长江三角洲启东地区全新统气源岩有机地球化学特征及生物气形成的控制因素

长江三角洲启东地区全新统气源岩有机地球化学特征及生物气
形成的控制因素
冯旭东;林春明;张霞;邓程文;王淑君
【摘要】根据钻井岩心、古生物、有机岩石学观察及有机地化测试数据分析,结合区域地质背景资料,对长江三角洲启东地区ZK01井全新统地层中两套气源岩的沉
积特征、有机质丰度、有机质类型、有机质成熟度等有机地球化学特征进行了系统研究,探讨控制研究区浅层生物气生成的主要因素.结果表明,全新统河口湾—河漫滩相灰色黏土及粉砂质黏土中有机碳含量在0.20％～0.65％之间,平均0.46％,氯仿沥青"A"平均值71.71×10-6;浅海相深灰色淤泥质黏土有机碳含量在0.19％～0.52％之间,平均0.34％,氯仿沥青"A"平均值65.69×10-6;前者有机质丰度略高于后者,生气能力略强于后者.两套气源岩中有机质来源均由低等水生生物和陆源高等植物两
部分组成,属于混源输入,且以陆源高等植物有机质为主,有机质类型为含草本腐殖型、含草本腐泥腐殖型.两套气源岩镜质体反射率(Ro)在0.50％～0.65％之间,正构烷烃奇偶优势明显,热解最大峰温峰多数低于435℃,表明有机质处于未成熟阶段.长江三角洲启东地区具有有利于浅层生物气生成的基础地质条件、物质条件、地球化学条件,这些因素相互作用,相互制约,相互补充.%Based on a relatively systematic study of core lithology, paleontology, organic petrology and organic geochemistry, combined with regional geological background, the abundance, types and maturity of organic matter in the two sets of gas-generating source rocks of the ZK01 well, Qidong area, Changjiang (Yangtze) River delta, were investigated. Controlling factors for the formation of shallow biogenic gas in this study were further addressed. Results show that TOC value of the estuary-floodplain facies is between
0.20％and 0.65％with an average of 0.46％, and the chloroform bitumen content averages at 71.71 × 10-6. The TOC value of the shallow marine facies is between 0.19％and 0.52％with an average of 0.34％, and the chloroform bitumen content averages at 65.69 × 10-6. Thus, the organic matter abundance of estuary-floodplain facies is higher than that of shallow marine facies. This implies a higher gas productivity for the source rocks in the estuary-floodplain facies floodplain. Terrigenous organisms take dominance in organic matters of the Holocene gas-source sediments, and lower aquatic organisms are also present. The organic matter types are herbaceous sapropel-humic and herbaceous humic. Organic matters are still in immature stage, with the Ro ranging between 0.50％and 0.65％, an odd even predominance of n-alkanes, and Tmax value below 435℃. The formation of the shallow biogenic gas is mainly controlled by three factors, i.e., geological conditions, material conditions and geochemical conditions. The interaction, influence and supplement of these three factors are conducive to generate and accumulate shallow-biogenic gas.
【期刊名称】《高校地质学报》
【年(卷),期】2017(023)004
【总页数】12页(P725-736)
【关键词】长江三角洲;启东;全新统;有机地球化学特征;浅层生物气;控制因素
【作者】冯旭东;林春明;张霞;邓程文;王淑君
【作者单位】内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室,南京大学地球科学与工
程学院,南京210023;内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室,南京大学地球科
学与工程学院,南京210023;内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室,南京大学
地球科学与工程学院,南京210023;内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室,南
京大学地球科学与工程学院,南京210023;内生金属矿床成矿机制研究国家重点实
验室,南京大学地球科学与工程学院,南京210023
【正文语种】中文
【中图分类】P618.13
1 引言
生物气泛指有机质在埋藏早期阶段，尚处于低温、未成熟、还原条件下，经微生物生化作用产生的以甲烷为主要成分的天然气（Rice and Claypool,1981;张水昌等，2005;林春明等，2006;张英等,2007;Lin et al.,2004,2010）。

生物气甲烷碳同位
素小于-60‰（Schoell,1983;Shen et al.,2009），但也有学者建议将上限值划为-55‰（Rice and Claypool,1981;Shen and Xu,1993;戴金星和陈
英,1993;Orange et al.,2005;Ni et al.,2013），最轻可到-110‰ （Whiticar et al.,1986;Whiticar,1999），一般在-85‰～-55‰之间（张水昌等，2005）；甲烷氢同位素在-368‰～-158‰之间（Whiticar et al.,1986;李先奇等，2005）。

