李福來, 呂 琳, 馬文寬, 刁 浩,徐志堯, 白云明, 楊建磊, 劉紅艷

(1.中國(guó)石油大學(xué)(華東)深層油氣重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,山東青島 266580; 2.中國(guó)石油大學(xué)(華東)地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山東青島 266580; 3.中國(guó)石油大港油田勘探開發(fā)研究院,天津 300280; 4.蘇州冠德能源科技有限公司,江蘇蘇州 215000;5.中國(guó)石油大港油田公司第三采油廠,河北滄州 061023; 6.中國(guó)石油大學(xué)勝利學(xué)院油氣工程學(xué)院,山東東營(yíng) 257000;7.中國(guó)石油大慶油田勘探開發(fā)研究院,黑龍江大慶 163002)

烴源巖是沉積盆地中油氣藏形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著油氣勘探程度的提高，增儲(chǔ)上產(chǎn)的難度日益增大,烴源巖研究為油區(qū)勘探評(píng)價(jià)的重點(diǎn)。北部灣盆地已發(fā)現(xiàn)商業(yè)性油氣田，集中在潿西南凹陷和福山凹陷。烏石凹陷毗鄰潿西南凹陷，區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)烏石16-1、烏石22-1和烏石17-2等多個(gè)含油氣構(gòu)造，整體來看烏石凹陷的勘探程度不高，并且對(duì)于烴類來源和成藏規(guī)律等問題還存在爭(zhēng)議[1-3]。筆者研究烏石凹陷流沙港組不同烴源巖的有機(jī)質(zhì)豐度、類型、成熟度及沉積環(huán)境，分析流沙港組烴源巖的地球化學(xué)特征。

1 地質(zhì)背景

烏石凹陷位于北部灣盆地南部坳陷東部,北臨企西隆起,南靠流沙凸起,西以流沙凸起與海頭北凹陷和邁陳凹陷相隔,面積約2 680 km2,是新生代形成的具有南斷北超結(jié)構(gòu)特征的箕狀凹陷。該凹陷平面結(jié)構(gòu)為“S”形,由東、西兩個(gè)洼陷組成,分別受7號(hào)斷層和6號(hào)斷層控制,其演化經(jīng)歷了初始斷陷階段、強(qiáng)烈斷陷階段、晚期坳陷3個(gè)構(gòu)造演化階段[1-4]。研究區(qū)構(gòu)造位置見圖1(據(jù)文獻(xiàn)[5]修改)。

圖1 烏石凹陷構(gòu)造位置圖Fig.1 Structural location of Wushi Sag

烏石凹陷基底為前古近紀(jì)變質(zhì)巖,沉積蓋層為新生代沉積。新生界自下而上依次發(fā)育古近系長(zhǎng)流組、流沙港組、潿洲組,新近系下洋組、角尾組、燈樓角組和第四系7套地層(圖2)。始新世流沙港組沉積時(shí)期是湖盆發(fā)育的鼎盛時(shí)期,湖盆擴(kuò)張與收縮交替進(jìn)行[6],主要形成湖相和三角洲相沉積。巖性主要為褐灰色油頁(yè)巖、深灰色的泥頁(yè)巖夾薄層淺灰色粉砂巖、細(xì)砂巖、中砂巖。流沙港組自下而上可進(jìn)一步分為流三段、流二段和流一段。

流三段沉積時(shí)期湖盆擴(kuò)張,水體較淺,發(fā)育一套粗碎屑三角洲相沉積,上部為灰色泥巖與淺灰色粉砂巖、細(xì)砂巖,下部為含礫粗砂巖。流二段為湖盆發(fā)育的極盛時(shí)期,水體加深,沉積速率增加,發(fā)育一套良好的生油巖層系,具有明顯的三段特征:早期發(fā)育半深湖、深湖相灰褐色厚層油頁(yè)巖夾薄層淺灰色粉砂巖、細(xì)砂巖,由下而上砂巖含量降低,頁(yè)巖尤其是油頁(yè)巖厚度增大;中期水體變淺,發(fā)育一套褐灰色泥頁(yè)巖與薄層淺灰色粉砂巖互層,粉砂巖主要為濱淺湖相灘壩沉積;晚期湖平面上升,發(fā)育灰褐色油頁(yè)巖夾深灰色泥頁(yè)巖。流一段沉積時(shí)湖盆收縮、水體變淺,主要發(fā)育灰色泥巖與淺灰—灰白色中砂巖、細(xì)砂巖互層,還有少量煤層出現(xiàn)。

