趙 文 ， 郭小文 ， 何 生

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 研究生院，湖北 武漢 430074；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 資源學(xué)院，湖北 武漢 430074)

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生物標(biāo)志化合物成熟度參數(shù)有效性
——以伊通盆地?zé)N源巖為例

趙 文1， 郭小文2， 何 生2

(1.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 研究生院，湖北 武漢 430074；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué) 資源學(xué)院，湖北 武漢 430074)

選取伊通盆地有機(jī)質(zhì)類型為Ⅱ型和Ⅲ型的15個(gè)不同成熟度(Ro分布在0.5%～1.5%)的烴源巖樣品，開(kāi)展有機(jī)地球化學(xué)特征分析，系統(tǒng)分析飽和烴和芳烴化合物成熟度參數(shù)的適用范圍。研究結(jié)果表明：生物標(biāo)志化合物成熟度參數(shù)C29甾烷ββ/(ββ+αα)、莫烷/藿烷、MPI-1和DPR可能都比前人所報(bào)道的適用范圍更寬。αααC29甾烷20S/(20S+20R)和C32藿烷22S/(22S+22R)在Ro達(dá)到0.8%時(shí)達(dá)到平衡值，無(wú)法指示更高成熟的烴源巖和原油成熟度。C29甾烷ββ/(ββ+αα)、Ts/(Ts+Tm)、DNR-1以及TNR-1可以用于評(píng)價(jià)Ro<1.2%的烴源巖和原油成熟度，當(dāng)Ro>1.2%時(shí)，這些成熟度參數(shù)可能出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)。莫烷/藿烷、MPI-1、DPR、4-MDBT/1-MDBT、MBDTI以及3-MCH/1-MCH在Ro為0.5%～1.5%范圍內(nèi)都能與Ro保持較好的正相關(guān)性，應(yīng)該能夠用來(lái)評(píng)價(jià)高成熟烴源巖和原油成熟度。成熟度參數(shù)MPI-1、DPR、DNR-1、TNR-1、4-MDBT/1-MDBT和3-MCH/1-MCH在一定程度上受有機(jī)質(zhì)類型的影響。

生物標(biāo)志化合物；成熟度參數(shù)；烴源巖和原油；伊通盆地

趙文，郭小文，何生.生物標(biāo)志化合物成熟度參數(shù)有效性：以伊通盆地?zé)N源巖為例[J].西安石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2016，31(6)：23-31.

ZHAO Wen,GUO Xiaowen,HE Sheng.Analysis on validity of maturity parameters of biomarkers：a case study from source rocks in Yitong Basin[J].Journal of Xi'an Shiyou University (Natural Science Edition),2016,31(6):23-31.

