湖相烃源岩中的火山—热液深源物质与油气生成耦合关系研究进展*

陆内湖相烃源岩系是中国含油气盆地广泛发育的一类组分复杂且富含有机质的细粒沉积岩。随着非常规油气资源需求量日益增加,该岩系被作为致密油或页岩油层系受到广泛关注。然而,其极细的粒度增加了精细岩石学、矿物学研究难度,使它长期被简单视为陆源沉积岩。研究发现,该岩系中发育丰富的火山喷发及热液喷流产生的深源物质,并与油气的生成和富集表现出了极强的耦合关系。因此,探索深源物质如何参与烃源岩形成并影响油气生成亟待深入研究。作者详细总结并探讨了国内外近年来关于湖相烃源岩成因以及火山—热液活动带来的深源物质与油气形成关系的现阶段新发现与认识。并结合笔者研究团队基于新疆三塘湖盆地二叠系芦草沟组烃源岩的新发现,采用精细的岩石学、矿物学方法,结合无机和有机地球化学等方法,初步开展了该耦合关系的机理研究。认为火山—热液深源物质参与了烃源岩的沉积与成岩作用,并与正常湖相沉积物共同影响着油气的形成。建议重新认识湖相烃源岩的物质组成,从而拓展陆相生油理论,同时为同类型非常规油气资源勘探开发提供理论指导。     

裂谷盆地的火山热液活动和油气生成

我国东部裂谷盆地主力烃源岩中均不同程度地发育有玄武岩和辉长岩等基性火成岩,并且伴有规模不等的热液活动。火山热液活动会给烃源岩带来热量,促使有机质快速生烃和异常成熟。玄武岩活动期间的热液作用为烃源岩提供了大量矿物质和养料,使周围泥质岩富含碳酸盐和有机质,可以形成优质烃源岩;热液活动向烃源岩提供了大量过渡金属元素,作者的实验证明了过渡金属对有机质生烃具有强烈的催化作用,使烃源岩在较低温度下生成较多数量的油气;火成岩周围的烃源岩可以提前进入生烃门限。     

准噶尔盆地白垩系烃源岩与原油地球化学特征

准噶尔盆地白垩系含油气系统理论上具备一定的勘探能力,但研究程度较低。为加深对该问题的理解,分析了白垩系的烃源岩和原油地球化学特征,并进一步结合地质背景,探讨了勘探潜力。结果发现,白垩系发育有一定数量和规模的泥质烃源岩,存在有机碳TOC含量大于1.0%的样品,类型以Ⅱ型为主,目前主体处于低成熟—成熟演化阶段,因此可望具有一定的生烃,特别是生油潜力。油源对比发现白垩系的确有过原油生成,典型地球化学特征表现为轻碳同位素(-29.6‰~-27.9‰)、低Pr/Ph值(0.54~1.01)、高伽马蜡烷丰度(伽马蜡烷/C30藿烷=0.29~0.53),反映属于一类还原和盐度环境中有机质所生原油。这类原油主要分布在盆地南缘白垩系烃源岩的沉积中心区,表现出源控特征。这些认识可供国内外其他白垩系油气地质研究时类比考察。     

新疆伊宁盆地石炭系—二叠系油气调查发现两套烃源岩

以新区、新层系油气资源调查为目标,采用野外调查与室内综合研究相结合的工作方法,重新厘定了石炭系—二叠系地层接触关系;建立了伊宁盆地石炭纪—二叠纪层序地层格架;查明了伊宁盆地石炭纪为“一谷一链”的沉积格局,即整体为一东西向裂谷,北部发育近东西向岛链,二叠纪为一向西开口的近东西向的陆相裂陷盆地;在石炭系阿克沙克组和二叠系铁木里克组发现2套优质烃源岩层.     

