鄂尔多斯盆地南缘中元古界长城系烃源岩地球化学特征＊

冯娟萍，丁雪峰，欧阳征健

(1.西安科技大学 地质与环境学院，陕西 西安710054;2.中国石油长庆油田分公司勘探部，陕西 西安710018;3.成都理工大学 沉积地质研究院，四川 成都610059;4.中国石油长庆油田分公司勘探开发研究院，陕西 西安710018;5.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西 西安710018)

0 引 言

在全球范围内，中-新元古界原生油气的油气资源似乎尚未引起国内外石油地质界的足够关注［1-2］。但是在西伯利亚、非洲、东欧、印度、阿拉伯与澳大利亚等克拉通盆地均有中新元古界原生油气藏的报道，特别是东西伯利亚与阿曼两地，现探明的油气储量已达到亿吨级至十亿吨级油当量的规模，展示出克拉通盆地中新元古界巨大的勘探潜力［3-9］。

中国大型克拉通盆地主要分布在中西部地区，以鄂尔多斯盆地、四川盆地和塔里木盆地为代表，中新元古界主要发育“新生古储”和“原生”两类油气藏，其中“新生古储”型油气藏以华北油田与四川威远大气田为代表［10-17］。燕山地区蓟县系存在沥青砂岩原生古油藏，这是中国最古老的油藏。近年来，四川盆地新元古界发现了安岳气田，该气田位于克拉通坳拉槽，裂陷部位沉积厚度大，烃源条件良好，局部隆起具备较好的储集条件，为气田形成提供充足的气源及良好源储成藏组合。这一发现为鄂尔多斯盆地中新元古界勘探提供了思路。该盆地从中元古代早期开始，相继发育一系列坳拉槽，这些克拉通内裂陷沉积厚度巨大，为油气资源的形成奠定了雄厚的物质基础。伊盟隆起锦13 井中元古界长城系(3 527 ～3 530 m)见明显气测异常，中途测试获23 970 m3/d 天然气流，证明鄂尔多斯盆地中新元古界是一个值得关注的能源勘探领域。

目前，鄂尔多斯盆地中新元古界油气勘探程度非常低。钻遇中新元古界的探井共计35 口，其中钻遇且钻穿长城系的探井仅有3 口，均没有钻遇好的烃源岩，并且未获得工业气流或明显气显示。总体上，盆地中上元古界人们关注还是比较少，尚未引起足够的重视，其基础地质研究以及油气成藏基础地质评价基本上还没有开展。

中新元古界能否成藏的先决条件是具备较好的烃源岩，能否形成原生油气藏取决于自身生烃能力。文中针对中新元古界油气藏的“源”这一关键问题开展研究，优选盆地南缘中新元古界烃源岩出露较好的地区开展工作，对烃源岩有机地球化学特征进行分析，在此基础上，对中新元古界烃源岩的生烃潜力进行评价。

1 地质概况

洛南县巡检司镇大地构造位置位于华北板块南缘，界于华北地台与扬子地台之间。该地区元古界出露的地层由下元古界熊耳群、中元古界长城系、蓟县系组成。熊耳群为一套双峰式火山岩，长城系高山河组岩性主要为石英岩，夹粉砂岩、页岩。蓟县系下部岩性主要为硅质条带白云岩、白云质灰岩及白云岩，上部为钙质页岩、泥质灰岩、硅质灰岩和藻类灰岩(图1)。

图1 陕西省商洛市洛南县地质图Fig.1 Geological map of Luonan county in Shaanxi province

2 剖面特征

洛南县巡检司镇剖面自下而上发育中元古界长城系高山河组，蓟县系龙家园组、巡检司组、杜关组和冯家湾组。长城系底部发育碳酸盐岩沉积，上部发育碎屑岩沉积，蓟县系主要发育碳酸盐岩沉积(图2)。其中长城系高山河组顶部发育一套泻湖相暗色泥岩，累计厚度为38.3 m，是潜在烃源层段，对暗色泥岩段密集取样，共采集样品58 个(图3，图4)。

图2 洛南县巡检司镇中元古界综合柱状图Fig.2 Integrated histogram of Mesoproterozoic Earthem in Luonan county

3 地球化学特征

3.1 有机质丰度

对洛南县巡检司镇中元古界长城系暗色泥岩58 个样品进行了有机碳分析测试，TOC 变化范围较大，变化在0.08% ～1.52%之间，平均值为0.4%.非烃源岩样品占总样品的比例为55.2%.达到烃源岩标准的样品占总样品的比例可达44.8%，其中差

图3 洛南县巡检司镇暗色泥岩野外照片Fig.3 Photos of dark mudstones in Luonan county

图4 洛南县巡检司镇烃源岩段综合柱状图Fig.4 Integrated histogram of hydrocarbon source rocks in Luonan county