引 言

有機(jī)質(zhì)成熟度是指在沉積有機(jī)質(zhì)所經(jīng)歷的埋藏時(shí)間內(nèi)，由于增溫作用所引起的各種變化，是地溫和有效加熱時(shí)間相互補(bǔ)償作用的結(jié)果，是表征其成烴有效性和產(chǎn)物性質(zhì)的重要參數(shù)[1]。目前用來(lái)評(píng)價(jià)烴源巖有機(jī)質(zhì)成熟度的參數(shù)和方法有：鏡質(zhì)體反射率(Ro/%)法[2-4]、巖石熱解峰溫(Tmax/℃)法[5]、孢粉和干酪根顏色法[3,6-7]、牙形石色變指數(shù)(CAI)法[3,8]、可溶有機(jī)質(zhì)參數(shù)和生物標(biāo)志化合物參數(shù)法等。生物標(biāo)志化合物成熟度參數(shù)是評(píng)價(jià)烴源巖和原油成熟度的重要指標(biāo)。在有機(jī)質(zhì)熱演化的過(guò)程中，熱穩(wěn)定性較差的化合物會(huì)向熱穩(wěn)定性較好的化合物轉(zhuǎn)化，其相對(duì)含量會(huì)逐步降低，甚至有可能消失，而熱穩(wěn)定性強(qiáng)的化合物其相對(duì)含量會(huì)逐漸增大。分子成熟度參數(shù)是基于公式AB中對(duì)反應(yīng)物(A)和產(chǎn)物(B)相對(duì)濃度的測(cè)定，可以表達(dá)該反應(yīng)程度的一種方便的成熟度參數(shù)是B/(A+B)[9]。理想狀態(tài)下B/(A+B)隨著有機(jī)質(zhì)熱演化的進(jìn)行從0逐漸增加到1，此后，熱演化繼續(xù)進(jìn)行下去，該比值不再變化，就失去了對(duì)更高的演化階段指示成熟度的意義。因此，分子成熟度參數(shù)都有著自己的適用范圍，確定不同盆地?zé)N源巖有機(jī)質(zhì)分子成熟度參數(shù)的適用范圍可以更好地指導(dǎo)我們合理選擇成熟度參數(shù)。目前常用的分子成熟度參數(shù)主要有C29甾烷20S/(20S+20R)、ββ/(ββ+αα)；C32藿烷22S/(22S+22R)，Ts/(Ts+Tm)以及芳香烴中甲基菲、二苯并噻吩等立體異構(gòu)參數(shù)，但這些成熟度參數(shù)對(duì)評(píng)價(jià)不同成熟度的烴源巖和原油的有效性不是很清楚，嚴(yán)重影響對(duì)烴源巖和原油成熟度的解釋。本文在對(duì)伊通盆地15塊烴源巖樣品抽提物的飽和烴和芳香烴成熟度參數(shù)分析的基礎(chǔ)之上，探討生物標(biāo)志化合物成熟度參數(shù)的適用范圍，以期為烴源巖和原油成熟度的判識(shí)提供參考。

1 伊通盆地地質(zhì)概況

伊通盆地是我國(guó)東部的一個(gè)新生代含油氣盆地。盆地長(zhǎng)160 km，寬10～20 km，面積約2 200 km2，呈北東—南西向狹長(zhǎng)分布。盆地可劃分成岔路河斷陷、鹿鄉(xiāng)斷陷和莫里青斷陷3個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元，向下又可分為孤店斜坡、波泥河-太平凹陷等11個(gè)次一級(jí)構(gòu)造單元(圖1)。加里東、海西、印支、燕山等構(gòu)造旋回時(shí)期形成的地層以及花崗巖類構(gòu)成盆地的基底， 地層自下而上依次發(fā)育：前第三系、古

圖1 伊通盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐諪ig.1 Structural units in Yitong Basin

近系始新統(tǒng)雙陽(yáng)組、奢嶺組、永吉組、漸新統(tǒng)萬(wàn)昌組、齊家組、新近系中新統(tǒng)岔路河組和第四系。古近系雙陽(yáng)組、奢嶺組和永吉組暗色泥巖是盆地的主要烴源巖，儲(chǔ)層主要以雙一段、雙二段、雙三段、奢一段、永二段、永三段和萬(wàn)一段7套砂巖儲(chǔ)層為主[10]。

盆地在形成演化的過(guò)程中主要經(jīng)歷了早期的斜向伸展與構(gòu)造熱隆升和后期的構(gòu)造反轉(zhuǎn)與側(cè)向擠壓兩大構(gòu)造變動(dòng)階段，具體包括：初始斷陷階段、斷陷發(fā)展階段、穩(wěn)定沉降階段、差異沉降階段、構(gòu)造反轉(zhuǎn)階段和撓曲凹陷階段6大演化階段[11-12]。

