孫鵬，唐友軍

(長江大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430100)

張永生，彭淵

(中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037)

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林西縣官地剖面林西組烴源巖生物標志化合物特征

孫鵬，唐友軍

(長江大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430100)

張永生，彭淵

(中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所，北京 100037)

林西組(P3l)是松遼盆地外圍勘探的重要層位，以林西縣官地剖面樣品為研究對象，對其有機質(zhì)生源構(gòu)成、沉積環(huán)境、成熟度進行了探討。P3l烴源巖飽和烴氣相色譜呈現(xiàn)出單峰型、前峰態(tài)，其主峰碳為C23，表明烴源巖有機質(zhì)來源主要為混合有機質(zhì)；Pr/Ph(姥鮫烷/植烷)介于0.04～0.26，呈現(xiàn)出植烷優(yōu)勢，指示強還原的沉積環(huán)境；P3l烴源巖以C23三環(huán)萜烷作為主峰，三環(huán)萜烷含量豐富，藿烷/甾烷介于0.6～1.0 (平均0.84)，揭示細菌和藻類對有機質(zhì)的貢獻呈現(xiàn)出均勢；檢測到了一定含量的伽馬蠟烷，其值介于0.12～0.16(平均0.14)，說明應(yīng)為微咸水-半咸水環(huán)境；甾烷系列中以C27甾烷分布占優(yōu)勢為特征，C27甾烷/ C29甾烷為1.13，說明烴源巖母質(zhì)的生源構(gòu)成以低等水生生物藻類來源為主；同時檢測到一定含量的甲藻甾烷，說明P3l曾受到過海侵。

官地剖面;林西組；烴源巖；生物標志化合物

近年來，隨著中國地質(zhì)調(diào)查局對松遼盆地及外圍地區(qū)上古生界油氣基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查的深入，林西組(P3l)烴源巖單層厚度大、分布廣的特征逐漸為人們所認識。前人[1～6]對P3l烴源巖進行了巖石熱解、有機碳、干酪根元素、鏡質(zhì)體反射率等測試分析，綜合各項指標認為，P3l烴源巖主要為中等-好烴源巖，有機質(zhì)類型為Ⅱ1型，達到高-過成熟演化階段。但從生物標志化合物的角度進行相關(guān)分析的認識較少。目前，對P3l的沉積環(huán)境尚存一定爭議：黃本宏[7]認為在晚二疊世為陸相沉積；朱如凱等[8]發(fā)現(xiàn)了淡水雙殼類化石與相關(guān)的植物類化石，認為P3l的沉積環(huán)境為淺湖相；余中和[9]則認為P3l早期應(yīng)為海相沉積，到了晚期逐步演變成海陸交互相；張永生等[10]在P3l發(fā)現(xiàn)了具有代表性的海相化石，認為其應(yīng)為海相沉積。鑒于此，筆者在對P3l建組位置林西縣官地剖面詳細觀測的基礎(chǔ)上，采用氣相色譜、色譜-質(zhì)譜技術(shù)，從生物標志化合物角度入手，剖析P3l烴源巖生物標志化合物分布特征，解譯其蘊含的有機質(zhì)生源、沉積環(huán)境、有機質(zhì)熱演化程度等方面的信息，以求從生物標志化合物角度佐證P3l的沉積環(huán)境[11～15]。

1 樣品與試驗分析

該次研究樣品采于林西縣官地剖面P3l，其剖面位于林西縣官地鎮(zhèn)大井村-翟家溝，起點坐標: 43°41′42″N，118°15′11″E，終點坐標:43°45′07″N, 118°05′23″E。剖面具體位置及巖性特征見文獻[14]。共采集7件暗色泥巖樣品，分別做了巖石熱解、有機碳、氯仿抽提、族組成分離、飽和烴色譜、飽和烴色譜-質(zhì)譜等分析，上述試驗分析的條件參見文獻[15]。

