松辽盆地古龙页岩有机质丰度旋回性与岩相古地理

付秀丽 蒙启安 郑 强 王忠杰金明玉 白 月 崔坤宁

（1.东北石油大学地球科学学院，黑龙江 大庆 163318；2.中国石油大庆油田有限责任公司勘探开发研究院，黑龙江 大庆 163712；3.黑龙江省陆相页岩油重点实验室，黑龙江 大庆 163712；4.中国石油大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司，黑龙江 大庆 163311）

0 引 言

有机质丰度是国内外含油气盆地烃源岩评价的重要内容之一［1-6］，也是页岩油甜点评价的重要指标［7-8］，评价方法以实验分析及测井多指标预测为主，主要评价参数为有机碳含量（w（TOC））、氯仿沥青“A”含量、岩石热解参数S1及S2等［9-12］。前人［13-20］研究认为烃源岩的分布受控于深水陆棚相、深海相和半深湖—深湖相等沉积相带的控制。

页岩有机质丰度的分布规律与沉积环境及沉积相具有一定关系，页岩形成的地球化学环境如古气候、古盐度、古氧化还原环境及古生产力很大程度上控制了有机质的富集［21-22］。吉利明、李浩等［22-24］认为有机质丰度的影响因素主要为构造沉降、藻类富集、热液活动及沉积相等。崔宝文等［25］认为有机层序的分布受到沉积古环境的控制，与古盐度、古气候、氧化还原环境、古水深及古生产力具有很好的相关性。

前人［7-8］对于松辽盆地青山口组一、二段烃源岩有机质丰度的研究包括烃源岩评价、资源潜力分析及形成古环境分析等，对古龙页岩有机质组分、成熟度及有机质演化进行了详细研究［8］，建立了古龙页岩有机层序地层划分方案［25］。但对于松辽盆地古龙页岩有机质丰度旋回性的分析未见报道，缺乏有机质丰度旋回性变化特征与岩相古地理演化的关系的研究，影响了对古龙页岩油富集规律的认识。

本文以丰富的古龙页岩岩心资料为基础，通过岩心观察与毫米级精描、岩石热解、全岩矿物分析测试等研究方法，结合松辽盆地青山口组沉积和构造背景，确定古龙页岩岩相的划分方案，厘清松辽盆地北部青山口组一、二段湖相区有机质丰度旋回性变化特征，分析其与岩相古地理演化的关系。研究成果可以有效指导页岩油富集规律认识并丰富页岩油成藏地质理论，为页岩油勘探开发及井位部署提供重要依据。

1 地质背景

松辽盆地位于中国东北地区，是世界上最大的典型陆相沉积盆地之一。盆地共划分为6 个一级构造单元（图1（a））。盆地内地层主要发育3 层结构：基底、断陷层和坳陷层［26-28］。松辽盆地中浅层已发现的油气主要分布在白垩系泉头组—嫩江组，发育姚二、三段和嫩一段的萨尔图油层（S）、姚一段的葡萄花油层（P）、青二、三段的高台子油层（G）和泉三、四段的扶余油层（FY）（图1（b））。

松辽盆地曾发生过2 次大规模的湖泛地质事件，主要发生在青山口组一段和嫩江组一段［27-28］。

古龙页岩主要发育在松辽盆地青山口组一、二段，青山口组地层是坳陷期首次湖泛期形成的，沉积相以三角洲—湖相沉积为主，中央坳陷区青山口组一段Q1—Q6油层组和青山口组二段中下部Q7—Q9油层组主要沉积了200～500 m 厚的、以泥页岩为主的细粒沉积，夹有薄层介屑灰岩、泥质粉砂岩和泥质白云岩夹层［29］。

青山口组一段湖相面积达到4.2×104km2，其暗色泥页岩厚度平均为65 m，是优质烃源岩最为发育的层段。青山口组二段湖相面积为2.8×104km2，其暗色泥页岩厚度平均为185 m，是仅次于青山口组一段优质烃源岩发育的层段［26］。