生物气通常出现在埋深较浅的未成熟沉积物中，包括沼泽、缺氧的淡水湖和近海滩的海湾，以及厌氧硫酸盐还原地区的冰川和海洋沉积物中（Rice and Claypool,1981;Schoell,1983;Whiticar et al.,1986）。

除近代沉积物外，煤、富
有机质页岩和原油生物降解亦能大量形成生物气。

生物气具有分布广、埋藏浅、易预测、成本低、见效快、前景好等诸多优点，引起国内外地质学家们的关注。

长江三角洲地区分为沿江气苗密集分布亚带、中部气苗均匀分布亚带和两翼零星气苗分布亚带或无气苗亚带（王明义，1982）。

长江口两侧天然气苗点达5000余
处（郑开富，1998）。

长江三角洲第四系浅层天然气属于生物气，为CO2还原产物（郑开富，1998）。

以往长江三角洲地区主要对浅层天然气成分、成因类型、
沉积特征、地层格架、储层特征、盖层特征、成藏条件等进行研究（郑开富，1998;林春明等，2015），而针对本区全新统地层有利生气层段的有机地球化学特征和生物气形成的可能控制因素方面的研究精细程度不高，系统性差。

本文以长江三角洲启东地区ZK01井（图1）为例，在前人研究工作的基础上，依据沉积学、有机岩石学、有机地球化学理论和方法，系统分析全新统两套气源岩有机地球化学特征，从地质条件、物质条件、地球化学条件3个方面探讨控制浅层生物气生成
的主要因素，此研究有利于进一步建立生物气源岩评价指标和标准，丰富浅层生物气成藏理论，为寻找有利生物气富集带、计算生气量、部署勘探提供可靠地质依据。

2 区域地质背景
江浙沿海平原总地势西高东低、水系发育，全新世沉积物中的生物气主要富集在长江、钱塘江入海口处，以长江三角洲和杭州湾两岸最为有利（图1），沉积区平坦开阔，经历多次海侵海退，持续构造沉降和快速沉积为生物气形成提供有利地化环境，生、储、盖组合良好（张文昭和程永才，1995）。

长江三角洲地处构造沉降带，年沉降率为1～2 mm（胡惠民等，1992），其西部山地丘陵为第四纪以来新构造运动上升区，两者的过渡区大致在镇江、扬州一带（李从先和汪品先,1998）。

长江三角洲分陆区和海区两部分，前者指镇江至长江河口口门之间充填的三角洲沉积体，后者指口门以外现代三角洲前缘至前三角洲，陆区面积约2.3×104km2，
水下面积约2.9×104km2（王国庆等，2006）。

陆区长江三角洲根据沉积旋回的不同划分为主体和南、北两翼，主体部分的北界大致沿扬州—泰州—曲塘—吕四
一线，该线以北为三角洲北翼；南界大致在镇江—江阴—福山—沿长江南岸一线，
该线以南为三角洲南翼；主体区域相当于全新世长江古河谷发育地带，自下而上依次发育河床相、河漫滩相、河口湾相、浅海相和三角洲相沉积，剖面上显示出一个粗—细—粗的完整沉积旋回（李从先和汪品先,1998），启东地区（图1）地处121°25′～121°55′E，31°41′～31°17′N，正位于三角洲主体区。

全新世以来长江古河谷经历了一次完整的“深切—充填—埋藏”的发育过程，响应“低海面—海侵—高海面—海退”周期性海面变化（林春明等，2015）。

全新世最大海侵达到
的范围大致沿海安—曲塘—泰州—扬州—镇江—江阴—福山—青浦—松江—金山一线，形成镇江、扬州一带为顶的溺谷型河口湾，其漏斗状形态与现今杭州湾类似。

图1 江浙沿海平原第四纪浅层生物气气苗分布及ZK01井位置示意图Fig.1 Sketch map showing the distribution of shallow biogenic gas shows of the Quaternary in the coastal Jiangsu-Zhejiang provinces and the location of ZK01 borehole
3 样品采集与研究方法
本研究样品来自长江三角洲启东地区ZK01井。

该井钻于2014年，位于长江口北岸启东市北新镇民新村，地理坐标121°33′24.08″E，31°50′26.74″N，地面高程2.05 m，孔深112.00 m。