2 烴源巖基本特征

2.1 有機(jī)質(zhì)豐度

有機(jī)質(zhì)豐度可評(píng)價(jià)烴源巖優(yōu)劣,其直接影響到烴源巖的生烴能力和生烴規(guī)模,常用的參考指標(biāo)包括有機(jī)碳含量(TOC)、生烴潛量(S1+S2)、氯仿瀝青“A”含量及總烴含量(HC)等。本次研究統(tǒng)計(jì)烏石凹陷31口探井流沙港組烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度指標(biāo)(表1)。

依據(jù)中國(guó)陸相生油巖有機(jī)質(zhì)豐度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)(SY/T 5735—1995),有機(jī)碳含量大于1.0%為好烴源巖,小于0.6%為差烴源巖[7]。流一段83個(gè)樣品有57.83%達(dá)到好烴源巖標(biāo)準(zhǔn),19.28%為差烴源巖。流二段362個(gè)樣品有88.67%為好烴源巖,其中49.45%達(dá)到優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn);流二段上部(L2上)油頁(yè)巖48個(gè)樣品有97.92%達(dá)到好烴源巖標(biāo)準(zhǔn),其中優(yōu)質(zhì)樣品高達(dá)72.92%;流二段下部(L2下)油頁(yè)巖40個(gè)樣品全達(dá)到優(yōu)質(zhì)烴源巖標(biāo)準(zhǔn)。流三段(L3)58個(gè)樣品有87.93%達(dá)到好烴源巖標(biāo)準(zhǔn),其中43.10%達(dá)到優(yōu)質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(表1、圖3)。

圖2 烏石凹陷流沙港組地層綜合柱狀圖Fig.2 Comprehensive stratigraphic column of Liushagang Formation in Wushi Sag

烴源巖樣品中可溶有機(jī)質(zhì)含量變化較大,氯仿瀝青“A”含量在0.01%～1.40%,烏石凹陷各層位中,只有流二段上部和下部油頁(yè)巖的氯仿瀝青“A”含量達(dá)到優(yōu)質(zhì)烴源巖標(biāo)準(zhǔn),平均值分別為0.48%和0.46%(表1)。

生烴潛量也是評(píng)價(jià)烴源巖豐度的重要指標(biāo)。巖石熱解分析表明,流一段83個(gè)樣品中15.11%達(dá)到好烴源巖標(biāo)準(zhǔn),47.67%為差烴源巖。流二段328個(gè)樣品中44.51%達(dá)到好烴源巖標(biāo)準(zhǔn),大于20 mg/g的占5.49%。流二段上部48個(gè)油頁(yè)巖樣品中72.92%達(dá)到好烴源巖標(biāo)準(zhǔn),其中優(yōu)質(zhì)樣品達(dá)14.58%;流二段下部39個(gè)油頁(yè)巖樣品全部達(dá)到好烴源巖標(biāo)準(zhǔn),其中優(yōu)質(zhì)樣品高達(dá)56.41%。流三段50個(gè)樣品中44%達(dá)到好烴源巖標(biāo)準(zhǔn),大于20 mg/g的占8% (表1、圖3)。與前述豐度指標(biāo)相比生烴潛量評(píng)價(jià)結(jié)果偏差,這可能是受風(fēng)化作用和成熟度影響所致。

通過對(duì)烏石凹陷烴源巖豐度指標(biāo)分析,流二段上部和下部油頁(yè)巖豐度最高,各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或接近優(yōu)質(zhì)烴源巖標(biāo)準(zhǔn);流三段烴源巖豐度較高,達(dá)到好烴源巖標(biāo)準(zhǔn);流一段烴源巖各項(xiàng)豐度指標(biāo)相對(duì)較低,評(píng)價(jià)為中等—好烴源巖。

表1 烏石凹陷流沙港組烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度參數(shù)統(tǒng)計(jì)Table 1 Organic material abundance data of source rocks in Liushagang Formation, Wushi Sag

圖3 烏石凹陷流沙港組烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度參數(shù)頻率分布Fig.3 Frequency for organic matter abundance in Liushagang Formation, Wushi Sag