(a)在高山河组暗色泥岩中取样(b)高山河组暗色泥岩 (c)高山河组暗色泥岩烃源岩、较好烃源岩和好烃源岩所占比例分别是25.9%，15.5%与3.4%(图5，表1)。

3.2 有机质类型

3.2.1 饱和烃特征

优选研究区TOC 较高的6 个暗色泥岩样品进行饱和烃气相色谱分析，在色谱图上呈单峰型分布，主峰碳为nC16 和nC17，低碳数较丰富，高碳数比较匮乏，具有低碳数优势，说明生源来源于低等生物，反映有机质类型以Ⅰ型为主(图6，表2)。

表1 洛南县巡检司镇中元古界长城系部分暗色泥岩地球化学指标统计表Tab.1 Organic geochemical parameters of Mesoproterozoic hydrocarbon source rocks in Luonan county

图5 洛南县巡检司镇烃源岩TOC 频率分布图Fig.5 Frequency histogram of TOC of hydrocarbon source rocks in Luonan county

表2 洛南县巡检司镇中元古界长城系暗色泥岩可溶有机质饱和烃色谱特征参数表Tab.2 Saturated hydrocarbon chromatogram of Mesoproterozoic hydrocarbon source rocks in Luonan county

6 个样品中均检出丰富的类异戊二烯烷烃，其中最丰富且最重要的是姥鲛烷(Pr)和植烷(Ph)，可以利用Pr/n-C17、Ph/n -C18 判断烃源岩中的有机质类型。在图版上投点可以看出，样品基本落于海相Ⅱ型干酪根区域或海相Ⅱ型干酪根与混合型干酪根边界线上。这类干酪根来源于海相浮游生物(以浮游植物为主)和微生物的混合有机质。生油潜能中等，但仍是良好的生油母质，是海相沉积中重要的有机质类型。

图6 洛南县巡检司镇烃源岩饱和烃气相色谱图Fig.6 Saturated hydrocarbon chromatogram of source rocks in Luonan county

3.2.2 氯仿沥青“A”族组成

沉积岩中可溶族组成可从另一方面反映了生油气母质的特征，通过分析岩石中的可溶有机质特征，也可间接帮助判别有机质类型。对6 个样品进行氯仿沥青“A”族组成分析，饱和烃含量范围21.52% ～37.5%，介于20% ～40% 之间。饱和烃/芳烃值范围为1 ～2.5，介于1.0 ～3.0 之间。非烃+沥青质含量范围43.5% ～70.88%，基本介于40% ～60%之间。判断其为混合型干酪根类型即Ⅱ型干酪根，并且以Ⅱ1型为主，显示出有机质类型较好的特点。

表3 洛南县巡检司镇中元古界长城系暗色泥岩沥青质含量及其族组成数据表Tab.3 Data of asphaltenes contents and group components for Mesoproterozoic hydrocarbon dark source rocks in Luonan county

图7 Pr/n-C17 与Ph/n-C18 对比图Fig.7 Comparative map of Pr/n-C17 and Ph/n-C18

饱和烃气相色谱反映有机质类型以Ⅰ型为主。Pr/n-C17 与Ph/n -C18 对比图中样品落于海相Ⅱ型干酪根或海相Ⅱ型干酪根与混合型干酪根边界线上。氯仿沥青“A”族组成表明烃源岩以Ⅱ1 型为主。综合上述结果，推测烃源岩类型应该以Ⅰ型为主，其次为Ⅱ型干酪根。

3.3 有机质成熟度

3.3.1 奇偶碳数比

在低成熟的有机质中正构烷烃绝大多数具有奇碳数优势，随热演化程度的增加，奇碳数优势会逐渐趋于消失。6 个样品奇偶碳数比OEP 值介于0.76 ～1.04 之间，最高仅为1.04，说明样品已经达到了比较高的热演化程度。

3.3.2 Tmax值

洛南县巡检司镇中元古界长城系暗色泥岩Tmax值介于583 ～601 ℃，均处于过成熟阶段，以生成干气为主。

图8 洛南县巡检司镇中元古界长城系暗色泥岩Tmax示意图Fig.8 Tmax schematic diagram of Mesoproterozoic hydrocarbon dark source rocks in Luonan county

表4 洛南县巡检司镇中元古界长城系暗色泥岩可溶有机质饱和烃色谱特征参数表Tab.4 Saturated hydrocarbon chromatogram of Mesoproterozoic hydrocarbon source rocks in Luonan county

4 结 论

1)中元古界烃源岩为一套泻湖相暗色泥岩，沉积厚度较厚，具有一定的物质基础;

2)烃源岩有机碳含量较高，有机质类型以Ⅰ型为主，其次为Ⅱ型，显示出有机质丰度高、类型好的特点;

3)奇偶碳数比OEP 值较低，Tmax值高，说明烃源岩热演化程度较高，处于过成熟阶段，以生成干气为主。

4)盆地南缘中元古界发育较好的烃源岩，并具备一定的生烃潜力。

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