青海省祁连盆地三叠系烃源岩地球化学特征分析

第３３卷第１期　２０１５年２月　青海大学学报（　自　然科学版）　Ｖｏ１．３３　Ｎｏ．１　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｑｉｎｇｈａｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　Ｆｅｂ．２０１５　青海省祁连盆地三叠系烃源岩地球化学特征分析　贺领兄　，邓　馨２，海　涛　，刘立波　，殷虹浩　，李　青　（１．青海省第四地质矿产勘查院，青海西宁８１００２９；２．Ｎ）ｑ省冶金地质勘查院，四川成都６１００５１）　摘要：为了加快青海省页岩气资源的勘探与开发进程，形成多元化的天然气供应格局，青海省　加大了页岩气资源潜力评价力度。文中通过路线调查、钻探施工及样品采集测试等系统地分　析了祁连盆地三叠系南营儿组烃源岩有机质丰度、干酪根类型、有机质成熟度和热演化程度，　研究结果表明：该套烃源岩中暗色泥页岩有机碳含量平均为１．６３％，属于中等烃源岩，而油页　岩有机碳含量平均为８．２％，有机质类型较好属腐泥腐植型一腐植型（１Ｉ：一Ⅲ型），具备生成　油和气的条件；有机质成熟度Ｒｏ在Ｏ．６ｌ％一１．２４％，平均为０．９５％，成熟度达到低成熟一成　熟阶段，处于有利于页岩气生成的成熟度范围内；沉积环境为湖泊沉积体系。因此，认为青海　省祁连盆地三叠系南营儿组找页岩气藏前景良好。　关键词：祁连盆地；三叠系；烃源岩；地球化学特征　中图分类号：Ｐ５８　ＤｏＩ：１０．１３９０１　文献标志码：Ａ　文章编号：１００６—８９９６（２０１５）０１—００７８—０５　ｃｎｋｉ．ｑｈｗｘｘｂｚｋ．２０１５．０１．０１６　Ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　Ｔｒｉａｓｓｉｃ　ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ　ｓｏｕｒｃｅ　ｒｏｃｋｓ　ｉｎ　Ｑｉｌｉａｎ　Ｂａｓｉｎ　ｉｎ　Ｑｉｎｇｈａｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　ＨＥ　Ｌｉｎｇｘｉｏｎｇ　，ＤＥＮＧ　Ｘｉｎ　，ＨＡＩ　Ｔａｏ　，ＬＩＵ　Ｌｉｂｏ　，ＹＩＮ　Ｈｏｎｇｈａｏ　，ＬＩ　Ｑｉｎｇ　（１．Ｔｈｅ　Ｆｏｕｒｔｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｍｉｎｅｒａｌ　Ｓｕｒｖｅｙ　ｉｎ　Ｑｉｎｇｈａｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｘｉｎｉｎｇ　８　１００２９，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｔｈｅ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｍｅｔｌａｌｕｒｇｉｃａｌ　Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｓｉｃｈｕａｎ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６１００５　１，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｓｐｅｅｄ　ｕｐ　ｔｈｅ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｈａｌｅ　ｇａｓ　ｉｎ　Ｑｉｎｇｈａｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，ｆｏｒｍｉｎｇ　ａ　ｄｉｖｅｒｓｉｆｉｅｄ　ｓｕｐｐｌｙ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｎａｔｕｒａｌ　ｇａｓ，Ｑｉｎｇｈａｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　ｈａｓ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｔｈｅ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｈａｌｅ　ｇａｓ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｒｏｕｔｅ　ｓｕｒｖｅｙ，　ｄｒｉｌｌｉｎｇ　ａｎｄ　ｓａｍｐｌｉｎｇ，ｔｈｅ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｍａｔｔｅｒ　ａｂｕｎｄａｎｃｅ，ｋｉｎｄ　ｏｆ　Ｇａ　ｋｅＲｏｇｅｎ，ｍａｔｕｒｉｔｙ　ｏｆ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｍａｔｔｅｒ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｄｅｇｒｅｅ　ｗｅｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｕｇｇｅｓｔ　ｔｈａｔ：ｔｈｅ　ｔｏｔａｌ　ｏｒ＿　ｇａｎｉｃ　ｃａｒｂｏｎ（ＴＯＣ）ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄａｒｋ　ｓｈａｌｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｅｔ　ｏｆ　ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ　ｓｏｕｒｃｅ　ｒｏｃｋｓ　ａｖｅｒａｇｅｄ　１．６３％，ｒｅａｃｈｅｄ　ｔｈｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｅｄｉｕｍ　ｏｒ　ｇｏｏｄ　ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ　ｓｏｕｒｃｅ　ｒｏｃｋｓ，ｔｈｅ　ｔｏｔａｌ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｃａｒ—　ｂｏｎ（ＴＯＣ）ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｉｌ　ｓｈａｌｅ　ｗａｓ　８．２％ｆｏｒ　ａｖｅｒａｇｅ，ｒｅａｃｈｅｄ　ａ　ｇｏｏｄ　ｓｏｕｒｃｅ　ｒｏｃｋｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔａｎｄ－　ａｒｄ；ｔｈｅ　ｔｙｐｅｓ　ｏｆ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｍａｔｔｅｒ　ｉｓ　ｇｏｏｄ，ｗｈｉｃｈ　ｂｅｌｏｎｇｓ　ｔｏ　ｓａｐｒｏｐｅｌ　ｈｕｍｉｃｈｕｍｕｓ—ｈｕｍｉｃｈｕｍｕｓ　ｔｙｐｅ　（ＩＩ　２一ｍ），ｈａｖｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｏｉｌ　ａｎｄ　ｇａｓ；ｔｈｅ　ｍａｔｕｒｉｔｙ　ｏｆ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｍａｔｔｅｒ　（Ｒｏ）ｒａｎｇｅｄ　ｆｒｏｍ　０．６１％ｔｏ　１．２４％，０．９５％ｆｏｒ　ａｖｅｒａｇｅ．Ｔｈｅ　ｄｅｇｒｅｅ　ｏｆ　ｔｈｅｒｍａｌ　ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ　ｒｅａｃｈｅｄ　ｌｏｗ　ｍａｔｕｒｅ—ｍａｔｕｒｅ　ｓｔａｇｅ，ｗｉｔｈｉｎ　ｔｈｅ　ｍａｔｕｒｉｔｙ　ｒａｎｇｅ　ｆａｖｏｒａｂｌｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｈａｌｅ　ｇａｓ　ｇｅｎｅｒａｔｅｄ；ｔｈｅ　ｓｅｄｉ—　ｍｅｎｔａｒｙ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　ｉｓ　ｌａｋｅ—ｄｅｅｐ　ｌａｋｅ　ｆａｃｉｅｓ．Ｓｏ，ｗｅ　ｔｈｉｎｋ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｏｆ　ｓｈａｌｅ　ｇａｓ　ｅｘｐｌｏｒａ—　ｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｑｉｎｇｈａｉ　Ｔｒｉａｓｓｉｃ　ｉｓ　ｖｅｒｙ　ｌａｒｇｅ　ａｎｄ　ｈａｓ　ｇｏｏｄ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｑｉｌｉａｎ　Ｂａｓｉｎ，Ｔｒｉａｓｓｉｃ，ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ　ｓｏｕｒｃｅ　ｒｏｃｋｓ，ｇｅｏｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　收稿日期：２０１４—０８—０５　基金项目：中国地质调查局油气资源中心资助项目（１２１２０１１４０９２７０１）　作者简介：贺领兄（１９７０一），女，青海西宁人，工程师。