2.2 有機(jī)質(zhì)類型

母質(zhì)來源、沉積環(huán)境的差異會(huì)影響有機(jī)質(zhì)類型,而不同類型的有機(jī)質(zhì)生油、生氣的潛力差異很大,利用干酪根顯微組分、元素組成和熱解參數(shù)等可研究烴源巖有機(jī)質(zhì)類型(表2、圖4)。

顯微組分可反映有機(jī)質(zhì)生源。一般認(rèn)為,腐泥組主要由低等水生植物經(jīng)過腐泥化作用形成,鏡質(zhì)組和惰質(zhì)組由高等植物的細(xì)胞壁經(jīng)過絲炭化作用形成[8-10]。從本區(qū)顯微組分組成來看,流一段發(fā)育大量鏡質(zhì)組,腐泥組含量較高,反映流一段母質(zhì)來源以高等植物為主,其他層段腐泥組含量較高,反映藻類等水生生物的貢獻(xiàn)。干酪根類型指數(shù)分析(表2)顯示,流一段干酪根主要為Ⅱ2—Ⅲ型;流二段和流三段干酪根主要為Ⅱ1—Ⅱ2型;流二段油頁(yè)巖則以Ⅱ1型為主,下部比上部油頁(yè)巖的類型好。但干酪根在分離過程中會(huì)有部分無定形組分的損失,而無定形組分基本屬于生烴組分,所以該方法得出的干酪根類型會(huì)有偏差。

表2 烏石凹陷流沙港組烴源巖有機(jī)質(zhì)類型劃分統(tǒng)計(jì)

干酪根的元素組成是有機(jī)質(zhì)平均化學(xué)組分的綜合反映,研究區(qū)樣品H/C(原子比)分布在0.53～1.58,O/C(原子比)分布在0.04～0.39,根據(jù)H/C和O/C范式圖(圖4)來看,流沙港組地層主要發(fā)育Ⅱ1—Ⅱ2型有機(jī)質(zhì)。其中流一段樣品集中在Ⅱ2-Ⅲ型區(qū)域;流二段以Ⅱ1—Ⅱ2型為主,少量為Ⅲ型;流二段油頁(yè)巖類型較好,以Ⅱ1型為主,且下部比上部油頁(yè)巖類型要好;流三段樣品主要落在Ⅱ2型區(qū)域。元素分析中H/C和O/C受成熟度影響,隨成熟度升高,熱解烴轉(zhuǎn)化為游離烴,S1(可溶烴含量)增加,S2(熱解烴含量)相對(duì)減少,且可能排烴效率較低,烴源巖中殘留烴增多,出現(xiàn)略為不同結(jié)果[11]。

巖石熱解參數(shù)也常用來確定烴源巖的有機(jī)質(zhì)類型。流沙港組,與最高熱解溫度(Tmax)相關(guān)圖顯示(圖4),樣品主要集中在Ⅱ1—Ⅱ2型趨勢(shì)線周圍,少量落入Ⅰ型和Ⅲ型區(qū)域,研究區(qū)母質(zhì)類型主要為混合型。根據(jù)對(duì)干酪根類型的統(tǒng)計(jì),流一段主要落在Ⅱ2—Ⅲ型區(qū)域;流二段以Ⅱ1—Ⅱ2型為主,少量為Ⅲ型;流二段油頁(yè)巖類型稍好,以Ⅰ—Ⅱ1型為主;流三段主要落在Ⅱ2型區(qū)域。熱解參數(shù)分析法不僅考慮到成熟度對(duì)有機(jī)質(zhì)類型的影響,而且在一定程度上消除了由于CO2含量較大、氧指數(shù)不準(zhǔn)確而造成的影響。除此以外,研究區(qū)樣品熱解數(shù)據(jù)較多,具有統(tǒng)計(jì)規(guī)律,因而熱解參數(shù)反映的有機(jī)質(zhì)類型是最為可信的。

圖4 烏石凹陷干酪根元素分析和巖石熱解資料劃分有機(jī)質(zhì)類型Fig.4 Kerogen element analysis and organic types based on rock-eval pyrolysis in Wushi Sag

總體而言,研究區(qū)有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅱ1—Ⅱ2型,流一段以Ⅱ2—Ⅲ型為主,流三段主要為Ⅱ2型,流二段以Ⅱ1—Ⅱ2型為主,流二段油頁(yè)巖類型優(yōu)于一般烴源巖,以Ⅱ1型為主,并呈現(xiàn)出下部油頁(yè)巖類型優(yōu)于上部油頁(yè)巖的特點(diǎn)。

