羌塘盆地白垩系黑色岩系生烃母质研究

羌塘盆地白垩系黑色岩系生烃母质研究

承秋泉;杨若飞;胡广;付修根;曹剑

【摘要】羌塘盆地白垩系是该区域新近发现的潜在烃源层系,通过有机岩石学和地球化学相结合的方法研究了其生烃母质.结果表明,根据观测到的各类生烃母质形状、大小、聚集形式以及荧光等特征综合分析,其成烃生物组合由高到低主要包括底栖

生物、细菌、浮游藻类和高等植物4大类,并以底栖藻类占主要地位.这种以底栖藻类为主的烃源岩系与国内外其他同类烃源岩特征类似,在地球化学特征上表现为有

机质丰度高(TOC大于2.0％,达到好烃源岩质量标准)、有机质类型较差(Ⅱ2型),据此认为这套黑色岩系形成于海相环境.结合其在区域上的热演化特征,认为其具有良

好的生烃潜力,特别是生气潜力,值得在今后的油气勘探和地质研究中加以重视.

【期刊名称】《石油实验地质》

【年(卷),期】2016(038)001

【总页数】8页(P91-98)

【关键词】生烃母质;黑色岩系;底栖生物;烃源岩;白垩系;羌塘盆地;特提斯

【作者】承秋泉;杨若飞;胡广;付修根;曹剑

【作者单位】中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所,江苏无锡214151;南京大学地球科学与工程学院,南京210023;西南石油大学地球科学与技

术学院,成都610500;中国地质调查局成都地质矿产研究所,成都610081;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】TE122.1+1

羌塘盆地位于青藏高原西藏地区，是当前国内勘探程度最低的油气远景区之一[1]，通常认为发育了4套主力烃源层，由下至上包括上三叠统肖茶卡组(T3x)、中侏罗

统布曲组(J2b)、中侏罗统夏里组(J2x)和上侏罗统索瓦组下段(J3s1)[2]。最近，在

北羌塘坳陷南部中央隆起附近的胜利河—长蛇山一带，于下白垩统索瓦组上段

(K1s2)中发现了一套海相的黑色岩系，揭示了一套可能的新烃源层系[3-4]。前人

对K1s2展开了系统的工作[4-7]，但对其生烃母质却未得到系统分析，这对于确

定烃源岩的生烃性质与潜力以及沉积环境等至关重要。本文通过有机岩石学和地球化学相结合的方法研究其生烃母质，旨为区域油气勘探和地质研究提供新的参考；此外，鉴于研究区属于中生代特提斯的重要组成部分，因此期望研究结果能为这一基础地球科学研究热点提供参考。

羌塘盆地构造上位于可可西里—金沙江和班公湖—怒江缝合带之间，面积约

18×104km2，由北羌塘坳陷、中央隆起、南羌塘坳陷3个二级构造单元组成(图1)。该区历经前泥盆纪基底、泥盆纪—二叠纪裂谷、三叠纪前陆、侏罗纪被动大

陆边缘以及白垩纪—新生代残余等盆地演化阶段，属于一个典型的叠合盆地[8]。

盆地在三叠纪—侏罗纪晚期大部分被海水覆盖，发育了数千米厚的碳酸盐岩为主

夹碎屑岩的地层[1]。侏罗纪末的燕山运动使羌塘盆地进入海相盆地萎缩阶段，到

晚白垩世末，大部分地区转为陆相残余盆地[1]。因此，本次研究的下白垩统主体

应处于海陆过渡演化期。

羌塘盆地最近发现的这套白垩系黑色岩系主要分布于北羌塘坳陷的中、西部(图1)，位于下白垩统索瓦组上段。索瓦组岩性组合穿时，存在二分，其中，下段位于上侏罗统，为一套碳酸盐岩组合；上段位于下白垩统，为一套碳酸盐岩夹碎屑岩组合，具体为泥晶灰岩和含生物鲕粒灰岩沉积，夹少量细砂岩、泥岩、膏盐岩[9]。在水

平方向上，下白垩统黑色岩系发育2类沉积：(1)三角洲相，位于雀莫错—达卓玛

一线以东，岩性主要为泥岩、粉砂岩、砂岩，向北和向东转变为雪山组和扎窝茸组陆相沉积，标志着沉积环境转为陆相；(2)潮坪—潟湖相，见于北羌塘坳陷中部大

部分地区，底部岩性包括砂岩、泥晶灰岩、泥灰岩、灰岩、页岩，顶部为巨厚层膏盐岩[10]。

样品采自2008年胜利河西岸发现的剖面(图1)，这条剖面位于胜利河—长蛇山黑

色岩系(或油页岩)带中部，层位在索瓦组上段底部，岩性主要包括灰黑色页岩、泥灰岩、泥晶灰岩互层，其上为索瓦组上段厚层石膏、膏灰岩所覆盖。鉴于这些黑色岩系分布稳定[3-4]，因此本次工作所采样品具有代表性。

