羌塘盆地昂达尔错地区侏罗系烃源岩生物标志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，成都 610081；2.国土资源部 沉积盆地与油气资源重点实验室，成都 610081)



羌塘盆地昂达尔错地区侏罗系烃源岩生物标志物特征及其指示意义

彭清华1,2，杜佰伟1,2，谢尚克1,2，郑 博1,2

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

以烃源岩抽提物的饱和烃色谱—质谱分析为基础，剖析了羌塘盆地昂达尔错地区3套主要烃源岩的生物标志物特征，探讨了其沉积环境和成熟度指示意义。研究表明:下侏罗统曲色组烃源岩具有较高的(C21+C22)/(C28+C29)、Ts/Tm、C31藿烷S/R及重排甾烷/规则甾烷比，以腐泥型、腐殖腐泥型海相有机质输入为主，呈成熟烃源岩特征；中侏罗统布曲组烃源岩以相对较低的Pr/Ph和C19/C23三环萜烷比区别于其他2套烃源岩，沉积于较强的海相还原环境，呈腐殖腐泥型、腐泥型有机质输入和低熟—成熟烃源岩特征；中侏罗统夏里组烃源岩沉积于低盐度海陆过渡环境，有机质类型以腐殖型和腐泥腐殖型为主，显示低成熟烃源岩特征。

烃源岩；生物标志物;侏罗系;昂达尔错;羌塘盆地

羌塘盆地是我国最大的中生代海相残留盆地，油气勘探程度较低，被认为是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[1-6]。目前该盆地已发现油气显示200多处，其中南羌塘昂达尔错地区侏罗系古油藏为该区规模最大的地表油苗。前人对该研究区古油藏的沉积、构造进行了大量有益的探讨[7-8]，但关于该区侏罗系主力烃源岩的生物标志物特征研究相对较少，古油藏油源问题仍存在较大争议[9-19]。本文重点剖析了侏罗系烃源岩生物标志物组合特征，探讨了其成熟度及沉积环境指示意义，以期为羌塘盆地昂达尔错古油藏研究提供依据。

1 地质概况

羌塘盆地位于西藏北部“无人区”，东经85°～95°，北纬32°～35°，南北宽约300 km，东西长近640 km，面积约18.5×104km2[10]。盆地南界为班公湖—怒江断裂缝合带，与冈底斯—念青唐古拉板块相接；北界为西金乌兰—金沙江断裂缝合带，与可可西里—巴颜喀拉板块相接，是青藏高原面积最大的一个中生代海相沉积盆地[20-22]。盆地内构造较为复杂,总体具有两坳一隆的构造格局,即北羌塘坳陷、南羌塘坳陷和中央隆起带[23-25]。研究区位于南羌塘坳陷昂达尔错地区(图1)，是羌塘盆地有利的油气勘探区。

图1 羌塘盆地构造分区及研究区位置示意据参考文献[26]修改。

羌塘盆地主要出露曲色组、雀莫错组、布曲组、夏里组、索瓦组和雪山组等6套侏罗系地层。下侏罗统曲色组(J1q)为一套碎屑岩组合。中侏罗统雀莫错组(J2q)为一套以灰紫—紫色及灰色为主的含砾砂岩、粉砂岩、复成分砾岩、石英砂岩夹少量灰色钙质砂岩岩石组合；布曲组(J2b)主要为一套泥晶灰岩、生物碎屑灰岩、鲕粒灰岩、亮晶砂屑灰岩夹少许粉砂岩岩石组合；夏里组(J2x) 为一套杂色砂泥岩夹少量灰岩及石膏层组成的地层体，局部地区产双壳、腕足及孢粉化石。上侏罗统索瓦组(J3s)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；雪山组(J3x)地层岩性主要为灰色的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩互层。总体而言，中上侏罗统具“三砂夹两灰”特征[25-26]。

2 样品及实验方法

烃源岩样品分别取自羌塘盆地昂达尔错地区毕洛错、曲瑞恰乃和哈日阿隆根3个剖面；样品岩性组合简单，自下而上主要为曲色组油页岩、布曲组泥灰岩和夏里组泥岩。为了降低地表现代有机物质的污染，减少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。样品基础地球化学数据见表1。

