賈培蒙，杜家元，陳維濤，楊興業(yè)，熊萬(wàn)林，靳瑤瑤

中海石油（中國(guó)）有限公司深圳分公司，深圳 518054

珠江口盆地珠一坳陷惠州凹陷惠州26洼文昌組沉積時(shí)期湖盆強(qiáng)烈斷陷，湖盆面積廣闊，沉積半深湖-深湖相泥巖，沉積厚度大，分布面積廣，是惠州26洼主力烴源巖發(fā)育層系[1-2]?；葜?6洼為已證實(shí)的富生烴洼陷，洼陷周緣發(fā)現(xiàn)規(guī)模油氣藏，是南海東部地區(qū)勘探程度最高的地區(qū)之一。然而，以往的研究認(rèn)為優(yōu)質(zhì)烴源巖主要集中在洼陷中心地區(qū)[3-5]，其邊緣洼陷受湖盆深度、物源輸入等不利因素的影響，難以發(fā)育優(yōu)質(zhì)的烴源巖，目前尚無(wú)對(duì)惠州26洼邊緣洼陷烴源巖特征及形成條件的研究成果。

本文以惠州26洼東北次洼為研究區(qū)，根據(jù)最新的鉆井、分析化驗(yàn)、地震資料，對(duì)研究區(qū)文四段烴源巖特征進(jìn)行詳細(xì)的分析和研究，全面評(píng)價(jià)該區(qū)烴源巖質(zhì)量，并探討邊緣洼陷優(yōu)質(zhì)烴源的發(fā)育條件，一方面，彌補(bǔ)惠州26洼邊緣洼陷烴源巖研究空白，擴(kuò)大該洼陷烴源巖分布范圍，為該洼陷未來(lái)勘探研究奠定生烴基礎(chǔ)；另一方面，為珠一坳陷及其他地區(qū)邊緣洼陷烴源巖預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

珠江口盆地位于華南大陸南緣，南海北部大陸邊緣，是該區(qū)域最大的中、新生帶裂陷沉積盆地。盆地由北向南劃分為北部斷階帶、北部坳陷帶、中央隆起帶、中部坳陷帶、南部隆起帶及南部坳陷帶6個(gè)構(gòu)造單元[6-8]。珠一坳陷位于珠江口盆地北部坳陷，整體呈NE走向，是夾持在北部隆起帶和中央隆起帶之間的一個(gè)負(fù)向構(gòu)造單元。

研究區(qū)惠州凹陷位于珠江口盆地珠一坳陷中部（圖1），為珠江口盆地東部已證實(shí)的最富烴凹陷之一[1,7,9-10]，由11個(gè)洼陷組成，地層發(fā)育完整，由老到新為中生帶基底，新生代裂陷期神狐組(E1s)、文昌組（E2w）、恩平組（E2e），裂后期珠海組（E3z）、珠江組（N1z）、韓江組（N1h）、粵海組（N1y）、萬(wàn)山組（N2w）及第四系（Q）沉積地層。其中，惠州26洼位于惠州凹陷東南部，文昌組為其主要烴源巖發(fā)育層系，受構(gòu)造抬升（惠州運(yùn)動(dòng)）影響，惠州26洼上文昌組地層（文一段、文二段、文三段）缺失，僅保留下文昌組文六段（WC6）、文五段（WC5）和文四段（WC4）地層，其中，文五段和文四段為最主要的烴源巖層發(fā)育段。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造位置圖Fig.1 The structure position of the study area

惠州26洼東北次洼位于惠州26洼東北部，西臨惠州21潛山披覆構(gòu)造帶，東側(cè)為東沙隆起（圖2），文昌組沉積文五段和文四段地層，但文五段地層較薄，文四段地層厚度大，為其主力烴源巖發(fā)育層系。

