張斌，毛治國(guó)，張忠義，袁懿琳，陳小亮，石雨昕，劉廣林，邵曉州

（1. 中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院，北京 100083；2. 中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田公司勘探開發(fā)研究院，西安 710021；3. 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京），北京 100083）

0 引言

鄂爾多斯盆地三疊系延長(zhǎng)組 7段（后文簡(jiǎn)稱長(zhǎng) 7段）發(fā)育優(yōu)質(zhì)湖相黑色頁(yè)巖，其有機(jī)質(zhì)豐度極高，TOC值一般在5%以上，最高大于30%，成熟度適中，生成大量石油，不僅是鄂爾多斯盆地常規(guī)石油的主要來(lái)源，支撐了鄂爾多斯盆地快速增儲(chǔ)上產(chǎn)，而且還含有豐富的頁(yè)巖油資源，受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的高度關(guān)注[1-5]。為了明確這套黑色頁(yè)巖的發(fā)育環(huán)境和頁(yè)巖油有利勘探開發(fā)層段，2018年在中晚三疊世湖盆西北緣鉆探了一口延長(zhǎng)組7段—9段全取心井（馮75井），并對(duì)這套黑色頁(yè)巖的巖石學(xué)和有機(jī)地球化學(xué)特征進(jìn)行了系統(tǒng)分析。

有機(jī)碳同位素組成分析發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng) 7段深度為2 753～2 777 m的井段存在一個(gè)明顯的同位素組成“負(fù)漂移”現(xiàn)象。關(guān)于有機(jī)碳同位素組成負(fù)漂移，前人已經(jīng)開展大量研究，認(rèn)為主要有兩種成因[6-11]：一是與有機(jī)質(zhì)來(lái)源有關(guān)，二是與有機(jī)質(zhì)沉積環(huán)境有關(guān)。胡修棉等[6]認(rèn)為，有機(jī)碳同位素組成出現(xiàn)明顯漂移被認(rèn)為與極熱事件有關(guān)，而極熱事件通常都是由火山活動(dòng)引起的。其中負(fù)向漂移指示火山活動(dòng)發(fā)生在陸地，而正向漂移則指示火山活動(dòng)發(fā)生在海洋。如果火山活動(dòng)發(fā)生在陸地，噴發(fā)伴隨著大量CO2、CH4和H2S等氣體的釋放，形成缺氧環(huán)境，大量輕有機(jī)碳同位素組成的氣體進(jìn)入大氣-海洋系統(tǒng)，從而形成了有機(jī)碳同位素組成的負(fù)向漂移。當(dāng)火山活動(dòng)發(fā)生在深海環(huán)境，則由于釋放的熱量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)直接進(jìn)入海洋系統(tǒng)，海洋初級(jí)生產(chǎn)力增強(qiáng)，并形成海底缺氧環(huán)境，有機(jī)質(zhì)大規(guī)模埋藏，碳無(wú)法返回大氣-海洋系統(tǒng)，有機(jī)碳同位素組成正向漂移。兩種不同的機(jī)制導(dǎo)致的生態(tài)效應(yīng)不同，從而影響生物的繁盛程度和有機(jī)質(zhì)的保存，進(jìn)而影響烴源巖的發(fā)育和生烴潛力評(píng)價(jià)[6-9]。由此可見，有機(jī)碳同位素組成漂移可作為火山活動(dòng)的重要標(biāo)志，而火山活動(dòng)對(duì)烴源巖中有機(jī)質(zhì)的富集具有重要的促進(jìn)作用[10-15]。

前人針對(duì)鄂爾多斯盆地三疊系湖相烴源巖的研究，主要從火山活動(dòng)提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)論述了其對(duì)有機(jī)質(zhì)富集的重要影響[10-11]，但對(duì)火山活動(dòng)引發(fā)的氣候變化、沉積水體氧化-還原環(huán)境、有機(jī)質(zhì)的埋存及頁(yè)巖油的富集方面的研究相對(duì)較少。本研究以馮75井為例，通過(guò)對(duì)長(zhǎng) 7段無(wú)機(jī)元素、生物標(biāo)志化合物和碳同位素組成等高密度分析，揭示這套黑色頁(yè)巖形成的氣候條件及水體氧化還原環(huán)境、有機(jī)質(zhì)保存和富集機(jī)理，確定生烴母質(zhì)來(lái)源及生油氣特性，進(jìn)而為頁(yè)巖油富集層段選取提供科學(xué)依據(jù)。