样品先被粉碎到小于200目，并进行抽提；饱和烃从抽提物中分离出来后，用Agilent7890-5975c气相色谱质谱联用仪来进行色谱—质谱测试分析，测试标准为《GB/T 18606-2001气相色谱质谱法测定沉积物和原油中生物标志物》。

样品测试分析时，饱和烃的色谱分析载气为99.999%氦气，流速为1 mL/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(60 m×0.25 mm×0.25 μm)；柱温：初温50 ℃保持1 min，以20 ℃/min升温至120 ℃，以4 ℃/min升至250 ℃，再以3 ℃/min升至310 ℃保持30 min。质谱分析时EI(电子轰击电离)源，70 eV；灯丝电流：100 μA；倍增器电压1 200 V； SIM(选择离子检测): 82, 85,98, 123,125, 137,177,183, 187,188, 191,193,201, 205, 217, 218, 231, 232, 245, 253, 259, 369, 412。

3 烃源岩生物标志物组合特征

3.1 下侏罗统曲色组烃源岩生物标志物特征

前人研究认为，在未成熟—低成熟演化阶段，具有奇碳优势(CPI>1.2)的高碳数正构烷烃的分布指示陆源有机质的输入；(C21+C22)/(C28+C29)

表1 羌塘盆地昂达尔错地区侏罗系烃源岩基础地球化学数据

表2 羌塘盆地昂达尔错地区侏罗系烃源岩生物标志物参数

比值可以用于判别母质来源，陆相有机质含量低(0.6～1.2)，海相有机质较高(1.5～5.0)[27]；低的姥植比(Pr/Ph < 1)指示还原环境，中等比值的姥植比(1< Pr/Ph <3)反映次氧化到氧化环境，高的姥植比(Pr/Ph >3)指示氧化环境下的陆源有机质输入[28-30]。曲色组烃源岩抽提物的正构烷烃主峰碳数为16和17，以“前峰型”为主，CPI值中等(1.00～1.03)，正构烷烃轻重比值(C21+C22)/(C28+C29)相对较高，为3.37～5.38；而Pr/Ph的比值相对较低(0.57～0.62)(表2)，具有一定的植烷优势。上述正构烷烃分布特征，揭示了海相有机质输入和较强的还原环境。

高的C19/C23三环萜烷和C24四环萜烷/C26三环萜烷比通常被认为是指示陆源有机质输入的重要标志[30-31]；C27、C28规则甾烷被认为来自水生生物，而C29规则甾烷来源于陆相植物有机质；相对高的伽马蜡烷丰度指示缺氧的高盐度环境[30]。研究区曲色组烃源岩的规则甾烷ααα20RC27-C28-C29分布型式均为“V”型(图2a),C27规则甾烷与C29规则甾烷相对含量大致相当，C28规则甾烷相对含量低于C29规则甾烷(图3)；C19/C23三环萜烷比值较低(0.14～0.16)，而C24四环萜烷/C26三环萜烷比值中等(2.37～2.48)(表2，图4)；伽马蜡烷、降新藿烷、C30重排藿烷含量较低，伽马蜡烷/C30藿烷比值为0.20～0.21；降新藿烷/C30藿烷比值为0.23～0.24(表2，图2b)。上述萜烷、甾烷生标组合特征反映了水生生物有机质输入和较低的盐度环境。

图2 羌塘盆地昂达尔错地区中—下侏罗统烃源岩饱和烃色谱质谱图

图3 羌塘盆地昂达尔错地区中—下侏罗统烃源岩C27-C29 规则甾烷三角图底图据参考文献[32]修改。

低的C30莫烷/C30藿烷比值指示较高的有机质成熟度；而甾烷C2920S/(20S+20R)、C29ββ/(αα+ββ)、Ts/(Ts +Tm ) 、C29Ts/C29藿烷、22S/ (22S+22R)藿烷、重排甾烷/规则甾烷比值随成熟度增加而增加[30-31]。研究区曲色组烃源岩的C30莫烷/C30藿烷比值较小(0.09)；αααC29甾烷20S/(20R+20S)、C29甾烷ββ/(αα+ββ)比值较大，分别为0.35～0.38和0.46～0.48(表2，图5)；Ts相对含量明显大于Tm，Ts /(Ts+Tm)为0.62～0.64；重排甾烷/规则甾烷比值为0.14～0.19；藿烷构型转化参数值较大，22S/(22S+22R)-C31比值为0.57，C31藿烷S/R比值为1.30～1.32，C32藿烷S/R比值为1.35～1.39(表2)。上述生物标志物成熟度参数反映了成熟烃源岩特征。

