成烃生物组合对烃源岩干酪根碳同位素组成的影响:以塔里木盆地下古生界烃源岩为例

油气生成的母质是地质历史上沉积有机质,这些有机质是生物体埋藏演化的结果,其中形成具有生烃能力的沉积有机质的那部分生物称为成烃生物。不同成烃生物的碳同位素组成不同,导致不同成烃生物组合烃源岩的干酪根的碳同位素组成明显不同,因而成烃生物及其碳同位素组成是油源对比(特别是高过熟烃源岩)的重要手段。通过对塔里木盆地早古生代各层段烃源岩成烃生物组合面貌的研究,发现从早寒武世早期以底栖藻类为主,到晚寒武世逐渐过渡底栖藻类和浮游藻类共存,从早奥陶世开始,底栖藻类有增多的趋势,但仍以浮游藻类为主。结合烃源岩干酪根碳同位素组成分析,表明以底栖藻类为主的烃源岩干酪根碳同位素一般轻于-34‰,而以浮游藻类为主的烃源岩干酪根碳同位素一般重于-30‰。底栖藻类和浮游藻类在碳源利用以及光合作用对碳同位素分馏差异是导致其碳同位素组成不同的重要原因。     

贵州凯里寒武系底部硅质岩系生物组成、沉积环境与烃源岩发育关系研究

贵州凯里麻江地区羊跳剖面寒武系牛蹄塘组底部发育了一套3.2m厚的硅质岩系。通过对其进行高频逐层采样68件,根据沉积环境-生物组成-烃源岩形成的思路,精细分析了生物组成及有机碳TOC含量,进而讨论了沉积环境与烃源岩发育的关系。结果表明,该剖面生物组成多样,包括有浮游藻、底栖宏观藻、疑源类、海绵骨针、须腕动物蠕虫等,并可归纳为三大类生物微相:浮游藻类、底栖藻类、其它生物类型。不同藻类体和不同疑源类所反映的水体深度特征显示,该套烃源岩沉积经历了先水进后水退的过程,水体深度最深时期,底栖红藻和Heliosphaeridium longum-Asteridium tornatum疑源类组合发育,烃源岩有机碳含量也较高(TOC平均值为4.73%,最高可达13.97%),说明利于烃源岩发育。总体而言,不同生物微相烃源岩TOC含量不同,底栖藻类(平均值3.50%)浮游藻类(平均值1.46%)其它生物类(平均值1.0%)。而须腕动物蠕虫和海绵动物的发现反映了热液环境,受热水事件影响强烈的样品TOC最低(TOC含量为0.90%和0.94%),说明热液活动强烈对烃源岩发育可能具有一定的不利影响。     

Ⅰ型干酪根热成熟过程中拉曼光谱特征及其成熟度意义

对准噶尔盆地西大龙口剖面芦草沟组低成熟页岩干酪根进行高温高压黄金管热解实验,开展不同温度点页岩干酪根固体残渣的拉曼光谱研究。有机质的拉曼光谱具有2个特征峰,即D峰和G峰。随着热模拟温度的增加,特征峰的峰型都向窄而尖的形态发展,G峰拉曼位移基本不变,D峰拉曼位移逐渐减小,D峰和G峰的半高宽均逐渐变窄。随着成熟度的增加,固体有机质的分子结构逐渐向稳定的石墨化结构演变。拉曼参数和热模拟温度之间具有很好的相关性,G峰、D峰的峰间距d_((G-D))与热演化程度之间表现出很强的正相关关系,G峰半高宽与热演化程度之间表现出很好的负相关关系。在评价有机质成熟度时,分别用动力学参数Easy R_o和等效镜质体反射率_(Rmc)R_o对其进行热演化程度的标定,当成熟度为0.7%~2.0%时,两者对热演化产物的成熟度标定呈现出一致性。在本次实验中G峰半高宽和有机质成熟度之间有很好的负相关性。     

