羌塘盆地昂达尔错地区油苗生物标志化合物特征及其指示意义

彭清华，杜佰伟，谢尚克，郑 博

（1.中国地质调查局成都地质调查中心，四川 成都 610081；2.国土资源部沉积盆地与油气资源重点实验室，四川 成都 610081）

羌塘盆地是中国青藏地区油气资源潜力最大和最有希望取得勘探突破的盆地［1－5］，已发现油气显示200多处，丰富的油气显示表明盆地在地质历史中曾经历过油气生成、运移和聚集过程，并形成过一定规模的油气藏［1－2］。前人对羌塘盆地最大中生代地表油苗-昂达尔错油苗油气地质条件进行了大量有益的探讨［3－7］，但对油苗生物标志化合物的研究相对较少。本文在对油苗的生物标志物特征深入研究的基础上，探讨其沉积环境及成熟度指示意义，旨在为羌塘盆地昂达尔错地区古油藏研究提供依据。

1 地质概况

羌塘盆地位于西藏自治区北部，盆地南界为班公湖-怒江断裂缝合带，北界为可可西里-金沙江断裂缝合带，东、西以中生代地层尖灭线为界，面积约18.5 ×104km2［7］，是青藏高原面积最大的中生代海相沉积盆地［8－9］。盆地内构造较为复杂，可划分为3个次级构造单元，即北羌塘坳陷、南羌塘坳陷和中央隆起带（图1），总体上具有两坳一隆的构造格局［10］；北羌塘凹陷主要位于盆地北部，构造保存条相对较好；中央隆起带形成于晚三叠世，主要由前泥盆纪变质岩系和古生界构成；南羌塘凹陷构造较为复杂，见多处油气显示，是本次油苗的研究区。

图1 羌塘盆地构造分区（a）及地层柱状图（b）（据王剑，2009，修改）［11］Fig.1 Tectonic division （a）and stratigraphic column （b）of the Qiangtang Basin （modified from Wang Jian et al.，2009）

研究区内地层自下而上主要发育三叠系（上三叠统土门格拉组）、侏罗系（曲色组、色哇组、布曲组、夏里组、索瓦组）、白垩系（阿布山组）等中生代地层。上三叠统土门格拉组（T3t）主要为泥页岩、砂岩夹灰岩；下侏罗统曲色组（J1q）以泥页岩为主；中侏罗统色哇组（J2s）为泥页岩夹灰岩；中侏罗统布曲组（J2b）主要为灰岩夹白云岩组合，是油苗的发育层；夏里组（J2x）为泥页岩夹少量灰岩；上侏罗统索瓦组（J3s）主要为一套以碳酸盐岩为主夹碎屑岩的岩石组合，含有丰富的腕足、双壳、珊瑚类化石；白垩系阿布山组（K1a）主要为砂岩，底部夹少量砾岩的岩石组合［12］。三叠系主要出露于研究区北部，侏罗系地层在研究区中部大量出露。

2 样品及实验方法

油苗样品取自昂达尔错地区巴格底加日古油藏剖面（图2），岩性主要为砂糖状白云岩及藻纹层白云岩。为了降低地表现代有机物质的污染、减小因生物降解对沉积有机质的影响，尽量采集新鲜的岩石样品，并用塑料样品袋封口保存。有机地化分析表明，昂达尔错油苗氯仿沥青“A”含量明显高于研究区其它不含油岩灰岩层（平均小于0.005%）。

图2 巴格底加日古油藏剖面图Fig.2 Profile through the Bagedijiar oil reservoirs

测试样品先被粉碎到小于200目，并进行抽提，运用Agilent7890－5975c气相色谱质谱联仪来对饱和烃成份进行色谱－质谱测试分析，测试标准为GB／T18606－2001《气相色谱质谱法测定沉积物和原油中生物标志物》。

饱和烃的色谱分析的载气为99.999%氦气，流速为1mL／min；进样口温度为300℃；传输线温度300℃；色谱柱为HP－5MS弹性石英毛细柱（60m×0.25mm × 0.25 μm）；柱温：初温 50℃1min；20℃ ／min升温至 120℃，以 4℃／min升至 250℃，再以3℃／min升至310℃保持30min。质谱分析时EI源，70eV；灯丝电流：100 μA；倍增器电压 1200V；SIM：82，85，98，123，125，137，177，183，187，188，191，193，201，205，217，218，231，232，245，253，259，369，412。