研究方向：金属矿产地质研究。　第１期　贺领兄等：青海省祁连盆地三叠系烃源岩地球化学特征分析　７９　祁连盆地位于青海省北部的黑河流域至冷龙岭北坡地带…，该地区金属、非金属矿产资源较丰富，　勘探程度很高，但从未进行过页岩气勘查和研究工作。近些年，为了加快青海省页岩气资源的勘探与开　发进程，调整青海省能源结构，形成多元化的天然气供应格局，青海省加大了页岩气资源潜力评价力度。　鉴于此，通过对祁连盆地三叠系南营儿组烃源岩有机质丰度、干酪根类型、成熟度等页岩气评价参数的　综合分析，对青海省页岩气资源的勘查评价提出了一个崭新的找矿方向，三叠系南营儿组烃源岩的发现　不仅证明了祁连盆地具有形成页岩气的可能性，而且对研究中国西北地区三叠系烃源岩的分布规律和　三叠系页岩气的形成均具有重要的指导意义。　１　祁连盆地地质背景　１．１大地构造　石油地质理论和中国陆相油气田的勘探证明，烃源岩是油气形成的必要条件，而烃源岩的发育又受　到大地构造背景和岩相古地理的控制。研究区（图１）大地构造位置属北祁连新元古代一早中生代缝合　带、内部构造复杂多样，志留纪末的祁连运动席卷整个祁连造山带，使祁连造山带转变为大陆环境，形成　统一的泥盆纪古大陆。之后，祁连造山带全面进入陆内造山阶段。在陆内伸展作用的情况下，形成一系　列规模不大的内陆拗陷盆地、山间断陷盆地的沉积¨　。　图１研究区地理位置图　Ｆｉｇ．１　Ｌｏｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｒｅｇｉｏｎ　晚三叠世以来秦祁昆造山系海域基本消失，步人强烈的陆内叠覆造山阶段（走滑造山，推覆造山，　隆升造山），在古亚洲的区域南向挤压力和特提斯洋的扩张、俯冲、碰撞应力的双重作用下，造就了陆内　盆山构造的基本格架。同时伴有后造山钙碱性花岗岩、走滑深熔火山活动、伸展垮塌等多样性岩石构造　组合的形成。　祁连盆地为叠合盆地，以黑河上游的野牛沟和八宝河谷地为沉积中心，总体上受野牛沟一八宝河复　式向斜控制，呈ＮＷＷ—ＳＥＥ向延伸，沿复向斜的两翼分布有一系列两翼不对称的次级向斜和背斜，还　有众多的走向逆断层、老基底突起和中新生代小盆地。横向构造不太发育，一般为小型正断层或平推断　层，石炭系、二叠系和三叠系组成的次级向斜，构造强度中等为主，仅在断层密集处达到复杂程度　。　盆地南部各时代地层以单斜构造形态为主，局部存在小的向斜、背斜构造形态，地表上为次级低山区。　北部为断层切割的不完整向斜构造形态，分别为青羊沟一陇孔达坂向斜、俄博向斜。　１．２沉积建造组合与环境　祁边盆地发育早、中、晚三叠世地层，下伏与晚二叠世窑沟组整合一平行不整合接触，自下而上划分　为早一中三叠世西大沟组和晚三叠世南营儿组。分布于北祁连山八宝一仙米一带，其次分布于托勒山　东段　８０　青海大学学报　第３３卷　（１）西大沟河流砂砾岩一粉砂岩一泥岩建造组合。相当于早一中三叠世西大沟组（Ｔ。一　），岩性为　灰白色、灰绿色中细粒长石砂岩、岩屑长石砂岩、岩屑石英砂岩、长石石英砂岩、粉砂岩、粉砂质粘土岩、　板岩，底部有砾岩、含砾砂岩，厚度一般３４５～５６６　ｍ，最大厚度可达１　３８１　ｍ，有交错层理、斜层理和砂球　状构造，位于湖盆的缓坡带，属曲流河床和漫滩堆积，与下伏晚二迭世窑沟组平行不整合接触。产植物　化石：Ｎｅｏｃａｌａｍｉｔｅｓ　ｃａｒｃｉｎｏｉｄｅｓ，Ｃｌａｄｏｐｈｌｅｂ￣ｓｐ，Ｐｏｄｚａｍｉｔｅｓ　ｓｐ．等。　（２）南营儿湖泊砂岩一粉砂岩一泥岩建造组合。相当于晚三叠世南营儿组（Ｔ　ｎ），岩性为灰绿色灰　色细粒岩屑长石砂岩、长石石英砂岩、粉砂岩、粘土岩夹砂质灰岩及煤线，含砾砂岩、菱铁矿、油页岩，局　部见暗红色细粒砂岩，厚度一般大于２４８—１　０３２　ｍ，黑河地区厚达１　５７４　ｍ，具交错层理，水平层理，与下　伏西大沟组整合接触。属于湖泊中央带沉积…。产植物化石：Ｎｅｏｃａｌａｍｉｔｅｓ　ｃａｒｃｉｎｏｉｄｅｓ，Ｄａｎａｅｏｐｓｉｓ　ｆｅｃｕｎ－　ｄｏ；孢粉：Ｐｕｎｃｔａｔｉｓｐｏｒｉｔｅ—Ｄｉｃｔｙｏｐｈｙｌｌｉｄｉｔｅｓ　ｐｉｃｅｉｔｅｓ等。　