2.3 有機(jī)質(zhì)成熟度

鏡質(zhì)體反射率(Ro)是目前確定有機(jī)質(zhì)成熟度最為有效的指標(biāo)[12]。一般認(rèn)為Ro=0.5%進(jìn)入生油門限,0.5%～0.7%為低成熟階段,0.7%～1.3%為成熟階段,1.3%～2.0%為高成熟階段,Ro>2.0%為過成熟階段。從表3可以看出三層系樣品的Ro平均值均已超過0.5%。流一段Ro為0.42%～0.77%,平均為0.57%,大部分樣品Ro小于0.7%,處于低成熟階段;流二段Ro為0.41%～1.04%,平均為0.66%,多處于成熟階段;流三段Ro為0.48%～0.92%,平均值為0.65%,處于成熟階段;流二段油頁(yè)巖Ro為0.49%～0.81%,平均為0.63%,處于成熟階段。

表3 烏石凹陷流沙港組烴源巖成熟度及飽和烴參數(shù)統(tǒng)計(jì)

圖5為研究區(qū)烴源巖Ro與深度的相關(guān)圖,隨深度的增加Ro逐漸增大,兩者之間具有良好的對(duì)數(shù)關(guān)系,所測(cè)Ro可用來反映樣品的熱演化程度。由圖5可知,研究區(qū)烴源巖生烴門限(Ro為0.5%)深度約為2 km,在約2.9 km進(jìn)入生烴高峰(Ro大于0.7%),在3.5 km達(dá)到生油高峰(Ro為1.0%),直到4 km時(shí),Ro仍小于1.3%,表明至今烏石凹陷流沙港組烴源巖的演化尚未達(dá)到過熟程度。結(jié)合地層資料可知,烏石凹陷流一段成熟度偏低,其他層位普遍達(dá)到成熟階段,部分流二段和流三段樣品成熟度較高。

圖5 烏石凹陷流沙港組烴源巖鏡質(zhì)體反射率與埋深關(guān)系Fig.5 Crossplot of depth and Ro of source rocks in Liushagang Formation, Wushi Sag

最高熱解峰溫Tmax隨埋深的增大和地層時(shí)代的變老而增大,也可作為烴源巖成熟度評(píng)價(jià)的有效指標(biāo)。但當(dāng)S2較低(低于0.2 mg/g)時(shí),Tmax通常是不精確的[13]。按Ⅱ型有機(jī)質(zhì)的判別標(biāo)準(zhǔn),Tmax在435 ℃為生油門限,435～440 ℃為低成熟階段,440～455 ℃為大量生烴階段。研究區(qū)烴源巖Tmax分布在411～467 ℃,平均為444.42 ℃,流一段44個(gè)樣品中64.8%的樣品Tmax在435～455 ℃,35.2%的樣品Tmax小于435 ℃,多處于低成熟—成熟階段;流二段143個(gè)樣品中83.3%的樣品Tmax值處于435～455 ℃,流二段上部和下部油頁(yè)巖分別有95.35%和81.59%的樣品處于435～455 ℃,主要處于成熟階段;流三段Tmax位于435～ 455 ℃的樣品占總數(shù)的74.1%,16.7%的樣品Tmax大于455 ℃,表明該段烴源巖處于成熟—高成熟階段(表3)。

正構(gòu)烷烴的奇偶碳優(yōu)勢(shì)(OEP)和碳優(yōu)勢(shì)指數(shù)(CPI)平均值分別分布在1.17～1.64和1.25～1.61,且呈現(xiàn)出由淺至深逐漸減小的特征。流一段樣品的OEP和CPI值較高,表明烴源巖處于低成熟階段,流二段、流三段樣品的OEP和CPI值較低,具有成熟的特點(diǎn)。這與鏡質(zhì)體反射率(Ro)和最高熱解峰溫(Tmax)的分析結(jié)果一致。

圖6 烏石凹陷流沙港組烴源巖飽和烴氣相色譜Fig.6 Saturated hydrocarbon chromatogram of source rocks in Liushagang Formation, Wushi Sag

