碳酸盐油气地球化学

碳酸盐油气地球化学

摘要：碳酸盐岩中石油的储量约占世界石油总储量的一半。国内外地球化学界有这样的共识,碳酸盐岩不仅是油气的重要储集层，而且可能是重要的油气源岩。然而，碳酸盐岩生油仍然是油气成因研究中尚未解决的重要问题之一。我国约1/3的国十而枳为碳酸盐岩分布区，具有沉积厚度大、贫有机质、高成熟度和多旋回、复杂构造的特点。有关碳酸盐岩的生烃. 机制及其生烃地球化学条件评价，还有许多理论和实践方面的关键问题需要进一步研究。

关键词：碳酸盐岩，有机相，烃，有机丰度，石油

（一）碳酸盐岩有机质赋存与组成特征

碳酸盐岩中石油的储量约占世界石油储量的一半。然而，碳酸盐岩生油仍然是油气成因尚未解决的重要问题之一。

1、有机质的赋存形式

碳酸盐有机质的赋存形式具有多样性和复杂性。赋存形式是有机质的空间分布特征，它与碳酸盐岩的沉积、成岩作用有密切联系。在岩石的成岩演化过程中，各种赋存形式的机质可以发生相互转变，并且这种转变是特定的地质条件相联系的。

2、显微组分特征及组成

在显微镜下可见，碳酸盐岩有机质分布显示出原生显微组分丰度低、细分散。组成单调，以低等生物成因显微组分为主、次生有机质局部富集和包裹有机体发育的特点。碳酸盐岩显微组分组成中无定形组分占优势，有形态的组分少，而在形态颗粒中，保存生物结构的有机碎屑更少见。

3、可溶有机质的组成

碳酸盐岩中的可溶有机质由三个部分组成：

岩石破碎后直接用溶剂抽提所得，亦称氯仿沥青“A”；

从破坏碳酸盐矿物结晶格架的盐酸溶液中萃取出来的，沥青“B”；

抽提后岩样的盐酸不溶残余物再次用氯仿抽取所得，沥青“C”；

（二）碳酸盐岩生烃潜力的再认识

1、富有机质碳酸盐岩的有机相-1

根据现有的石油生成理论，只有原始有机质丰度较高的岩石才有可能为油源岩。

我国的碳酸盐岩主要是古生界的台地相碳酸盐岩，具有低有机质丰度和高成熟度的特点，这样的地球化学背景容易使我们的在实际工作中对碳酸盐岩生烃潜力的认识限于低丰度、高成熟度碳酸盐岩的生烃能力问题。

近年，对塔里木盆地古生界有效烃源岩的研究表明：

富有机质的碳酸盐岩仍然是决定碳酸盐岩生烃潜力的关键；

在碳酸盐岩沉积盆地的油气潜力评价中，富有机质沉积的有机相分析是有效的手段之一。

1、富有机质碳酸盐岩的有机相-2

我国学者对塔里木盆地海相地层的研究得出了一些新认识：

（1）碳酸盐岩地层有机质赋存形式呈明显的非均质性，在其生油潜力评价中，应着重于在垂向上确定有效生油岩层段和平面上圈定油源区两个方面的工作；

（2）碳酸盐岩地层总体上有机质丰度不高，但其中包含了一些富集有机质的微层，它们通常由泥灰岩或含泥质灰岩组成（粘土矿物含量10％~30％或更高）。所以，生烃潜力评价以高丰度的碳酸盐岩为核心，对象应以泥晶灰岩、泥灰岩、灰泥纹层、压溶层和缝合线为主。

