劉 偉，張奎華，張關龍

（1.貴州理工學院 資源與環(huán)境工程學院，貴州 貴陽 550003；2.勝利油田分公司西部新區(qū)研究中心，山東 東營 257015）

準噶爾盆地東北部的烏倫古坳陷蘊藏著豐富的石油資源，然而該區(qū)的勘探程度相對較低，制約了油氣開發(fā)。該區(qū)下石炭統(tǒng)是重要的烴源巖[1-2]，對該區(qū)下石炭統(tǒng)地層的沉積環(huán)境研究具有重要意義。準噶爾盆地石炭紀古生物研究表明，準噶爾盆地早石炭世的古氣候與泥盆紀相似，為熱帶-亞熱帶氣候環(huán)境[3-4]。

圖1 準噶爾盆地東北部烏倫古坳陷位置圖

前人對該區(qū)的古沉積環(huán)境劃分意見不一，毛小妮認為，準噶爾盆地北部在早石炭世早期處于半深-深海沉積環(huán)境，發(fā)育火山碎屑沉積，在早石炭世中晚期主要發(fā)育濱海相和淺海相[5]；牟琨則認為，早石炭世早期烏倫古坳陷屬于濱-淺海相，而早石炭世晚期發(fā)育濱海相沉積[6]。沉積環(huán)境的研究對烴源巖評價具有重要意義。準噶爾盆地東北部烏倫古坳陷位置如圖1所示。準噶爾盆地北緣石炭系樣品微量元素特征顯示水體為弱咸水-淡水，海水受淡水改造[7]。為了進一步弄清楚烏倫古坳陷下石炭統(tǒng)的沉積環(huán)境特征，本文通過烏參1井下石炭統(tǒng)3個樣品的有機地球化學分析，討論了其對沉積環(huán)境的指示意義。

1 樣品采集

烏參1井位于烏倫古坳陷內(nèi)，取自該井4 455～4 505 m的火山巖樣品鋯石的SHRIMP U-Pb年齡為（325.32.5） Ma（據(jù)勝利油田），屬于下石炭統(tǒng)姜巴斯套組。地層學研究認為，烏參1井所鉆遇石炭系地層（4 265～6 322 m）均屬于下石炭統(tǒng)姜巴斯套組（據(jù)勝利油田）。此次研究所選取的樣品為烏參1井石炭系下部6 148 m、中上部5 050 m和上部4 647 m的巖石樣品，由中國石化股份勝利油田分公司地質科學研究院石油地質測試中心進行了烷烴色譜和烷烴質譜測試，有機地球化學分析資料來自勝利油田西部研究中心。

2 有機質保存特征

Pr/nC17比值是衡量正構烷烴受生物降解影響的重要指標，未發(fā)生生物降解的樣品Pr/nC17比值小于0.63，而發(fā)生了生物降解的樣品Pr/nC17比值顯著增加[8]。

在本次研究中，取自烏參1井6 148 m的石炭系樣品、5 050 m的石炭系樣品和4 647 m的石炭系樣品的Pr/nC17值均小于0.63，具體如表1所示。這表明，取自烏參1井的3個石炭系樣品的正構烷烴均未發(fā)生生物降解，因此，這3個樣品中的正構烷烴成分能夠較好地反映原始有機質的信息。

表1 烏參1井石炭系樣品生物標志物組成和計算指數(shù)

3 有機地球化學對沉積環(huán)境的指示意義

3.1 正構烷烴的指示意義

中分子量正構烷烴（nC15～nC21）往往來自于海相沉積物，主要來源于海相浮游植物、藻類，其主峰碳位置多分布在nC15和nC17[9-10]。其中，藻類的主峰往往具有低碳數(shù)的特征，主峰多在nC15和nC21上。例如，綠藻顯nC15主峰優(yōu)勢，褐藻顯nC17優(yōu)勢，水上細菌的正構烷烴主峰以nC17為主，也有nC17～nC20、nC25等[11]。

高分子量正構烷烴（nC25～nC33）往往與陸生高等植物的加入有關。陸生高等植物的正構烷烴往往具有nC23～nC35奇碳優(yōu)勢明顯的特征，其主峰多在nC27、nC29和nC31上，其中，木本植物多以nC27～nC29主峰為主，有少量的具有nC31主峰；草本植物則以nC31主峰為主，也有nC27～nC29主峰[12]；海洋水生大植物具有nC25主峰[13]。

nC23主峰的樣品較為罕見。沉水植物和漂浮大型植物等非外源維管植物往往在nC21、nC23、nC25處出現(xiàn)正構烷烴峰值[14-15]。鞏俊成等在研究青藏高原湖泊沉積時發(fā)現(xiàn)，發(fā)育以眼子菜為主的沉水植物沉積物具有顯著的nC23正構烷烴主峰[16]。

