孢粉相在下扬子古生界烃源岩研究中的应用

２ 热解地球化学特征
南京幕府 山 下 寒 武 统 幕 府 山 组 剖 面 中 （表 ２）， ＴＯＣ 含 量 为 ０．１５％ ～３．７７％，平 均 为 １．８４％。 样 品 的 Ｔｍａｘ 分 布 于 ４６１～６０８ ℃，平 均 值 高 达 ５５３．８６ ℃，表明地层中有机质已普遍进入过成熟热 演化阶段。由于成熟度较 高，样 品 现 今 的 Ｓ１、Ｓ２、Ｓ１ ＋Ｓ２及 ＨＩ（氢指数）普遍 偏 低（分 别 为 ０～０．０１、０～ ０．１２、０～０．１３和０～２２ｍｇ／ｇ），而 ＯＩ（氧指数）偏 高 （平均值为 １３２．４４ ｍｇ／ｇ），运 用 这 些 指 标 已 不 能 正 确反映有机质的类型和生烃潜力。
基 金 项 目 ：国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 （４０８７２０８９）；中 国 石 油 化 工 有 限 公 司 科 技 局 基 金 （ｇ０８００－０７－ｚｓ－１８８）
作 者 简 介 ：张 淼 （１９８３— ），博 士 生 ，研 究 方 向 为 沉 积 和 储 层 研 究 ， Ｅ－ｍａｉｌ：ｄｖｍｉｃｈａｅｌ＠１６３．ｃｏｍ
８ ８ 海 洋 地 质 与 第 四 纪 地 质
２０１１ 年
幕府山组 而 言，Ａ 代 表 无 定 形 含 量，Ｂ 含 量 为 ０，Ｃ 代表木质含量，Ｄ 代表碳屑和动物体的含量之和；栖 霞组中，Ａ 代表无定形含量，Ｂ 代表藻类、菌孢体、孢 粉粒和动物碎屑的含量之和，Ｃ 代表木质含量，Ｄ 代 表丝碳含量。
３ 有机质组成、来源及类型
幕 府 山 组 有 机 质 极 其 丰 富 ，但 种 类 较 单 一 （图 ２、 图３）。有机质几乎 全 部 被 无 定 形 统 治 着，形 态 为 分 散 的 微 粒 状 或 团 块 状 ，其 含 量 普 遍 在 ９０％ 以 上 ，甚 至 高达１００％；粉砂质泥岩样品含较多的木质组织；未见 孢 粉 和 疑 源 类 ，但 见 个 别 黄 铁 矿 化 动 物 体 。 所 有 组 分 均无荧光显示，表明有机质热演化程度较高。
关 键 词 ：孢 粉 相 ；高 成 熟 度 烃 源 岩 ；幕 府 山 组 ；栖 霞 组 中 图 分 类 号 ：Ｐ６１８．１ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：０２５６－１４９２（２０１１）０３－００８７－０６
下扬子地区自 晋 宁 运 动 以 来，经 历 了 漫 长 的 演 化过程，是一个 多 旋 回 沉 积 盆 地［１－３］，其 古 生 界 地 层 主 要 发 育 下 寒 武 统 、上 奥 陶 统 — 下 志 留 统 、下 二 叠 统 和上二叠统４套区域性烃源岩层［４］。由于成熟 度 普 遍较高，传统方法（如 热 解 等）在 烃 源 岩 评 价 方 面 的 应 用 受 到 限 制 ，给 该 区 油 气 勘 探 带 来 困 难 。 因 此 ，探 索更为有效的烃源岩研究和评价方法仍是当前亟待 解决的一个关键科学问题。
收 稿 日 期 ：２０１１－０１－２０；改 回 日 期 ：２０１１－０４－１３． 周 立 君 编 辑
图 １ 下 扬 子 古 生 界 烃 源 岩 剖 面 位 置 Ｆｉｇ．１ Ｌｏｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｅｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｌｏｗｅｒ Ｃａｍｂｒｉａｎ
Ｍｕｆｕｓｈａｎ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ Ｌｏｗｅｒ Ｐｅｒｍｉａｎ Ｃｈｉｈｓｉａ Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ
幕府 山 组 有 机 质 由 无 定 形 组 分 所 统 治，低 等 水 生生物是 其 主 要 来 源［８－１１］；栖 霞 组 地 层 有 机 质 种 类 较 丰 富 ，但 仍 以 水 生 生 物 供 应 为 主 ，部 分 样 品 中 含 一 定量陆源丝碳类有机质。从有机质类型指数来看， 幕府山组类型指数平均为 ８６，有机 质 类 型 全 为 腐 泥 型（Ⅰ 型 和 Ⅱ１ 型 ），Ⅰ 型 （Ｔｉ分 布 于 ８４～１００）占 ７７．８％，Ⅱ１型（Ｔｉ分布 于 ４３～５０）占 ２２．２％。 栖 霞 组类 型 指 数 分 布 于 －７３．９～９６．５，平 均 为 ５４．８；其 中，腐泥型有 机 质 占 ６８％ （Ⅰ 型 （Ｔｉ分 布 于 ８２．３～ ９６．５）占 ３２％、Ⅱ１ 型 （Ｔｉ分 布 于 ５５．３～７９．１）占