准噶尔盆地古近系生烃潜力与油气源特征研究

准噶尔盆地古近系是该盆地的一个潜在勘探层系,本文研究了研究区古近系烃源岩的生烃潜力及油气源特征。结果表明,准噶尔盆地古近系发育一定数量和规模的泥质烃源岩,有机质丰度达到了中等-好质量标准,类型以I型和Ⅱ型为主,目前主体处于低成熟-成熟演化阶段,因此具有一定的生烃、生油潜力。这得到了油气源对比研究的印证,典型油气地球化学特征均表现为油型,且为低成熟度,因此只能与古近系烃源岩对应,从而判断为古近系来源。这些油气主要分布在盆地南缘古近系烃源岩埋深较大区,表现出在"源控"基础上受成熟度影响的特征。准噶尔盆地古近系的油气勘探应以原油为主,并且重点目标区在南缘,特别是四棵树凹陷区。这些基础数据和认识还可供全球其它古近系含油气系统研究类比参考。     

内蒙古银额盆地西部路井凹陷油气地球化学特征与油气源

通过对银额盆地西部路井凹陷华力西晚期侵入岩、侏罗系、白垩系等不同层系所获原油的族组分、全油同位素、原油生物标记化合物、原油伴生气组分、同位素地球化学特征的分析,探讨了不同层系原油的生油母质类型、沉积环境和生烃母质的演化程度。对上石炭统—下二叠统干泉组、侏罗系、白垩系烃源岩沉积环境进行分析,并与上石炭统—下二叠统干泉组生物标志化合物的对比,认为路井凹陷不同层段所获得的原油与上石炭统—下二叠统干泉组烃源岩具有良好的亲缘关系,原油地球化学特征及生物标志化合物差异的原因是不同位置干泉组上段与下段烃源岩的贡献不同。     

深源物质参与湖相烃源岩生烃作用的初步研究——以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系黑色岩系为例

新疆北部地区二叠系芦草沟组的黑色岩系是重要的生烃岩系。在准噶尔盆地吉木萨尔凹陷,该套岩系主要分布于3000～3500 m,并可分出3100～3170 m和3250～3370 m这2个致密油层段。两层段黑色岩系的岩性以凝灰岩、沉凝灰岩、凝灰质泥晶白云岩为主,夹丰富的纹层状、透镜状沥青质和藻类。黑色岩系中不仅发育火山喷发的深源碳酸质凝灰物质,而且夹有丰富的热液喷流的深源物质,它们多与泥晶微生物白云岩呈互层状,共同组成了具良好生烃能力的特殊烃源岩系。黑色岩系样品的热解分析表明,其中的游离烃S1含量较高(最高8. 17 mg/g,平均1. 56 mg/g),裂解烃S2含量也高(3. 3～76. 2 mg/g);总有机碳TOC为1. 4%～7. 9%,生烃潜量PI也为高值(0. 02～0. 51,平均为0. 16),总体指示有机质丰度高、生烃潜能好。生物标志物C28和C29甾烷的含量大于C27,呈反"L"型,表明有机质类型以藻类和高等植物为主;高成熟度甾烷参数C2920S/(20S+20R)和C29ββ/(αα+ββ)在深源物质丰富的致密油层中较高(平均0. 48和0. 31),而在深源物质少的层位中较低(平均为0. 37和0. 26)。上述2个层段的地化参数在纵向上的分布特征与镜质组反射率RO的分布规律(2个致密油层段中深源物质多时RO呈现异常高值)相吻合。综合分析认为,频繁的火山喷发物质和热液喷流的深源物质参与了该区湖相沉积烃源岩的生烃作用过程。     