松辽盆地青山口组一、二段湖相区泥页岩累计沉积厚度比例超过90%，w（TOC）整体大于1%。

松辽盆地青山口组一段Q1—Q6油层组和青山口组二段中下部Q7—Q9油层组是目前古龙页岩油勘探开发的重点层位（图1（b）），齐家—古龙地区是松辽盆地青山口组一段和青山口组二段中下部中—高成熟页岩油勘探的重点地区。

图1 松辽盆地构造分区及地层柱状图Fig.1 Structural division and stratigraphic column of Songliao Basin

松辽盆地青山口组一段和青山口组二段中下部半深湖—深湖相的页岩有机质丰度较高，而其他白云岩、灰岩及粉砂岩薄层的有机质丰度较低，这种岩性旋回性变化导致了有机质丰度的旋回性变化，而沉积岩性的变化反映了岩相古地理的变化，因此，正确认识松辽盆地青山口组一段和青山口组二段下部有机质丰度旋回性变化特征及成因，对于解释古龙页岩形成的沉积环境具有重要意义。

2 有机质丰度旋回性特征

松辽盆地青山口组一段和青山口组二段下部共划分为9 个油层组，青一段为Q1—Q6油层组，青二段为Q7—Q9油层组（图1（b）），为目前古龙页岩油勘探开发的重点油层。

青山口组一段和青山口组二段下部烃源岩有机质类型主要为I 型，有机质组分主要为藻类体，有机碳含量越高、藻类体含量越高［8］，纵向上有机碳含量（w（TOC））和游离烃含量（S1）呈现旋回性变化［26］（图2）。

图2 松辽盆地井A3青山口组有机质丰度综合柱状图Fig.2 Comprehensive stratigraphic column of organic matter abundance in Well A3 in Songliao Basin

2.1 青一段

2.1.1 Q1油层组

Q1油层组w（TOC）和S1发育2 个向上变大的次级旋回和1个向上变小的次级旋回。

从底部数第1 个次级旋回为向上变大，底部w（TOC）平均为1.2%，顶部变大平均为2.7%，底部S1平均为4.4 mg/g，顶部为9.4 mg/g。

第2 个次级旋回向上变小，底部w（TOC）平均为2.7%，顶部变小为2.1%，底部S1平均为9.4 mg/g，顶部为7.4 mg/g。

第3 个次级旋回台阶式向上变大，持续的时间较长，其底部w（TOC）平均为2.1%，向上逐渐变大为4.0%，底部S1平均为7.4 mg/g，向上逐渐变大为14.2 mg/g。

