广东三水盆地布心组烃源岩干酪根类型*

唐鑫萍

（中国石油大港油田公司勘探开发研究院，天津 300280）

引言

烃源岩是形成油气（烃类）的物质基础，也是石油地质学的根基所在。干酪根（Kerogen）是烃源岩中有机质的主体，由沉积物腐泥化及腐殖化过程形成，是一种成分结构均很复杂的高分子聚合物，约占总有机质的90%，甚至更多[1]。前人大量研究表明，80%以上的石油烃是由干酪根转化而成[2-3]。然而不同类型的干酪根具有不同的生油门限值、不同的生烃潜力、不同的生烃过程，也会形成的不同的烃类产物[4-7]。因此干酪根类型是评价烃源岩的关键指标。

干酪根类型的研究方法有显微组分分析和元素分析两类。前人的研究表明，显微组分分析可以对干酪根组分进行显微镜下直观的识别，但在定量评价方面具有一定模糊性；干酪根元素分析方法可以获得定量的元素组分、通过元素图版进行定量评价，但无法识别岩石显微组分，从而制约后续生烃潜力研究[1-3]。因此，本文综合运用上述2 种方法，首先开展干酪根显微组分分析、识别显微组分；然后开展干酪根元素分析，确定干酪根类型。

1 地质背景

三水盆地位于广东省中部，地跨清远市、佛山市、肇庆市、广州市等行政区域，面积为3375km2[8]。盆地构造位置处于华南大陆南缘，形成于晚白垩世时期华南陆缘的伸展-破裂作用。在古生界海相碳酸盐岩基底之上，沉积了陆相成因的白垩系、古近系地层。在新近纪时期盆地处于抬升剥蚀阶段，因此盆地缺失新近系地层，造成了第四系表土直接覆盖在古近系地层之上的沉积特征[9-10]。古近系地层自下而上可分为布心组、西布组、华涌组，其中布心组发育厚层的湖相暗色泥岩，是全盆地最主要的烃源岩[11-13]。布心组自下而上可分为布一段、布二段、布三段，其中暗色泥岩主要分布在布二段和布三段。

本次研究以布二段和布三段的暗色泥岩烃源岩为研究对象，综合运用显微组分分析和元素分析的方法，旨在明确布心组烃源岩干酪根类型，为三水盆地石油地质研究夯实基础。

图1 三水盆地区域位置示意图

2 显微组分分析

首先将烃源岩样品制成粉末，然后利用有机溶剂加热抽提，得到抽提后的干酪根样品（具体制样过程参照文献[1]）。将每份干酪根样品分为两份，一份制作薄片，利用光学显微镜进行观察；另一份利用元素分析仪进行C、H、O 元素定量分析。

干酪根显微组分分析包括镜下观察和经验公式计算两个步骤。首先是镜下观察，运用显微镜，根据投射光照射下干酪根的透光色、形态及结构特征，观察、识别并划分出腐泥组、壳质组、镜质组、惰质组等显微组分。其中，腐泥组包括腐泥无定形体、藻类体、腐泥碎屑体等成分；壳质组包括树脂体、角质体、孢粉体等成分；镜质体包括结构镜质体和无结构镜质体2 种成分。

通过干酪根镜下观察、识别，可统计各类显微有机组分的百分含量。布二段和布三段43 个烃源岩样品的干酪根显微组分分析结果表明，布二段烃源岩干酪根样品中平均的腐泥组、壳质组、镜质组、惰质组分别占58%、10%、21%、11%；布三段烃源岩干酪根样品中平均的腐泥组、壳质组、镜质组、惰质组分别占37%、15%、33%、15%。相比之下，布二段具有较多的腐泥组、布三段具有较多的镜质组。