圖2 研究區(qū)地層綜合柱狀圖Fig.2 The comprehensive stratigraphic column of the study area

2 樣品與分析

本次研究的樣品來(lái)自惠州26洼東北次洼惠州27-A井。為系統(tǒng)分析惠州26洼東北次洼烴源巖、沉積環(huán)境，針對(duì)該井文昌組文四段，共采集15個(gè)泥巖巖屑樣品和3顆井壁芯樣品，進(jìn)行巖石熱解分析，對(duì)其中部分樣品進(jìn)行生物標(biāo)志化合物、碳同位素等分析。另外，采集56個(gè)巖屑樣品進(jìn)行常量與微量元素分析。泥巖巖石熱解實(shí)驗(yàn)采用法國(guó)萬(wàn)琪公司ROCK-EVAL6巖石熱解儀，巖石抽提烴色譜-質(zhì)譜實(shí)驗(yàn)采用安捷倫公司Agilent 7890 A氣相色譜儀、6890 N 和 5973C 色譜-質(zhì)譜儀，元素分析采用荷蘭帕納科公司 Axios MAX X 射線熒光光譜儀（偏差＜0.05%）和ELEMENT XR等離子體質(zhì)譜儀（偏差＜0.1%）。樣品分析測(cè)試工作均在長(zhǎng)江大學(xué)油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。

3 烴源巖地化特征

3.1 有機(jī)質(zhì)豐度

有機(jī)質(zhì)豐度是評(píng)價(jià)烴源巖生烴能力的重要參數(shù)之一。熱解分析結(jié)果表明，總有機(jī)碳含量（TOC）為2.34%～8.14%，平均值4.39%；生烴潛量（S1+S2）為 12.54～44.22 mg/g，平均為 21.06 mg/g。根據(jù)烴源巖評(píng)價(jià)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)惠州26洼東北次洼文四段烴源巖進(jìn)行評(píng)價(jià)（圖3），結(jié)果表明，文四段烴源有機(jī)質(zhì)豐度為“好—很好”，具有較好的生烴能力。

圖3 惠州 26 洼東北次洼文昌組文四段烴源巖有機(jī)質(zhì)豐度判別Fig.3 Discrimination of the organic matter abundance in WC4 source rocks of Huizhou 26 northeast subsag

3.2 有機(jī)質(zhì)類型

有機(jī)質(zhì)類型是有機(jī)質(zhì)重要的質(zhì)量指標(biāo)，對(duì)烴源巖生烴潛力評(píng)價(jià)起著重要作用。根據(jù)烴源巖熱解參數(shù)、干酪根顯微組分等分析結(jié)果，綜合分析惠州26洼東北次洼烴源巖主要類型為Ⅰ和Ⅱ1型。

熱解分析結(jié)果顯示，烴源巖最高熱解溫度Tmax為 444～455 ℃，氫指數(shù) HI為 312～511 mg/g，平均值為393 mg/g。以最高熱解溫度Tmax為橫坐標(biāo)，氫指數(shù)為縱坐標(biāo)，繪制有機(jī)質(zhì)類型劃分圖（圖4），結(jié)果顯示，文昌組文四段烴源巖有機(jī)質(zhì)類型包含Ⅰ和Ⅱ1，有機(jī)質(zhì)類型較好，以生油為主。從干酪根顯微組分可以發(fā)現(xiàn)（表1），文四段烴源巖腐泥組和殼質(zhì)組含量最高，兩者占比93%～99%，殼質(zhì)組及惰質(zhì)組含量低，表明母質(zhì)類型為低等水生生物，同時(shí)有少量高等植物的貢獻(xiàn)。通過(guò)計(jì)算有機(jī)質(zhì)類型指數(shù)（TI）[11]，判斷文四段烴源巖干酪根類型主要為Ⅰ和Ⅱ1型。

表1 惠州26洼東北次洼文昌組文四段烴源巖干酪根顯微組分和類型指數(shù)Table 1 Organic microscopic composition and kerogen types in WC4 source rocks of Huizhou 26 northeast subsag