高煤级煤—隐晶质石墨的Raman光谱表征及结构演化

拉曼光谱能够反映碳材料结构的有序程度和结构缺陷,可用来表征高煤级煤—隐晶质石墨演化过程中结构变化。通过对受岩浆热变质影响的不同变形变质程度样品的拉曼参数与面网间距（d₀₀₂）之间关系的研究表明:G峰位置与d₀₀₂呈现阶梯变化,能较好地区分出石墨与高煤级煤,S₂峰位、D₁、G半峰宽与d₀₀₂呈较好的线性关系;D₁与G峰峰位差和半峰宽比随d₀₀₂减小而减小,S₂与S₄峰的峰位差随d₀₀₂减小先增大后减小,而其强度比及面积比逐渐增大;d₀₀₂与拉曼参数关系显示两次明显的结构演化跃变,即无烟煤至变质无烟煤阶段,R_max>6.5%、P（D₁-G）<235 cm-1、P（S₂-S₄）>525 cm-1以及半峰宽比显著下降、L_a/L_c迅速降低,为芳构化、芳环缩合作用增强向芳环叠片拼叠转变;半石墨至石墨演化阶段,P（D₁-G）、I_D1/I_G与A_D1/A_G显著降低,L_a、L_c迅速增加。以d₀₀₂为标度能较好地反映煤结构在不同演化阶段的Raman光谱特征。      

不同变质程度煤的激光拉曼光谱特征

对不同矿区，不同变质程度煤的9个镜煤样品进行了激光拉曼光谱测定，并对其特征光谱进行了参数化。在1000－2000cm^-1的波数范围内有两个明显的拉曼频率振动峰G峰和D峰。当镜质体反射率R0＜2．28％时，D峰位置随R0的增大向低波数位置偏移。G峰与D峰峰位差和峰高比随R0的增大而增加。当R0约为2．1％时，拉曼光谱特征趋势发生逆转性变化。在2500－3250cm^-1之间有一个明显的拉曼谱带，并随煤变质程度的增加呈现如下规律，其谱带的变化与有机质的成熟度演化具有一珲的同步性，特别是在有机质进入成熟门限后，由于油相和气相成分的大量生成，出现明显的振动峰，而进入无烟煤（R0＞4．4％）后，其振动峰变弱，因此，煤的激光拉曼光谱特征可作为油气盆地判断有机质成熟度的一个指标。     

海相烃源岩有机质丰度的影响因素

影响海相烃源岩有机质丰度的因素主要为有机质来源、生物生产率以及沉积环境,其次是矿物岩石作用和沉积速率,其他因素还包括微量元素、物理化学作用、保存条件和演化程度等。以甲藻、颗石藻等浮游藻类为有机质来源的海相烃源岩有机质丰度往往很高,TOC一般大于1%。在高生物生产率海洋区域,海相有机质具有很高的富集程度。海相烃源岩大多形成于弱碱性水、咸水以及弱水动力的还原环境。     

内蒙古索伦地区中二叠统哲斯组有机质的拉曼光谱特征及地质意义

笔者研究了内蒙古索伦地区中二叠统哲斯组泥质岩石中有机质的激光拉曼光谱特征,并探讨了拉曼光谱参数对有机质热演化程度的表征。研究区样品D1谱带吸收峰平均值位于1 350.55 cm~(-1)附近,G谱带吸收峰平均值位于1 602.55 cm~(-1)附近,G谱带与D1谱带的位置差变化于252.00±;G谱带与D1谱带的面积比集中在0.52附近,表明有机质经历的热演化温度约为250℃。应用拉曼光谱地质温度计估算了有机质的热演化温度,其平均温度为265℃;采用镜质体反射率地质温度计估算的有机质热演化平均温度为273℃,两者吻合。综合分析部分估算温度偏高的原因,结合无机矿物的成因标志,揭示研究区中二叠统哲斯组地层经历的极低级变质温度可能250℃。     