岩心取出后，放入PVC管，用保鲜膜和胶带封装、编号，运回实验室。

用电锯配合钢丝、墨线盒等工具将岩心柱纵向剖开，一半样品作为副样储存备用，另一半样品首先用于沉积物颜色、岩性、构造、顶底接触关系及特殊现象的观察、记录和拍照；然后进行有机岩石学和有机地球化学等各类室内分析化验样品的采集。

本文对ZK01井全新统河口湾—河漫滩相、浅海相泥质沉积系统采样。

其中，有
机碳含量测试48项次、氯仿沥青“A”含量测试44项次、干酪根有机元素分析
18项次、岩石热解11项次、干酪根镜检6项次、饱和烃气相色谱6项次。

有机
碳含量测试、氯仿沥青“A”含量测试、岩石热解和饱和烃气相色谱均在中国石油
集团杭州地质研究所完成，测试仪器分别为碳硫分析仪LECO CS-230、全自动多功能抽提仪YSB、岩石热解仪OGE-Ⅴ、气相色谱仪Agilent 7890A；干酪根有机元素分析在中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所完成，测试仪器为元素分析仪Vario ELⅢC022、元素分析仪Vario EL CUBE YQ10012；干酪根镜检
在南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室完成，使用仪器为荧光显微镜Nikon E600POL。

4 沉积特征
长江三角洲启东地区ZK01井全新世以来沉积地层自下而上划分为河床相、河漫滩—河口湾相、浅海相和三角洲相等4种沉积相类型（图2），表现为一个较完整
的沉积层序，经历了从陆相到海陆过渡相、浅海相再到海陆过渡相的沉积演化过程（邓程文等,2016），其中河口湾—河漫滩相灰色黏土及粉砂质黏土与浅海相深灰色淤泥质黏土为研究区浅层生物气两套有利生气层段。

图2 长江三角洲启东地区ZK01井全新统地层柱状图Fig.2 Stratigraphic column of the Holocene of the ZK01 borehole in the Qidong area,Yangtze River delta
河口湾—河漫滩相位于井深48.00～70.40 m处（图2）。

下段（61.65～70.40 m）共8.75 m厚，沉积物为灰色黏土夹中层灰色、青灰色含砾粗砂、粉砂质砂和粉砂，黏土层内常见粉砂团块和薄层。

平均粒径均值为5.19 Ф，沉积物以悬浮搬
运为主，粒度频率显示双峰或多峰式分布特点，水动力较弱。

常见植物碎屑或根茎，偶见极少量底栖有孔虫化石，其种数和丰度几乎可以忽略不计，受海水因素影响较弱或为风暴事件的沉积记录，处于淡水—微咸水环境（李从先和张桂甲,1996），为河漫滩相沉积。

上段（48.00～61.65 m）共13.65 m厚，为灰色块状黏土和
黏土与砂质粉砂不等厚互层，见白云母碎片和贝壳。

灰色黏土层富含有机质，具微臭味。

沉积物平均粒径为粉砂级，概率累积曲线显示跳跃总体由两个粒度次总体组
成，可能与波浪的冲流和回流作用有关，水动力条件有周期性强弱变化的特征。

总体上发育块状和水平层理，局部见透镜状层理（图2）。

底栖有孔虫主要为瓷质壳和玻璃壳，以Ammonia beccarii vars.、Florilus decorus、Quinqueloculina spp.和 Elphidium magellanicum为优势种，浮游有孔虫的丰度和含量也有所增加。

有孔虫的出现说明当时水域含盐量较高或地形低洼，表明此阶段沉积环境受海水影响明显，为河口湾相沉积。

随着气候转暖，海平面上升，河流基准面抬高，引起回水和溯源堆积，在河谷滞留沉积基础上发育河床相和河漫滩相沉积，随海洋因素的影响向陆延伸，河口逐渐向陆移动，河漫滩相沉积向上逐渐转化为河口湾相沉积，二者之间为整合接触。