2 樣品的地球化學(xué)特征

采集的15塊烴源巖樣品井位如圖1所示，烴源巖樣品主要為暗色泥巖，樣品的鏡質(zhì)體反射率(Ro/%)、有機(jī)碳(TOC)含量、生烴潛力(S1+S2/(mg·g-1))、氯仿瀝青“A”含量、熱解最大峰溫(Tmax/℃)以及氫指數(shù)(IH/(mg·g-1))隨深度變化關(guān)系如圖2所示。烴源巖樣品鏡質(zhì)體反射率分布于0.5%～1.5%，隨著埋深的增加Ro逐漸增大。烴源巖有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.62%～5.59%，平均1.91%，絕大部分烴源巖樣品有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)是在1.0%以上，屬于好的油源巖[13]。烴源巖樣品生烴潛力分布范圍較廣(0.89～31.38 mg/g)，烴源巖樣品氫指數(shù)分布范圍也比較廣(57.56～567.66 mg/g)，因此，烴源巖樣品有機(jī)質(zhì)類型主要是Ⅱ型和Ⅲ型(圖3(a))。烴源巖抽提物中C29規(guī)則甾烷相對(duì)含量最高，其次是C27規(guī)則甾烷，C28規(guī)則甾烷含量最低。從C27—C29規(guī)則甾烷的相對(duì)分布來(lái)看，烴源巖有機(jī)質(zhì)主要來(lái)自陸生植物或者是以陸生植物為主的混合來(lái)源(圖3(b))。

圖2 烴源巖樣品有機(jī)地球化學(xué)特征剖面Fig.2 Profiles for organic geochemical characteristics of hydrocarbon source rock samples

圖3 烴源巖樣品的有機(jī)質(zhì)類型和有機(jī)質(zhì)來(lái)源Fig.3 Types and origin of organic matter in source rock samples

3 飽和烴生物標(biāo)志化合物成熟度參數(shù)

3.1 甾烷成熟度參數(shù)

甾族化合物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，手性碳原子多，主要在C-5、C-14、C-17和C-20位置上發(fā)生立體異構(gòu)體化。生物構(gòu)型的5α，14α，17α(H)，20R-C29甾烷，隨著熱演化程度的增加逐漸向更穩(wěn)定的5α，14β，17β和20S地質(zhì)構(gòu)型轉(zhuǎn)化。因此，αααC29甾烷的異構(gòu)體比值20S/(20S+20R)和C29甾烷的異構(gòu)體比值ββ/(ββ+αα)可以用來(lái)指示有機(jī)質(zhì)成熟度。Seifert等[14]認(rèn)為隨著成熟度的增加，αααC29甾烷20S/(20S+20R)比值從0逐漸增加，在Ro≈0.8%時(shí)，該比值達(dá)到平衡值約0.5(或者更低)。C29甾烷ββ/(ββ+αα)異構(gòu)化參數(shù)隨著成熟度的增加從非零逐漸增加，由于異構(gòu)化速率的差異，該比值較20S/(20S+20R)更晚達(dá)到平衡狀態(tài)，Ro在0.9%時(shí)ββ/(ββ+αα)達(dá)到均衡值0.7左右[15]。伊通盆地?zé)N源巖樣品αααC29甾烷20S/(20S+20R)比值在0.12～0.52，Ro<0.8%時(shí)，該比值隨著Ro的增加呈增大趨勢(shì)，Ro達(dá)到0.8%以后，該比值維持在0.4～0.5，不再隨Ro的增加而變化(圖4(a))。隨著烴源巖樣品的Ro從0.5%增加到1.1 %，其對(duì)應(yīng)的C29甾烷ββ/(ββ+αα)比值從0.22增加到0.57，烴源巖樣品C29甾烷ββ/(ββ+αα)在Ro=1.5%時(shí)為0.4，明顯偏低(圖4(b))，在Ro<1.2%(可能更高但不超過(guò)1.5%)時(shí)與Ro呈正相關(guān)關(guān)系。因此，C29甾烷ββ/(ββ+αα)值所表征的成熟度范圍可能比Seifert等[14]所報(bào)道的更寬，可以較好地用來(lái)表征Ro<1.2%的烴源巖和原油的成熟度，在Ro>1.2 %時(shí)，該參數(shù)可能出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)。

圖4 C29甾烷成熟度參數(shù)與Ro的關(guān)系Fig.4 Relationships between maturity parameters of C29 sterane and vitrinite reflectance (Ro)

3.2 藿烷成熟度參數(shù)

藿烷對(duì)于確定原始有機(jī)質(zhì)類型的意義不大，但是藿烷立體構(gòu)型的變化有助于判斷有機(jī)質(zhì)成熟度[16]。目前常用的藿烷類成熟度參數(shù)主要包括：升藿烷異構(gòu)化參數(shù)22S/(22S+22R)、三降藿烷Ts/(Ts+Tm)和莫烷/藿烷。

