准噶尔盆地南缘古近系烃源岩地球化学特征

李园园

摘要：近年来，准噶尔盆地南缘油气勘探实践表明，部分油气来源于古近系烃源岩，但对于其源岩潜力评价的研究较少。本文通过对钻井以及地质露头样品进行有机碳、氯仿沥青“A”、生物标志物等地球化学分析，结合古环境分析，系统评价古近系烃源岩潜力以及有利分布，提升了该地区油气勘探潜力。准噶尔南缘古近系发育一套有机碳和氯仿沥青“A”含量较高，有机质类型以Ⅰ型和Ⅱ1型干酪根为主，热演化程度相对较低，目前正处于生烃窗范围的优质烃源岩。古近系烃源岩形成于气候潮湿、水体还原、中等—咸化的水体环境，有利于有机质保存，烃源岩母质类型以低等水生生物和藻类为主，同时伴有部分陆地输入的高等植物碎屑等。研究区古近系优质烃源岩厚度中心位于准噶尔盆地南部山前的奎屯—石河子地区，成熟度由西南向东北方向逐渐减小，在山前凹陷带的独山子—石河子地区，发育优质成熟烃源岩生烃中心。

关键词：准噶尔盆地南缘；古近系烃源岩；地球化学特征

1    地质背景

准噶尔盆地南缘位于中亚造山带内部，处于天山造山带和准噶尔盆地的结合部位，具有复杂、多期次活动的构造特征。目前车排子、卡因迪克、独山子、安集海河、霍尔果斯、玛纳斯、吐谷鲁、呼图壁、齐古等地区的古近系、新近系均已发现油气资源，其中二叠系、侏罗系、白垩系、古近系烃源岩均有贡献。

准南地区古近系安集河海组发育一套厚层暗色泥岩[1]。通过研究该套暗色泥岩的地球化学特征认为，该暗色泥岩是一套较好的烃源岩，可以为准南地区提供油气源。

2    烃源岩分布特征

此次研究，观察了安集海河剖面。安集海河剖面处于准噶尔盆地南部盆缘，其中的紫泥泉子组发育较差，厚度较小，以紫红色砂泥岩互层为主，纯泥岩厚度较小；安集海河组则发育普遍，总体上发育2个旋回组合，下组合以灰绿色为主、夹薄层灰黑色—黑色泥页岩，但泥地比高，砂岩见油气显示，油味不突出，整个下组合厚度约100 m；上组合以泥页岩为主，夹薄层砂岩条带，富含油，油味浓，每个组合顶部发育薄层介壳灰岩。安集海河剖面下组合的底部发育大套灰色泥岩，单层厚约2～3 m，夹薄层灰色砂岩，单层厚度约0.5～0.8 m。由下往上，以灰色泥岩为主，每隔40～50 m出现薄层灰黑色泥页岩，表现出多次旋回特征，下部总体表现出一种水体较浅的滨浅湖相特征。

该剖面出露暗色泥岩厚度约240 m以上，主要为灰黑色泥页岩及灰绿色泥岩，各占50%左右，砂岩厚度约30～40 m，多以薄层砂为主，其中大部分砂岩含油，油质较轻，易挥发。总体上暗色泥岩比例约为75%～80%，上部以灰黑色泥页岩为主，泥岩占比65%～70%，下部以灰绿色泥岩为主，泥岩占比70%～ 80%。

该地区多口井钻遇安集海河组暗色泥岩，其中A4井古近系安集海河组暗色泥岩厚度超过75 m，占地层厚度的79%，岩性主要以灰色、灰黑色泥岩为主，下部有少量灰绿色泥岩。J1井古近系安集海河组暗色泥岩厚度超过196 m，岩性主要以灰色泥岩为主。T1井安集海河组暗色泥岩厚度超过166 m，占地层厚度可达85%，岩性主要以灰色、深灰色泥岩为主。H2井安集海河组暗色泥岩厚度166 m，占地层厚度可达65%，岩性主要以浅灰绿、灰绿色、灰白色、灰色、浅灰色泥岩为主。TG1井安集海河组暗色泥岩厚度在183 m以上，占地层厚度可达60%，岩性主要以绿灰泥岩、灰色泥岩为主（表1）。

综合上述地质露头以及钻井资料，准南地区古近系安集海河组暗色泥岩厚度较大，最厚处可达250 m以上。总体来看，厚度中心主要位于奎屯—石河子一带，暗色泥岩占比较高，一般为60%～80%，其中安集海河剖面占到75%～80%，泥地比变化趋势为自奎屯向东西两侧降低。

3    烃源岩地化特征

3.1 烃源岩有机质丰度

准南缘不同井区泥岩中有机质丰度存在一定的差别，T1井和J1井安集海河组泥岩样品有机质含量相对较高，其中T1井中安集海河组泥岩样品有机碳值均匀分布在2.0%左右，其TOC平均值为1.9%；J1井安集海河组泥岩样品有机碳值存在交替变化，具有多个层段有机碳值达到1.0%以上，其TOC平均值为1.42%，总体上评价为有机质丰度中等—好的烃源岩。

