萬璐璐

摘要：通過對采自研究區(qū)不同地段的烴源巖樣品的色譜一質譜（GC-MS）分析，揭開了鄂爾多斯盆地東部上古生界煤系飽和烴的組成，并進行了詳細的生物標志化合物研究，以了解其沉積環(huán)境、有機質來源、成熟度等信息。結果表明：保德地區(qū)為淡水湖泊相弱還原沉積環(huán)境，有機質來源為陸生高等植物；其他地區(qū)為咸水深湖相強還原性沉積環(huán)境，有機質為混源輸入，以低等水生生物為主。各類成熟度參數表明研究區(qū)烴源巖演化已處于成熟階段。

關鍵詞：鄂爾多斯盆地；上古生界；飽和烴；生物標志化合物

飽和烴是原油和沉積巖中普遍含有的穩(wěn)定成分，它的組成特點與石油原始有機質的性質密切相關。飽和烴的餾分，包括正構烷烴、各種異構烷烴（異構、反異構、無環(huán)異戊二烯型烷烴）、二環(huán)倍半萜、雙萜（三環(huán)、四環(huán)）、五環(huán)三萜（藿烷系列、非藿烷系列）、多萜、（四環(huán)）甾烷等常作為生物標志化合物，由于其特征、穩(wěn)定的結構而具有溯源意義，被廣泛應用于指示生源輸入、母質類型、沉積環(huán)境，并作為油氣源對比、運移、生物降解、描述油藏流體非均質性等方面的評價指標。

本文以鄂爾多斯盆地東部上古生界煤系飽和烴為研究對象，采用色譜一質譜（GC-MS）分析技術，進行詳細的生物標志化合物特征研究，對于揭示該區(qū)油源和油氣成藏機理，并對擴大鄂爾多斯盆地的勘探范圍、提高勘探成功率有著積極意義。

1.區(qū)域地質概況

本次研究所采集的烴源巖樣品來自鄂爾多斯盆地東部保德、柳林、韓城、澄城等地段，構造位置處于伊陜斜坡東部（圖1），區(qū)內發(fā)育數個千億立方米級大氣田。晚古生代，該區(qū)在下古生界古侵蝕面之上“廣覆式”沉積了海陸過渡相的上古生界石炭系和二疊系，其中上石炭統(tǒng)本溪組（C₃b）、下二疊統(tǒng)太原組（P₁t）和山西組（P₁s）中發(fā)育的炭質泥巖、煤層是主要的烴源巖。

2.實驗方法和分析條件

2.1實驗方法

將巖樣粉碎后用氯仿抽提72h，氯仿瀝青“A”的瀝青質用正己烷沉淀后，將其可溶物通過硅膠氧化鋁層析柱，依次用正己烷和二氯甲烷沖洗，分離出飽和烴備用。

2.1色譜一質譜分析條件

色譜：HP6980氣相色譜，色譜柱HO-5MS30m×0.125mm×0.1251xm；載氣He，恒流模式，載氣流量110ml/min，脈沖不分流進樣；進樣器溫度300℃。色譜柱初始溫度50℃，恒溫2min，以20℃/min升至100℃，以3℃/min升至220℃，再以2℃/min升至310℃，恒溫15min。質譜：5973MSD，采用EI電離方式，電子能量70eV，發(fā)射電流3416mA，離子源溫度230℃，四極桿溫度150℃，采集方式全掃描，質量范圍50amu～550amu。

3.煤系飽和烴餾分地球化學特征

3.1正構烷烴

沉積有機質中的正構烷烴主要來源于動、植物體內的類脂化合物，包括浮游生物中的脂肪酸、細菌內的類脂物以及陸生植物中的生物蠟、脂肪等，不同來源的正構烷烴的組成特征存在較大差異。

由表1可知，樣品BD-1和BD-4正構烷烴峰型為雙峰，其余皆為單峰，說明研究區(qū)烴源巖樣品總體成熟度較高。保德地區(qū)烴源巖樣品具奇偶優(yōu)勢的高碳數分布指示陸源有機質的輸入，為典型的煤系飽和烴的分布特征。而其余地區(qū)樣品則屬于單前峰型，正構烷烴分布曲線偏向低碳數一側，碳數分布范圍為nC₁₅C₃₅，主峰碳集中在nC₁₈-nC₂₂，說明正構烷烴主要來源于低等水生生物中的脂肪酸，反映其生源組合以浮游植物和藻類為主，一般海相和較深湖相中的正構烷烴屬這一類型。

3.2類異戊二烯烷烴

類異戊二烯烷烴中姥鮫烷（Pr）、植烷（Ph）及其比值Pr/Ph常作為判斷原始沉積環(huán)境氧化一還原條件的標志（表2）。研究區(qū)烴源巖中存在豐富的類異戊二烯烷烴，并檢測出姥鮫烷和植烷的存在，其參數如表1所示。保德地區(qū)烴源巖樣品Pr/Ph均值達到3.0以上，表明該區(qū)沉積環(huán)境為弱氧化～還原。其余地區(qū)樣品Pr/Ph比值均較低，分布范圍為0.32-0.97，具較強的植烷優(yōu)勢，反映烴源巖形成于強還原環(huán)境?？傮w來看，該區(qū)沉積環(huán)境為淡水湖泊相～咸水深湖相。