2 樣品基礎(chǔ)地球化學(xué)特征

該次采集的暗色泥巖樣品主要位于P3l的一、二段。測試結(jié)果表明，7件樣品總有機碳質(zhì)量分數(shù)(w(TOC))分布在0.41%～1.17%之間(平均0.87%)，氯仿瀝青“A”質(zhì)量分數(shù)(w(“A”))分布在0.0038%～0.0118%之間。因為露頭樣品受風化作用影響，生烴潛量較低。從w(TOC)來看，除1件樣品未達到烴源巖標準外，其他6件均達到了中等-好烴源巖標準。

3 樣品生物標志化合物特征

3.1 正構(gòu)烷烴與類異戊二烯烷烴

正構(gòu)烷烴的分布特征可用來判識烴源巖的有機質(zhì)來源和成熟度，以主峰和奇偶優(yōu)勢為主要分析依據(jù)；類異戊二烯烷烴則是一類能指示有機質(zhì)來源和沉積環(huán)境的生物標志化合物[11～15]。圖1顯示P3l烴源巖飽和烴氣相色譜峰型為單峰型、前峰態(tài)，主峰碳為C18或C19，輕重比介于0.61～1.20之間(表1)，Pr/Ph(姥鮫烷/植烷)為0.04～0.26，具有明顯的植烷優(yōu)勢，指示P3l為強還原的沉積環(huán)境；同時由圖2可以判斷P3l烴源巖有機質(zhì)類型為Ⅱ1型。

表1 林西縣官地剖面P3l烴源巖飽和烴色譜參數(shù)表

注：CPI為碳優(yōu)勢指數(shù)；OEP為奇偶優(yōu)勢。

圖1 林西縣官地剖面P3l部分烴源巖飽和烴氣相色譜圖

圖2 林西縣官地剖面P3l烴源巖Pr/nC17與Ph/nC18散點圖

3.2 長鏈三環(huán)萜烷和四環(huán)萜烷

長鏈三環(huán)萜烷和四環(huán)萜烷系列是一類重要的生物標志化合物，在不同性質(zhì)烴源巖中，其分布、組成特征及濃度變化存在著顯著差異。三環(huán)萜烷主要由微生物細胞膜中三環(huán)類異戊二烯醇形成，可能與某些菌藻類有一定的成因聯(lián)系[11]；豐富的四環(huán)萜烷系列常認為與煤系烴源巖有著密切的關(guān)系[16]。從圖3中可以看出，林西縣官地剖面P3l烴源巖長鏈三環(huán)萜烷含量較為豐富，碳數(shù)組成為C19～C30，其中以C23三環(huán)萜烷為主峰，C24四環(huán)萜烷與C26三環(huán)萜烷呈現(xiàn)均勢，暗示其有機質(zhì)來源主要為細菌類。

3.3 五環(huán)三萜系列

五環(huán)三萜系列包括藿烷系列和非藿烷系列，其中藿烷系列在生油巖提取物與原油中普遍存在，是指示細菌生源輸入的生物標志化合物[18]；在非藿烷中，伽馬蠟烷參數(shù)是判斷咸水沉積環(huán)境的指標，高含量的伽馬蠟烷往往存在于強還原和超鹽度沉積環(huán)境下形成的烴源巖和原油中，也是水體分層的標志[19]。

官地剖面P3l烴源巖藿烷系列碳數(shù)分布較全，其主峰為17α(H)、21β(H)-C30藿烷，C31～C35藿烷豐度依次降低(圖3)。三環(huán)萜烷/五環(huán)三萜介于2.02～2.68之間(圖4)，說明有機質(zhì)成熟度較高。在非藿烷系列中，檢測到一定含量的伽馬蠟烷，伽馬蠟烷/C30藿烷分布在0.12～0.16之間(平均0.14)(圖4)，表明官地剖面P3l烴源巖存在于半咸水-強還原環(huán)境。

圖3 林西縣官地剖面P3l部分烴源巖萜烷類化合物分布圖

3.4 甾烷系列

甾烷類化合物的組成和分布特征受有機質(zhì)輸入的影響，因此可以用來判識烴源巖的有機質(zhì)來源和成熟度，以C27、C28和C29規(guī)則甾烷的相對質(zhì)量分數(shù)、重排甾烷(C2920S/(20S+20R)、C29ββ/(ββ+αα))等為主要分析參數(shù)[20]。