图4 羌塘盆地昂达尔错地区中—下侏罗统烃源岩抽提物萜烷参数对比

3.2 中侏罗统布曲组烃源岩生物标志物特征

布曲组烃源岩抽提物正构烷烃主峰碳数为20和22，CPI为1.34～1.47；正构烷烃轻重比较高(C21+C22)/(C28+C29)比为28.06～42.2；Pr/Ph比值较低(0.17～0.21)，具明显的植烷优势；规则甾烷ααα20R-C27-C28-C29分布型式均为“V”型(图2c),C27/C29、C28/C29比值均值分别为1.09和0.66(表2，图3)，反映该烃源岩沉积于还原环境，以明显海相有机质输入为主。

图5 羌塘盆地昂达尔错地区中—下侏罗统烃源岩生物标志物成熟度参数对比底图据参考文献[30]修改。

C19三环萜烷/C23三环萜烷和C24四环萜烷/C26三环萜烷比值较低，分别为0.02～0.03和2.36～2.77；伽马蜡烷、降新藿烷较低，伽马蜡烷/C30藿烷比值为0.17～0.19，降新藿烷/C30藿烷比值为0.08～0.20(表2，图2d)，总体反映布曲组烃源岩为海相沉积，且具有较低的盐度条件。

C30重排藿烷/C30藿烷比值为0.03～0.04，C30莫烷/C30藿烷比值为0.11～0.12；αααC29甾烷20S/(20R+20S)、C29甾烷ββ/(αα+ββ)比值较大,分别为0.36～0.38和0.43～0.44(表2，图5)；重排甾烷/规则甾烷比值较低，为0.10～0.13，可能与低成熟度及碳酸盐岩烃源岩岩性有关；而Ts与Tm的相对含量则大致相当，其Ts/(Ts+Tm)比值为0.46～0.52；构型转化参数值中等，22S/(22S+22R)-C31比值为0.53～0.55，C31藿烷S/R比值为1.13～1.24，C32藿烷S/R比值为1.61～1.73(表2)，显示低熟—成熟的碳酸盐岩类烃源岩特征。

3.3 中侏罗统夏里组烃源岩生物标志物特征

中侏罗统夏里组烃源岩抽提物的正构烷烃主峰碳数为22和23,CPI值相对较高(1.38～1.58)；C19三环萜烷/C23三环萜烷和C24四环萜烷/C26三环萜烷比值较高，均值分别为0.14和2.65，反映了陆源有机质输入；部分样品的正构烷烃轻重比值(C21+C22)/(C28+C29)极高(88.15)；规则甾烷ααα20RC27-C28- C29分布型式呈近“L”型(图2e),C27规则甾烷相对含量明显大于C29规则甾烷,C27/C29比值均值为1.82，显示了较强的海相有机质输入特征。因此该烃源岩沉积有机质应为陆相和海相混合型有机质输入为主，显示了海陆过渡相沉积环境。

Pr/Ph的比值相对较低(0.39～0.58)，具有一定的植烷优势；伽马蜡烷、降新藿烷、C30重排藿烷含量较低，伽马蜡烷/C30藿烷比值为0.20，降新藿烷/C30藿烷比值为0.15(表2，图2f)，揭示了还原环境和较低的盐度条件。

αααC29甾烷20S/(20R+20S)、C29甾烷ββ/(αα+ββ)比值中等,分别为0.35和0.36(表2，图5)；重排甾烷/规则甾烷比值较低(0.11)；Ts相对含量明显小于Tm，Ts/(Ts+Tm)均值为0.53。藿烷构型转化参数: C30重排藿烷/C30藿烷比值为0.03，C30莫烷/C30藿烷比值为0.14，22S/(22S+22R)-C31比值为0.55，C31藿烷S/R比值为1.20(表2)。生物标志物参数总体反映中侏罗统夏里组烃源岩呈现低成熟特征。