1、富有机质碳酸盐岩的有机相-3

优质的烃源岩与 5 种有机相有关：

寒武系—下奥陶系的饥饿盆地有机相；

蒸发泻湖有机相；

中上奥陶统的台缘斜坡灰泥丘有机相；

台缘斜坡瘤状灰岩有机相；

半闭塞—闭塞饥饿陆湖海湾有机相。

高有机质丰度的碳酸盐岩（TOC>0.5%）与下列4种微相有关：

①层状灰泥丘A：由微晶凝块和灰泥条带组成，灰泥条带一般大于3cm；

②层状灰泥丘B：由微晶凝块和灰泥纹层组成，灰泥纹层一般小于3cm；

③丘间洼地；

④压溶层和缝合线：是一种特殊的成岩—有机相，最近几年才被提出作为碳酸盐岩生油潜力评价的有机相。

2、有机质丰度及生烃潜力恢复

碳酸盐岩有机质丰度及生烃潜力恢复也是一个仅见于我国研究文献中的碳酸盐地球化学研究问题。

评价高-过成熟碳酸盐岩生烃有机质丰度及其潜力，必须将其恢复至原始状态下（未大量生烃和排烃之前，即Ro<0.5%）方能反映出本来面貌。

程克明等（1996）根据干酪根热降解成油的物质平衡原理，通过模拟实验获得不同有机质类型的生烃降解率变化规律。

在此基础上，结合其它地球化学资料的综合研究，确定：

烃降解率大于50%的为Ⅰ类源岩

30％ ~ 50％之间的为Ⅱ1类源岩

10％ ~ 30％之间的为Ⅱ 2类源岩

小于10%者为Ⅲ类源岩。

（三）认识碳酸盐岩成因的石油

1、碳酸盐岩生物标志物分布特征

碳酸盐岩中存在多种生物标志化合物，碳酸盐岩的生物标志物组成与其沉积环境和生源输入特点有关，其主要化合物均反映以藻类、细菌为主的生源物质和较强还原的沉积—成岩环境。

我国古生界海相碳酸盐岩生物标志的总体特征是：

（1）正构烷烃碳数分布呈单峰态，主峰碳数一般位于C15-C20之间，具偶碳优势，OEP值小于1，C21-/C22+远大于1，其源主要来自藻类和菌藻类；

（2）广泛检出C13-C20规则无环类异戊二烯烷烃和C21-C45规则和不规则无环

类异戊二烯烷烃；

（3）规则甾烷以C29甾烷占优势，一般占40％ ~ 60％，C27甾烷和C29甾烷各20％ ~30％；

（4）C31-C35升藿系列相对较发育，且明显受盐度控制；

（5）伽马蜡烷为常见的非藿烷骨架型五环三萜烷；

（6）三环萜烷含量较高，其碳数分布范围从C19—C31，最高可达C39。

2、碳酸盐岩成因石油的化学性质

碳酸盐岩成因石油的化学性质显示出多样性。

我国已知的海相成因原油的密度在0.7128~0.9904g/cm3之间；原油类型有凝析油、轻质油、正常原油和重质油。

我国碳酸盐岩地层普遍成熟度较高，现发现的与之相关的原油油质都较轻，在原油族组成上总体仍表现了饱和烃含量高、饱/芳比大的特点。

据Ferguson（1988）介绍，国外公认的碳酸盐岩生成的石油特征是：高硫（>1.0%），低API密度（20 ~30°API），Pr/Ph<1.0，Ph/nC18>1.0，偶碳优势CPI<1.0，碳同位素值为-26.5％或更高。

查考文献

韩鸣文，马振东，张宏飞等2003《地球化学》。北京：地质出版社

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傅家谟，刘德汉，盛国英等，1990《煤成烃地球化学》。北京:科学出版社

B.P蒂索,D.H威尔特，1984.《石油形成与分布(徐光永等译）》北京：石油工业出版社

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徐永吕等.1994. 《天然气成因理论与应用》.北京：科学出版社.

钟宁宁，秦勇.1995. 《碳酸盐岩有机岩石学》.北京：科学出版社

郝石生，张有成，刚文哲，《碳酸盐岩汕气生成》.北京：石油工业出版社