1 樣品與實(shí)驗(yàn)

馮75井位于鄂爾多斯盆地中晚三疊世湖盆西北緣（見圖1），巖心長(zhǎng)度約350 m。根據(jù)鄂爾多斯盆地地層劃分方案，將2 663～2 778 m井段連續(xù)黑色頁(yè)巖段確定為長(zhǎng)7段，其中黑色頁(yè)巖占比超過(guò)95%，含少量灰色泥巖、泥質(zhì)粉砂巖薄夾層和凝灰?guī)r。通過(guò)與鄰井對(duì)比，將長(zhǎng)7段進(jìn)一步劃分出長(zhǎng)71、長(zhǎng)72和長(zhǎng)73共3個(gè)亞段（見圖1c）。

圖1 馮75井位置及三疊系延長(zhǎng)組長(zhǎng)7段巖性柱狀圖

為了研究長(zhǎng) 7段黑色頁(yè)巖有機(jī)質(zhì)豐度及類型，對(duì)該井段進(jìn)行了高密度采樣，115 m井段共采集樣品304塊，開展巖石熱解、有機(jī)碳掃描，從而獲取黑色頁(yè)巖基本地球化學(xué)信息。在此基礎(chǔ)上，遴選73塊樣品進(jìn)行精細(xì)有機(jī)地球化學(xué)分析，分析項(xiàng)目包括有機(jī)碳同位素組成、生物標(biāo)志化合物等。分析測(cè)試均按照相關(guān)國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，在中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司油氣地球化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。此外，304塊樣品的常量元素和微量元素分析測(cè)試在核工業(yè)北京地質(zhì)研究院分析測(cè)試研究中心完成。

2 結(jié)果與討論

2.1 有機(jī)質(zhì)豐度及類型

馮75井長(zhǎng)7段烴源巖指示有機(jī)質(zhì)豐度的關(guān)鍵參數(shù)TOC和S2、TOC和（S1+S2）均呈現(xiàn)很好的正相關(guān)關(guān)系，即有機(jī)碳含量越高，生烴潛量越大（見圖 2）。304塊樣品TOC值為0.76%～9.42%，平均值為4.63%，屬優(yōu)質(zhì)烴源巖。但比湖盆中心長(zhǎng) 7段油頁(yè)巖要低一些，后者TOC值最高可大于30%[10-12]。（S1+S2）值為2.84～39.75 mg/g，平均值為 17.39 mg/g。比較而言，長(zhǎng) 73亞段有機(jī)質(zhì)豐度最優(yōu)，TOC值平均為 5.40%；其次是長(zhǎng)72亞段，TOC值平均為4.55%；長(zhǎng)71亞段略低，TOC值平均為3.55%。

圖2 馮75井長(zhǎng)7段有機(jī)質(zhì)豐度關(guān)系圖

在相近成熟度條件下，HI可反映有機(jī)質(zhì)類型。馮75井長(zhǎng)7段HI值總體在250～400 mg/g，且長(zhǎng)73亞段烴源巖的HI值最大，長(zhǎng) 72亞段的HI值次之，長(zhǎng) 71亞段烴源巖的HI值最小（見圖3），指示鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7段湖相烴源巖有機(jī)質(zhì)類型以Ⅱ1型為主，而與同樣形成于淡水湖盆的松遼盆地白堊系青山口組烴源巖有所差異，后者多以Ⅰ型有機(jī)質(zhì)為主[16]。馮75井長(zhǎng)7段Tmax值約為440 ℃，HI值約為300 mg/g，絕大多數(shù)樣品落在Ⅱ1型有機(jī)質(zhì)范圍內(nèi)，少數(shù)長(zhǎng)71亞段樣品落在了Ⅱ2型有機(jī)質(zhì)范圍內(nèi)，個(gè)別長(zhǎng)73亞段樣品落在Ⅰ型有機(jī)質(zhì)范圍內(nèi)（見圖3a）。