2.1.2 Q2油层组

Q2油层组w（TOC）和S1发育2 个次级旋回。

底部第1 个次级旋回w（TOC）平均为2%，向上变大为5.2%，底部S1平均为9.9 mg/g，向上变大为14.8 mg/g。

第2 个次级旋回w（TOC）平均为5.2%，顶部急剧减小变为1.9%；底部S1平均为14.8 mg/g，向上变小为7.0 mg/g。

2.1.3 Q3油层组

Q3油层组w（TOC）和S1整体为锯齿状变化，总体上发育4 个次级旋回，w（TOC） 为1.6%～2.7%，S1为5.2～11.9 mg/g，向上变大。

从底部数第1 个次级旋回向上变大，底部w（TOC）平均为1.9%，向上变大为2.6%，底部S1平均为6.3 mg/g，向上增大为9.7 mg/g。

第2 个次级旋回台阶式向上变小，底部w（TOC）平均为2.6%，向上减小为1.6%，底部S1平均为9.7 mg/g，顶部为5.8 mg/g。

第3 个次级旋回台阶式向上变大，底部w（TOC）平均为1.7%，顶部为2.6%，底部S1平均为5.9 mg/g，顶部为10.8 mg/g。

第4 个次级旋回台阶式向上变小，底部w（TOC）平均为2.4%，顶部为1.8%，底部S1平均为8.0 mg/g，向上减小为5.8 mg/g。

2.1.4 Q4油层组

Q4油层组w（TOC）和S1呈现先增大后减小变化趋势，发育2 个向上变大的次级旋回和1 个向上变小的次级旋回。

下部第1 个次级旋回向上变大，w（TOC）平均值从底部的1.6%，向上增大为顶部的2.6%，S1平均值从底部的5.6 mg/g 变为8.5 mg/g。

第2 个次级旋回向上变大，w（TOC）平均值从底部的1.7%，增大为顶部的2.6%，S1平均值从底部的5.9 mg/g 增大为顶部的8.8 mg/g。

第3 个次级旋回向上变小，w（TOC）平均值从底部的1.9%，向上变大为顶部的1.7%，S1平均值从底部的7.7 mg/g 向上变为顶部的6.0 mg/g。

2.1.5 Q5油层组

Q5油层组w（TOC）和S1整体呈现先减小、增大再减小的趋势，发育3 个次级旋回。

底部第1 个次级旋回向上变小，w（TOC）平均值从底部的2.3%向上变小为顶部1.9%，S1平均值从底部的8.6 mg/g 向上变小为顶部的6.7 mg/g。

第2 个次级旋回向上变大，w（TOC）平均值从底部的1.9%向上变为2.5%，S1平均值从底部的6.5 mg/g 向上变为顶部的10.0 mg/g。

第3 个次级旋回向上变小，w（TOC）平均值从底部的2.5%向上变为顶部的1.9%，S1平均值从底部的8.1 mg/g 向上变为6.4 mg/g。

2.1.6 Q6油层组

Q6油层组w（TOC）和S1呈现先减小、增大后减小的变化趋势，发育5 个次级旋回。

下部第1 个次级旋回向上变小，w（TOC）平均值从底部的1.9%向上变为1.3%，S1平均值从底部的6.2 mg/g 向上变为顶部的3.9 mg/g。

第2 个次级旋回向上变大，w（TOC）平均值从底部的1.2%向上变为顶部的1.5%，S1平均值从底部的4.1 mg/g 向上变为顶部的7.4 mg/g。

第3 个次级旋回向上变小，w（TOC）平均值从底部的1.5%向上变为1.0%，S1平均值从底部的5.4 mg/g 向上变为顶部4.2 mg/g。

第4 个次级旋回向上变大，w（TOC）平均值从底部的1.0%向上变为1.6%，S1平均值从底部的4.2 mg/g变为顶部的5.9 mg/g。

第5 个次级旋回向上变小，w（TOC）平均值从底部的1.6%向上变为1.0%，S1平均值从底部的5.9 mg/g 向上变为顶部的4.7 mg/g。

2.2 青二段

2.2.1 Q7油层组

Q7油层组w（TOC）和S1呈现向上增大、减小后又增大的趋势，进一步可划分为3 个次级旋回。

最下部第1 个次级旋回向上变大，w（TOC）平均值从1.4% 变为1.8%，S1平均值从底部4.7 mg/g 向上变为顶部的6.6 mg/g。

第2 个次级旋回向上变小，w（TOC）平均值从1.7%向上变为1.2%，S1平均值从6.3 mg/g 向上变为4.5 mg/g。

第3 个次级旋回向上变大，w（TOC）平均值从1.2%变为2.0%，S1平均值从底部3.2 mg/g 向上变为顶部的5.8 mg/g。

2.2.2 Q8油层组

Q8油层组w（TOC）和S1整体呈现锯齿状变化，w（TOC）平均值为1.7%～2.4%，S1平均值为2.3～8.3 mg/g，从下到上共发育3 个向上变小的次级旋回，3 个向上变大的次级旋回。