４ 烃源岩形成环境分析
无定形有机质通常是缺氧海盆环境沉积物中的 主要有机质成分，在 非 海 相 地 层 中 有 时 也 会 占 据 优 势，但同样也 与 厌 氧 或 缺 氧 环 境 有 关［８］，因 此，无 定 形有机质大量产出时可以指示缺氧的还原环境的存 在；而相对丰富的具 结 构 的 植 物 碎 屑 （包 括 木 质、碳 屑 和 丝 碳 等 ）常 与 近 岸 高 能 环 境 有 关 ；无 定 形 与 植 物 碎屑的比例反映两个方面（图５）：一 是 判 断 孢 粉 相
图 ２ 下 扬 子 古 生 界 烃 源 岩 主 要 有 机 质 特 征 ａ、ｂ、ｃ为 幕 府 山 组 有 机 质 照 片 ，分 别 为 无 定 形 有 机 质 、碳 化 木 质 组 织 和 碳 化 或 黄 铁 矿 化 动 物 （铸 ）体 ；
ｄ～ｈ 来 自 栖 霞 组 ，分 别 为 无 定 形 、降 解 木 质 组 织 、丝 碳 类 、动 物 骨 骼 （透 射 光 ）和 动 物 骨 骼 （荧 光 ）； 古生代的木质组织是指那些具细胞结构的结构有机质 ，不一定是陆生的，水生植物或宏观藻类也可以具细胞结构
２０１１ 年 ６ 月 海 洋 地 质 与 第 四 纪 地 质
第 ３１ 卷 第 ３ 期 ＭＡＲＩＮＥ ＧＥＯＬＯＧＹ ＆ ＱＵＡＴＥＲＮＡＲＹ ＧＥＯＬＯＧＹ
ＤＯＩ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１１４０．２０１１．０３０８７
Ｖｏｌ．３１，Ｎｏ．３ Ｊｕｎｅ，２０１１
为法国 ＲＯＣＫ ＥＶＡＬ－６标准型热解仪）和孢粉相分 析。孢粉 相 分 析 经 过 标 准 的 ＨＣｌ－ＨＦ 分 析 流 程［７］ 后，将所得 孢 粉 残 留 物 制 成 薄 片，在 ＺＥＩＳＳ Ａｘｉｏｓ－ ｋｏｐ ２型显微 镜 下 进 行 透 射 光 和 荧 光 显 微 观 察，观 察各类孢粉有机质 的 形 态 和 荧 光 特 征 等，并 分 别 统 计 各 类 有 机 质 颗 数 （面 积 比 ）。 有 机 质 分 类 参 照 李 建 国（２００５）［８］的 分 类 方 案 进 行，本 次 研 究 所 涉 及 的 主 要有机质类 型 见 表 １。 根 据 有 机 质 统 计 结 果，按 以 下 公 式 计 算 类 型 指 数 （Ｔｉ），并 划 分 干 酪 根 类 型 ：Ｔｉ＝ （１００Ａ＋５０Ｂ－５０Ｃ－１００Ｄ）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）；Ｔｉ在 ８０以上为Ⅰ型，８０～４０ 为 Ⅱ１型，４０～０ 为 Ⅱ２型，小 于０为Ⅲ型；式中 Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 分别代表无定形体、壳 质组（藻类、菌孢体、孢 粉 粒、动 物 骨 骼）、镜 质 组 （木 质 等）和惰质组（丝碳 、黑色团块及动 物 铸 体 等），对
表 ２ 下 扬 子 古 生 界 烃 源 岩 岩 石 热 解 地 球 化 学 特 征 Ｔａｂｌｅ ２ Ｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｒｏｃｋ ｔｈｅｒｍｏｌｙｓｉｓ
剖面
ＴＯＣ Ｓ１ ／％
Ｓ２ Ｓ１＋Ｓ２ ＨＩ ｍｇ／ｇ
ＯＩ Ｔｍａｘ ／℃
南京 ０．１５～ ０～ ０～ ０～ ０～ ６～ ４６１～
下扬子下寒 武 统 幕 府 山 组 以 发 育 海 湾—泻 湖 相 暗 色 泥 、页 岩 烃 源 岩 为 特 征 ，烃 源 岩 厚 度 可 达 几 十 米 至 二 三 百 米 ，下 二 叠 统 栖 霞 组 以 浅 海 碳 酸 盐 岩 沉 积 为 主 ，其 中 烃 源 岩 层 可 达 ４０ ｍ 以 上 。 ［４－６］ 本 次 以 这 两 套 烃 源 岩 层 为 研 究 对 象 ，运 用 孢 粉 相 方 法 ，在 明 确 有 机 质 组 成 的 基 础 上 ，分 析 了 有 机 质 的 来 源 、类 型 及 烃 源 岩 形 成 环 境 ，旨 在 为 该 区 广 泛 发育的高演化烃源岩的评价及研究提供一些新的 思路。