圖3 馮75井長(zhǎng)7段有機(jī)質(zhì)類型交會(huì)圖

長(zhǎng)73亞段和長(zhǎng) 72亞段烴源巖的OI值極低，絕大多數(shù)樣品低于 10 mg/g，遠(yuǎn)低于國(guó)內(nèi)外其他盆地?zé)N源巖，甚至低于一般烴源巖交會(huì)圖版左邊界線，長(zhǎng)71亞段的OI值則大部分落在Ⅱ1型有機(jī)質(zhì)范圍內(nèi)（見圖3b）。過(guò)低的OI值與當(dāng)時(shí)極度貧氧的沉積環(huán)境有關(guān)。

縱向上看，長(zhǎng)7段自下而上有機(jī)質(zhì)豐度逐漸降低，類型逐漸變差，與有機(jī)質(zhì)保存環(huán)境有關(guān)。代表水體含氧程度的OI值自下而上逐漸增高（見圖 4）。長(zhǎng) 73亞段TOC值和HI值最高，平均值分別為 5.70%和 345 mg/g，而OI值最低，平均值僅為6 mg/g；長(zhǎng)72亞段TOC值和HI值有所降低，OI值增高，OI平均值達(dá)到11 mg/g；而長(zhǎng) 71亞段OI值明顯增高，最高可達(dá) 93 mg/g，平均值為29 mg/g，對(duì)應(yīng)的TOC值和HI值則進(jìn)一步減少至 3.55%和 269 mg/g，反映沉積水體中的氧含量大幅增加，有機(jī)質(zhì)保存條件逐漸變差。在長(zhǎng)73亞段中部2 755～2 758 m井段出現(xiàn)TOC值和HI值顯著降低、OI值升高的層段，主要原因是本段出現(xiàn)了巖性變化，由黑色頁(yè)巖變?yōu)槟噘|(zhì)粉砂巖夾層。

圖4 馮75井長(zhǎng)7段黑色頁(yè)巖巖石熱解參數(shù)綜合柱狀圖

無(wú)機(jī)元素分析結(jié)果可以指示有機(jī)質(zhì)沉積時(shí)的水體環(huán)境。P、Ba等與生物生長(zhǎng)相關(guān)的營(yíng)養(yǎng)元素總體呈現(xiàn)自下而上逐漸增高的趨勢(shì)，表明營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)自下而上逐漸增多，長(zhǎng)73亞段局部出現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)元素的富集層段。指示水體氧化-還原環(huán)境的 U、Mo等元素則呈現(xiàn)自下而上逐漸降低的趨勢(shì)，表明水中含氧量向上逐漸增高；相對(duì)而言底部含氧量更低、有機(jī)質(zhì)保存條件更優(yōu)越（見圖5）。結(jié)合圖4巖石熱解參數(shù)綜合柱狀圖可以看出，有機(jī)質(zhì)的保存條件對(duì)形成高有機(jī)質(zhì)豐度烴源巖更重要。

圖5 馮75井長(zhǎng)7段部分無(wú)機(jī)元素縱向分布柱狀圖

元素交會(huì)圖指示水體的缺氧程度[17-19]。長(zhǎng)73亞段缺氧程度更強(qiáng)一些，總體處于厭氧—貧氧環(huán)境。其次是長(zhǎng)72亞段，多數(shù)處于貧氧環(huán)境，少數(shù)處于厭氧環(huán)境。而長(zhǎng)71亞段則整體處于貧氧環(huán)境（見圖6）。反映黑色頁(yè)巖沉積過(guò)程中水體的還原程度自下而上逐漸減弱，與圖4巖石熱解OI值反映的結(jié)果一致。