3 实验结果与讨论

3.1 正构烷烃

羌塘盆地昂达尔错地区油苗样品的正构烷烃主峰碳数为 17、18、19、20，碳数范围 nC14－ nC32，具有微弱的“前峰型”分布特征（表1，图3）；C21－／

C21＋比值范围介于0.91～1.94，由于微生物对C21以下的低碳数正构烷烃的降解程度更大，从而会造成低碳数正构烷烃的相对丰度减少［13］，因此，油苗样品正构烷烃显示其具有一定的低碳数优势；奇偶优势参数OEP、CPI值均近似为1，无明显的奇偶优势。研究表明，不具备明显奇偶优势的中等相对分子质量（nC15－nC21）正构烷烃分布可能指示海相藻类等水生生物来源［14］，因此，油苗样品正构烷烃分布特征反应了其有机质来源可能主要为海相有机质。

表1 昂达尔错油苗正构烷烃和类异戊二烯参数表Table 1 The parameters of the n-alkanes and isoprenoids in the oil seepages from the Angdar Lake area

（nC21＋nC22）／（nC28＋nC29）是可以被用来判别海相或者陆相生物成因的母质类型的指标，前人研究认为，陆相有机质具有较低的比值（0.6～1.2）；海相有机质具有较高的比值（1.5 ～5.0）［15］；昂达尔错油苗样品（nC21＋ nC22）／（nC28＋ nC29）比值为 2.42～7.88，均值为4.1，显示正构烷烃的轻烃组分占绝对优势，反映母质类型以明显的海相生物为主。

3.2 类异戊二烯烃

类异戊二烯烃中的姥鲛烷、植烷及其比值（Pr／Ph）常被作为判断原始沉积环境的氧化-还原条件和介质盐度的重要指标。一般认为，低的Pr／Ph比值（＜0.8）指示高盐度的还原环境环境，中等Pr／Ph比值（1.0 ～3.0）指示弱氧化-氧化环境，高的 Pr／Ph比值（＞3.0）反映氧化条件下的陆源有机质输入［16－19］。油苗样品的检测结果表明，Pr／Ph 的比值范围在0.46～1.0之间，14件样品中11件样品的Pr／Ph ＜0.8，只有1 件样品的 Pr／Ph 值达到 1.0（表1，图3），指示大部分样品具有较明显的植烷优势，显示了具有一定盐度的还原环境。

图3 昂达尔错油苗氯仿沥青“A”饱和烃质量色谱图Fig.3 Mass chromatograms of satured hydrocarbons in the solvent extracts in the oil seepages from the Angdar Lake area

一般认为，高的 Pr／nC17比及低的 Ph／nC18比反应陆相有机质输入，低的Pr／nC17比及高的Ph／nC18比指示沉积有机质以海相为主，而Pr／nC17比与Ph／nC18比大小相当则反应过渡环境［19］。昂达尔错油苗样品的 Pr／nC17比值较低（0.59 ～0.99），Ph／nC18比值中等（0.72 ～1.38），Pr／nC17与 Ph／nC18相关图揭示了沉积环境具有明显的还原性，并反映了沉积有机质以海相输入为主（图4）。

3.3 萜类化合物

昂达尔错油苗中检测出了一定含量萜类化合物（表2，图3），其中五环三萜烷相对含量最高，其次为三环萜烷，四环萜烷含量最少。三环萜烷中以C23相对丰度最高，C19丰度最低，且 C21、C23、C24呈倒“V”字型分布（图2），一般认为三环萜烷的这种分布特征与高盐度沉积环境有关，同时也是菌藻类等低等生物输入的标志［21］。五环三贴烷广泛分布于样品中，且以C30藿烷含量最高，检测出了升藿烷，代表了一定的低等生物母质输入；Ts／Tm比值介于0.74～1.59，绝大部分比值大于1.0，表明有机质热演化达到平衡，且油苗有机质成熟度较高。

伽马蜡烷来源于四膜虫醇，后者被认为是来自光合菌、原生动物等，高等植物来源有机质不可能有高的伽马蜡烷。伽马蜡烷是高盐度海相及非海相沉积的重要指标，高的伽马蜡烷表征强还原、超盐度的沉积环境［14］，一般认为，γ-蜡烷／（C31（20S ＋20R）／2）比值≤0.3时为淡水环境，0.3～0.5时为微咸水环境，＞0.5时为咸水环境。研究区样品色谱质谱分析均检测到了一定含量的γ-蜡烷，γ-蜡烷／（C31（20S ＋20R）／2）比值均大于 0.3，大部分大于0.5，反应了油源岩沉积时水体盐度较高，沉积有机质以藻类、菌类等低等浮游生物为主。

