公繁浩，陳樹(shù)旺，張 健 ，鄭月娟 ，李永飛 ，蘇 飛 ，黃 欣 ，馮志強(qiáng)，王青海，王世輝，唐友軍，蔣興超

（1.沈陽(yáng)地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，遼寧沈陽(yáng)110034；2.大慶油田有限責(zé)任公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，黑龍江大慶163712；3.油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/長(zhǎng)江大學(xué)地球化學(xué)系，湖北荊州434023）

內(nèi)蒙古陶海營(yíng)子地區(qū)上二疊統(tǒng)林西組泥巖熱演化程度研究

公繁浩1，陳樹(shù)旺1，張 健1，鄭月娟1，李永飛1，蘇 飛1，黃 欣1，馮志強(qiáng)2，王青海2，王世輝2，唐友軍3，蔣興超3

（1.沈陽(yáng)地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，遼寧沈陽(yáng)110034；2.大慶油田有限責(zé)任公司勘探開(kāi)發(fā)研究院，黑龍江大慶163712；3.油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/長(zhǎng)江大學(xué)地球化學(xué)系，湖北荊州434023）

近年來(lái)松遼盆地外圍油氣勘探-基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查表明，大興安嶺地區(qū)上二疊統(tǒng)林西組發(fā)育有厚層的暗色泥巖，為重要的潛在生烴層系之一.林西組在陶海營(yíng)子地區(qū)出露廣泛.本次研究采集了該區(qū)露頭和鉆井中的暗色泥巖樣品.通過(guò)鏡質(zhì)體反射率（Ro）、伊利石結(jié)晶度（KI指數(shù)法），對(duì)本區(qū)林西組暗色泥巖的有機(jī)質(zhì)熱演化程度進(jìn)行了詳細(xì)的研究，認(rèn)為本地區(qū)林西組烴源巖演化處于高—過(guò)成熟演化階段，未進(jìn)入變質(zhì)階段，具有較好的頁(yè)巖氣勘探前景.

林西組；有機(jī)質(zhì)熱演化程度；鏡質(zhì)體反射率；伊利石結(jié)晶度；內(nèi)蒙古

0 引言

在我國(guó)傳統(tǒng)油氣地質(zhì)研究中，一直將中國(guó)北方上古生界作為古老的變質(zhì)基底，而未將其納入油氣勘探的對(duì)象.而近幾年區(qū)域油氣地質(zhì)調(diào)查研究結(jié)果表明，本區(qū)上古生界地層大部分仍未變質(zhì)，并發(fā)育巨厚的暗色泥頁(yè)巖，具有較好的油氣勘探前景［1］.特別是上二疊統(tǒng)林西組發(fā)育的一套暗色泥巖，其厚度大，分布廣，受到普遍的關(guān)注，被認(rèn)為是很好的、有潛力的生烴母質(zhì)［2-3］.

上二疊統(tǒng)林西組主要為一套含暗色泥巖的濱淺湖-半深湖沉積，早期可能存在微咸水的海陸過(guò)渡相沉積［4-5］.在陶海營(yíng)子地區(qū)，林西組出露較好.本區(qū)所測(cè)得的林西組剖面（剖面位置見(jiàn)圖1）為原1∶20萬(wàn)扎魯特旗幅所建三疊系陶海營(yíng)子組的建組剖面，巖性為一套輕微變質(zhì)的砂巖、板巖組合.王五力等根據(jù)葉肢介化石將其修訂為晚二疊世［6］.剖面在1996年內(nèi)蒙古巖石地層劃分中被歸入林西組.本次研究在修測(cè)的剖面中共采集21件露頭暗色泥巖樣品，用于有機(jī)地球化學(xué)的相關(guān)分析、測(cè)試.

2011年初，項(xiàng)目組聯(lián)合大慶油田完成了本區(qū)魯D2井（鉆孔位置見(jiàn)圖1）的設(shè)計(jì)和施工工作.該井深1200m，從中獲取了大量的巖心資料，為了解本地區(qū)林西組地層的發(fā)育特征提供了寶貴的資料.共取得鉆井中暗色泥巖樣品33件.所有泥巖樣品，包括剖面露頭樣品和鉆孔樣品均在長(zhǎng)江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)分析測(cè)試.

1 研究方法

本次研究主要采用常用的鏡質(zhì)體反射率（Ro）法，結(jié)合伊利石結(jié)晶度（KI指數(shù)法），對(duì)本區(qū)林西組的暗色泥頁(yè)巖的熱演化程度（成熟度）進(jìn)行了相關(guān)研究.