C31-C3517α-藿烷在C-22位上的異構(gòu)化反應(yīng)的發(fā)生要早于許多用來(lái)評(píng)估有機(jī)質(zhì)熱成熟度的生物標(biāo)志化合物反應(yīng)[17]，已有報(bào)道稱該參數(shù)在Ro接近0.6%時(shí)C32藿烷22S/(22S+22R)將達(dá)到平衡值0.6左右[15]。伊通盆地?zé)N源巖樣品C32升藿烷異構(gòu)化參數(shù)22S/(22S+22R)主要分布在0.48～0.69，不同有機(jī)質(zhì)類型的烴源巖樣品之間沒(méi)有明顯的差別(圖5(a))，說(shuō)明烴源巖有機(jī)質(zhì)類型對(duì)該參數(shù)的影響較小。該比值在Ro<0.7%以前隨著Ro的增加逐漸增大，當(dāng)Ro>0.7%時(shí)，除了2個(gè)Ⅱ1型有機(jī)質(zhì)的烴源巖樣品C32藿烷22S/(22S+22R)值較大(大于0.65)外，其余樣品C32藿烷22S/(22S+22R)值保持在0.60附近(圖5(a))。所以該參數(shù)在烴源巖未熟—低熟階段(Ro<0.7%)能夠較好地反映烴源巖的成熟度，進(jìn)入中成熟階段該比值基本失去表征成熟度的意義。

C27三降藿烷中，17α(H)-22,29,30-三降藿烷(Tm)和18α(H)-22,29,30-三降新藿烷(Ts)是常用來(lái)表征成熟度的生物標(biāo)志化合物。在后生作用階段Tm的穩(wěn)定性比Ts要差[18-19]，因此，隨著成熟度的增加，Tm的相對(duì)含量降低，Ts的相對(duì)含量增加。Peters等[15]認(rèn)為隨著成熟度的增加，Ts/(Ts+Tm)會(huì)系統(tǒng)性地增加，在Ro約為1.4%時(shí)，該比值能夠達(dá)到平衡值1。陳中紅等[20]通過(guò)對(duì)東營(yíng)凹陷古近系烴源巖(深度為2 700～4 200 m)的研究發(fā)現(xiàn)：在2 700～3 572 m，烴源巖的Ts/(Ts+Tm)隨深度的增加總體上升；而在3 572～4 200 m，Ts/(Ts+Tm)出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)，隨埋深的增加而降低。伊通盆地?zé)N源巖樣品Ts/(Ts+Tm)值在0.05～0.82，烴源巖有機(jī)質(zhì)類型對(duì)該參數(shù)沒(méi)有明顯的控制作用(圖5(b))。 烴源巖樣品Ts/(Ts+Tm)值隨著Ro的變化有規(guī)律地變化(圖5(b))，反映成熟度對(duì)該比值具有明顯的控制作用。在Ro<1.2%(有可能高于1.2%)時(shí)，該比值隨著Ro的增加而增加，當(dāng)烴源巖樣品Ro為1.5%時(shí)，Ts/(Ts+Tm)值明顯偏低(圖5(b))，可能是該參數(shù)在高成熟度階段倒轉(zhuǎn)造成的。因此，本次研究所得到成熟度參數(shù)Ts/(Ts+Tm)適用范圍與陳中紅[20]研究成果比較一致。

圖5 藿烷成熟度參數(shù)與Ro的關(guān)系Fig.5 Relationships between maturity parameters of hopane and vitrinite reflectance (Ro)