圖6 馮75井長(zhǎng)7段黑色頁(yè)巖無(wú)機(jī)元素交會(huì)圖（氧化-還原邊界據(jù)文獻(xiàn)[17]）

2.2 有機(jī)質(zhì)來(lái)源與沉積氣候-水體環(huán)境

生物標(biāo)志化合物是指示有機(jī)質(zhì)來(lái)源與沉積環(huán)境的重要手段?？傮w來(lái)看，長(zhǎng) 7段黑色頁(yè)巖巖石抽提物表現(xiàn)為淡水湖相沉積特征。萜烷方面，三環(huán)萜烷（tricyclic terpane，簡(jiǎn)稱TT）遠(yuǎn)低于五環(huán)三萜烷，C19TT、C20TT、C21TT和C23TT含量依次升高，Ts大于Tm、C29Ts和C30重排藿烷含量中等，伽馬蠟烷含量極低，C34和C35藿烷含量低。甾烷方面，重排甾烷含量高，C27甾烷含量最高，其次是 C29甾烷，C28甾烷最低。以上特征指示有機(jī)質(zhì)主要來(lái)自于湖相水生生物，同時(shí)含有少量陸源生物的貢獻(xiàn)。此外，ββ構(gòu)型甾烷含量遠(yuǎn)高于αα構(gòu)型甾烷、20S構(gòu)型甾烷含量與 20R構(gòu)型甾烷含量基本相當(dāng)（見圖 7），表明有機(jī)質(zhì)成熟度較高，達(dá)到生油高峰演化階段[20]。

圖7 馮75井長(zhǎng)7段黑色頁(yè)巖典型生物標(biāo)志化合物圖譜

不同層段生物標(biāo)志化合物存在一定差異?？v向上，生物標(biāo)志化合物表現(xiàn)出規(guī)律性變化趨勢(shì)。Pr（姥鮫烷）和Ph（植烷）最主要的來(lái)源是光合作用中葉綠素a以及紫硫細(xì)菌中細(xì)菌葉綠素a和b的植基側(cè)鏈[21]，還原或缺氧的環(huán)境有利于植基側(cè)鏈的斷裂形成植醇，最后形成植烷，而氧化條件則促進(jìn)植醇優(yōu)先形成姥鮫烷，因此姥植比是反映有機(jī)質(zhì)形成環(huán)境的重要參數(shù)。當(dāng)姥植比大于 3時(shí)，主要反映有機(jī)質(zhì)形成于氧化或弱氧化的陸相環(huán)境；而當(dāng)姥植比小于 1時(shí)，則反映有機(jī)質(zhì)形成于典型的還原環(huán)境[20]。長(zhǎng)7段黑色頁(yè)巖姥植比不高，均小于1，指示長(zhǎng)7段黑色頁(yè)巖中的有機(jī)質(zhì)形成于強(qiáng)還原環(huán)境。但是，比較而言，長(zhǎng)73亞段黑色頁(yè)巖姥植比明顯高于長(zhǎng)72亞段和長(zhǎng)71亞段，長(zhǎng)73亞段則呈現(xiàn)自下而上先增高后降低的趨勢(shì)（見圖 8）。姥植比指示的有機(jī)質(zhì)形成環(huán)境與前文所述水體嚴(yán)重缺氧的沉積環(huán)境并不一致，表明有機(jī)質(zhì)不完全是水生生物形成的，少量有機(jī)質(zhì)來(lái)自于陸源高等植物，經(jīng)過(guò)了一定的搬運(yùn)過(guò)程在強(qiáng)還原的水體環(huán)境中聚集而成。

其他生物標(biāo)志化合物也指示長(zhǎng)73亞段具有相對(duì)較多的陸源有機(jī)質(zhì)輸入。三環(huán)萜烷通常被用來(lái)作為有機(jī)質(zhì)來(lái)源的重要指示化合物[22-23]。前人在庫(kù)車坳陷陸相烴源巖的研究中發(fā)現(xiàn)，水生生物為主的有機(jī)質(zhì)，三環(huán)萜烷含量相對(duì)較低，且碳數(shù)越低，含量越少；而陸源高等植物來(lái)源的有機(jī)質(zhì)，則含有較高的三環(huán)萜烷，且易出現(xiàn)碳數(shù)越低含量越高的特征[24-25]。在馮75井長(zhǎng)7段的生物標(biāo)志化合物，整體表現(xiàn)為 C19TT、C20TT、C21TT、C23TT含量依次增高的趨勢(shì)，反映有機(jī)質(zhì)主要來(lái)自湖相水生生物，但是C19TT與C23TT的比值自下而上呈現(xiàn)逐漸降低趨勢(shì)，指示長(zhǎng) 73亞段具有相對(duì)偏多的陸源有機(jī)質(zhì)輸入（見圖8）。