浅海相位于井深19.40～48.00 m处（图2），共28.60 m厚。

沉积物主要为深灰色淤泥质黏土夹黏土质粉砂、粉砂、细砂薄层和团块。

深灰色淤泥质黏土富含有机质，具轻微臭味。

平均粒径大多分布在6～7 Ф之间，平均6.23 Ф。

概率累积曲线为一段式，以黏土为主的悬浮总体含量最高。

水平、块状和透镜状层理发育，可见生物扰动、虫孔构造和贝壳碎片（图2）。

该层段底栖有孔虫丰富，以Ammonia beccarii vars.、Elphidium magellanicum、Cribrononion vitreum Wang、Florilus decorus、Quin⁃queloculina spp.和 Protelphidium tuberculatum （d’Orbigny）等广盐性种属为主。

表明此时气候温暖湿润，海平面持续上升，因而在水体相对较深的咸水还原环境中形成了一套以深灰色淤泥质黏土为主的浅海相沉积。

5 有机地球化学特征
5.1 有机质丰度
本研究以有机碳含量代表不溶有机质丰度，氯仿沥青“A”含量代表可溶有机质丰度，二者共同描述全新统两套气源岩有机质丰度。

根据ZK01井系统采样分析，长江三角洲启东地区全新统气源岩有机质丰度具有如下特征（图2，表1）。

河口湾—河漫滩相有机碳含量在0.20%～0.65%之间，平均0.46%，氯仿沥青“A”含量介于40×10-6～93×10-6，平均值71.71×10-6，产烃潜量一般在0.11～
0.25×10-3，平均0.17×10-3。

浅海相有机碳含量在0.19%～0.52%之间，平均0.34%，氯仿沥青“A”含量介于32×10-6～95×10-6，平均值65.69×10-6，产烃潜量一般在0.09×10-3～0.18×10-3，平均0.14×10-3。

研究认为有机碳含量
大于0.5%才可能成为有效源岩（帅燕华等,2010;Zhang et al.,2013;Shuai et al.,2015），河口湾—河漫滩相有机碳含量大于0.5%的样品占该层段测试样品总
数的52%，浅海相有机碳含量在0.5%以上的样品占该层段测试样品总数的6%，下伏河口湾—河漫滩相泥质沉积更有可能成为有效气源岩。

两套有利生气层段中
氯仿沥青“A”含量较低，均值都在100×10-6以下，反映地层尚处在沉积早期，有机质未达到成烃转化的演化阶段，此阶段的烃属于生物的继承烃和生化烃（郑开富,1998），全新统气源岩表现为烃含量较低的特征。

河口湾—河漫滩相和浅海相地层平均有机碳含量相差0.12%左右，氯仿沥青“A”平均含量相差6.02×10-6，产烃潜量平均值相差0.03×10-3，各项数据均表明前者有机质丰度略高于后者，
生气能力略强于后者。

由浅海相到河口湾—河漫滩相，有机碳含量、氯仿沥青“A”含量、产烃潜量随深度增加呈递增的变化趋势（图2）。

此外，两套气源岩中产烃潜量和有机碳含量呈正相关关系，表明有机碳含量是控制气源层产气的主要影响因素之一（图3）。

表1 长江三角洲启东地区ZK01井全新统气源岩有机质丰度Table 1 Organic matter abundance of the Holocene gas-source sediments of the ZK01 borehole in the Qidong area,Yangtze River delta注：括号内为样品数埋深/m 20.30～48.00 48.80～70.30岩性深灰色淤泥质黏土灰色黏土及粉砂质黏土沉积环境浅海河口湾—河漫滩有机碳/%最小值0.19 0.20最大值0.52 0.65平均值
0.34(17)0.46(31)氯仿沥青“A”平均值/×10-6 65.69(16)71.71(28)
5.2 有机质类型
地层中的有机质由不溶有机质(干酪根)及可溶有机质(氯仿沥青“A”)组成，二者共同反映着生气母质的面貌。

因此，本研究主要采用干酪根有机元素分析、干酪根镜检、氯仿沥青“A”族组成分析、饱和烃气相色谱等方法对不溶有机质和可溶有机质进行综合分析，以求对本区全新统两套气源岩的有机质类型获得全面、具体、客观的认识。