表 １ 有 机 质 分 类 和 次 级 分 类［８］ Ｔａｂｌｅ １ Ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ ｔｙｐｅｓ ａｎｄ ｓｕｂｔｙｐｅｓ［８］
分类
次级分类
无结构有机质
团块和微粒状无定形
结构有机质
木 质 、丝 碳 及 碳 屑 、动 物 （铸 ）体 、动 物 碎 屑
孢型
藻 类 、孢 粉 粒 、菌 孢 体
南京栖霞山栖霞 组 剖 面 中（表 ２），ＴＯＣ 含 量 为 ０．０５％～１．５２％，平均 为 ０．３２％。 样 品 的 Ｔｍａｘ 值 分布范围为 ３６２～５６１ ℃，其 中 Ｔｍａｘ 在 ４２５～５２５ ℃范围的样品数占整个剖面 样 品 的 ８０％，说 明 栖 霞 组有机质总体处于成熟—高成熟热演化阶段。样品 现今的 Ｓ１、Ｓ２、Ｓ１＋Ｓ２及 ＨＩ也普遍偏低（平均值分 别 为０．０３、０．６２、０．６６和 ８５．６８ ｍｇ／ｇ），而 ＯＩ较 高 （平 均 值 为 ２３８．３６ ｍｇ／ｇ）。
幕府山组
３．７７ ０．００４） （０．０４）
２２ ３１７ ６０８ （４） （１３２．４４）（５５３．８６）
南京 ０．０５～ ０～ ０～ ０～ ０～ ２２～ ３６２～
栖霞组
１．５２ ０．３４ ４．４２ ４．７６ ５２９ ５８８ ５６１ （０．３２） （０．０３） （０．６２） （０．６６） （８５．６８）（２３８．３６）（４５４．８）
３６％），腐殖型有 机 质 占 ３２％（Ⅱ２型（Ｔｉ分 布 于 ８～ ３６．７）占２４％、Ⅲ 型（Ｔｉ分 布 于 －１３．４～ －７３．９）占 ８％）。从有机质类 型 结 果 来 看，幕 府 山 组 和 大 部 分 栖霞组地层中有机质在未大量产烃之前应具有较高 的生烃 潜 力 ，但 ［８－９，１２］ 由 于 经 历 了 较 高 的 热 演 化 过 程 ，目 前 大 部 分 有 机 质 已 无 荧 光 显 示 ，其 残 余 生 烃 潜 力也普遍偏低。
Ｆｉｇ．２ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒｓ
第 ３ 期
张 淼 ，等 ：孢 粉 相 在 下 扬 子 古 生 界 烃 源 岩 研 究 中 的 应 用
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栖霞组有机质种 类 较 多 （图 ２、图 ４），主 要 有 无 定形、木质和丝碳等 结 构 有 机 质 以 及 孢 粉 粒 及 菌 孢 体等孢型。各类有机质含量在地层中的分布变化较 大，但 以 无 定 形 最 为 丰 富，其 含 量 平 均 为 ７１．１％。 样 品 中 大 部 分 有 机 质 （无 定 形 和 木 质 组 分 等 ）也 已 不 显荧光性，仅部分动 物 骨 骼 和 群 体 藻 类 有 荧 光 性 显 示 ，表 明 有 机 质 演 化 程 度 普 遍 较 高 。
１ 样品与方法
本次分析样品采自南京幕府山的幕府山组和栖 霞山的栖霞组 剖 面 （图 １），幕 府 山 组 包 括 ５ 个 页 岩 样 品 和 ４ 个 粉 砂 质 泥 岩 样 品 ，栖 霞 组 ２５ 个 样 品 以 灰 岩 为 主 。对 所 有 样 品 进 行 岩 石 热 解 分 析 （分 析 仪 器
孢粉相在下扬子古生界烃源岩研究中的应用
张 淼１，陈 清 华１，刘 峰２，蔡 进 功２
（１ 中国石油大学（华东）地球资源与信息学院，青岛 ２６６５５５； ２ 同济大学 海洋与地球科学学院，上海 ２０００９２）
摘要：以下扬子下寒武统幕府山组泥、页岩和下二 叠 统 栖 霞 组 碳 酸 盐 地 层 为 研 究 对 象 ，运 用 孢 粉 相 方 法，在 明 确有机质组成的基础上，分析了有机质的来源、类型及烃源岩形成环境。幕府山 组 有 机 质 组 成 单 一，无 定 形 含 量 普 遍在９０％以上，低等水生生物是其主要来源，有机质类型以Ⅰ型为主，烃源岩 分 布 较 为 集 中，ＴＯＣ 高，类 型 好，是 较 深水、闭塞、准厌氧到厌氧的泻湖或海湾环境下的 产 物。 栖 霞 组 地 层 有 机 质 组 成 变 化 较 大，但 仍 以 无 定 形 为 主，类 型主要为混合型。由于沉积微环境变化频繁，水体缺氧程度极不稳定，导致栖霞组烃源岩层呈非均质分布，ＴＯＣ 偏 低 ，类 型 相 对 较 差 。