3 母質(zhì)沉積環(huán)境

3.1 正構(gòu)烷烴

正構(gòu)烷烴的分布特征可反映有機(jī)質(zhì)的成熟度和生源輸入。一般認(rèn)為,來源于高等植物角質(zhì)層蠟的正構(gòu)烷烴為nC25-nC33,主峰為nC27、nC29或nC31;而以nC15或nC17為主峰,奇偶優(yōu)勢(shì)不明顯的中等相對(duì)分子量(nC15-nC21)的正構(gòu)烷烴則指示藻類等浮游生物來源[14]。根據(jù)可溶有機(jī)質(zhì)飽和烴氣相色譜分析結(jié)果(圖6),流沙港組樣品的正構(gòu)烷烴碳數(shù)分布范圍較寬,介于nC13～nC40,峰型多呈后單峰型,主峰碳以nC27為主,反映研究區(qū)烴源巖母質(zhì)為以高等植物為主,低等水生生物為輔的混源輸入。質(zhì)量比w(C21-)/w(C22+)分布在0.07～1.27(表3),低碳數(shù)正構(gòu)烷烴含量明顯低于高碳數(shù)正構(gòu)烷烴,縱向上三個(gè)層段w(C21-)/w(C22+)略有不同,流一段較低(平均值為0.30),流二段和流三段的w(C21-)/w(C22+)依次增高(流二段的平均值為0.43;流三段的平均值為0.51),反映了在流沙港組沉積時(shí)期母質(zhì)高等植物輸入比例隨時(shí)間逐漸增加。

3.2 類異戊二烯烷烴

無環(huán)類異戊二烯烷烴中應(yīng)用最廣泛的是植烷(Ph)和姥鮫烷(Pr)。一般認(rèn)為,姥鮫烷形成于氧化環(huán)境,植烷形成于還原環(huán)境,w(Pr)/w(Ph) <0.8指示強(qiáng)還原環(huán)境,0.8～3.0指示還原環(huán)境,大于3.0指示氧化環(huán)境下陸源有機(jī)質(zhì)輸入[15]。研究區(qū)流一段w(Pr)/w(Ph) 為1.24～7.29,平均為2.78,24個(gè)樣品中8個(gè)樣品的w(Pr)/w(Ph) >3,表明了氧化環(huán)境下的陸源輸入,說明該沉積時(shí)期的水體并不太深,而且水深具有一定的波動(dòng)性,這與其濱湖相沉積特征相符;流二段w(Pr)/w(Ph) 為0.61～5.68,平均為2.18,91個(gè)樣品中有27個(gè)樣品表現(xiàn)為氧化環(huán)境,11個(gè)樣品表現(xiàn)為強(qiáng)還原環(huán)境,表明該時(shí)期的氧化還原條件變化波動(dòng)較大,與其濱淺湖沉積特征相吻合;流二段上部和下部的油頁(yè)巖,以及流三段烴源巖w(Pr)/w(Ph) 值均落在0.8～3.0之間,表現(xiàn)為還原環(huán)境。流二段上部和下部沉積灰褐色油頁(yè)巖,表現(xiàn)為半深湖沉積特征及還原環(huán)境特征,流三段雖然發(fā)育一套粗碎屑三角洲相沉積,但巖石顏色以灰色為主,同樣表明了還原環(huán)境特征。因此烏石凹陷流沙港組整體上表現(xiàn)為還原環(huán)境特征,只在流二段沉積中期以及流一段沉積時(shí)期的某段時(shí)期內(nèi)表現(xiàn)為氧化環(huán)境(表3)。

3.3 萜類化合物 (m/z 191)

萜類化合物中五環(huán)三萜烷含量較高,三環(huán)萜烷及四環(huán)萜烷含量很低(圖7)。γ蠟烷是一種C30五環(huán)三萜烷,被認(rèn)為是原生動(dòng)物和光合作用細(xì)菌的四膜蟲醇通過還原作用形成的。高含量的γ蠟烷常被作為強(qiáng)還原、超鹽環(huán)境的標(biāo)志,并且與鹽躍層的水體分層有關(guān)[16-17]。研究區(qū)流沙港組烴源巖均檢測(cè)出γ蠟烷(圖7),但含量不高,γ蠟烷異常指數(shù)w(4γ蠟烷)/w(C31-32藿烷)分布于0.01～0.89,平均為0.40,表明烴源巖母質(zhì)形成于微咸水、還原環(huán)境。流二段γ蠟烷異常指數(shù)波動(dòng)很大,在0.01～0.82,反映流二段沉積環(huán)境具有動(dòng)蕩性,流三段該指數(shù)偏高,表明流三段沉積時(shí)鹽度稍高、還原性偏強(qiáng)(表4)。