碳质物拉曼光谱变质温度计及其在造山带热结构重建与演化中的应用

变质沉积岩普遍含有碳质物,其源自沉积母岩中有机质。在变质过程中这些有机质逐渐转变为碳质物或石墨,且碳质物结晶程度可以作为变质等级的可靠指示标志。拉曼光谱是表征碳质物结晶度的有效工具,Beyssac et al.(2002a)基于碳质物拉曼光谱参数(R1=D1/G,D1和G为碳质物拉曼光谱峰强;R2=D1/(G+D1+D2),G、D1和D2为碳质物拉曼光谱峰面积)与寄主岩变质温度之间的线性关系构建了碳质物拉曼光谱温度计:T(℃)=-445(R2)+641,其简单且实用,并被应用到阿尔卑斯和喜马拉雅造山带热结构与折返机制研究中;随后,Rahl et al.(2005)对该变质温度计进行修订,修订后温度估算表达式为:T(℃)=737.3+320.9R1-1067R2-80.638R12,并将变质温度估算范围扩展为100~700℃。本文对碳质物拉曼光谱变质温度计的基本原理、方法、应用条件及其在造山带热结构重建与演化方面的研究进展进行了综述,并对碳质物拉曼光谱温度计与传统温度计估算的变质温度进行了系统的对比分析,结果表明碳质物拉曼光谱温度计代表峰期变质温度,不会受后期退变质影响,当传统温度计结果代表峰期变质温度时,二者计算结果一致。碳质物拉曼光谱温度计已被用于造山带热结构重建、折返过程的热演化,以及高应变带、流体相关热异常等研究。尽管变质过程的压力、变质持续时间、碳质物前体类型等因素对于碳质物拉曼光谱温度计的影响尚待研究,但与传统矿物组合温压计相结合,该方法可以有效评价峰期变质条件和造山多期热演化。     

原油裂解过程中固体沥青的拉曼光谱演化特征

固体沥青是石油天然气的伴生产物,它记录了油气藏演化过程中的重要信息。本文通过原油裂解模拟实验得到不同成熟度条件下的固体沥青,并利用激光拉曼光谱仪对其进行测定。测定结果表明,拉曼光谱中的D峰随着成熟度的增加总体呈现出向低波段移动的趋势,G峰没有明显的变化趋势,已有的拉曼参数(如G峰与D峰的拉曼位移和面积比)也随着成熟度的增加发生了规律性的变化,为实际地质条件下固体沥青的拉曼光谱特征研究提供了科学的实验依据。     

现代生物物质生烃机制动力学研究

对浮游藻和底栖藻进行了生烃动力学分析,结合热模拟实验和元素分析研究表明,浮游藻和底栖藻富含S、O、N等杂原子,生烃活化能普遍很低,生烃平均活化能为220 kJ/mol左右,开始生烃活化能小于184 kJ/mol,分别于251 kJ/mol和255 kJ/mol时达到90%生烃转化率,能在未熟、低熟期大量生烃。但浮游藻和底栖藻生烃过程较长,有效生烃（生烃转化率10%～90%）期间活化能跨度较大,分别为59 kJ/mol和71 kJ/mol,生烃温度跨度分别是166.8℃和201.2℃,浮游藻生烃速率快于底栖藻。浮游藻和底栖藻生烃碳转化率是61.77%和34.9%,浮游藻有更强的生烃能力,生烃产物主要是非烃和沥青质,是未熟、低熟油的重要烃源。     