基于以上北祁连拗陷盆地为陆内三叠纪沉积，早～中三叠世西大沟组为河湖相沉积的碎屑岩建造，　晚三叠世南营儿组逐渐过渡为湖沼相沉积的含煤碎屑岩建造。　２烃源岩有机地球化学特征　２．１有机质丰度　有机质的丰度是评价烃源岩优劣的一个重要方面，其主要指标为有机碳、氯仿沥青“Ａ”、和总烃的　百分含量。祁连盆地的烃源岩主要发育在三叠系南营儿组，主要由暗色泥页岩、粉砂岩和油页岩组成，　本研究以暗色泥页岩和油页岩为主，其各项有机质丰度指标见表１。　表１　祁连盆地有机质丰度表　Ｔａｂ．１　Ａｂｕｎｄａｎｃｅ　ｏｆ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｍａｔｔｅｒ　ｉｎ　Ｑｉｌｉａｎ　Ｂａｓｉｎ　注：样品由国土资源部重庆矿产资源监督检测中心分析。　由表１可见南营儿组暗色泥页岩的有机质丰度钻孔高于地表，其主要原因是深部暗色泥页岩抗风　化，其实测有机质丰度高，有机碳、氯仿沥青“Ａ”、总烃和生烃潜量的平均值分别为１．６３％，０．１８％，　９８．４８　ｇ／ｇ，１．１１　ｍｇ／ｇ，地表不抗风化，其实测有机质丰度相对较低，有机碳、氯仿沥青“Ａ”、总烃和生　烃潜量的平均值分别为０．８８３　５％，０．０３８％和１６．９１　ｇ，０．４０６　ｍｇ／ｇ，如考虑分化作用的影响，仍能达　到中到好烃源岩的有机质丰度标准　。而钻孔中油页岩有机碳、氯仿沥青“Ａ”、总烃和生烃潜量的平均　值分别为１８．２％，１．００％，２　７３９．４２　ｔＬｇ／ｇ，１５．６１　ｍｇ／ｇ，达到了我国好烃源岩的标准。总的来看，祁连盆　第１期　贺领兄等：青海省祁连盆地三叠系烃源岩地球化学特征分析　８１　地三叠系南营儿组暗色泥页岩和油页岩有机质丰度较高。　烃源岩的有机碳含量并非愈高，生烃愈大，这是因为它还取决于有机质的类型和成熟度，而且氯仿　沥青“Ａ”和总烃含量也明显受这两者的影响。因此，评价烃源岩还需研究有机质的类型及其演化。　２．２干酪根类型　不同类型的干酪根具有不同的生烃潜力，形成不同的产物，这种差异与有机质的化学组成和结构有　关。在不同沉积环境中，由不同来源的有机质形成的干酪根其性质和生油气潜能差别很大。一般来说　Ｉ型与Ⅱ型干酪根主要以生油为主，Ⅲ型干酪根主要以生气为主，在热演化程度较高时，它们都可以生　成大量的天然气。根据北美主要页岩气盆地资料：产气页岩中的干酪根主要以Ｉ一Ⅱ型为主，也有部分　为Ⅲ型　。祁连盆地三叠系南营儿组的有机质类型划分结果见图２。　丑　Ｕ　Ｏ／Ｃ原子比　Ｉ为腐泥型干酪根；Ⅱ为腐泥腐植型干酪根；Ⅲ腐植型干酪根。　箭头表示干酪根的热演化方向；实线表示干酪根类型分区线；虚线表示包络线。　图２　祁连盆地三叠系南营儿组干酪根Ｈ／Ｃ与Ｏ／Ｃ原子比关系图　Ｆｉｇ．２　Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｔｏｍｉｃ　ｒａｔｉｏｎ　Ｈ／Ｃ　ａｎｄ　Ｏ／Ｃ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｇａ　ｋｅＲｏｇｅｎ　ｏｆ　Ｔｒｉａｓｓｉｃ　ｏｆ　Ｎａｎｙｉｎｇｅｒ　ｇｒｏｕｐ　ｉｎ　Ｑｉｌｉａｎ　Ｂａｓｉｎ　由图２可以看出：祁连盆地地表和钻孑Ｌ中干酪根类型以Ⅱ　一Ⅲ型（腐泥腐植型）为主，油页岩段以　Ⅲ型（腐植型）干酪根为主，有相对较低的原始Ｈ／Ｃ原子比，约０．７６％一０．８５％；较高的Ｏ／Ｃ原子比，约　０．１０％一０．３５％，其生烃潜力较高，生烃潜量为０．４　ｍｇ／ｇ。具备生成油和气的条件。　２．３　有机质成熟度和成烃热演化程度　镜质体反射率（Ｒｏ）一直是人们最关注的成熟度指标，被誉为“经典”的成熟度指标，因而成为衡量　有机质成熟度的标尺。据陆相烃源岩成熟阶段的划分标准：当Ｒｏ＜０．５时，为未成熟阶段；当０．５＜　Ｒｏ＜０．７时，为低成熟阶段；当０．７＜Ｒｏ＜１．３时，为成熟阶段；当１．３＜Ｒｏ＜２．０时，为高成熟阶段；当　Ｒｏ＞２．０时，为过成熟阶段　。　页岩中有机质成熟度不仅可以用来预测页岩的生烃潜能，还能用来评价高变质地区页岩储层的潜　能，是页岩气聚集形成的重要指标。页岩气的生气特征与有机质类型和成熟度密切相关，对同一类型的　有机质来说，随着页岩埋深增加和地温增高　Ｊ，在不同热演化阶段的生气特征不同，对不同的有机质类　型来说，在同一热演化阶段的生气特征也有很大差别。图３中通过对地表和钻孔主要采样地区的样品　进行统计发现，祁连盆地露头中有机质成熟度Ｒｏ在０．６１％～０．９％，平均０．８０％，位于低成熟阶段；钻