K6井安集海河组烃源岩有机碳含量相对较低，其有机碳分布范围为0.2%～1.00%，在局部小层段值较高，达到1.0%，平均值为0.60%；氯仿沥青“A”含量为0.006 3%～0.051 5%，平均为0.029 6%，评价为中等生油岩。独山子地区的烃源岩有机碳含量平均为0.80%，氯仿沥青“A”含量平均为0.039 6%，此烃源岩属于中等生油岩。XH1、SC1井的有机碳相对丰富，有机碳含量平均值在1.0%左右，氯仿沥青“A”含量平均值在0.12%左右，此烃源岩属于较好生油岩。

根据古近系安集海河组泥岩样品的地球化学资料分析表明，古近系泥岩样品有机碳含量介于0.41%～1.99%之间，平均值为0.978%，最高可達1.99%，利用露头样品有机质丰度的风化校正方法，恢复后单项指标评价为中等—好烃源岩。氯仿沥青“A”含量为0.013 5%～0.152 7%，平均值为0.06%，最高可达0.152 7%，单项指标评价为中等烃源岩（表2）。总体来看，准南缘地区古近系安集海河组烃源岩评价为中等—好烃源岩。

结合安集海河组烃源岩分布情况，分析实测数据，安集海河组烃源岩有机碳分布呈现出南高北低，呈同心圆状分布的特征。其有机碳高值区主要集中在准南山前的奎屯—石河子地区，有机碳含量一般大于2.0%，最高值位于J1井附近，可达2.6%。在奎屯地区西侧，有机碳值一般在1.9%左右，向西到四棵树凹陷与昌吉凹陷边缘地带，有机碳值有所降低，到K6井附近，有机碳值降低到1.4%左右，只在四棵树凹陷的中心的局部地区有机碳值相对升高，比如SC1井有机碳含量可达1.8%以上。

3.2 烃源岩有机质类型

3.2.1 烃源岩全岩显微组分特征分析

有机显微组分含量及特征是反映烃源岩有机质丰度和划分有机质类型的重要参数。因此，可以根据该区烃源岩各类组分的相对含量来划分有机质类型。据干酪根类型指数（TI）的概念，用各组分的百分含量进行加权计算：

TI=（腐泥组×100+壳质组×50-镜质组×75-惰性组×100）/100

根据这个公式可对有机质（干酪根）类型进行综合评价：当TI＞80时为I型，0＜TI＜80为Ⅱ型，TI＜0时为Ⅲ型[2]。

在K6井安集海河组样品有机显微组分类型有Ⅰ型、Ⅱ1型和Ⅱ2型，以Ⅱ1型为主，其有机显微组分腐泥组+壳质组含量绝大部分大于90%，均值为86%，镜质组+惰质组含量分布于2%～30%，均值为10%，反映出腐泥型干酪根的特征。

分析准南缘古近系烃源岩样品中显微组分百分含量数据，样品中腐泥组份含量较高，占显微组分的70%～97%，平均占82.9%，“镜质组+惰质组”含量与壳质组含量比较低，平均占17.1%，表明其主要以Ⅰ型和Ⅱ1型干酪根为主。

3.2.2 烃源岩热解参数分布特征

烃源岩热解氢指数是评价烃源岩有机质类型的良好参数，常用氢指数与热解最高峰温相关图来判断烃源岩的有机质类型[3]。南缘古近系烃源岩热解氢指数为120 mg/g～630 mg/g（TOC），Tmax为425 ℃～440 ℃，均小于460 ℃，因此熱解氢指数反映出的有机质类型和生烃能力具有较高的可信度。按照以上热解氢指数和Tmax数据推算出准南古近系烃源岩以Ⅰ型和Ⅱ1型为主。

3.3 烃源岩成熟度特征

烃源岩质量高低的最直接体现参数就是烃源岩成熟度，而镜质体反射率（Ro）作为一种地质温度计广泛用于烃源岩成熟度研究[3]。

结合研究区现有的测试数据分析发现，研究区不同区块镜质体反射率（Ro）存在明显的差异性：在四棵树凹陷内钻井所钻遇的安集海河组烃源岩样品的镜质体反射率Ro值大多在0.5%～0.65%，Tmax值为435 ℃左右，如在K6井安集海河组烃源岩样品的镜质体反射率（Ro）均值为0.51%，Tmax为437 ℃～448 ℃，平均值为443℃；在SC1井古近系烃源岩Ro小于0.5%；K7井古近系烃源岩Ro在0.51%～0.6%。在奎屯—石河子地区，镜质体反射率Ro相对较高，如在X5井安集海河组烃源岩样品的镜质体反射率Ro均值为0.65%。