在生物體中藿烷類的17β,21β(H)的生物構(gòu)型是不穩(wěn)定的，隨著成熟度的增加會(huì)迅速轉(zhuǎn)化為17β21α(莫烷)和17α21β(藿烷)，由于莫烷的穩(wěn)定性比藿烷差，所以隨著成熟度進(jìn)一步增加會(huì)導(dǎo)致部分莫烷向藿烷轉(zhuǎn)化，使得莫烷的含量相對(duì)降低，藿烷含量相對(duì)增加。莫烷與藿烷的比值(莫烷/藿烷)對(duì)于確定未熟—低熟階段烴源巖成熟度具有高度專屬性[9]，在Ro接近0.7%時(shí)將達(dá)到平衡值0.05[15,21]。從伊通盆地?zé)N源巖莫烷/藿烷與Ro的關(guān)系(圖5(c))可以發(fā)現(xiàn)，莫烷/藿烷的值在0.09～0.61之間變化，隨著Ro的增加，莫烷/藿烷逐漸降低，兩者表現(xiàn)出一種負(fù)相關(guān)關(guān)系。烴源巖樣品Ro從0.5%增加到0.8%的過(guò)程中，該比值快速降低，Ro大于0.8%以后，該比值仍然隨著成熟度的增加而降低，但程度變緩，并在Ro接近1.5%時(shí)逐漸趨近0.1。因此，莫烷/藿烷在烴源巖Ro小于1.5%之前能夠較好地評(píng)價(jià)烴源巖成熟度，可以用于評(píng)價(jià)高成熟階段的烴源巖和原油的成熟度。

4 芳烴化合物成熟度參數(shù)

帶有烷基的芳香烴和含硫雜環(huán)化合物的許多立體異構(gòu)的相對(duì)分布受成熟度的控制[22-24]，因此，芳烴化合物中可用于指示成熟度的參數(shù)很多，主要包括：甲基菲指數(shù)、二甲基萘比值、三甲基萘比值、甲基二苯并噻吩比值、甲基二苯并噻吩分布指數(shù)和甲基屈比值等。

4.1 甲基菲化合物成熟度參數(shù)

芳烴中甲基菲及其同系物的分布，鏡質(zhì)體反射率Ro在0.6%～1.7%范圍內(nèi)受熱成熟度的控制[22]。Radke和Welte[25]利用Ⅲ型干酪根的頁(yè)巖和煤的甲基菲指數(shù)MPI-1建立與鏡質(zhì)體反射率的關(guān)系，認(rèn)為MPI-1與Ro在生油窗范圍內(nèi)(Ro為0.65%～1.35%)具有良好的正相關(guān)，而在更高的成熟度范圍內(nèi)(Ro為1.35%～2.00%)則具有良好的負(fù)相關(guān)。伊通盆地?zé)N源巖樣品Ro從0.5%增加到1.5%，甲基菲指數(shù)MPI-1(MPI-1=1.5×(2-MP+3-MP)/(P+1-MP+9-MP)。式中：1-MP、2-MP、3-MP、9-MP和P分別是1-甲基菲、2-甲基菲、3-甲基菲、9-甲基菲和菲的質(zhì)量分?jǐn)?shù))逐漸從0.36增加到1.27(圖6(a))，二甲基菲比值DPR(DPR=2,3-DMP/1,8-DMP。式中：2,3-DMP和1,8-DMP分別是2,3-二甲基菲和1,8-二甲基菲的質(zhì)量分?jǐn)?shù))逐漸從0.57增加到2.48(圖6(b))。烴源巖樣品MPI-1與Ro的關(guān)系圖顯示總體上烴源巖MPI-1與Ro在Ro<1.5%的范圍內(nèi)有著較好的正相關(guān)關(guān)系(圖6(a))，不同有機(jī)質(zhì)類型烴源巖樣品的MPI-1與Ro的相關(guān)性有一定差異，以Ⅱ1型有機(jī)質(zhì)為主的烴源巖樣品分布較散，以Ⅱ2型和Ⅲ型有機(jī)質(zhì)為主的烴源巖樣品的MPI-1與Ro的相關(guān)性較強(qiáng)。這與二甲基菲比值DPR有著相似的性質(zhì)，即甲基菲指數(shù)MPI-1和二甲基菲比值DPR在烴源巖Ro<1.5%時(shí)與烴源巖成熟度Ro有較好的正相關(guān)關(guān)系，并且對(duì)于評(píng)價(jià)以Ⅱ2型和Ⅲ型有機(jī)質(zhì)為主的烴源巖成熟度更為有效。此研究結(jié)果與Radke和Welte[25]所報(bào)道的研究成果有所差別。