藿烷是生油巖中常見的五環(huán)三萜類化合物,研究區(qū)含有豐富的藿烷化合物,藿/甾比均超過5,具有一般陸相沉積的生標(biāo)組成特點(diǎn)[14,18]。藿烷中的C35升藿烷一般與海相碳酸鹽巖或蒸發(fā)巖有關(guān),其高值指示強(qiáng)還原環(huán)境,并以升藿烷指數(shù)w(C35升藿烷)/w(∑C31-35升藿烷)作為衡量指標(biāo)[7]。研究區(qū)升藿烷指數(shù)較低,在0.01～0.09,平均為0.04,表現(xiàn)出一定的氧化環(huán)境特征。另外,C31-35升藿烷豐度較低且隨碳數(shù)增加豐度明顯下降(圖7),不同層段的C31升藿烷含量略有不同,其中流一段樣品的C31升藿烷含量相對(duì)較高,表明其有機(jī)質(zhì)在成巖演化過程有較多的細(xì)菌輸入,原始有機(jī)質(zhì)經(jīng)歷了一定程度的生物降解作用[18]。

表4 烏石凹陷流沙港組烴源巖甾萜烷參數(shù)統(tǒng)計(jì)

三環(huán)萜烷通常被認(rèn)為與菌藻類生源有關(guān),這與北部灣盆地潿西南凹陷的流沙港組富有機(jī)質(zhì)頁(yè)巖中發(fā)現(xiàn)的豐富藻類化石相吻合。烏石凹陷流沙港組w(三環(huán)萜烷)/w(藿烷)較低,分布于0.02～0.18(表4),流二段中部樣品中w(三環(huán)萜烷)/w(藿烷)相對(duì)較高,表明該沉積時(shí)期有更加豐富的菌藻類生源貢獻(xiàn),這與該時(shí)期適宜藻類生長(zhǎng)的濱淺湖相水體環(huán)境相吻合。

奧利烷被認(rèn)為是白堊紀(jì)或更年輕時(shí)代陸源高等植物的標(biāo)志物,奧利烷指數(shù)w(奧利烷)/w(αβC30藿烷)可以反映陸生高等植物有機(jī)質(zhì)的輸入量,該比值越大,說明陸生高等植物有機(jī)質(zhì)的貢獻(xiàn)越大。奧利烷在本區(qū)各層段中均有出現(xiàn),含量變化很大,奧利烷指數(shù)在0.01～0.21(表4),流一段奧利烷指數(shù)較高,流二段、流三段奧利烷指數(shù)較低,其中流二段下部油頁(yè)巖該指數(shù)很低,平均只有0.04,這說明流一段烴源巖母質(zhì)中高等植物輸入較多,其他層段尤其是流二段下部油頁(yè)巖高等植物輸入較少。

3.4 甾類化合物 (m/z 217)

樣品抽提物中的甾類化合物以規(guī)則甾烷為主,含有一定的重排甾烷,孕甾烷和升孕甾烷含量較低(圖7)。不同甾烷構(gòu)型的比值常用來判斷烴源巖的成熟度,其中C29甾烷20S/(S+R)和C29甾烷ββ/(αα+ββ)是最有效的參數(shù)[19]。流沙港組烴源巖C29甾烷20S/(S+R)多處于0.25～0.54,C29甾烷ββ/(αα+ββ)介于0.19～0.47,表明流沙港組樣品已經(jīng)進(jìn)入成熟階段。

C27、C28和C29規(guī)則甾烷的相對(duì)組成可反映有機(jī)質(zhì)生源,C27甾烷指示水生生物生源,C28甾烷與硅藻類有關(guān),C29甾烷指示高等植物生源。在所分析的流沙港組樣品中,普遍出現(xiàn)C29甾烷優(yōu)勢(shì),平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為42.14%;C27甾烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)略低,平均為33.33%,表明研究區(qū)母質(zhì)來源于以高等植物為主,低等水生生物為輔的混源輸入。不同層段甾烷的碳數(shù)分布模式及相對(duì)組成有明顯區(qū)別(圖7、表4)。