图4 昂达尔错油苗（Pr／nC17）-（Ph／nC18）相关图（底图据Nabil et al.，修改）［20］Fig.4 Cross plot of pristine to nC17and phytane to nC18of the oil seepages from the Angdar Lake area （after Nabil et al.，2015）

表2 昂达尔错油苗藿烷和甾烷化合物参数Table 2 The parameters for homohopanes and steranes in the oil seepages from the Angdar Lake area

3.4 甾类化合物

研究区油苗样品中检测出了大量的甾类化合物，主要成份为规则甾烷（C27～C29）和重排甾烷类（C27～C29），其次为孕甾烷（C21）、升孕甾烷（C22）和少量4-甲基甾烷（图3）。一般认为C27、C28规则甾烷来自海相有机质和湖相的水生生物，而C29规则甾烷来源于陆相高等植物有机质［14］。昂达尔错油苗测试结果表明，C27／C29比值介于0.88～2.51，平均值为1.43；C28／C29比值介于 0.59 ～0.94，平均值为0.92；规则甾烷相对含量为C27＞C29＞C28，呈不对称“V”字形分布。上述甾烷分布特征反映了有机质输入以水生生物为主（图5），并受较少陆相有机质输入影响。

研究认为，4-甲基甾烷主要来源于沟鞭藻生物体中的4a-甲基甾醇，与藻类有机质输入有关，但也存在于细菌中［23-24］。昂达尔错油苗样品测试结果表明，4-甲基甾烷化合物虽然丰度较低但普遍存在，指示油苗母源岩沉积受一定的藻类及细菌类输入影响，且以海相有机质输入为主。

图5 昂达尔错地区油苗C27-C29规则甾烷三角图（底图据Huang 等，1979，修改）［22］Fig.5 Triangular diagram of ααα20RC27-C29 regular steranes in the oil seepages from the Angdar Lake area

C27-C29甾烷的R、αα构型随成熟度增加而分别向更稳定的 S、ββ构型转化，因此 C2920S／（S＋R）和C29ββ／（αα＋ββ）比值常被用来判别有机质成熟度。样品检测出的C2920S／（S＋R）比值介于0.35～0.56，均值为 0.45；C29ββ／（αα ＋ ββ）比值介于0.46～0.52，均值为0.50；构型转参数较高，表明昂达尔错油苗有机质处于成熟阶段（图6）。

图6 昂达尔错油苗成熟度生标参数相关图（底图据Peters等，2005，修改）［19］Fig.6 Correlogram of the biomarker parameters for the maturity of the oil seepages from the Angdar Lake area（after Peters et al.，2005）

4 结论

（1）羌塘盆地昂达尔错油苗含有丰富的正构烷烃、类异戊二烯烃、萜类化合物和甾类化合物。正构烷烃无明显的奇偶优势。Pr／Ph比明显小于1，具有一定的植烷优势。萜类化合物中五环三萜烷相对含量最高，其次为三环萜烷，四环萜烷含量最少；并有一定的伽马蜡烷和升藿烷分布。甾烷相对含量为C27＞C29＞C28，呈不对称“V”字形分布特征，且异构化成熟度参数较高；4-甲基甾烷化合物普遍存在，但丰度较低。

（2）生物标志化合物参数表明，昂达尔错油苗的轻烃组分占绝对优势，4-甲基甾烷化合物普遍存在，具有较高的C27甾烷含量及一定的C29甾烷；反映了油苗母源岩以藻类、菌类等海相生物输入为主，并受较少陆相有机质影响。

（3）昂达尔错油苗样品均检测出了一定含量的伽马蜡烷及升藿烷，且 Pr／Ph、Pr／nC17比值明显较低，而Ph／nC18比值较高，反映了油苗母源岩的沉积环境为具有较高盐度的还原环境。

（4）萜烷及甾烷生标成熟度参数显示，昂达尔错油苗的Ts／Tm比值及甾烷热成熟度构型转参数值较高，反映了昂达尔错油苗有机质热演化已达到平衡，有机质处于成熟阶段。

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