4 指示意义

生物标志物综合特征指示曲色组和布曲组烃源岩以海相藻类有机质输入为主，有机质类型主要为腐泥型、腐殖腐泥型；而夏里组烃源岩以海陆过渡相有机质输入为主，有机质类型主要为腐殖型及腐泥腐殖型。上述3套烃源岩生物标志物特征反映的有机质类型与镜检结果相一致(表1)；Pr/Ph、伽马蜡烷/C30藿烷等生物标志物参数均反映了3套烃源岩沉积于一定的还原环境并具有较低的盐度条件。

C30莫烷/C30藿烷、αααC29甾烷20S/(20R+20S)、C29甾烷ββ/(αα+ββ)、Ts/(Ts+Tm)等生物标志物成熟度参数反映了下侏罗统曲色组烃源岩具有成熟烃源岩特征，中侏罗统布曲组烃源岩显示低熟—成熟的碳酸盐岩类烃源岩特征，中侏罗统夏里组烃源岩呈现低成熟特征。这与它们的Tmax参数显示结果是一致的(表1)。

5 结论

(1) 羌塘盆地昂达尔错地区3套烃源岩具有不同的生物标志物组合特征。下侏罗统曲色组烃源岩具有较高的Ts/Tm、C31藿烷S/R及重排甾烷/规则甾烷比；中侏罗统布曲组烃源岩以相对较低的Pr/Ph和C19/C23三环萜烷比区别于其他2套烃源岩。

(2) 生物标志物参数组合指示曲色组烃源岩形成于较低盐度的沉积环境，且以海相水生生物有机质输入为主；布曲组烃源岩为较强还原环境的海相沉积；夏里组烃源岩为低盐度的海陆过渡相沉积。

(3) 生物标志物成熟度参数分析表明，曲色组烃源岩总体呈现成熟烃源岩特征，布曲组烃源岩呈现低熟—成熟烃源岩特征，夏里组烃源岩呈现低成熟烃源岩特征。

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(编辑 徐文明)

Biomarker characteristics of Jurassic source rocks in Angdarco area in Qiangtang Basin and their significance

Peng Qinghua1,2, Du Baiwei1,2, Xie Shangke1,2, Zheng Bo1,2

(1.ChengduCenterofChinaGeologicalSurvey,Chengdu,Sichuan610081,China; 2.KeyLaboratoryforSedimentaryBasinandOilandGasResources,MinistryofLandandResources,Chengdu,Sichuan610081,China)

The characteristics of biomarkers for three sets of main source rocks in Angdarco area of the Qiangtang Basin were studied, and the significance for sedimentary environment and thermal maturity was discussed, based on the analyses of saturated hydrocarbon chromatogram and mass spectrometry. Thermally mature source rocks from the Lower Jurassic Quse Formation have relatively higher ratios of (C21+C22)/(C28+C29), Ts/Tm, C31homohopaneS/R, and rearranged sterane/regular sterane. The main sources were sapropelic and humic-sapropelic marine organic matter. Source rocks from the Middle Jurassic Buqu Formation were deposited in a reducing environment, and were distinguished from the other two source rocks by relatively lower ratios of Pr/Ph and C19/C23tricyclic terpane, which indicated sapropelic and humic-sapropelic organic matter inputs, at low mature to mature stage. Source rocks from the Middle Jurassic Xiali Formation were deposited in a marine-terrestrial transitional environment with a lower salinity, presenting humic and sapropelic-humic organic matter inputs, and low thermal maturity.

source rock; biomarker; Jurassic; Angdarco area; Qiangtang Basin

1001-6112(2017)03-0370-07

10.11781/sysydz201703370

2016-12-20；

2017-03-21。

彭清华(1984—)，男，硕士，工程师，从事青藏地区非常规油气研究工作。E-mail: pqh1984yes@126.com。

中国地质调查局“青藏高原非常规油气调查” 项目(1212011221106)资助。

TE122.113

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