利用Pr/nC17和Ph/nC18比值的相關性，可判別原油的形成環(huán)境、母質類型。由圖2可知，各地區(qū)所對應烴源巖的形成環(huán)境、母質類型具專屬性：保德地區(qū)沉積環(huán)境為弱還原，有機質來源為陸生高等植物；澄城地區(qū)為強還原性沉積環(huán)境，有機質來源為水生生物；韓城和柳林地區(qū)沉積環(huán)境、有機質來源偏混合型。

3.3萜烷類化合物

檢測發(fā)現，本區(qū)烴源巖樣品中均含有數量不等的倍半萜類化合物，其中補身烷系列化合物最為豐富，且8B（H）構型明顯多于8a（H）。這反映出各樣品母質含有部分菌藻類等低等水生生物輸入，且成熟度較高。

三環(huán)萜烷受生物降解和熱成熟作用能力較強，豐富的三環(huán)萜烷反映了較咸化沉積環(huán)境及菌藻類等低等水生生物的輸入。由表3可知，三環(huán)萜烷/C30霍烷的比值范圍為0.12～9.27，表明三環(huán)萜烷的平均豐度較高，而保德地區(qū)這一參數明顯偏低，反映出該區(qū)沉積環(huán)境和有機質來源與其他地區(qū)存在明顯差異。另外，該區(qū)烴源巖樣品中的三環(huán)萜烷全部為βa構型，表明其成熟度較高。

由表3可知，C₃₁藿烷S/（S+R）的比值范圍為0.44～0.60，平均值為0.57；C₃₀莫烷/C₃₀aβ藿烷比值介于0.10～0.47，除保德地區(qū)外該值均小于0.20。故上述兩個表征成熟度的參數都已達到或接近平衡終點，表明研究區(qū)煤系烴源巖至少處于成熟階段。

有機質中高含量的伽馬蠟烷常被作為強還原環(huán)境的產物，其相對含量可以指示水體鹽度。研究區(qū)烴源巖樣品中均檢測出伽馬蠟烷但相對含量較低（表3），伽馬蠟烷/C₃₀aβ藿烷比值介于0.02-0.23，反映有機質沉積時水體微咸。保德地區(qū)伽馬蠟烷含量明顯偏低，表明該區(qū)沉積環(huán)境偏弱還原。

3.4甾烷類化合物

研究區(qū)烴源巖樣品中檢測出了較為豐富的C₂₇～C₂₉規(guī)則甾烷系列和C₂₇～C₂₉重排甾烷系列化合物，并含有孕甾烷和升孕甾烷以及少量4一甲基甾烷。其中，保德地區(qū)孕甾烷和升孕甾烷含量偏低，這與其弱還原的沉積環(huán)境和不太高的成熟度相符。

從aaa20R構型C₂₇、C₂₈、C₂₉甾烷相對含量組成三角圖（表4、圖3）可以看出，保德地區(qū)烴源巖樣品有機質來源以陸生高等植物為主，其他地區(qū)樣品為低等水生生物和高等植物混合輸入。該區(qū)aaa20RC₂₇/C₂₉比值變化范圍較大，介于0.10-5.54，亦說明研究區(qū)有機質來源于陸生高等植物和和低等水生生物的混合輸入。

甾烷成熟度參數aaaC₂₉甾烷20S/（20S+20R）值為0.38～0.52，C₂₉。甾烷ββ/（ββ+aa）值為0.33～0.45（表4），由表5成熟度參數評價表可知絕大部分樣品接近演化平衡終點，顯示成熟烴源巖特征。

4.結論

（一）研究區(qū)煤系烴源巖沉積時主要處于淡水湖泊相弱還原沉積環(huán)境和咸水深湖相強還原沉積環(huán)境。

（二）綜合正構烷烴、類異戊二烯烷烴、萜烷類、甾烷類生物標志化合物參數，保德地區(qū)烴源巖有機質來源以陸生高等植物為主，其他地區(qū)為低等水生生物和陸生高等植物混合輸入。

（三）研究區(qū)烴源巖樣品中三環(huán)萜烷全部為βa構型，補身烷系列化合物中8β（H）明顯多于8a（H），C₃₁霍烷S/（S+R）和C₃₀莫烷/C30aβ藿烷達到平衡終點，甾烷成熟度參數C₂₉甾烷ββ/（ββ+aa）、aaaC₂₉甾烷20S/（20S+20R）也已接近演化平衡終點，判斷研究區(qū)煤系飽和烴有機質處于成熟階段。endprint