图3 长江三角洲启东地区ZK01井全新统气源岩产烃潜量和有机碳含量关系Fig.3 Correlation of the petroleum generation potential and total organic carbon content of the Holocene gas-source sediments of the ZK01 borehole in the Qidong area,Yangtze River delta
表2 长江三角洲启东地区ZK01井全新统气源岩干酪根元素组成Table 2 Chemical compositions of kerogen of the Holocene gas-source sediments of the ZK01 borehole in the Qidong area,Yangtze River delta深度/m 沉积环境主要元素组成/%O H N H/C O/C C/N 21.80 24.70 30.40 35.80 38.70 41.60 44.70 46.89 48.00 49.60 50.89 53.30 54.70 55.70 62.10 63.19 65.00 69.19 S -浅海0.96-1.52-0.94--1.49--河口湾—河漫滩C 38.60 43.03 40.21 46.09 51.26 30.70 50.38 51.02 44.97 51.10 52.10 23.55 46.28 46.36 37.51 49.67 43.81 53.55 2.55 3.37 4.32 3.96 5.76 2.67 5.73 5.94 3.36 6.34 6.19 2.27 1.04 4.06 2.78 5.48 4.56 5.41 22.03 15.86 33.68 17.24 36.08 11.11 27.05 32.64 19.03 25.53 30.45 11.96 21.19 18.85 14.29 32.00 14.82 25.68 1.19 0.61 1.31 1.56 1.61 1.25 1.79 1.79 1.56 1.86 1.89 0.93 0.51 1.43 1.42 1.52 0.58 1.28 0.69 1.09-0.92-1.23-0.79 0.94 1.29 1.03 1.35 1.04 1.36 1.40 0.90 1.49 1.43 1.16 0.27 1.05 0.89 1.32 1.25 1.21 0.43 0.28 0.63 0.28 0.53 0.27 0.40 0.48 0.32 0.37 0.44 0.38 0.34 0.30 0.29 0.48 0.25 0.36 32.44 70.54 30.69 29.54 31.84
24.56 28.15 28.50 28.83 27.47 27.57 25.32 90.75 32.42 26.42 32.68 75.53 41.84
长江三角洲启东地区全新统气源岩不溶有机质中，主要元素是碳，占23.55%～53.55%，平均44.46%，其次是氧元素，占11.11%～36.08%，平均22.75%，
氢元素仅占1.04%～6.34%，平均4.21%，氮元素是0.51%～1.89%，平均
1.34%，硫元素是0.69%～1.52%，平均1.11%，形成了C＞O＞H＞N≈S的含量关系(表2)。

河口湾—河漫滩相样品干酪根H/C分布在0.27～1.49之间，平均
1.12，O/C分布在0.25～0.48之间，平均0.36，C/N分布在25.32～90.75之间，平均4
2.22（表2，图4）。

浅海相样品干酪根的H/C分布在0.79～1.40之间，
平均1.12，O/C主要分布在0.27～0.63之间，平均0.40，C/N分布在24.56～70.54之间，平均33.90（表2，图4）。

根据不溶有机质干酪根元素特征，判断
有机质类型为腐殖型、腐泥腐殖型（图4）。

两套地层O/C均较高，与陆源有机
质供给占优有关。

此外，浅埋藏沉积有机质尚处于转化过程中，成岩作用弱，成熟度低，亲水含氧官能团虽然有所减少，但远未达到时代古老且已固结岩石中有机质的特征，表现为O/C较高。

无独有偶，根据邻区杭州湾地区另一口井相同层位测
试数据仍具有高O/C的特征，可暂且排除分析处理过程中由于误差造成O/C升高的可能。

浅海相地层C/N较低，反映随气候温暖湿润时期草本植物和低等水生生
物输入量有所增加。

研究区河口湾—河漫滩相、浅海相两套气源岩样品中以结构镜质体、无结构镜质
体以及丝质体占优。

河口湾—河漫滩相样品干酪根显微组分组成有如下统计学特
征（表3）：腐泥组占7%～17%，平均11%，壳质组介于8%～14%，平均10%，镜质组占58%～74%，平均66%，惰质组占11%～14%，平均12%，具
有镜质组＞惰质组＞腐泥组＞壳质组的特点。

浅海相样品干酪根显微组分组成有如下特征（表3）：腐泥组占9%～20%，平均16%，壳质组介于10%～16%，平
均12%，镜质组占56%～60%，平均58%，惰质组占12%～15%，平均13%，形成镜质组＞腐泥组＞惰质组＞壳质组的关系。