圖4 林西縣官地剖面P3l烴源巖五環(huán)三萜系列比值柱狀圖

從圖5中可以看出官地剖面P3l烴源巖呈現(xiàn)出孕甾烷、升孕甾烷、C27甾烷豐度較高的特征，顯示其母質(zhì)來源以低等水生藻類為主。甾烷與藿烷的比值可表征藻類和高等植物與細菌對烴源巖源巖的貢獻。所分析的7件樣品甾烷與藿烷比值為1.14～1.31之間(圖6)，表明藻類和高等植物貢獻略高于細菌的貢獻。

圖5 林西縣官地剖面P3l部分烴源巖甾烷類化合物分布圖

圖6 林西縣官地剖面P3l烴源巖甾烷/藿烷柱狀圖

在該次的研究中檢測到了一定含量的甲藻甾烷(圖7)。根據(jù)前人的研究表明[21～23]，甲藻甾烷可以作為典型的海相沉積環(huán)境的標志物，同時甲藻甾烷也可作為海侵指相標志物。針對區(qū)內(nèi)所存在的爭議，并不能通過所檢測出甲藻甾烷而斷定P3l為海相沉積環(huán)境，其曾遭受過海侵是可以確定的。

圖7 林西縣官地剖面P3l烴源巖甲藻甾烷分布圖

圖8 林西縣官地剖面P3l烴源巖Ts/(Ts+Tm)和C2920S/(20S+20R)散點圖

4 成熟度特征

隨著熱演化程度的增加，一些特殊的生物標志化合物會向穩(wěn)定的熱力學(xué)構(gòu)型轉(zhuǎn)化，因此利用各異構(gòu)體比值可獲得相關(guān)成熟度方面的信息。如甾烷系列中20R構(gòu)型向20S構(gòu)型轉(zhuǎn)化，14α(H)、17α(H)構(gòu)型向14β(H)、17β(H)構(gòu)型轉(zhuǎn)化，藿烷類Ts向Tm轉(zhuǎn)化等，但僅適用于未熟到成熟階段[11～13]。

官地剖面P3l烴源巖甾烷異構(gòu)化成熟度參數(shù)C2920S/(20S+20R)分布在0.45～0.53之間(平均0.48)，已近平衡終點；Ts/(Ts+Tm)介于0.49～0.51(平均0.50)，表明烴源巖已達到成熟階段(圖8)。

5 結(jié)論

1)內(nèi)蒙古東部林西縣官地剖面P3l烴源巖飽和烴氣色譜以單峰型、前峰態(tài)分布，主峰碳為C23，Pr/nC17、Ph/nC18關(guān)系圖揭示其有機質(zhì)來源為Ⅱ1型；藿烷/甾烷介于1.14～1.31之間，表明細菌和藻類對有機質(zhì)的貢獻處于均勢；甾烷系列中以C27甾烷豐度較高為特征，C27甾烷/C29甾烷為1.30～1.54，顯示其母質(zhì)來源以低等水生藻類為主。

2)P3l烴源巖伽馬蠟烷/C30藿烷分布于0.12～0.16(平均0.14)，說明烴源巖形成于微咸水-半咸水環(huán)境；Pr/Ph主要介于0.04～0.26，植烷優(yōu)勢較明顯，指示為強還原的沉積環(huán)境。檢測到一定含量的甲藻甾烷，說明P3l經(jīng)歷過海侵。

3)P3l烴源巖甾烷異構(gòu)化成熟度參數(shù)C2920S/(20S+20R)分布在0.45～0.53之間(平均0.48)，已近平衡終點值；Ts/(Ts+Tm)介于0.49～0.51(平均0.50)，表明烴源巖已達到成熟階段。

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[編輯] 鄧磊

2016-06-10

國家自然科學(xué)基金項目(41572098)。

孫鵬(1991-)，男，碩士生，現(xiàn)從事油氣地球化學(xué)方面的學(xué)習(xí)與工作,youzi7789@163.com。

TE122.2

A

1673-1409(2016)32-0001-06

[引著格式]孫鵬，唐友軍，張永生，等.林西縣官地剖面林西組烴源巖生物標志化合物特征[J].長江大學(xué)學(xué)報(自科版), 2016,13(32):1～6.