（1）鏡質(zhì)體反射率法

鏡質(zhì)體反射率（Ro）是煤田地質(zhì)工作中用以確定煤化程度的參數(shù).鑒于干酪根與煤在化學(xué)和演化上具有很大的相似性，并且其變化范圍可以表征有機(jī)質(zhì)從成巖、深成作用到變質(zhì)作用的整個(gè)演化過(guò)程，具有隨成熟度增加而增大的不可逆性，因此被視為表征有機(jī)質(zhì)熱演化程度的最有效的指標(biāo).在油氣勘探中，鏡質(zhì)體反射率（Ro）被廣泛用來(lái)確定有機(jī)質(zhì)的成熟度［7-8］.

鏡質(zhì)體是由高等植物的根、莖、葉在覆水的還原條件下，經(jīng)凝膠化作用而形成的.本次研究的林西組為晚二疊世，發(fā)育大量高等植物，因此使用鏡質(zhì)體反射率法測(cè)定有機(jī)質(zhì)成熟度具有較高的可行性和可信性.

（2）伊利石結(jié)晶度（KI指數(shù)法）

伊利石結(jié)晶度是劃分成巖－變質(zhì)變化過(guò)程的重要定量指標(biāo)之一［9］.通過(guò)建立沉積巖中自生伊利石的結(jié)晶程度與其所受的溫度之間的定量關(guān)系，來(lái)劃分巖石的成巖－變質(zhì)階段.因此，它不僅廣泛地應(yīng)用在成巖作用－低溫變質(zhì)作用的研究中［10］，也廣泛地應(yīng)用于判別有機(jī)質(zhì)的熱演化階段［11-13］.特別是針對(duì)本區(qū)建組剖面描述中，將本區(qū)地層歸入淺變質(zhì)砂巖和板巖，應(yīng)用伊利石結(jié)晶度的方法，更有利于區(qū)分沉積巖與淺變質(zhì)巖石之間過(guò)渡類(lèi)型的劃分.

目前國(guó)際上通常采用Kübler指數(shù)法（KI法），采用X射線(xiàn)衍射譜圖上伊利石10 ?峰的半高寬來(lái)表示，單位為°（Δ2θ）.該指數(shù)具有較高的可靠性和可重復(fù)性［10］.

2 研究結(jié)果

（1）露頭樣品

在陶海營(yíng)子剖面中共采集暗色泥巖露頭樣品21件，有機(jī)地球化學(xué)測(cè)試表明，暗色泥巖的殘余有機(jī)碳（TOC）含量主要為 0.70%～1.10%，平均值為 0.88%，為中等到好的烴源巖?“松遼外圍中新生代盆地群油氣地質(zhì)綜合調(diào)查”項(xiàng)目專(zhuān)題成果油氣地質(zhì)條件研究2011年度成果報(bào)告..21件烴源巖露頭樣品的鏡質(zhì)體反射率測(cè)試結(jié)果表明，所有樣品的Ro平均值為1.58%，主要分布在 1.3%～1.7%，屬于高成熟演化階段（圖2、3）.此外，陶海營(yíng)子21件樣品的黏土礦物X射線(xiàn)衍射測(cè)試結(jié)果表明伊利石結(jié)晶度（KI）主要分布在0.50～0.70°之間（圖 2、4，表 1），均值為 0.58°，其中80.95%的樣品（17 件）位于 0.42～0.62°之間.該區(qū)間指示樣品處于晚成巖階段.19.05%的樣品伊利石結(jié)晶度大于0.62°，指示樣品位于中成巖階段晚期（Ro為1.0%～2.0%）.其與深度之間關(guān)系不明顯（圖 2）.結(jié)合以上論述，認(rèn)為陶海營(yíng)子林西組暗色泥巖處于高成熟階段.

（2）鉆孔樣品

采集魯D2井33件巖心樣品，經(jīng)有機(jī)地球化學(xué)測(cè)試表明，TOC 分布區(qū)間為 0.07%～1.47%，平均值為0.72%?“松遼外圍中新生代盆地群油氣地質(zhì)綜合調(diào)查”項(xiàng)目專(zhuān)題成果油氣地質(zhì)條件研究2011年度成果報(bào)告.，主體為中等到好的烴源巖.從魯D2井31件烴源巖樣品的鏡質(zhì)組反射率測(cè)試結(jié)果可知，所有樣品Ro 均大于 2.0%，平均值為 3.04%，主要分布在 2.4%～3.2%區(qū)間，屬于過(guò)成熟演化階段（圖 5、6，表 2）.其縱向分布圖指示成熟度隨著深度略有升高的趨勢(shì)（圖5）.研究中還對(duì)魯D2井樣品進(jìn)行了黏土礦物X射線(xiàn)衍射測(cè)試，結(jié)果表明指證成巖作用階段的參數(shù)伊利石結(jié)晶度（KI）分布在 0.38～0.62°之間，均值為 0.49°，其中78.79%的樣品（26 件）位于 0.42～0.62°之間（圖 5、7）.該區(qū)間指示樣品處于晚成巖階段，相當(dāng)于Ro位于2.0%～3.0%；21.21%的樣品位于 0.42～0.25 之間，指示樣品位于極低級(jí)變質(zhì)成巖階段（Ro為 3.0%～4.0%），且伊利石結(jié)晶度隨著深度增加結(jié)晶度減小，說(shuō)明其變質(zhì)程度增加（圖5）.