腐泥组平均含量有所增加，与气候转暖，海平面上升，菌藻等低等水生生物大量繁殖有关。

两套地层总体上镜质组含量均高，与前文O/C比例较高相对应，有机质主要由陆源高等植物供应。

一般认
为富氢组分（腐泥组+壳质组）产气率高于富氧组分（镜质组+惰质组），镜质
组虽然产气率相对较低，但数量上的优势使得其在产气中的贡献同样不可忽视。

两套地层干酪根显微组分组成上均具有富氧组分大于富氢组分的特征，O/C比较高，原始有机物输入以陆源高等植物占优势，为典型的腐殖型、腐泥腐殖型有机质类型。

图4 长江三角洲启东地区ZK01井全新统气源岩有机质演化类型判别图（据周翥
虹等,1994）Fig.4 Diagram distinguishing the organic matter type of the Holocene gas-source sediments of the ZK01 borehole in the Qidong area,Yangtze River delta
表3 长江三角洲启东地区ZK01井全新统气源岩显微组分组成Table3 Maceral compositions of the Holocene gas-source sediments of the ZK01 borehole in the Qidong area,Yangtze River delta深度/m 21.80 38.70 46.89 53.89
55.70 63.29沉积环境浅海相河口湾—河漫滩相腐泥组/%20 19 9 17 10 7壳质组/%11 10 16 14 8 8镜质组/%56 59 60 58 68 74惰质组/%13 12 15 12 14 11
两套气源岩可溶有机质氯仿沥青"A"族组成均满足非烃＞饱和烃＞沥青质＞芳烃的关系，非烃与沥青质之和大于饱和烃与芳烃之和，具有“一高三低”的特征，即非烃含量高，饱和烃、沥青质和芳烃含量低。

因非烃含量高，沥青质含量低，非烃/
沥青质在4.52～15.36之间，平均8.13，为较典型的草本或半草本腐殖型有机质
特征，结合研究区全新世时期植被覆盖情况，可进一步判定有机质类型为含草本腐殖型、含草本腐泥腐殖型。

两套气源岩正构烷烃碳数主要分布在C14～C37之间，表现为分别以低碳数C17、
C18和高碳数C31为主峰的后高双峰型分布特征。

低碳数部分正构烷烃相对丰度
显著低于高碳数部分（图5）。

低碳数部分正构烷烃没有明显的奇偶优势，而高碳数部分正构烷烃具有明显的奇偶优势（图5）。

两套气源岩正构烷烃碳数分布特征表明样品中的正构烷烃由低等水生生物和陆源高等植物两部分组成，属于混源输入，且主要以陆源高等植物有机质为主。

其中，河口湾—河漫滩相正构烷烃的轻重比nC21-/nC22+值在0.16～0.30之间，平均0.22，(nC21+nC22)/(nC28+nC29)
值在0.21～0.27之间，平均0.24；浅海相正构烷烃的轻重比nC21-/nC22+值在0.24～0.29 之间，平均 0.27，(nC21+nC22)/(nC28+nC29)值在0.32～0.35之间，平均0.33。

浅海相正构烷烃轻重比略高于河口湾—河漫滩相，表明此时期受
气候转暖影响，海平面上升，研究区低等水生生物输入量有所增加，但总体上仍以陆源高等植物输入占主导，正构烷烃轻重比远小于1。

图5 长江三角洲启东地区ZK01井全新统气源岩分布图Fig.5 N-alkanes distribution of the Holocene gas-source sediments of the ZK01 borehole in the Qidong area,Yangtze River delta
总体上，长江三角洲启东地区全新世有机质来源由低等水生生物和陆源高等植物两部分组成，属于混源输入，且以陆源高等植物有机质为主，两套有利生气层段有机质类型为含草本腐殖型、含草本腐泥腐殖型。

5.3 有机质成熟度
不同类型的沉积有机质化学结构不同，从而其成熟作用的相对时间有所差别，研究区全新统两套气源岩镜质体反射率（Ro）在0.50%～0.65%之间（林春明等，2015），处于腐殖型和腐泥腐殖型有机质未成熟带下限区间0.50%～0.70%之内，说明此时地层中的有机质尚处于未成熟阶段。