内蒙古西部额济纳旗及邻区石炭系—二叠系沉积建造与生烃条件——石炭系—二叠系油气地质条件研究之一

通过对额济纳旗及其邻区石炭纪—二叠纪盆地基底结构构造和石炭系—二叠系岩石地层特征、沉积演化、沉积相平面展布特征的研究,认为该区石炭纪—二叠纪为统一的裂谷盆地。盆地早石炭世—早二叠世早期为由北向南的上超沉积,早二叠世中期—晚二叠世为由南向北的下超沉积,晚石炭世—早二叠世阿木山期为盆地演化的鼎盛时期,以浅海陆棚相沉积为主;在烃源岩分布、有机质丰度、干酪根类型和烃源岩演化特征研究的基础上,指出广泛发育的浅海陆棚相泥页岩具有良好的生烃条件,发育多套厚度较大、有机碳（TOC）含量中等—较高、以Ⅱ类干酪根为主的烃源岩。烃源岩演化主要受埋藏史的影响,以成熟—高成熟为主。局部地区受华力西末期—燕山期侵入岩热接触的影响,或构造改造强烈的区带受构造动力变质作用的影响,烃源岩演化达到过成熟。     

内蒙古西部额济纳旗及邻区石炭系—二叠系沉积建造与生烃条件——石炭系—二叠系油气地质条件研究之一

通过对额济纳旗及其邻区石炭纪—二叠纪盆地基底结构构造和石炭系—二叠系岩石地层特征、沉积演化、沉积相平面展布特征的研究,认为该区石炭纪—二叠纪为统一的裂谷盆地。盆地早石炭世—早二叠世早期为由北向南的上超沉积,早二叠世中期—晚二叠世为由南向北的下超沉积,晚石炭世—早二叠世阿木山期为盆地演化的鼎盛时期,以浅海陆棚相沉积为主;在烃源岩分布、有机质丰度、干酪根类型和烃源岩演化特征研究的基础上,指出广泛发育的浅海陆棚相泥页岩具有良好的生烃条件,发育多套厚度较大、有机碳（TOC）含量中等—较高、以Ⅱ类干酪根为主的烃源岩。烃源岩演化主要受埋藏史的影响,以成熟—高成熟为主。局部地区受华力西末期—燕山期侵入岩热接触的影响,或构造改造强烈的区带受构造动力变质作用的影响,烃源岩演化达到过成熟。     

深源物质参与湖相烃源岩生烃作用的初步研究*——以准噶尔盆地吉木萨尔凹陷二叠系黑色岩系为例

新疆北部地区二叠系芦草沟组的黑色岩系是重要的生烃岩系。在准噶尔盆地吉木萨尔凹陷,该套岩系主要分布于3000~3500 m,并可分出3100~3170 m和3250~3370 m这2个致密油层段。两层段黑色岩系的岩性以凝灰岩、沉凝灰岩、凝灰质泥晶白云岩为主,夹丰富的纹层状、透镜状沥青质和藻类。黑色岩系中不仅发育火山喷发的深源碳酸质凝灰物质,而且夹有丰富的热液喷流的深源物质,它们多与泥晶微生物白云岩呈互层状,共同组成了具良好生烃能力的特殊烃源岩系。黑色岩系样品的热解分析表明,其中的游离烃S₁含量较高(最高8.17 mg/g,平均1.56 mg/g),裂解烃S₂含量也高(3.3~76.2 mg/g);总有机碳TOC为1.4%~7.9%,生烃潜量PI也为高值(0.02~0.51,平均为0.16),总体指示有机质丰度高、生烃潜能好。生物标志物C₂₈和C₂₉甾烷的含量大于C₂₇,呈反“L”型,表明有机质类型以藻类和高等植物为主;高成熟度甾烷参数C₂₉20S/(20S+20R)和C₂₉ββ/(αα+ββ)在深源物质丰富的致密油层中较高(平均0.48和0.31),而在深源物质少的层位中较低(平均为0.37和0.26)。上述2个层段的地化参数在纵向上的分布特征与镜质组反射率R_O的分布规律(2个致密油层段中深源物质多时R_O呈现异常高值)相吻合。综合分析认为,频繁的火山喷发物质和热液喷流的深源物质参与了该区湖相沉积烃源岩的生烃作用过程。