圖8 馮75井指示陸源有機(jī)質(zhì)輸入的生物標(biāo)志化合物參數(shù)縱向分布柱狀圖

C24四環(huán)萜烷（tetracyclic terpane，簡(jiǎn)稱C24TeT）通常用于指示碳酸鹽巖和蒸發(fā)巖的沉積環(huán)境，在澳大利亞陸相原油中也發(fā)現(xiàn)豐富的C24TeT[20,26]。鄂爾多斯盆地長(zhǎng)8段以陸源有機(jī)質(zhì)為主的烴源巖中也存在豐富的C24TeT，C24TeT含量遠(yuǎn)高于其出峰附近的 C26TT，二者的比值均在2以上，部分樣品超過(guò)10。因此，C24TeT與 C26TT的比值可作為陸源有機(jī)質(zhì)輸入的指標(biāo)，長(zhǎng) 7段黑色頁(yè)巖中該比值的分布范圍在0.7～1.9，表明陸源有機(jī)質(zhì)輸入總體較少。長(zhǎng)73亞段呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，顯著增高的層段與姥植比、C19TT與C23TT比值增高的層段基本一致（見圖8）。

2.3 有機(jī)碳同位素組成負(fù)漂移及沉積水體環(huán)境

受古氣候條件等因素影響，不同時(shí)代、不同沉積環(huán)境有機(jī)碳同位素組成有一定差異。張大江等[27]對(duì)中國(guó)陸上大量烴源巖樣品有機(jī)碳同位素組成分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，有機(jī)碳同位素組成整體呈現(xiàn)隨著地層時(shí)代由老到新逐漸變重的趨勢(shì)，下寒武統(tǒng)—泥盆系海相地層有機(jī)碳同位素組成普遍輕于-29‰，其中震旦系為-31.67‰，寒武系為-29.30‰，奧陶系為-28.90‰。而石炭系—二疊系海陸過(guò)渡相以及中新生界陸相地層有機(jī)碳同位素組成平均值約為-24‰。但不同時(shí)代有機(jī)碳同位素組成分布范圍較寬，尤其是中新生界陸相地層，該值為-30‰～-20‰，呈現(xiàn)雙峰甚至多峰分布形態(tài)，與其沉積環(huán)境密切相關(guān)。

有機(jī)碳同位素組成常被用來(lái)指示有機(jī)質(zhì)來(lái)源和沉積水體環(huán)境[27-34]。一般來(lái)說(shuō)，來(lái)自水生生物的有機(jī)質(zhì)碳同位素組成偏輕，而陸源高等植物來(lái)源的有機(jī)質(zhì)碳同位素組成偏重，如煤系烴源巖碳同位素組成明顯重于湖相烴源巖。從大量測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)看[28-34]，淡水湖相烴源巖（如松遼盆地白堊系、渤海灣盆地古近系、庫(kù)車坳陷三疊系等）有機(jī)碳同位素組成普遍為-31‰～-29‰；塔里木盆地和四川盆地海相烴源巖與湖相烴源巖相近，寒武系烴源巖碳同位素組成要更輕一些，一般約為-32‰；咸水湖相烴源巖（如柴達(dá)木盆地古近系和江漢盆地古近系）有機(jī)碳同位素組成明顯偏重，一般在-26‰～-24‰；煤系烴源巖有機(jī)碳同位素組成一般重于-27‰（如鄂爾多斯盆地石炭系—二疊系、四川盆地三疊系須家河組、西北地區(qū)侏羅系等）。

馮75井長(zhǎng)7段有機(jī)碳同位素組成分布為-30.6‰～-28.4‰，平均值為-29.3‰，表現(xiàn)為典型淡水湖相烴源巖特征。其中，長(zhǎng)73亞段存在一個(gè)明顯的有機(jī)碳同位素組成負(fù)向漂移趨勢(shì)，從井深2 777 m的-28.4‰偏移至井深2 753 m的-30.6‰，偏差約為2‰，隨后又逐漸正向偏移，至2 730 m的-29.2‰，之后總體保持穩(wěn)定（見圖9）。根據(jù)前文生物標(biāo)志化合物研究結(jié)果，長(zhǎng)73亞段烴源巖有機(jī)質(zhì)中存在相對(duì)偏多的陸源有機(jī)質(zhì)輸入，但卻表現(xiàn)為更輕的碳同位素組成特征，二者存在矛盾；分析認(rèn)為，重大地質(zhì)事件是造成這一矛盾的主要原因。