莺琼盆地中新统海相烃源岩地球化学特征及生烃潜力评价

通过有机碳测定、岩石热解分析、显微组分定量分析、饱和烃色谱、色谱-质谱等实验分析,对莺琼盆地中新统海相烃源岩的地球化学特征进行了研究,探讨了不同层位烃源岩的生烃潜力。结果表明：莺琼盆地中新统海相烃源岩有机质丰度总体较低,大部分烃源岩为中等烃源岩,有机质类型以Ⅱ2型和Ⅲ型为主,有机质热演化主要处于成熟阶段。烃源岩显微组分组成具有富含镜质组、壳质组+腐泥组次之、贫含惰性组的特征。烃源岩沉积环境主要为弱氧化-弱还原环境,具有陆生高等植物和低等水生生物生源混合输入的特征。莺歌海盆地梅山组烃源岩综合评价为中等烃源岩,生烃潜力相对较好,三亚组烃源岩综合评价为较差—中等烃源岩,具有一定的生烃潜力。琼东南盆地梅山组和三亚组烃源岩综合评价为中等烃源岩,具有相当的生烃潜力。     

内蒙古扎鲁特盆地陶海营子剖面林西组烃源岩 生物标志化合物特征及意义

采用气相色谱、气相色谱-质谱技术,研究了扎鲁特盆地陶海营子剖面林西组烃源岩的生物标志化合物特征,剖析其蕴含的有机质生源、沉积环境、有机质热演化程度等方面的信息及地质地球化学意义.林西组烃源岩饱和烃气色谱以“前峰型”的单峰分布为主,主峰碳以C23为主,表明有机质来源以混合有机质为主;Pr/Ph值主要介于0.3～0.6之间,植烷优势较明显,指示为强还原的沉积环境.林西组烃源岩具有“长侧链的三环萜烷丰富、伽马蜡烷含量高和C27甾烷分布占优势”的分子化石组合特征,伽马蜡烷比值为0.15～0.29,平均值为0.19,说明林西组烃源岩形成于微咸水—半咸水环境;藿烷与甾烷的含量比值主要分布于0.6～1.0之间,平均值为0.84,表明细菌和藻类对有机质的贡献大致相当;C27甾烷丰度较高,C27(甾烷)/C29(甾烷)的比值为1.13,表明生烃母质生源构成是低等水生生物藻类来源的有机质特征.     

基于细粒岩石类型对玛湖凹陷下二叠统风城组烃源岩分类评价

准噶尔盆地玛湖凹陷风城组页岩油勘探取得巨大突破,但是按照普遍认可的页岩油烃源岩评价标准,本区的烃源岩品质并不理想。为了科学评价玛湖凹陷烃源岩品质特征,本文在系统的岩心观察和有机地球化学分析的基础上,揭示烃源岩的形成环境,并按照矿物组成对烃源岩分类评价。玛湖凹陷风城组细粒岩主要沉积于正常半深湖、咸化半深湖、半咸化半深湖、含热液半深湖和滨浅湖环境中,各环境中细粒岩的有机质特征存在一定区别,其中半咸化半深湖有机质较为富集,w (TOC)均值在1%左右。进一步结合有机质类型判别图解,表明咸化半深湖和含热液半深湖有机质来源以湖泊生物为主,而其他环境中存在湖泊和陆源混合有机质来源。基于有机质生烃潜力评价和成熟度（Vre=0.74%）估算,表明目前风城组烃源岩中有机质正处于大量排烃的成熟阶段,且确定了细粒岩中的烃类为原生烃。由于不同矿物组成的烃源岩吸附能力的差异,按照陆相泥质烃源岩和碳酸盐质烃源岩开展分类评价,结果表明风城组沉积了累计厚度近250 m的的有效烃源岩,且富含以藻类体为主的有机质。     