圖4 惠州26洼東北次洼文昌組文四段烴源巖Tmax與氫指數(shù)有機(jī)質(zhì)類型劃分Fig.4 The division of organic matter types by Tmax and HI in WC4 source rocks of Huizhou 26 northeast subsag

3.3 生物標(biāo)志化合物特征

前人研究認(rèn)為，烴源巖生物標(biāo)志化合物特征可反映沉積環(huán)境、母質(zhì)類型和有機(jī)質(zhì)熱演化程度等差異[12-13]。惠州26洼東北次洼HZ27-A井飽和烴色譜呈現(xiàn)前峰型特征，長(zhǎng)側(cè)鏈三環(huán)萜烷以C23三環(huán)萜烷為主峰呈正態(tài)分布，奧利烷和雙杜松烷含量較低，甾烷系列中C304-甲基甾烷含量豐富，整體反應(yīng)該類型烴源巖生源以低等水生藻類為主，但存在少量高等植物貢獻(xiàn)；烴源巖姥植比為2.27；Ts、重排藿烷、C29新藿烷含量較高，反應(yīng)該類型烴源巖沉積時(shí)期水體為弱氧化—弱還原的環(huán)境。該類型烴源巖與周邊HZ21-A井同層段濱淺湖相烴源特征存在明顯差異（圖5），代表研究區(qū)廣泛揭示的文昌組中深湖相烴源巖特征。

圖5 HZ27-A井和HZ21-A典型砂巖及烴源巖生物標(biāo)志化合物特征C27.20R-5α(H)，14α(H),17α(H) -膽甾烷；C28.20R-24-甲基-5α(H),14α(H),17α(H)-膽甾烷；C29.20R-24-乙基-5α( H) ,14α(H),17α(H) -膽甾烷；Ts.18α(H) -22,29,30-三降藿烷；Tm.17α(H) -22,29,30-三降藿烷； C30Dia-H.C30-重排藿烷；OL.奧利烷；C30H.17α(H),21β(H)-藿烷；T.樹(shù)脂化合物 T。Fig.5 Biomarker characteristics of sandstone and source rocks of HZ27-A and HZ21-AC27.20R-5α(H),14α(H),17α(H)-Cholestane; C28.20R-24-Methyl-5α(H),14α(H),17α(H)-Cholestane; C29.20R-24-Ethyl-5α(H), 14α(H),17α(H)-Cholestane;Ts.18α(H)-22,29,30-Trisnorhopane; Tm.17α(H)-22,29,30-Trisnorhopane; C30Dia-H.C30-Rearrangement hopane; OL.Oleanane; C30H.17α(H),21β(H)- Hopance;T.Resin compound T.

4 斷陷盆地邊緣洼陷優(yōu)質(zhì)烴源巖成因探討

4.1 文昌期強(qiáng)烈斷陷形成“洼緣深盆”沉積環(huán)境

控洼斷層活動(dòng)性是控制湖盆發(fā)育主要因素之一?；葜?6洼為“南斷北超”的半地塹結(jié)構(gòu)，洼陷形成主要受控于其南部的控洼邊界F1斷層（圖2、圖6a），該斷層與惠州26洼東北次洼主控F2斷層活動(dòng)時(shí)間存在一定差異，通過(guò)對(duì)斷層活動(dòng)性的分析發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)1斷層在文昌組沉積時(shí)期持續(xù)強(qiáng)烈活動(dòng)，而F2斷層文五段沉積時(shí)期開(kāi)始微弱活動(dòng)，文四時(shí)期到達(dá)活動(dòng)頂峰，至恩平期斷層活動(dòng)性先減弱后又逐步增強(qiáng)。