表1 陶海營(yíng)子林西組露頭泥巖鏡質(zhì)體反射率和伊利石結(jié)晶度數(shù)據(jù)Table 1 Data of vitrinite reflectance and illite crystallinity of the mudstone from Linxi Formation in Taohaiyingzi area

3 討論

綜合陶海營(yíng)子地區(qū)林西組暗色泥巖的剖面露頭和地質(zhì)鉆孔樣品的分析，認(rèn)為本區(qū)林西組暗色泥頁(yè)巖發(fā)生了淺變質(zhì)，處于晚成巖階段，有機(jī)質(zhì)熱演化程度為高成熟至過(guò)成熟，不利于生油，而有利于生氣.研究認(rèn)為本區(qū)林西組具有良好的頁(yè)巖氣勘探前景.

表2 魯D2井林西組泥巖鏡質(zhì)體反射率和伊利石結(jié)晶度數(shù)據(jù)Table 2 Data of vitrinite reflectance and illite crystallinity of the mudstone from Linxi Formation in L-D2 Well

［1］張抗.中國(guó)大北方上古生界油氣勘探新領(lǐng)域（代序）［J］.地質(zhì)通報(bào)，2011，30（6）:803—810.

［2］張永生，王延斌，盧振權(quán)，等.松遼盆地及外圍地區(qū)石炭系—二疊系烴源巖的特征［J］.地質(zhì)通報(bào)，2011（Z1）:214—220.

［3］趙亮亮，朱占平，王德海，等.內(nèi)蒙古索倫地區(qū)輝長(zhǎng)巖侵入體對(duì)上二疊統(tǒng)林西組烴源巖的影響［J］.地質(zhì)與資源，2011，20（3）:205—209.

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［6］王五力.內(nèi)蒙古昭烏達(dá)盟上二疊統(tǒng)陶海營(yíng)子組的葉肢介化石［J］.古生物學(xué)報(bào)，1984，23（1）:124—131.

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［9］王河錦.關(guān)于伊利石結(jié)晶度Kübler指數(shù)的誤差計(jì)算［J］.地質(zhì)論評(píng)，1998，44（3）:328—335.

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STUDY ON THE THERMAL EVOLUTION OF THE MUDSTONE FROM LINXI FORMATION IN TAOHAIYINGZI,INNER MONGOLIA

GONG Fan-hao1,CHEN Shu-wang1,ZHANG Jian1,ZHENG Yue-juan1,LI Yong-fei1,SU Fei1,HUANG Xin1,FENG Zhi-qiang2,WANG Qing-hai2,WANG Shi-hui2,TANG You-jun3,JIANG Xing-chao3

（1.Shenyang Institute of Geology and Mineral Resources,CGS Shenyang 110034,China;2.Research Institute of Exploration and Development,Daqing Oilfield Co.Ltd.,Daqing 163712,Heilongjiang Province,China;3.Key Laboratory of Exploration Technology,Ministry of Education/Department of Geochemistry,Changjiang University,Jingzhou 434023,Hubei Province,China）

Recent researches around Song-Liao Basin reveal that the Linxi Formation is one of the most potential hydrocarbon layers in Daxinganling region.The Linxi Formation,occurring as a series of thick black mudstones,is distributed widely in Taohaiyingzi area.With analysis on the vitrinite reflectance and illite crystallinity of mudstone samples collected from outcrop and wells,the thermal evolution of organics of the black mud stone from Linxi Formation is researched.The result shows that the thermal evolution of the organic matter has passed the principal stage,but not entered the metamorphic stage yet,suggesting a good exploring prospect for shale gas.

Linxi Formation;thermal evolution of organics;vitrinite reflectance;illite crystallinity;Inner Mongolia

1671-1947（2012）01-0129-05

P588.21

A

2012－03－27.編輯：李蘭英.

中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局“松遼外圍中新生代盆地群油氣地質(zhì)綜合調(diào)查”項(xiàng)目（編號(hào)1212010782001）資助.

公繁浩（1981—），男，博士，主要從事石油地質(zhì)、儲(chǔ)層沉積方面的研究，通信地址遼寧省沈陽(yáng)市黃河北大街1號(hào)，E-mail//gongfh@yahoo.com.cn