取自烏參1井6 148 m的石炭系樣品的正構烷烴具有顯著的nC17主峰，如圖2所示。這表明，其有機質來源主要為浮游植物和藻類，指示較深的沉積環(huán)境。

取自烏參1井5 050 m和4 647 m的石炭系樣品正構烷烴呈現(xiàn)出一定的雙峰特征，具有顯著的nC23主峰和nC18～nC21次峰，且次峰峰值并不顯著，如圖3、圖4所示。這表明，這2個石炭系樣品中含有的有機質主要來源于沉水植物和漂浮水生植物，并混有一定來自藻類的有機質的貢獻。青藏高原可可西里地區(qū)發(fā)現(xiàn)的具有正構烷烴nC23主峰的樣品采樣水深在1 m左右[16]，而P.A.Cranwell發(fā)現(xiàn)的具有正構烷烴nC23主峰的樣品沉積于淺湖環(huán)境[14]。因此，取自烏參1井5 050 m和4 647 m的石炭系樣品可能產(chǎn)生于較淺的沉積環(huán)境。

圖2 烏參1井6 148 m樣品有機質正構烷烴分布圖

圖3 烏參1井5 050 m樣品有機質正構烷烴分布圖

圖4 烏參1井4 647 m樣品有機質正構烷烴分布圖

取自烏參1井6 148 m、5 050 m和4 647 m的石炭系樣品均不含nC31，nC27～nC29含量極低，如圖2、圖3、圖4所示。這表明，可以排除陸生高等植物的加入。

3.2 姥鮫烷/植烷（Pr/Ph）比值和伽馬蠟烷的指示意義

姥鮫烷/植烷（Pr/Ph）比值通常被用于油源對比。對于生油窗內(nèi)的樣品，高Pr/Ph比（＞3.0）指示著陸源條件下陸源有機質輸入，而低Pr/Ph比值（＜0.6）則通常代表缺氧的超鹽度環(huán)境[17]。根據(jù)我國各大油田資料統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，在咸水深湖相強還原環(huán)境、淡水-微咸水深湖相還原環(huán)境、淡水湖相弱氧化-弱還原環(huán)境的有機質中，Pr/Ph比值分布范圍分別為0.2～0.8，0.8～2.8和2.8～4.0[18].另外，隨著成熟度增大，Pr/Ph會有一定的增加。取自烏參1井的3個樣品的有機質鏡質組反射率Ro均大于1.4，屬于有機質成熟度較高的樣品。取自烏參1井6 148 m、5 050 m和4 647 m的石炭系樣品中有機質的Pr/Ph分別為2.49，0.54和0.46.這表明，烏參1井6 148 m石炭系樣品沉積于淡水-微咸水深水還原環(huán)境，而取自烏參1井5 050 m和4 647 m的石炭系樣品產(chǎn)生于缺氧的超鹽度環(huán)境。

伽馬蠟烷可以來自于原生動物的色素，也可以來自于光合細菌。鹽湖相和還原環(huán)境較強的烴源巖具有較高的伽馬蠟烷含量，因此，較高的伽馬蠟烷含量具有較強的指相意義[19]。最近的研究表明，較高的伽馬蠟烷含量的形成與水體分層有關[20]。6 148 m樣品、5 050 m樣品和4 647 m樣品的伽馬蠟烷含量分別為3.23，5.42和8.18.這表明，水體含鹽量增加。正構烷烴、姥鮫烷/植烷（Pr/Ph）比值和伽馬蠟烷指示的信息較為一致。

4 結論

對取自烏參1井的3個石炭系樣品有機地球化學研究發(fā)現(xiàn)：①這3個石炭系樣品有機質中的正構烷烴均未發(fā)生生物降解，這3個樣品中所含的有機質能夠較好反映原始有機質的信息。②這3個樣品的正構烷烴、姥鮫烷/植烷（Pr/Ph）比值和伽馬蠟烷特征表明，烏倫古坳陷在早石炭世早期處于淡水-微咸水深水還原環(huán)境。早石炭世晚期沉積水體變淺，且發(fā)生顯著咸化，處于缺氧的超鹽度環(huán)境。

因此，根據(jù)上述信息可以推斷，烏倫古坳陷在早石炭世早期處于開放的、較深的沉積環(huán)境，而早石炭世晚期處于局限的沉積環(huán)境，且沉積水體不斷變淺。