从最下部数第1 个次级旋回向上变小，w（TOC）平均值从1.6%向上变小为1.1%，S1平均值从底部的5.9 mg/g 向上变小为5.2 mg/g。

第2 个次级旋回向上变大，w（TOC）平均值从1.1%向上变大为1.8%，S1平均值从底部的5.2 mg/g向上变大为5.9 mg/g。

第3 个次级旋回向上变小，w（TOC）平均值从1.8% 向上变小为1.3%，S1平均值从底部的5.9 mg/g 向上变小为4.6 mg/g。

第4 个次级旋回曲线呈现指状剧增变化，w（TOC）平均值从1.5%向上骤变为3.4%，S1平均值从底部的4.3 mg/g 向上变大为11.1 mg/g。

第5 个次级旋回向上急剧减小，w（TOC）平均值从3.4%向上变小为1.8%，S1平均值从底部的11.1 mg/g 向上变小为5.0 mg/g。

第6 个次级旋回向上增大，w（TOC）平均值从1.6%向上逐渐变大为2.1%，S1平均值从底部的4.7 mg/g 向上变大为9.2 mg/g。

2.2.3 Q9油层组

Q9油层组发育6 个次级旋回。

从下部数第1 个次级旋回向上变大，w（TOC）平均值从1.8%向上稍微增大为2.7%，S1平均值从底部的7.1 mg/g 向上变大为11.2 mg/g。

第2 个次级旋回向上变小，w（TOC）平均值从2.7%向上变小为1.8%，S1平均值从11.1 mg/g 向上变小为3.5 mg/g。

第3 个次级旋回向上变大，w（TOC）平均值从1.2% 向上变大为2.2%，S1平均值从底部的3.2 mg/g 变大为8.0 mg/g。

第4 个次级旋回向上变小，w（TOC）平均值从2.2%向上变小为1.2 %，S1平均值从8.0 mg/g 变小为4.4 mg/g。

第5 个次级旋回向上变大，其中w（TOC）平均值从1.2%向上变大为2.7%，S1平均值从底部的4.4 mg/g 变大为9.7 mg/g。

第6 个次级旋回呈台阶式逐渐向上变小，其中w（TOC）平均值从底部的2.6% 向上变小为1.0%，S1平均值从底部的9.6 mg/g 向上变小为3.4 mg/g。

3 岩相类型划分

3.1 划分依据

松辽盆地青山口组一段和青山口组二段下部岩性以页岩为主，根据前人［13］对细粒沉积岩的划分方案，按照层理构造、矿物类型、有机质丰度及页理密度等地质特征对青山口组一段和青山口组二段下部岩相进行划分。

3.1.1 层理构造

青山口组一段和青山口组二段下部岩心精描显示，页岩岩石原生构造具有纹层状和层状2 种典型沉积构造类型。

纹层状构造包括黏土质纹层和长英质纹层2 种类型，单纹层厚度小于1 cm，发育水平层理，表现形式为：（1）黏土质纹层与长英质纹层薄互层，单纹层厚度多小于1 mm；（2）主体为黏土质纹层或纹层组，局部夹长英质纹层，表现为夹纹层构造，所夹纹层厚度多小于1 cm。

层状构造主要表现为夹杂于泥岩段中的粉（细）砂岩和介形虫灰岩，厚度大于1 cm。

3.1.2 矿物类型

矿物成分根据细粒沉积物中的主要矿物类型，采用黏土—长英质—碳酸盐矿物三端元进行划分，进一步细分为黏土质、长英质和碳酸质3 种类型。

3.1.3 有机质丰度

w（TOC）是反映有机质丰度的直接参数，也是页岩油成藏条件评价的重要指标。依据w（TOC） 将细粒沉积物划分为高有机质含量（w（TOC） ≥2%）、 中 等 有 机 质 含 量（2%＞w（TOC） ≥1%） 和低有机质含量（w（TOC） ＜1%）3 种类型。

3.1.4 页理密度

目前对页岩岩相的划分，基本上采用了上述4个参数或其中某个参数，但松辽盆地古龙页岩储集系统为有机、无机双重成因，主要由基质孔隙—页理缝组成［30］，水平页理缝极为发育，因此，本文采用了页理（纹层）密度参数进行松辽盆地青山口组一段和青山口组二段下部的岩相划分。

页理（纹层）密度为每米岩心柱中发育的页理条数，根据实际情况，将松辽盆地青山口组一段和青山口组二段下部页理密度分为3 个等级：大于等于2 000 条/m、大于等于1 000 到小于2 000 条/m 和小于1 000 条/m，其中前2 个等级归为高页理密度，后1 个等级归为低页理密度。