一般认为，进入成熟阶段后有机质正构烷烃奇偶优势消失，CPI值（碳优势指数）及OEP值（奇偶优势）适用于未成熟到成熟阶段。

当有机质进入生油门限时CPI
为1.2左右，进入成熟阶段（Ro=0.80%）时CPI为1.0左右。

OEP＜1.20时有
机质进入生油门限，OEP接近1.0时进入成熟阶段。

CPI值及OEP值是确定未成熟—成熟阶段有机质热演化阶段的定量指标。

本区河口湾—河漫滩相样品CPI值
位于4.32～5.05之间，平均4.75，OEP值位于5.82～6.75之间，平均6.33（表4），奇偶优势明显。

浅海相样品CPI值位于3.34～4.29之间，平均 3.94，OEP 值位于 4.37～6.44之间，平均5.49（表4），奇偶优势较明显。

亦证明两套气源岩有机质均处于未成熟阶段。

河口湾—河漫滩相烃指数分布在6.15×10-3～11.63×10-3之间，平均9.19×10-3，产率指数在0.16～0.27之间，平均0.22，热解最大峰温均在393～456oC，
平均415oC（表4），表明有机质尚处于未成熟阶段。

浅海相烃指数在3.33～11.38×10-3之间，平均7.28×10-3，产率指数分布在0.14～0.27之间，平均
0.21，热解最大峰温略高，整体分布在394～513oC之间，平均444oC（表4），有机质处于低成熟阶段。

个别样品热解最大峰温超过了445oC，使得计算的平均
值整体偏高。

可能与河流切割侵蚀老地层、受风暴潮影响、搬运再堆积等复杂的沉积过程有关，被检测样品混有经过搬运并再沉积的炭质团粒。

总体上，长江三角洲启东地区全新统两套有利生气层段中有机质均处于未成熟阶段，有利于生物化学作用的发生。

6 生物气形成的可能控制因素
6.1 地质条件
大幅度海平面升降、持续构造沉降、快速沉积、有利沉积环境是控制生物气形成的重要地质条件。

海平面变化和持续构造沉降为河流沉积物大量堆积提供了充足的可容纳空间。

距今15 000年前后，冰期最盛时期，东海大陆架古海岸线退到现在陆架边缘水深155 m处（朱永其等，1981）。

至7000年的中全新世，海侵范围达到最大（李从先和汪品先，1998），之后出现几次小幅度波动。

长江三角洲地区
年沉降率为1～2 mm（胡惠民等，1992）。

相比全新世以来海平面的明显升降变化，持续沉降速度远小于海平面升降幅度。

大幅度的海平面下降易使岸线到达陆架边缘之外，进而增加河流梯度，增强河流下切作用，配合持续构造沉降，为沉积物的充填和埋藏提供了有利的可容纳空间。

近代海洋沉积环境，生物气通常形成于沉积速度大于0.05 mm/a的地区（郭泽清等，2006）。

长江三角洲启东地区全新世以来沉积速率约4 mm/a，远大于这一
数值。

快速沉积作用有利于有机质的富集；促进有机质的埋藏和保存，使有机质较快进入还原环境，避免氧化破坏；有利于阻止甲烷的扩散耗失，同时也减弱了上覆水体不断补给的溶解硫酸盐，从而为微生物群落的生存和繁殖创造了有利环境。

表4 长江三角洲启东地区ZK01井全新统气源岩有机质成熟度有机地化参数
Table4 Organic geochemical parameters showing the organic matter maturity of the Holocene gas-source sediments of the ZK01 borehole in
the Qidong area,Yangtze River delta注：3.34～4.29/3.94(3)，表示最小值-最大值/平均值(样品数)埋深/m 沉积环境24.70～48.00浅海相53.60～69.19河口湾—河漫滩相CPI 3.34～4.29/3.94(3)4.32～5.05/4.75(3)OEP 4.37～
6.44/5.49(3)5.82～6.75/6.33(3)烃指数/(×10-6)3.33～11.38/
7.28(6)6.15～
11.63/9.19(5)产率指数0.14～0.27/0.21(6)0.16～0.27/0.22(5)热解最大峰温
/℃394～513/444(6)393～456/415(5)
全新世以来温暖湿润气候为地表创造了适宜的水动力条件，有利于陆相环境中形成沼泽、淡水湖泊，海相环境中发育滨浅海相沉积（图6）。

地表水系拥有丰富的水源，构成完善的水动力系统，为有机质搬运和沉积提供有利环境。

此外，温暖湿润气候为陆源生物体的代谢创造良好的环境条件，促进了陆源基岩的风化溶解，为生物体的生存提供了大量营养和水分，使其迅速繁衍和代谢，为沉积物提供了丰富的有机质来源。

因此，河口湾—河漫滩相至浅海相沉积环境中蕴含着丰富的有机质。