殖型有机质的划分标准 ，石炭系烃源岩几乎均为Ⅲ型有机质 。

2.3有机质成熟度

石炭系烃源岩经历了复杂且较长时间的构造演化，其成熟度分布变化大。在克拉美丽断裂带以南 ，C1d烃源岩从低熟一成熟一高成熟均有分布。以滴南凸起西段和五彩湾凹陷2个高值 （R 为 1.25% ～1.83%）为中心向周边减小，在滴水泉剖面为0.92% ～1.02%，东道海子凹陷一白家海一带 R 为0.84% ～1.04% 。在克拉美丽断裂带以北的C1j烃源岩几乎都 处于高～过成熟演化阶段 ，R 分布在 0.92% ～2.35%。Cb烃源岩成熟度整体小于下石炭统。沙帐地区和北三台地区分别为0.61%和0.50%，处于低熟一高熟演化阶段 ，扎河坝为1.00% 一1.23%，处于成熟演化阶段。C2sh烃源岩在石钱滩地区。为 0.84% 一1.52%，处于成熟一高熟阶段。周围地区成熟度稍低， 值在胜利沟剖面为1.10%，双井子剖面为0.74% 一0.77% ，大5井为 0.81—0.86%。C2a烃源岩的。为 1.48% 一1.78%， 值为465—543℃，表明其处于高成熟演化阶段。整体看来 ，石炭系烃源岩成熟度高，这也是导致氯仿“A”和生烃潜量指标低的主要原因。

3石炭系烃源岩标志性地球化学特征

3.1碳同位素特征

石炭系烃源岩具有较重的碳同位素组成。下石炭统烃源岩干酪根碳同位素值分布为-23‰ ～一26‰，上石炭统分布为 一21‰ ～一25‰，上统重于下统。石炭纪时全球较重的碳同位素循环是导致石炭系烃源岩具有重碳同位素值的主要原因，而上石炭统有机质类型 比下石炭统差 ，以植物源的腐殖型或混合偏腐殖型为主，导致上统烃源岩碳 同位素重于下统。准噶尔盆地其他层序烃源岩碳同位素组成相对较轻。二叠系烃源岩的干酪根值一般为一26‰ 一 28‰ ，即使是侏罗系的煤系烃源岩，干酪根值也只为一25‰ ～一26‰ ，明显轻于石炭系烃源岩。可见，石炭系烃源岩的重碳同位素特征是区别于其他层序烃源岩的标志性特征。

3.2饱和烃气相色谱特征

石炭系烃源岩饱和烃色谱均呈单峰型分布，且不含13胡萝卜烷。陆相沉积和海相沉积的烃源岩之间有一些差异 ：海相烃源岩（C1j和 C2a）正构烷烃碳数分布窄，主要分布在C16 一C17，低碳数和高碳数化合物含量均很低，特别是C26以上的化合物含量十分低 ，Pr/Ph值较低 ，介于0.43—0.73，反映弱还原沉积环境。相比而言，湖相烃源岩（C1d和 C2b）正构烷烃碳数分布在C15 一C33表明湖相和海相烃源岩在生源方面存在差异 ，湖相母质的来源更多元化，湖相烃源岩的Pr/Ph值相对海相高，介于0.53～1.26，滴水泉剖面更高，Pr/Ph为1.61～2.66，反映弱还原一弱氧化的沉积环境。不同岩性之间的饱和烃色谱也存在区别。

3.3生物标志化合物特征

上、下石炭统烃源岩具有相似的甾烷和萜烷特征。甾烷化合物中 aaa（20R）构型的 C27 、C28、C29：呈“V”型分布 ，具显著的C27优势 ，同时含有一定量的重排甾烷。甾烷的分布反映有机母质为低等水生生物和高等植物的混合输入。这些特征存在于石炭系不同岩性 （泥岩和碳质泥岩）、不同有机质类型（Ⅱ型和Ⅲ型）的烃源岩中，成为石炭系烃源岩的典型特征。碳质泥岩与泥岩相比，由于母质类型更偏Ⅲ型 ，C29含量更高一些。萜烷化合物中以藿烷类化合物为主，三环二萜含量低，C19、C20、C21呈上升型分布。蜡烷含量低，泥质岩蜡烷指数为0.15一0.22，碳质泥岩为0.06—0.08，反映了水体相对较淡。Ts/Tm在下石炭统为0.60～1.52，在滴水泉剖面最高，为3.20—25.90.上石炭统碳质泥岩 Ts/Tm较低，为0.15～0.38。成熟度低的滴水泉剖面Ts/Tm值最高，巴塔玛依内山组最低。可见，Ts/Tm的变化与成熟度高低并无直接关系。导致Ts/Tm值变化的主要原因可能是黏土矿物的含量。

4结论

准噶尔盆地石炭系下统发育C1j和 C1d，上统发育C2b、C2sh和 C2a等多套烃源岩层，各层烃源岩均表现出一定的生烃潜能。有机质丰度C2b最高，C1j和C1d次之，C2sh和 C2b最低。整体来看有机质类型下统好于上统，下石炭统 C1j和 C2d烃源岩以混合型偏腐泥型（Ⅱ1）有机质为主，有机质类型的判定结果好于前人判定的Ⅲ型。有机质丰度和类型显示下石炭统具有良好的生成油气的物质基础，同时烃源岩几乎均处于成熟一高过成熟演化阶段，有利于生成成熟油气一凝析油 ，预示着下石炭统良好的资源前景。上石炭统泥质以混合型偏腐殖型（Ⅱ）为主，煤系烃源岩以腐殖型（Ⅲ型）为主，有机质丰度高，处于低成熟一高成熟阶段，利于生气，是准噶尔盆地重要的气源层。石炭系烃源岩的标志性地球化学特征是 ：①重的碳同位素组成；②饱和烃呈单峰分布且无β胡萝卜烷；③规则甾烷以C27显著优势的“V”型分布。各套时代相当的烃源岩 由于处于不同的地层分区，也存在一些差别。

参考文献

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