4.2 甲基萘化合物成熟度參數(shù)

二甲基萘異構(gòu)體有很多，這些化合物的許多比值都是有用的成熟度指標(biāo)[26]。Radke等研究認(rèn)為：隨著成熟度的增加，由于甲基發(fā)生重排使二甲基萘比值DNR-1(DNR-1=(2,6-DMN+2,7-DMN)/1,5-DMN。式中：2,6-DMN、2,7-DMN和1,5-DMN分別是2,6-二甲基萘、2,7-二甲基萘和1,5-二甲基萘的質(zhì)量分?jǐn)?shù))增加[22,27]。隨著成熟度的增加，相對(duì)不穩(wěn)定的1,4,6-三甲基萘和1,3,5-三甲基萘?xí)l(fā)生甲基重排，使更穩(wěn)定的2,3,6-三甲基萘相對(duì)含量增加，因此，三甲基萘比值TNR-1(TNR-1=2,3,6-TMN/(1,4,6-TMN+1,3,5-TMN)。式中：2,3,6-TMN、1,4,6-TMN和1,3,5-TMN分別是2,3,6-三甲基萘、1,4,6-三甲基萘和1,3,5-三甲基萘的質(zhì)量分?jǐn)?shù))是一個(gè)有效的成熟度指標(biāo)[28]，但是對(duì)這些成熟度的使用范圍還沒(méi)見(jiàn)過(guò)相關(guān)報(bào)道。伊通盆地不同有機(jī)質(zhì)類型的烴源巖樣品沒(méi)有明顯的區(qū)別(圖6(c))，說(shuō)明有機(jī)質(zhì)類型對(duì)該參數(shù)沒(méi)有顯著的影響，該參數(shù)的變化主要受成熟度的控制。在Ro<1.2%時(shí)，除了一個(gè)Ⅱ1型有機(jī)質(zhì)的烴源巖樣品外，其余樣品的DNR-1與Ro有著很好的正相關(guān)關(guān)系，當(dāng)烴源巖達(dá)到更高的成熟度(Ro>1.2%)時(shí)，該值可能出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)(圖6(c))。烴源巖樣品TNR-1在Ro<1.2%時(shí)與Ro也有著一定的正相關(guān)關(guān)系，不過(guò)相對(duì)DNR-1與Ro的關(guān)系，烴源巖樣品的TNR-1與Ro的關(guān)系圖中樣品點(diǎn)更為分散(圖6(d))，TNR-1與Ro的相關(guān)性不如NDR-1顯著，說(shuō)明TNR-1可能受到成熟度以外因素的影響更多。所以，在Ro1.2%時(shí)，利用NDR-1評(píng)價(jià)烴源巖成熟度的效果相對(duì)更好。

圖6 芳香烴成熟度參數(shù)與Ro的關(guān)系Fig.6 Relationships between aromatic hydrocarbon maturity parameters and vitrinite reflectance(Ro/%)

4.3 二苯并噻吩類化合物成熟度參數(shù)