从准南地区古近系烃源成熟度统计表（表3）可以看出，准南缘古近系烃源岩样品的镜质体反射率Ro数值主要分布在0.5%～0.7%，平均值为0.64%，最大值为0.83%，说明古近系安集海河组源岩处于低成熟—成熟阶段。

针对古近系安集海河组烃源岩样品开展了饱和烃色质分析，分析C29甾烷异构化参数：C29αββ/（αββ+ααα）含量主要分布在0.25～0.5，而C2920S/（20S+20R）含量主要分布在0.25～0.42，均未进入平衡阶段，也表明其安集海河组烃源岩目前为低成熟—成熟阶段。

结合镜质体反射率Ro以及C29甾烷异构化指数分析结果，表明古近系安集海河组烃源岩在盆缘地带多处于低成熟—成熟阶段，而在盆内地区处于成熟阶段。经过平面分析，认为成熟度由西南向东北方向逐渐减小，呈同心圆状向外扩散，在山前凹陷带的独山子—石河子地区，成熟度最高，可达0.83%以上。

另外，诸多研究表明，Ⅰ型干酪根往往富含腐泥组分，生烃启动时间早，具有早生早排的特征[3]。通过对古近系烃源岩进行热演化模拟认为，古近系安集海河组烃源岩在大约10 Ma，中新近世进入生油门限并开始生成成熟油气，现今Ro平均值达到0.7%，目前仍未达到生油高峰。

4    烃源岩形成环境分析

受喜马拉雅期构造运动的影响，准噶尔盆地在新生代处于统一的陆内盆地发展阶段，此时北天山与博格达山再次强烈隆升，山前急剧下陷并接受巨厚沉积[4-5]。

纵向上，古近系发育向上变细的正旋回沉积序列。安集海河组发生湖侵，水体变深，沉积粒度进一步变细，仅在边缘地区发育扇三角洲，大部分地区为滨浅湖、深湖—半深湖沉积。紫泥泉子期为一较大的洪泛期。洪水在准噶尔盆地的汇聚，形成新的湖泊环境。由于整体地势较为平坦，湖水较浅，显示出氧化宽浅湖泊的特征。在南部边缘（山前）带发育灰褐红色中—细砾岩、含砾粗砂岩、中—粗砂岩与褐红色、紫红色泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩互层的沉积组合，为扇三角洲及辫状河三角洲沉积。在盆地中央则为浅褐红、浅棕黄色砂岩与褐黄、褐红色砂质泥岩、泥岩互层，具有滨浅湖相沉积特点。安集海河期气候变得潮湿，湖水变深，早期在南部山前发育有辫状河三角洲沉积，后期以湖相沉积为主，沉积物为灰色、灰黑色以及灰绿色泥岩夹黄灰色砂岩及钙质砂岩，具有滨浅湖、深湖—半深湖泥与湖滩砂的沉积特点。

通过对安集海河剖面、T1、J1、SC1井部分样品的烃源岩生物标志物分析表明，准南古近系烃源岩生物标志物具有如下特征：正构烷烃以单峰态前峰型分布为主，主峰碳为nC18，Pr/Ph值为0.27～0.85，平均值为0.50，伽马蜡烷含量高，ααα20RC27，C28，C29甾烷相对丰度多呈“V”型分布，一部分样品以C27甾烷占优势，另一部分样品以C29甾烷占优势，C27甾烷/C29甾烷一般为0.5～2.0。这表明古近系烃源岩有机质以藻类和低等水生生物为主，同时伴有陆源高等植物输入，沉积环境为咸化的还原环境。

5    结论

（1）准南古近系安集海河组烃源岩形成于深湖—半深湖沉积环境，形成一套以灰色或深灰色泥岩为主，最大厚度达到240 m的沉积。

（2）通过开展准南古近系安集海河组钻井以及地质露头剖面泥岩样品地球化学分析认为，该套烃源岩为一套有机碳丰度中等—高，有机质类型以Ⅰ型和Ⅱ1型干酪根为主，目前处于低成熟—成熟阶段的中等—好成熟烃源岩。其优质烃源岩厚度中心位于准噶尔盆地南部山前的奎屯—石河子地区，成熟度由西南向东北方向逐渐减小，在山前凹陷带的独山子—石河子地区发育优质成熟烃源岩生烃中心。

（3）准南古近系烃源岩沉积时期，沉积中心在奎屯—石河子一带，为深湖—半深湖沉积，其气候潮湿、水体还原、中等—咸化的水体环境有利于有机质保存，有机质类型以低等水生生物和藻类为主，同时伴有部分陆地输入的高等植物碎屑等。

参考文献

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[2] 昝灵，柴方园，印燕铃.溱潼凹陷斜坡带原油物性和地化特征及成因[J]. 沉积学报，2021，39（5）：1068-1077.

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[4] 刘卫彬，李世臻，徐兴友，等.松辽外围火山-沉积盆地非常规油气调查发现及启示意义—以双阳盆地为例[J].煤炭学报，2022，47（6）：2396-2406.

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