3.2 岩相类型

在以上划分方案的基础上，结合松辽盆地青山口组一段和青山口组二段下部细粒沉积物的有机质含量、岩心、薄片、全岩矿物成分及页理密度将岩相划分为7 种类型：高有机质高密度纹层黏土质页岩相、高有机质高密度纹层长英质页岩相、中有机质低密度纹层长英质页岩相、低有机质低密度纹层长英质页岩相、低有机质层状粉砂岩相、低有机质层状介屑灰岩相和低有机质层状白云岩相（表1），其中前3 种为主要岩相类型（图3）。

表1 松辽盆地青山口组一段和青山口组二段下部细粒沉积岩相类型划分Table 1 Classification of fine-grained sedimentary lithofacies of Member Qing-1 and lower Qing-2 in Songliao Basin

图3 松辽盆地青山口组一段和青山口组二段细粒沉积岩页岩相特征照片Fig.3 Shale lithofacies and characteristics of fine-grained sedimentary rock of Member Qing-1 and Qing-2 in Songliao Basin

4 岩相古地理特征

4.1 单井有机质丰度旋回性

松辽盆地青山口组一段和青山口组二段下部页岩有机质丰度纵向上整体呈现多旋回、多期次的变化规律，这种变化与页岩形成的沉积环境和岩相类型相关性强。

由于Q2油层代表了青一段页岩有机质旋回的典型沉积特征，Q9油层组代表了青二段页岩有机质旋回的典型特征，以松辽盆地青山口组一段Q2油层组和青山口组二段Q9油层组为代表说明有机质丰度纵向上的旋回性变化与岩相古地理的变化。

高有机质高密度纹层页岩相代表了高密度长英质（介屑）与黏土质层偶发育于富含有机质的深湖—半深湖环境中，这些通常存在稳定的水体分层，在气候波动的情况下形成高密度的纹层，但整体形成于强还原—还原水体中，主要包括高有机质高密度纹层黏土质页岩相和高有机质高密度纹层长英质页岩相。

高有机质高密度纹层黏土质页岩相主要发育于青山口组一段下部。颜色以灰黑色为主，纹层形态平直且连续性好，纹层成分以贫富有机质黏土质纹层为主，极少量长英质或介屑纹层（图3）。纹层厚度小于等于1 mm，纹层密度则大于等于1 000 条/m（图4）。由于热演化程度较高，有机质排烃后黏土纹层色差不明显，整体较暗（图3）。有机质丰度较高，w（TOC）≥2%，其形成时水体古盐度常为淡水—微咸水或者淡水—咸水交替环境。

图4 松辽盆地井A3青一段Q2油层组沉积环境Fig.4 Sedimentary environment of Q2 oil layers in Member Qing-1 of Well A3 in Songliao Basin

高有机质高密度纹层长英质页岩相主要发育于青一段上部。颜色为灰黑色，纹层形态平直且连续，纹层成分以贫富有机质黏土质纹层为主，夹少量长英质或介屑纹层（图3）。纹层厚度小于1 mm，长英质纹层小于0.5 mm，纹层密度则大于1 000 条/m（图4）。可见暗纹层夹亮纹层，但由于热演化程度较高，有机质排烃后暗纹层整体较暗，表象模糊（图3）。有机质丰度较高，w（TOC）≥2%，其形成时水体古盐度常为淡水—微咸水，其次为淡水—咸水交替环境，整体形成于强还原沉积环境。

中低有机质层段多与低密度纹层发育段相对应，其中中有机质低密度纹层长英质页岩相主要发育于青山口组一段上部和青山口组二段下部，代表了中等湖泊生产力（中等有机质含量）在良好的保存条件与外缘长英质沉积物间歇性注入条件下，藻类体呈断续层状分布的沉积特征。颜色为灰黑—深灰色，纹层形态平直、连续—断续，纹层成分以长英质纹层为主，其次为黏土质或介屑纹层，其中可见泄水构造。纹层厚度多大于1 mm，纹层密度则小于1 000 条/m（图5）。表现为暗纹层夹亮纹层特征，可见较厚的长英质或介屑纹层（图3）。有机质丰度相对较低，1%≤w（TOC）＜2%。