Hughes[29]深入研究二苯并噻吩系列化合物，發(fā)現(xiàn)隨埋深增加，熱穩(wěn)定性最強(qiáng)的β位取代異構(gòu)體4-甲基二苯并噻吩(4-MDBT)而使其相對(duì)豐度變大，而不穩(wěn)定的α位取代異構(gòu)體1-甲基二苯并噻吩(1-MDBT)相對(duì)含量變少，從而使4-MDBT/1-MDBT比值隨成熟度增加而增大，但此參數(shù)成熟度適用范圍還不清楚。伊通盆地?zé)N源巖樣品的4-MDBT/1-MDBT比值變化范圍較大，隨著Ro從0.5%增加到1.5%，該比值從0.85增加到14.47(圖6(e))?？梢钥闯鲈诔墒於容^低的階段(Ro小于0.8%)樣品點(diǎn)比較集中，隨著Ro的變化，該比值變化較慢；在Ro大于0.8%時(shí)，該比值隨Ro的變化較快，對(duì)成熟度的響應(yīng)更為敏感。烴源巖樣品4-MDBT/1-MDBT與Ro總體上有一定正相關(guān)關(guān)系(圖6(e))，但各烴源巖樣品點(diǎn)相對(duì)較分散，說(shuō)明該比值可能還受其他因素的影響。已有的研究認(rèn)為二苯并噻吩(DBT)受有機(jī)質(zhì)類型的影響較小[30]，在此基礎(chǔ)上，魏志彬等[31]提出利用甲基二苯并噻吩分布指數(shù)MDBTI(MDBTI=4-MDBT/[DBT+1-MDBT+(2-+3-MDBT)+4-MDBT]。式中： 1-MDBT、 2- MDBT 、3-MDBT 、4-MDBT和DBT分別是1-甲基二苯并噻吩、2-甲基二苯并噻吩、3-甲基二苯并噻吩、4-甲基二苯并噻吩和二苯并噻吩的質(zhì)量分?jǐn)?shù))估算烴源巖成熟度可以降低有機(jī)質(zhì)類型和沉積環(huán)境在這個(gè)過(guò)程中的影響。

伊通盆地?zé)N源巖樣品隨著Ro的增大MDBTI從0.16增加到0.54，除2個(gè)Ⅱ1型有機(jī)質(zhì)的烴源巖樣品偏離趨勢(shì)線之外，其余烴源巖樣品的MDBTI與Ro有著很好的正相關(guān)關(guān)系(圖6(f))，可能說(shuō)明此參數(shù)受有機(jī)質(zhì)類型的影響。在較低成熟階段(Ro<0.8%)各烴源巖樣品MDBTI與Ro具有很好的線性相關(guān)性，顯然，在較低成熟階段，MDBTI對(duì)成熟度的響應(yīng)比4-MDBT/1-MDBT更為敏感。因此，二苯并噻吩類化合物成熟度參數(shù)中，4-MDBT/1-MDBT和MDBTI均能在一定程度上反映烴源巖成熟度，相對(duì)4-MDBT/1-MDBT而言，MDBTI對(duì)成熟度適用范圍更廣，所受到的有機(jī)質(zhì)來(lái)源等因素的影響更小，MDBTI能夠在低成熟至高成熟(Ro至少達(dá)到1.5%)階段很好地反映烴源巖和原油的成熟度。

4.4 甲基屈化合物成熟度參數(shù)

屈是芳烴的四環(huán)化合物，甲基屈是其甲基衍生物。甲基屈(MCH)有4個(gè)異構(gòu)體：1-MCH、2-MCH、3-MCH和4-MCH，它們隨熱作用的增加發(fā)生取代基重排，對(duì)有機(jī)質(zhì)的成熟作用比較敏感。沈忠民[32]利用3-MCH/1-MCH判斷了川西坳陷煤系烴源巖處于成熟—高成熟階段。伊通盆地?zé)N源巖樣品3-MCH/1-MCH的值分布在0.92～4.48，隨著Ro的增大該比值總體呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)(圖6(g))。以Ⅱ2型和Ⅲ型有機(jī)質(zhì)為主的烴源巖樣品的3-MCH/1-MCH與Ro的相關(guān)性較好，而以Ⅱ1型有機(jī)質(zhì)為主的烴源巖樣品點(diǎn)相對(duì)較分散，說(shuō)明有機(jī)質(zhì)類型對(duì)該參數(shù)評(píng)價(jià)烴源巖成熟度有一定影響。烴源巖樣品成熟度Ro在0.5%～1.5%，以Ⅱ2型和Ⅲ型有機(jī)質(zhì)為主的烴源巖的3-MCH/1-MCH與Ro能夠保持較好的相關(guān)關(guān)系。因此，3-MCH/1-MCH是評(píng)價(jià)Ⅱ2型或Ⅲ型有機(jī)質(zhì)烴源巖成熟度的良好參數(shù)。