19件样品的采样位置、岩性和编号见图2。为了查明黑色岩系的生烃母质，探讨

其地质意义，进行了较系统的有机岩石学和地球化学分析。有机岩石学分析包括常规光学显微镜下，以及扫描电子显微镜下观测；有机地球化学分析包括常规的基础有机地球化学(包括有机碳、氯仿沥青“A”含量、岩石热解等)和生物标志物地球

化学分析。

对黑色岩系进行了系统的光学显微镜和扫描电子显微镜镜下综合鉴定分析，认为其成烃生物组合由高到低主要包括底栖生物、细菌、浮游藻类和高等植物4大类，

并以底栖生物和细菌占主要地位，底栖生物包括底栖藻类和底栖动物(图3)。(1)底栖藻类：是该剖面中有机质的主要存在形式，在所有样品中均有发现，并大

量分布于页岩样品中。底栖藻类按照其形态和赋存形式主要分为3类：第一类主

要以大面积的叶状、片状形式出现，局部有碳化现象，在单偏光下呈红褐色至黑色，蓝光激发下几乎不显荧光(图3a)；第二类主要以网格状细胞结构的形式叠加出现，其单个网孔直径约为5 μm，边缘以交织的丝状体相连，在蓝光激发下显棕黄色荧光(图3b)；第三类在形态上与第二类相同，但在分布上主要位于底栖动物壳体内部，其网眼内部多被碳酸盐充填，仅残余褐色丝状结构，这类藻在蓝光激发下主要显碳酸盐矿物的黄绿色荧光(图3c)。

(2)底栖动物：又包括腕足类、腹足类、棘皮类以及少量有孔虫、苔藓虫和其他不明生物残体。这些生物壳体普遍因发生严重钙化而显黄绿色荧光。对于腕足类和腹足类，或被网状钙化的底栖藻类充填，或被较大的方解石或白云石晶体充填，而棘皮类生物的骨板则多被细粒方解石充填(图3d,e)。

(3)细菌：是除底栖生物之外另一类重要的生烃母质，其荧光特征为极其细小浸染状分布的绿色斑点。电子显微镜下，黑色岩系中的细菌通常呈球状，直径在2 μm 左右，大多成群分布于方解石、磷灰石等矿物表面(图3f)。

(4)浮游生物：主要为浮游藻类，多见于泥灰岩样品中，以无定形的形式存在，在单偏光下无法分辨其结构，蓝光激发下显黄色荧光(图3g)。

(5)高等植物：只发现于泥灰岩样品中，主要以孢粉的形式出现。光学显微镜下发现其呈碎屑状分布于典型泥灰岩样品中的孔隙中，直径约10~15 μm，在蓝光激发下呈现金黄色荧光(图3h)。

以上分析表明，羌塘盆地(特别是北羌塘坳陷)白垩系黑色岩系的生烃母质以宏观藻类为主。前人分析表明，宏观藻类生烃母质在地球化学特征上通常以有机质类型相对差、有机质丰度相对较高为特征[11-14]，这在本次工作中也得到了验证。

采用总有机碳含量、生烃潜量(S1+S2)和氯仿沥青“A”含量等指标来衡量黑色岩系的有机质丰度。胜利河黑色岩系剖面实测11个样品总有机碳含量为

1.96%~6.59%，平均5.06%，达到优质烃源岩标准(>2%)(图4)。其中，2个泥灰岩样品总有机碳含量为1.96%~3.71%，平均

2.84%，泥晶灰岩样品25TC-09总有机碳含量6.46%，其余页岩样品总有机碳含量4.24%~6.59%，平均5.10%。总体而言，整个剖面总有机碳含量呈现先升再降的特点，且有机碳含量在不同岩性中出现差异，页岩总有机碳含量与泥晶灰岩接近，而明显高于泥灰岩。

所有烃源岩样品的生烃潜量为3.04~16.11 mg/g，平均10.47 mg/g，达到好烃源岩(>6 mg/g)标准，并且除25TC-1以外其他样品都大于6mg/g。