松辽盆地西缘白城地区土壤油气地球化学特征及综合评价

2022-07-14卞雄飞

地质与资源 2022年3期

苏飞，卞雄飞，汪博，张健

1.中国地质调查局沈阳地质调查中心，辽宁沈阳 110034；2.陕西地矿局第二综合物探大队有限公司，陕西西安 710016

0 前言

土壤油气化探由于测量精度较低和资料具多解性，长期得不到重视，但其也具有成本低、工期短、指示意义强等诸多优势［1］.近年来，随着地球化学调查理论和研究方法不断完善，分析测试精度逐渐提升，以及数据处理手段和综合解释水平相应提高，土壤油气化探在很多地区的生产实践中取得一些好的成绩［2-4］，显示出良好的应用前景和较好的经济效益.

中国地质调查局沈阳地质调查中心以“开辟新区，探索新层系，攻关新类型、新领域，支撑百年大庆油田建设”为目标［5-6］，连续多年在松辽盆地西缘针对古生界油气［7-10］开展土壤油气地球化学调查，取得了较好的成果，也积累了有益的经验.本研究通过对土壤中酸解烃、芳烃及其衍生物、稠环芳烃、蚀变碳酸盐等油气地球化学指标的分析研究，总结白城地区甲烷、重烃和蚀变碳酸盐的地球化学异常特征，圈定出不同级别的综合异常区；结合区域地质、物探、钻探资料划分油气远景区，为进一步油气勘探提供可靠的土壤油气地球化学信息，也为油气化探中一些传统的技术方法改进提供参考.

1 区域地质概况

研究区位于松辽盆地西部斜坡区（图1），基底主要为海西期侵入的花岗岩，局部地区可见上古生界沉积，深部受侏罗系断陷控制，断陷之上为侏罗系地堑式充填沉积［11-13］.白垩纪地层呈自东向西逐层超覆［14-15］，大部分地区缺失泉间组一、二段及嫩江组五段.白垩系总厚度在1 000 m 以上.白城地区是松辽盆地勘探开发具备形成后备储量资源的最有利勘探区［16］.

图1 松辽盆地西缘土壤油气化探区位置图Fig.1 Location map of soil geochemical exploration for oil-gas in the western margin of Songliao basin

2 样品采集、加工与分析测试

根据以往在同类型地貌区的工作经验，取样深度选择1.5 m，取样层位主要为更新统（Qp）和全新统（Qh），采样网度1 000 m × 1 000 m，共采集样品1 749 件.样品采集时用外衬牛皮纸的玻璃纸包装样品后装入棉布袋中，并对样品进行记录描述.原始样品在避光通风干燥的环境自然晾干后，过不锈钢筛取分析样品（酸解烃样品粒度为40 目，紫外光谱、荧光光谱样品粒度为80 目，蚀变碳酸盐样品粒度为100 目），过筛后用掀角法混匀，四分法对角取样，样品用外衬牛皮纸的全棉玻璃纸进行包装，并插入标签.

样品由国土资源部东北矿产资源监督检测中心分析测试，分析项目及方法：甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷等，采用酸解烃法；芳烃及其衍生物采用紫外光谱法（紫外波段分别为220、260、275、290 nm）；稠环芳烃采用荧光光谱法（荧光波段分别为320、360 nm）；蚀变碳酸盐采用红外光谱法分析.

3 异常指标与特征

为了圈定有价值的异常，将分析测试后的指标进行筛选，最后选择具有代表性的甲烷（C1）、重烃（C2＋，由乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷合并而成）和蚀变碳酸盐（ΔC）3 种指标作为直接有效指标来分析异常特征.选取360 nm 荧光波段（F360）为荧光光谱法的代表，220 nm 紫外波段（U220）为紫外光谱法的代表.二者可作为间接有效指标.

（1）甲烷和重烃异常：呈环状和条带状展布（图2）.环状异常位于研究区内中侏罗统、上古生界沉积层残余厚度最厚区，其周边分布北东向、北西向断裂，油气通过断裂渗逸到地表，引起了双环状异常.在双环状异常的环内为一圈低于异常值的低值带，在环心围绕断续的低异常带，在此低异常带外围又出现一圈宽度不等的低于异常值的低值带，在环状外围形成了一圈断续的高异常带，异常外带发育，强度高，异常连续性好.条带状异常为油气通过断裂渗逸到地表引起的，呈北东向和北西向展布，与地表断裂的分布位置基本一致.条带状异常分布间接地反映了断裂浅表的大致位置.