将组分含量乘以相应的加权系数，采用经验公式进行干酪根类型指数KI 值的计算。公式如下：

KI=（腐泥组*100+壳质组*50-镜质组*75-惰质组*100）/100

获得干酪根类型指数KI 值后，采用相应的划分标准，可确定干酪根类型。划分标准为当KI≥80，干酪根为I 型；KI 在 80～40 之间，干酪根为Ⅱ1型；KI 在 40～0 之间，干酪根为Ⅱ2型，TI＜0，干酪根为Ⅲ型。

Ⅰ型指腐泥型、Ⅱ1型指腐殖腐泥型、Ⅱ2型指腐泥腐殖型、Ⅲ型指腐殖型。其中，Ⅰ型具有相对较多的腐泥组，Ⅲ型具有相对较多的镜质组，Ⅱ1型与Ⅱ2型通常被认为是Ⅰ型与Ⅲ型之间的过渡类型。

布二段和布三段的干酪根显微组分分析结果表明，干酪根KI 值均为40～0 之间，干酪根类型均为Ⅱ2型（见表1）。但仔细分析不难发现，布二段KI 值36.25，虽为Ⅱ2型，但非常靠近Ⅱ1型；而布三段KI 值为4.75，虽为Ⅱ2型，但非常靠近Ⅲ型。结合具体组分含量的对比分析，其原因与布二段具有较多的腐泥组、布三段具有较多的镜质组有关。

3 元素分析

不同环境成因的有机质形成的干酪根，其内部含类脂化合物、直链烷烃、多环芳烃、含氧官能团等成分的数量各不一样，造成C、H、O 这3 个主量含量的不一样。因此可用C、H、O 三种元素的原子比来划分干酪根类型。

三水盆地布心组不同层位的43 个烃源岩中干酪根样品的元素测定表明，干酪根H/C 比分布于0.56～1.42，均值为 0.99；O/C 比分布于 0.04～0.42，均值为 0.11，干酪根为Ⅱ1-Ⅱ2型、少量Ⅲ型。其中布二段27 个样品的干酪根H/C 比分布于0.56～1.42，均值为1.04；O/C 比分布于0.04～0.17，均值为0.08，干酪根为Ⅱ1-Ⅱ2型。布三段16个样品的干酪根H/C 比分布于0.66～1.14，均值为0.91；O/C 比分布于0.06～0.42，均值为0.15，干酪根主要为Ⅱ2型、少量Ⅲ型（如图2）。

表1 三水盆地布心组烃源岩干酪根显微组分分析结果表

图2 三水盆地布心组烃源岩干酪根元素分析图

综上所述，三水盆地布二段和布三段的烃源岩干酪根类型有一定差异，布二段干酪根为Ⅱ1-Ⅱ2型；布三段干酪根主要为Ⅱ2型、少量Ⅲ型。元素分析的这一结果，与显微组分分析得到的“布二段具有较多的腐泥组、布三段具有较多的镜质组”的结果吻合。说明了综合研究方法的可靠性。

4 结论

综合运用显微组分分析和元素分析2 种方法，明确了布心组烃源岩干酪根类型。研究取得了以下几点结论。

（1）显微组分分析表明，布二段烃源岩干酪根样品中平均的腐泥组、壳质组、镜质组、惰质组分别占58%、10%、21%、11%，干酪根类型指数值36.25；布三段烃源岩干酪根样品中平均的腐泥组、壳质组、镜质组、惰质组分别占37%、15%、33%、15%，干酪根类型指数值4.75。

（2）元素分析表明，布二段和布三段的烃源岩干酪根类型有一定差异，布二段干酪根H/C 比分布于0.56～1.42，均值为 1.04；O/C 比分布于 0.04～0.17，均值为 0.08，干酪根为Ⅱ1-Ⅱ2型；布三段干酪根H/C 比分布于0.66～1.14，均值为 0.91；O/C 比分布于 0.06～0.42，均值为 0.15，干酪根主要为Ⅱ2型、少量Ⅲ型。

（3）综合显微组分分析和元素分析2 种方法研究成果，分析认为，布二段具有较多腐泥组、布三段具有较多镜质组是造成布二段和布三段干酪根类型差异的原因。