图5 松辽盆地井A3青二段Q9油层组沉积环境Fig.5 Sedimentary environment in Q9 oil layers in Member Qing-2 of Well A3 in Songliao Basin

低有机质低密度纹层长英质页岩相主要发育于青山口组二段半深湖相。低湖泊生产力在贫氧还原环境的保存条件下，有机质呈零散分布，多数为低密度纹层页岩沉积。低密度长英质与黏土质层偶发育于淡水—微咸水环境，水体分层不稳定，水底多为贫氧还原状态，有机质富集环境相对较差。页岩颜色为灰黑—深灰色，纹层形态平直—波状、连续—断续，纹层成分以长英质纹层为主，其次为黏土质或介屑纹层。纹层厚度多大于2 mm，纹层密度则小于1 000 条/m。表现为暗纹层夹亮纹层，可见较厚的长英质或介屑纹层（图3）。有机质丰度相对较低，w（TOC）＜1%。

4.2 连井有机质丰度旋回性

连井剖面上可以看出松辽盆地古龙页岩有机质丰度变化及岩相变化特征，以松辽盆地东西向井Y2—井C6 和南北向井A9—井Q1 青山口组一段Q2油层组连井岩相剖面、松辽盆地东西向井Y2—井C6 和南北向井A9—井Q1 青山口组二段Q9油层组联井岩相剖面为例， 说明这种变化特征（图6—图9）。

4.2.1 Q2油层组

松辽盆地东西方向上（图6），井Y2—井C6 青山口组一段Q2油层组岩相剖面发育了高有机质高密度纹层黏土质页岩相、高有机质高密度纹层长英质页岩相、中有机质低密度纹层长英质页岩相、低有机质层状介屑灰岩相和低有机质层状白云岩相5种岩相类型。其中，高有机质高密度纹层黏土质页岩相和高有机质高密度纹层长英质页岩相为主要类型。垂向上，下部均发育高有机质高密度纹层黏土质页岩相，上部过渡为高有机质高密度纹层长英质页岩相和中有机质低密度纹层长英质页岩相，各岩相发育较稳定，反映了水体突然变深到变浅的旋回过程，只在局部发育低有机质层状介屑灰岩相和低有机质层状白云岩相。从东西方向看，在井A2 和井A3 井处高有机质高密度纹层黏土质页岩相和高有机质高密度纹层长英质页岩相地层沉积发育，向两侧减薄。

图6 松辽盆地井Y2—井C6东西向Q2油层组岩相剖面Fig.6 W-E section lithofacies of Q2 oil layers of Well Y2-Well C6 in Songliao Basin

松辽盆地南北向方向上（图7），井Q1—井A9岩相剖面Q2油层组发育了高有机质高密度纹层黏土质页岩相、高有机质高密度纹层长英质页岩相、中有机质低密度纹层长英质页岩相、低有机质层状粉砂岩相、低有机质层状介屑灰岩相和低有机质层状白云岩相6 种岩相类型。其中，高有机质高密度纹层黏土质页岩相和高有机质高密度纹层长英质页岩相为主要类型。垂向上，下部均发育高有机质高密度纹层黏土质页岩相，上部过渡为高有机质高密度纹层长英质页岩相和中有机质低密度纹层长英质页岩相，各岩相发育较稳定，反映了水体突然变深到变浅的旋回过程，只在局部发育低有机质层状粉砂岩相、低有机质层状介屑灰岩相和低有机质层状白云岩相。从横向上看，高有机质高密度纹层黏土质页岩相在井A3 和井A9 处发育，沉积厚度较大，向北逐渐减薄，低有机质层状粉砂岩相和低有机质层状介屑灰岩相主要发育在剖面北部。

图7 松辽盆地井A9—井Q1南北向Q2油层组岩相剖面Fig.7 S-N section lithofacies of Q2 oil layers of Well A9-Well Q1 in SongLiao Basin