银额盆地哈日凹陷银根组优质烃源岩地球化学特征及其形成环境

对于低勘探程度盆地,寻找优质烃源岩对于勘探方向的选择具有重要意义。本文基于大量测试分析资料,以哈日凹陷为研究对象,对银额盆地银根组优质烃源岩的岩石学和地球化学特征进行了研究,并对该烃源岩中有机质来源及其形成环境进行了分析。研究表明,优质烃源岩岩性为泥晶白云岩和白云质泥岩。烃源岩w(TOC)平均5.62%,有机质丰度极高;有机质类型为Ⅰ—Ⅱ1型,属腐泥型,或腐殖腐泥型有机质;烃源岩成熟度较低,但底部已经达到成熟热演化阶段,具有较高的生烃潜力。优质烃源岩的有机质来自高等植物和水生生物的混合源。优质烃源岩Pr/Ph值为0.19~0.27,代表强还原性的沉积环境;伽马蜡烷指数为0.30~0.54,高伽马蜡烷含量表明高盐度的沉积环境。藻类勃发形成的高生产力和缺氧环境是银根组优质烃源岩形成的2个关键条件。     

The formation environment and development modes of Cenozoic source rocks in the Qiongdongnan Basin

According to the drilling results,there are three sets of source rocks of the Cenozoic Group in the Qiongdongnan Basin,including the Yacheng Formation transitional facies mudstone,the Oligocene Lingshui Formation semi-enclosed marine facies mudstone,and the Miocene neritic-bathyal facies mudstone.The hydrocarbon generating conditions of the source rocks in the study area are mainly controlled by sedimentary environment and organic matter input.The abundance of organic matter in the Oligocene source rocks which were formed in a low-energy back shore environment is confined by organic matter input and hydrodynamic condition.The Miocene source rocks formed in the open marine environment lack terrestrial organic matter input,whose organic matter abundance is constrained by the primary production of the ocean and the preservation condition of organic matter.In addition,the redox conditions are also significant to the formation of source rocks in the study area.According to the differences in key factors controlling the development of source rocks in different time periods and structural belts revealed by drilling practice,three development patterns of source rocks have been put forward.The first one is the transitional facies model featuring a great deal of terrestrial organic matter and weakly hydrodynamic conditions which are apt to develop high effective source rocks in the Yacheng Formation.The second one is the semi-enclosed marine facies featuring abundant terrestrial organic matter,weakly hydrodynamic condition and fine preservation condition in the central depression zone,which are apt to form fine-quality source rocks in the Lingshui Formation.The third one is the marine facies model featuring strong hydrodynamics in the shore-shallow area of northern continental shelf and the lack of benthic algae which are against the development of source rocks.It can be predicted that the continental slope is the perfect place to form source rocks where adequate amounts of light favor the photosynthesis of plants,besides the fine preservation and weakly hydrodynamic conditions.In the deep sea area,although accompanied with weakly hydrodynamic conditions and a reduction environment,it is not suitable for the development of source rocks on account of less aquatic organisms causing low primary production.     

南黄海盆地二叠系烃源岩孢粉相特征及其形成环境

以沉积环境控制烃源岩发育理论为指导,应用孢粉相分析方法,以南黄海盆地二叠系大隆组、龙潭组和栖霞组烃源岩层段为研究对象,对典型钻井剖面的孢粉及沉积有机屑进行系统的分析。根据沉积有机屑的丰度特征和组分类型,探讨三套烃源岩的形成环境,初步评价其生烃潜力。研究结果表明,利用孢粉相分析方法,可以有效地对高成熟海相烃源岩的生烃潜力和形成环境进行客观评价:栖霞组为缺氧远陆架沉积环境,以无定形有机质为主,水体分层缺氧,是烃源岩形成的有利环境;大隆组为缺氧和少氧的陆架环境,也较有利于烃源岩的形成,生烃潜力较栖霞组差;龙潭组煤质型有机质较为丰富,为充氧的陆架区,以陆源输入为主,沉积区水体较浅,含氧量高,不利于富氢烃源岩的形成。     