圖9 馮75井干酪根有機(jī)碳和氯仿瀝青“A”碳同位素組成縱向分布柱狀圖

重大地質(zhì)事件不僅記錄在海相地層中，陸相湖盆也有重要記錄，有機(jī)碳同位素組成偏移就是對(duì)重要地質(zhì)事件的直接響應(yīng)。Xu等[35]發(fā)現(xiàn)四川盆地侏羅系自流井組大安寨段存在明顯的有機(jī)碳同位素組成負(fù)向漂移，認(rèn)為是對(duì)早侏羅世Toarcian大洋缺氧事件的響應(yīng)，與全球火山活動(dòng)和碳循環(huán)密切相關(guān)；Jones等[36]發(fā)現(xiàn)松遼盆地白堊系青山口組烴源巖有機(jī)碳同位素組成正向漂移，是對(duì)晚白堊世大洋缺氧事件第三幕 OAE3（Oceanic Anoxic Event 3）的響應(yīng)。鄂爾多斯盆地馮75井黑色頁(yè)巖存在有機(jī)碳同位素組成漂移，其形成機(jī)理與四川盆地侏羅系和松遼盆地白堊系類似，發(fā)生在古秦嶺地區(qū)的火山活動(dòng)引起的極熱和缺氧地質(zhì)事件是主要原因[37-39]。由于火山活動(dòng)發(fā)生在陸地，火山灰在空氣中漂浮進(jìn)入鄂爾多斯盆地，這種陸上的火山活動(dòng)造成了有機(jī)碳同位素組成負(fù)漂移。同位素的負(fù)向漂移幅度與火山灰的厚度也是一致的。縱向上，長(zhǎng) 7段黑色頁(yè)巖中存在多套火山灰，主要集中在長(zhǎng)73亞段，長(zhǎng)72亞段頁(yè)有少量薄層火山灰，長(zhǎng) 71亞段幾乎未見火山灰，表明火山強(qiáng)度自下而上逐漸減弱。

由火山活動(dòng)引起的極熱事件對(duì)有機(jī)質(zhì)的沉積和保持具有重要的影響。發(fā)生在晚三疊世卡尼期的洪積幕（Carnian Pluvial Episode，CPE）事件，就是由于火山活動(dòng)誘發(fā)極熱事件，從而產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)期大規(guī)模降雨，地表洪流遠(yuǎn)高于正常時(shí)期[40-43]。長(zhǎng) 7段黑色頁(yè)巖頂、底沉積年齡分別為（241.06±0.12）Ma和（241.558±0.093）Ma[44]，屬于中生代 Ladinian期（拉丁期），早于卡尼期洪積幕，其對(duì)地層沉積具有類似的影響。馮75井長(zhǎng)73亞段細(xì)粒沉積中夾雜少量粉砂巖和炭質(zhì)泥巖，這些都與地表洪流有關(guān)。此外，火山活動(dòng)導(dǎo)致空氣中CO2、H2S、CH4等氣體含量增多，造成大氣渾濁，O2含量降低，形成嚴(yán)重缺氧環(huán)境。這一機(jī)制可以合理解釋前文所提出的矛盾問題，一方面長(zhǎng)73亞段沉積時(shí)由于極端天氣導(dǎo)致相對(duì)偏多的陸源有機(jī)質(zhì)輸入，另一方面由于保存環(huán)境更缺氧，有機(jī)質(zhì)更富氫，使得長(zhǎng)73亞段有機(jī)質(zhì)OI值更低，而HI值更高。

2.4 黑色頁(yè)巖形成環(huán)境與頁(yè)巖油富集

除鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7段外，松遼盆地白堊系青山口組發(fā)現(xiàn)多層火山灰，準(zhǔn)噶爾盆地和三塘湖盆地二疊系蘆草溝組中存在豐富的沉凝灰?guī)r，這說(shuō)明優(yōu)質(zhì)烴源巖的形成在一定程度上與火山活動(dòng)密切相關(guān)?；鹕交顒?dòng)對(duì)有機(jī)質(zhì)的富集主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：①火山噴發(fā)形成大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，對(duì)湖中的水生生物具有“施肥”效應(yīng)，有利于生物繁盛；②生物的繁盛和快速埋藏形成缺氧環(huán)境，加上火山灰的快速掩埋，有利于有機(jī)質(zhì)的保存。