5 結(jié) 論

(1)αααC29甾烷20S/(20S+20R)和C32藿烷22S/(22S+22R)在Ro達(dá)到0.8%時(shí)達(dá)到平衡值，無(wú)法指示更高成熟的烴源巖和原油成熟度；C29甾烷ββ/(ββ+αα)能表征的成熟度范圍可能比Seifert等[14]所報(bào)道的(Ro<0.9%)更寬,與Ts/(Ts+Tm)、DNR-1以及TNR-1一樣可以用于評(píng)價(jià)Ro<1.2%的烴源巖和原油的成熟度，當(dāng)Ro>1.2%時(shí)，這些成熟度參數(shù)可能出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)。

(2)莫烷/藿烷能夠表征Ro<1.5%的烴源巖成熟度和原油，比Mackenzie[21]所報(bào)道的適用范圍(Ro<0.7%)明顯更寬；MPI-1和DPR在Ro為1.5%時(shí)仍與Ro保持正相關(guān)關(guān)系，這與Radke和Welte[25]所報(bào)道的結(jié)果也有差別； 4-MDBT/1-MDBT、MBDTI和3-MCH/1-MCH在Ro為0.5%～1.5%范圍內(nèi)都能與Ro保持較好的正相關(guān)性，應(yīng)該能夠用來(lái)評(píng)價(jià)高成熟烴源巖和原油的成熟度。

(3)成熟度參數(shù)MPI-1、DPR、DNR-1、TNR-1、4-MDBT/1-MDBT和3-MCH/1-MCH對(duì)評(píng)價(jià)以Ⅱ1型有機(jī)質(zhì)為主的烴源巖成熟度效果較差，而對(duì)評(píng)價(jià)以Ⅱ2和Ⅲ型有機(jī)質(zhì)為主的烴源巖成熟度效果好。

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責(zé)任編輯：王 輝

Analysis on Validity of Maturity Parameters of Biomarkers：A Case Study from Source Rocks in Yitong Basin

ZHAO Wen1,GUO Xiaowen2,HE Sheng2

(1.Graduate School,China University of Geosciences (Wuhan),Wuhan 430074,Hubei,China;2.Faculty of Earth Resources,China University of Geosciences (Wuhan),Wuhan 430074,Hubei,China)

The organic geochemical characteristics of 15 source rock samples of different maturity from Yitong Basin whose organic matter type is type Ⅱ and type Ⅲ (Rois from 0.5% to 1.5%),and the suitable range of the maturity parameters of saturated hydrocarbon and aromatic hydrocarbon compounds were systematically analyzed.It is shown that,the suitable range of biomarker maturity parameters C29sterane ββ/(ββ+αα),moretane / hopane,MPI-1 and DPR may have wider suitable range than that previously reported.αααC29sterane 20S/(20S+20R)and C32hopane 22S/(22S+22R)reach to equilibrium value whenRois 0.8%,and they could not indicate the source rocks and crude oils of higher maturity.C29sterane ββ/(ββ+αα),Ts/(Ts+Tm),DNR-1and TNR-1 can be used for the maturity evaluation of the source rocks and crude oils whoseRois less than 1.2%,and whenRois greater than 1.2%,these maturity parameters may be reversed.Moretane / hopane,MPI-1,DPR,4-MDBT/1-MDBT,MBDTI and 3-MCH/1-MCH can keep a good positive correlation with vitrinite reflectance whenRoranges from 0.5% to 1.5%,so they can be used for the maturity evaluation of the source rocks and crude oils of high maturity.The maturity parameters MPI-1、DPR、DNR-1、TNR-1、4-MDBT/1-MDB and 3-MCH/1-MCH may be affected by the type of organic matter to a certain extent.

biomarker;maturity parameter;source rock and crude oil;Yitong Basin

2016-07-03

國(guó)家自然科學(xué)基金(編號(hào):41572114；41302110)

趙文(1992-)，男，碩士研究生，主要從事石油地質(zhì)和油氣地球化學(xué)研究。E-mail:cug_zw@163.com

10.3969/j.issn.1673-064X.2016.06.004

TE122.1+13

1673-064X(2016)06-0023-09

A