4.2.2 Q9油层组

松辽盆地东西方向上（图8），井Y2—井C6 岩相剖面Q9油层组发育了高有机质高密度纹层黏土质页岩相、高有机质高密度纹层长英质页岩相、中有机质低密度纹层长英质页岩相、低有机质低密度纹层长英质页岩相、低有机质层状粉砂岩相、低有机质层状介屑灰岩相和低有机质层状白云岩相7 种岩相类型。其中，高有机质高密度纹层长英质页岩相和中有机质低密度纹层长英质页岩相为主要类型。垂向上，下部均发育高有机质高密度纹层长英质页岩相，上部过渡为中有机质低密度纹层长英质页岩相和低有机质低密度纹层长英质页岩相，各岩相发育较稳定，反映了水体突然变深到变浅的旋回过程，只在局部发育低有机质层状粉砂岩相和低有机质层状白云岩相。从横向上看，高有机质高密度纹层黏土质页岩相只在中部井A3 井处Q9油层组局部发育，整体高有机质高密度纹层长英质页岩相在中部井A2—井Z2 井区发育较厚，而向两侧逐渐减薄，尤其至朝阳沟阶地井C6 井处，主要以中有机质低密度纹层长英质页岩相和低有机质低密度纹层长英质页岩相为主，而高有机质高密度纹层长英质页岩相逐渐尖灭。

图8 松辽盆地井Y2—井C6东西向Q9油层组岩相剖面Fig.8 W-E section lithofacies of Q9 oil layers of Well Y2-Well C6 in SongLiao Basin

松辽盆地南北方向上（图9），井Q1—井A9岩相剖面Q9油层组发育了高有机质高密度纹层长英质页岩相、中有机质低密度纹层长英质页岩相、高有机质高密度纹层黏土质页岩相、低有机质低密度纹层长英质页岩相、低有机质层状粉砂岩相、低有机质层状介屑灰岩相和低有机质层状白云岩相7种岩相类型。其中，高有机质高密度纹层长英质页岩相和中有机质低密度纹层长英质页岩相为主要类型。垂向上，下部均发育高有机质高密度纹层长英质页岩相，上部过渡为中有机质低密度纹层长英质页岩相和低有机质低密度纹层长英质页岩相，各岩相发育相对稳定，反映了水体突然变深再缓慢变浅的过程，只在Q9油层中下部发育低有机质层状粉砂岩相，中部发育低有机质层状白云岩相。横向上，高有机质高密度纹层黏土质页岩相只在中部井A3 井处Q9油层组相对发育，向两侧逐渐减薄直至尖灭，井A9 井处主要发育中有机质低密度纹层长英质页岩相和高有机质高密度纹层长英质页岩相，其次为低有机质层状介屑灰岩相，北部井Q1 井处主要发育中有机质低密度纹层长英质页岩相和高有机质高密度纹层长英质页岩相。井A9—井Q1 岩相剖面顶部发育薄层低有机质低密度纹层长英质页岩相，低有机质层状白云岩相仅在井A3 局部发育。

图9 松辽盆地井Q1—井A9南北向Q9油层组岩相剖面Fig.9 S-N section lithofacies of Q9 oil layers of Well Q1-Well A9 in SongLiao Basin

4.3 有机质丰度旋回性变化与岩相古地理演化

松辽盆地青山口组一、二段有机质丰度纵向上呈现旋回性变化特征，平面上也呈现出受古地貌和沉积相带控制的环带状分布特征。根据崔宝文等［25］研究成果，松辽盆地中央坳陷区页岩沉积时期具有“2 凹1 隆”的构造格局，东西2 个沉积沉降中心为页岩和有机质的形成提供了良好的构造背景。在盆地北部和西部物源区青一段w（TOC）较低， 为0.4%～1.8%， 中央坳陷区部分地区w（TOC）为2.0%～4.2%。具有中央坳陷区有机质丰度值较高、北部物源区和西部物源区有机质丰度值较低的分布特点，最高值分布在三肇凹陷及其周边地区，为4.2%。松辽盆地北部青二段w（TOC）为0.4%～2.0%，北部物源区和西部物源区处w（TOC）较低，为0.4%～1.0%，中央坳陷区及盆地东部地区较高，一般大于1%。