圖7 烏石凹陷流沙港組烴源巖甾萜烷分布特征Fig.7 Distribution of steranes and terpanes of source rocks in Liushagang Formation, Wushi Sag

流一段C29甾烷占絕對(duì)優(yōu)勢(shì),質(zhì)量分?jǐn)?shù)均大于40%,平均達(dá)47.79%,C27和C28甾烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低,在m/z 217質(zhì)量色譜圖上C27、C28和C29甾烷呈明顯的反“L”型分布;流二段烴源巖C29甾烷雖占優(yōu)勢(shì),但質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于流一段,平均為40.59%,C27較C28甾烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)稍高,分別為24.89%～43.17%和10%～34.33%,C27、C28和C29甾烷組成中“L”型、“V”型、反“L”型均有分布,說明有機(jī)質(zhì)生源中高等植物有所減少且含有比例不等的水生生物;流二段油頁(yè)巖C27、C28甾烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相差很大,上部油頁(yè)巖C27甾烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高,平均為28.41%,下部油頁(yè)巖C28甾烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高,平均為17.31%;流三段C27、C28和C29甾烷相對(duì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為25.38%～43%、14.87%～33.78%、32.06%～55.26%,水生生物在生源中的比例少于流二段。

4-甲基甾烷廣泛存在于海相和湖相的烴源巖和石油中?，F(xiàn)在普遍認(rèn)為4-甲基甾烷與藻類尤其是甲藻具有密切的成因聯(lián)系。朱偉林等[20-23]認(rèn)為北部灣盆地?zé)N源巖中的4-甲基甾烷可能為甲藻起源。研究區(qū)4-甲基甾烷豐度很高,反映水生藻類在有機(jī)質(zhì)生源中的重要貢獻(xiàn)。各層段4-甲基甾烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)有所不同(表4),流二段油頁(yè)巖特別是下部油頁(yè)巖4-甲基甾烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)異常高,平均達(dá)20.10%,甚至有23.53%的樣品4-甲基甾烷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過30%,表明藻類特別是甲藻類對(duì)油頁(yè)巖貢獻(xiàn)較大,流三段4-甲基甾烷質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高,平均為11.65%。

高含量重排甾烷一般表明陸源黏土礦物和陸源有機(jī)質(zhì)的淡水輸入比較充分,而且處于弱氧化—弱還原的相對(duì)淡水環(huán)境。目的層烴源巖中w(C27重排甾烷)/w(C27)規(guī)則甾烷比值均較高,反映研究區(qū)烴源巖陸源黏土礦物和陸源有機(jī)質(zhì)的淡水輸入相對(duì)比較豐富,這與γ蠟烷的分析結(jié)果基本一致。孕甾烷和升孕甾烷的高低代表著沉積水體的咸化程度,一般在咸化湖相中含量較高。研究區(qū)烴源巖樣品(孕甾烷+升孕甾烷)/規(guī)則甾烷值介于0.01～0.19,有機(jī)質(zhì)水體鹽度較低,以淡水或微咸水的沉積環(huán)境為主。

4 結(jié) 論

(1)流沙港組烴源巖是烏石凹陷的主力烴源巖,其有機(jī)質(zhì)豐度較高,類型較好,熱演化程度普遍達(dá)到成熟階段。其中流二段下部油頁(yè)巖TOC均值為5.71%,類型以Ⅰ—Ⅱ1型為主,是最有利的烴源巖發(fā)育層段,流二段上部油頁(yè)巖次之,類型以Ⅱ1型為主,流二段非油頁(yè)巖段烴源巖和流三段烴源巖是中等—好的烴源巖,而流一段烴源巖由于有機(jī)質(zhì)豐度較低,類型以Ⅱ2—Ⅲ型為主,且成熟度偏低,評(píng)價(jià)為中等烴源巖。

(2)根據(jù)生物標(biāo)志物特征的綜合研究,可確定研究區(qū)的形成環(huán)境。流一段形成于弱還原環(huán)境,有機(jī)質(zhì)來源中高等植物輸入較多;流二段及流三段形成于還原性環(huán)境,有機(jī)質(zhì)來源以混源輸入為特征。整體上,烏石凹陷流沙港組形成時(shí)期的湖泊為淡水—微咸水湖。