頁(yè)巖含油性分析表明，明顯受到火山活動(dòng)影響較為強(qiáng)烈的層段烴類含量要低于其他層段，無(wú)論是巖石熱解參數(shù)游離烴S1、氯仿瀝青“A”，還是 Jarvie[45]和Li等[46]提出的巖石含烴指數(shù)（S2抽提前減去S2抽提后再加上S1），但這并非是含烴量的真實(shí)結(jié)果，因?yàn)檫@一段輕組分含量高，在分析測(cè)試過(guò)程中揮發(fā)而導(dǎo)致含烴量被低估了（見圖10）。

圖10 馮75井黑色頁(yè)巖中烴類含量縱向分布柱狀圖

這一點(diǎn)從巖石中烴類組成可以明顯看出來(lái)。這里選取全油氣相色譜圖飽和烴化合物質(zhì)量比 n C21-22/nC28-29、組參數(shù)，分別代表中等相對(duì)分子質(zhì)量與高相對(duì)分子質(zhì)量、低相對(duì)分子質(zhì)量奇數(shù)碳與高相對(duì)分子質(zhì)量奇數(shù)碳、中相對(duì)分子質(zhì)量奇數(shù)碳與高相對(duì)分子質(zhì)量奇數(shù)碳正構(gòu)烷烴質(zhì)量之比，反映輕質(zhì)組分或中質(zhì)組分與重質(zhì)組分的含量比值。從圖11來(lái)看，這 3組參數(shù)變化趨勢(shì)幾乎完全相同，與有機(jī)碳同位素組成漂移趨勢(shì)具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，尤其是在有機(jī)碳同位素組成最小值附近（2 750～2 754 m井段），輕質(zhì)組分和中質(zhì)組分含量要遠(yuǎn)高于重質(zhì)組分。這與陸源有機(jī)質(zhì)的輸入較多有關(guān)，因?yàn)殛懺从袡C(jī)質(zhì)更有利于形成輕質(zhì)烴類組分。由此可見，受缺氧事件影響，形成的烴源巖中含有更高的輕質(zhì)組分和中質(zhì)組分，有利于油氣的流動(dòng)，可成為頁(yè)巖油的重要“甜點(diǎn)”層段。

圖11 馮75井正構(gòu)烷烴輕、中、重組分相對(duì)含量縱向分布柱狀圖

此外，火山活動(dòng)帶來(lái)的火山灰，以石英和長(zhǎng)石為主，脆性強(qiáng)，有利于工程壓裂。前人已經(jīng)報(bào)道了大量相關(guān)研究成果[32-33]，在此不再贅述。

3 結(jié)論

鄂爾多斯盆地三疊系湖盆西北緣的馮75井長(zhǎng)7段巖性以黑色頁(yè)巖為主，夾少量泥質(zhì)粉砂巖和凝灰?guī)r。有機(jī)質(zhì)豐度高，以Ⅱ1型有機(jī)質(zhì)為主，處于生油窗。黑色頁(yè)巖OI值極低，遠(yuǎn)低于其他湖盆烴源巖，與極度的貧氧沉積環(huán)境有關(guān)?？v向上，OI值自下而上逐漸增高，反映沉積水體氧含量逐漸增高。

生物標(biāo)志化合物出現(xiàn)規(guī)律性變化，在長(zhǎng)73亞段深度為2 753～2 777 m的井段出現(xiàn)明顯“拐點(diǎn)”，指示陸源有機(jī)質(zhì)輸入增多。但是，在“拐點(diǎn)”附近卻出現(xiàn)了有機(jī)碳同位素組成負(fù)向漂移，與生物標(biāo)志化合物結(jié)果矛盾，古秦嶺地區(qū)陸上火山活動(dòng)誘發(fā)的極熱和缺氧事件是造成這一現(xiàn)象的主要原因。受極熱和缺氧事件影響，形成的烴源巖中含有更高的輕質(zhì)組分和中質(zhì)組分，有利于油氣的流動(dòng)，可成為頁(yè)巖油富集的重要“甜點(diǎn)”層段。

符號(hào)注釋：

HI——?dú)渲笖?shù)，mg/g；OI——氧指數(shù)，mg/g；S1——巖石中的游離烴含量，mg/g；S2——巖石中的熱解烴含量，mg/g；Tmax——巖石熱解最高峰溫度，℃；TOC——總有機(jī)碳，%。