图2 白城地区甲烷和重烃异常图Fig.2 Methane and heavy hydrocarbon anomaly map of Baicheng area

白城地区甲烷和重烃的异常位置、异常形态完全相符，都具有异常突出且有规律性的特点，表明其异常来源基本一致.

烃类异常分布范围广反映了该区有较丰富的油气聚集，异常与构造对应较好，在北东向和北西向断裂交汇处，异常强度较高.地质条件有利于油气迁移富集，环状异常区是有利的油气聚集区.

（2）蚀变碳酸盐异常：呈不规则条带状展布（图3），代表深部烃类向上逸出活动最强的地区，部分ΔC异常与C1、C2＋异常高值点重合，呈共消长关系.其中不规则分布烃类环状异常的外环内西南侧，浓集中心呈北西向展布，与北西向断裂展布一致；条带状异常范围小，强度低，被烃类异常包围.从异常的形态、强度以及与烃类异常的分布，推测该区异常油气成熟度较低或正在向成熟油气田发展阶段.

图3 白城地区蚀变碳酸盐异常图Fig.3 Altered carbonate anomaly map of Baicheng area

研究区内土壤油气化探异常或异常点，在空间分布上呈条带状、环状展布，具有明显的方向性，显然与油气以断裂为通道向上运移有关.并且异常分布具有散而集中的特点，异常的强度和衬度差异大，说明控制异常形成的地质因素比较复杂，具有多样性.

综合分析甲烷、重烃和蚀变碳酸盐异常的分布以及与地层、构造的相互关系，认为化探异常比较集中的地段，基本上位于生油凹陷周边及油气运移的指向地区.

4 综合异常的评价

多方法、多参数化探指标间既有内在联系，又有成因上的差异，它们保持各自独立的地球化学行为［17］.将甲烷、重烃、蚀变碳酸盐、芳烃及其衍生物（F360）和稠环芳烃（U220）5 个指标的异常叠和在一起，划分出2 个综合异常，即七棵树Ⅰ级综合异常和前进马场Ⅲ级综合异常.

（1）七棵树Ⅰ级综合异常：位于平安镇断陷北东部的七棵树地段，大岗-后大岗-马鞍山一带，面积596.57 km2，异常（图4）受北东、北西向断裂控制，处于鼻状隆起带上.

七棵树综合异常指标组合复杂，C1、C2＋、ΔC 异常范围大、强度高、分带明显，反映了该凹陷生、储、盖组合较完整，赋存一定规模的油气藏.C1、C2＋异常呈偏心双环状展布，C1、C2＋异常叠合较好，与平安镇断陷相对应，凹陷周边断裂发育，为油气渗逸到地表提供了通道；ΔC 异常总体呈断续的条带状展布，但在环状异常西南部，异常梯度变化较大，呈北西向条带状展布，是深部烃类向上逸出活动最强的地区；F360 异常、U220异常在环状异常均有分布，东北部异常强度最高.

在异常内完成的镇深一井（图4），在1 263～1 276 m内测得有机碳为0.16%～0.21%，生烃潜量0.64×10-3～0.69×10-3，氢指数248×10-3～309×10-3，最高热解峰温438～441 ℃，具有较好的油气显示.勘探实践证明，土壤油气化探选定的异常指标是可靠的，酸解烃方法是有效的.

图4 七棵树Ⅰ级综合异常分析图Fig.4 Analysis of Qikeshu grade-I composite anomaly

（2）前进马场Ⅲ级综合异常：位于前进马场-富裕大队一带，面积204.61 km2，处于平安镇断陷东南部；异常相互间叠合较好，分带明显，呈条带状分布并与断裂构造在空间上相吻合，为油气沿断裂构造渗逸至地表的直接反映；在断裂交汇部位，C1、C2＋异常强度较高，分别为5 033.20 μL/kg、809.40 μL/kg.ΔC 呈不规则状展布，强度较低；F360、U220 异常呈点状分布；异常总体规模较小.所以推断该异常为油气通过断层渗逸至地表所致，找油气藏意义不明.