碳酸盐岩生气的热模拟实验

采用半封闭外加温加压式热压模拟装置对碳酸盐岩的生烃情况进行了热模拟实验。利用自然样品和人造样品相结合,研究了碳酸盐岩生气量随成熟度和温度变化的趋势,探讨了碳酸盐岩的生气规律:碳酸盐岩气态烃产率随温度升高而增大,并且在某一温度点(460℃)之后,气态烃产率的增大非常明显;温度是碳酸盐岩生烃的重要影响因素;随着温度增高,碳酸盐岩的生烃潜力不断降低,其间有一个生烃潜力的巨变阶段;碳酸盐岩生烃过程中,总有机碳TOC变化不明显,这可能与样品本身的TOC太低有关;碳酸盐岩的气态烃产率与有机质丰度的关系并不明显。     

不同类型烃源岩气态烃的生成特征研究--来自差热-色谱联机热模拟实验方法的证据

运用差热-色谱联机分析仪对不同煤阶的标准煤样及泥岩和碳酸盐岩烃源岩的热模拟研究表明,低成熟的煤具有更强的放热反应和较大的失重量,其放热反应第一峰温度和失重温度相对较低。低煤阶煤在热模拟过程中比高煤阶煤具有更强的生烃能力。烃源岩气态烃的生成量和特征不仅受控于烃源岩中有机质的丰度而且与其岩石类型、干酪根类型、成熟度等存在着密切关系。成熟度较高的烃源岩属耗尽了的烃源岩,其生烃能力相对较弱。含Ⅰ、Ⅱ型干酪根烃源岩生成的气态烃中重组分含量普遍较高,含Ⅲ型干酪根烃源岩生成的气态烃中甲、乙烷等轻组分含量普遍较高。碳酸盐岩烃源岩在热模拟的高温阶段往往能生成比较大量的气态烃。     

Characteristics of biomarkers in source rocks of the Ganquan Formation in the Dahulishan region, Ejina Banner

Based on gas chromatography and gas chromatography mass spectrometry techniques, the authors examined biomarker characteristics of the Ganquan Formation source rocks in the area of Dahulishan, Ejina, and analyzed the information and petroleum geological significance that were indicated by the source of organic matter, sedimentary environment and maturity and so on. Gas chromatography peak of saturated hydrocarbons from the Ganquan Formation source rocks showed "the former peak" of the single peak distribution, the main peak of carbon being C18 , indicating the main sources of organic matter with marine organic matter. Pr/Ph ranges from 0.3 to 0.6, indicating a strongly reducing sedimentary environment. Biomarker assemblages of the Ganquan Formation source rocks are abundant in tricyclic terpane with long side chains, with a high level of gammacerane, showing dominant distribution of C27 sterane. High contents of gammacerane in organic matter show organic facies of source rocks in the saltwater sedimentary environment. That average hopane/sterane ratio is 0.59, showing that algae have made more contributions to organic matter than bacteria. And the high level of C27 steranes shows that algae are the main source of hydrocarbon precursors. The Ganquan Formation’s methylphenanthrene index, which is an effective molecular parameter index to measure thermal evolution of organic matter, ranges from 0.35 to 0.50, and the conversion of vitrinite reflectance Rc from it is within the range of 2.00-2.09, indicating that the Ganquan Formation source rocks are in the over-mature stage of thermal evolution.     

吐鲁番坳陷二叠系烃源岩地球化学与沉积环境的关系

二叠系烃源岩是中国西部吐鲁番坳陷重要的潜在生烃层系。以地表剖面暗色泥岩的分析资料为主，结合部分井下烃源岩样品分析数据，详细探讨了泥岩的微量元素地球化学特征，利用不同岩类烃源岩有机碳含量、有机质类型及饱和烃气相色谱等特征对烃源岩的沉积环境进行了分析。研究认为，吐鲁番坳陷二叠系烃源岩层系沉积时水体的环境为弱还原相—还原相沉积环境。烃源岩有机质中陆源生物占优势，低等水生生物也有大量的分布。油气为还原环境沉积有机质的转化产物，坳陷具有良好的成烃潜力。还原程度强、具一定深度水体的的沉积相带是原始有机质沉积的良好场所，沉积有机质能及时沉积、保存下来，因此，烃源岩大多有机质丰度高；反之，则明显变差。