松辽盆地北部青一、二段w（TOC）的分布特征与古地貌和沉积相的分布类似。平面上整体呈环带状分布［26］，高值区主要分布在中央坳陷区，低值区分布在其周边地区，具有边缘小中间大的环带状分布特征，与古地貌和沉积相带的分布具有一致性，代表了有机质丰度平面上受到古地貌和沉积相带的综合控制。

前人［4-5］研究认为，有机质的来源和沉积环境影响了有机质的类型。松辽盆地岩石组合特征及沉积构造显示，贫富有机质黏土质层偶形成于深湖环境中，高密度长英质（介屑）与黏土质层偶发育于深湖—半深湖环境中，这些通常存在稳定的水体分层，且生物繁盛，在气候波动的情况下形成高密度的纹层。低密度长英质（介屑）与黏土质层偶形成于半深湖环境中，稳定的气候和变化较小的环境，导致纹层密度较低。

常微量元素分析表明，高密度富有机质黏土质层偶形成于淡水—微咸水或者咸水环境，水体分层明显，水底多为缺氧还原状态，易于有机质的富集。高的湖泊生产力，藻类体基本近水平分布，匹配良好的保存条件，在波动的古气候背景下容易沉积贫富有机质纹层，从而造成了有机质丰度的低和高的变化。中等湖泊生产力在良好的保存条件与外缘长英质间歇性注入下，藻类体呈断续层状分布。低湖泊生产力在贫氧的保存条件下，有机质呈零散分布，形成中等的有机质丰度特征。低密度长英质与黏土质层偶多发育于淡水—微咸水环境，水体分层不稳定，水底多为贫氧还原状态，有机质富集环境相对较差，为低有机质丰度页岩形成奠定了基础。

古龙页岩有机质丰度的变化代表了沉积时期岩相古地理的变化。整体受控于松辽盆地古地貌和沉积相带（图10），沉积于半深湖—深湖亚相温湿淡水—微咸水和咸水还原环境中，进一步受到水体分层、沉积物源、火山喷发、古生物繁殖、浊流沉积、岩浆热流等间断性地质事件的综合影响（图10），形成了大面积贫富有机质旋回变化的不同有机质含量不同纹层密度的页岩，为页岩油的形成演化提供了重要的物质基础。

图10 松辽盆地古龙页岩形成的岩相古地理模式Fig.10 Lithofacies paleogeographic pattern of Gulong shale formation in Songliao Basin

5 结 论

（1）松辽盆地青山口组一段和青山口组二段下部有机质纵向上呈现多级次多旋回的分布特征，根据层理构造、矿物类型、有机质丰度及页理密度将古龙地区青一、二段划分为7 种岩相类型，主要发育高有机质高密度纹层黏土质页岩相、高有机质高密度纹层长英质页岩相、中有机质低密度纹层长英质页岩相、低有机质低密度纹层长英质页岩相4 种岩相类型。

（2）松辽盆地青山口组一段和青山口组二段下部高有机质丰度发育层段通常发育高密度纹层长英质和黏土质页岩相，代表了深湖亚相淡水—微咸水或咸水强还原水体环境，水体分层且气候波动较大。中低有机质丰度发育层段通常发育低密度纹层长英质页岩相，代表了半深湖亚相淡水—微咸水还原环境。沉积时期气候稳定，环境变化较小。气候条件、水体盐度及氧化还原条件控制了有机质的富集程度。

（3）松辽盆地青山口组一段和青山口组二段下部有机质丰度受控于岩相古地理。在“2 凹1 隆”的古地貌和半深湖—深湖沉积背景下，沉积物源、火山喷发、古生物繁殖、浊流沉积、岩浆热流等多因素间断性的综合影响，加之水体分层，形成了大面积贫富有机质旋回变化的不同有机质含量不同纹层密度的页岩，奠定了页岩油的形成演化的物质基础。