運(yùn)用2D Move軟件對(duì)洼陷邊緣典型地震剖面進(jìn)行平衡剖面（圖2）恢復(fù)，建立惠州26洼東北次洼湖盆演化過(guò)程（圖6b）。在斷陷、凹陷的共同作用下，惠州26洼東北次洼文五段沉積時(shí)期開(kāi)始緩慢發(fā)育，文四段沉積時(shí)期湖盆快速裂陷，形成“洼緣深盆”沉積環(huán)境，沉積厚層的文四段地層，最大厚度達(dá)約800 m，為優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育奠定了沉積環(huán)境和物質(zhì)基礎(chǔ)。

圖6 惠州26洼控洼邊界斷層活動(dòng)性分析及惠州26洼東北次洼構(gòu)造演化a.斷層活動(dòng)性分析，b.惠州26洼東北次洼構(gòu)造演化。Fig.6 Boundary faults activity analysis of Huizhou 26 sag and Tectonic evolution of Huizhou 26 northeast subsaga.Fault activity analysis, b.tectonic evolution of northeast sub-depression of Huizhou 26.

4.2 源區(qū)碎屑物質(zhì)輸入少

位于惠州26洼東北次洼東、西兩側(cè)的東沙隆起與惠州21洼火山巖潛山，是該次洼的主要物源區(qū)（圖7），但兩者向洼陷碎屑物質(zhì)供給均較少。

圖7 惠州26洼東北次洼周邊地區(qū)基底地貌及源匯體系Fig.7 Basement geomorphology map and source-sink system of the Huizou 26 northeast subsag surrounding area

東沙隆起主要為中生界白堊統(tǒng)酸性侵入巖，侵入時(shí)間約為116 Ma[14]，巖性為花崗巖，侵位后持續(xù)遭受剝蝕并逐步暴露地表，至漸新統(tǒng)珠海組晚期才被沉積物覆蓋，可持續(xù)向洼陷供源?！霸?匯”體系研究發(fā)現(xiàn)，惠州26洼東北次洼臨近的東沙隆起區(qū)供源面積較小，僅約20 km2，且剝蝕形成的碎屑物質(zhì)主要向地勢(shì)更低的東部殘洼搬運(yùn)，同時(shí)溝谷體系不明顯，僅發(fā)育淺小的溝谷，碎屑物質(zhì)向惠州26洼東北次洼方向輸運(yùn)能力非常有限?；葜?1洼為古新統(tǒng)神狐組火山巖潛山，噴發(fā)時(shí)間約為56～60 Ma，巖性主要為中性安山巖和粗安巖，均為隱晶、微晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，抗風(fēng)化能力弱，且文四段沉積時(shí)期潛山大部分區(qū)域已被文五段富泥地層覆蓋，火山巖物源區(qū)面積較小，僅約為11 km2，且在文四段沉積早期即被水體淹沒(méi)，風(fēng)化剝蝕時(shí)間短，因此，向惠州26洼東北次洼供應(yīng)碎屑物質(zhì)量極少。

該洼陷惠州27-A井位于洼陷東部，臨近東沙隆起，鉆遇文昌組地層厚度約為281 m，整體表現(xiàn)為厚層泥巖夾薄層砂巖的特征，泥地比約為67.9%，表明文四段沉積時(shí)期碎屑物質(zhì)輸入量少，為烴源發(fā)育保留足夠的可容納空間。

4.3 火山噴發(fā)活動(dòng)

前人研究認(rèn)為，有機(jī)質(zhì)高產(chǎn)出是優(yōu)質(zhì)烴源巖形成的物質(zhì)基礎(chǔ)[15]，而且優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育過(guò)程中普遍伴有巖漿活動(dòng)[16-21]，火山噴發(fā)作用形成的物質(zhì)可階段性改變湖盆生化環(huán)境，促進(jìn)有機(jī)質(zhì)的生產(chǎn)和保存。

惠州26洼東北次洼文四段沉積時(shí)期伴有多期火山活動(dòng)，HZ27-A井壁碎屑巖薄片分析顯示，陸源碎屑顆粒間火山碎屑物質(zhì)充填特征顯著，主要為火山灰和晶屑，并可見(jiàn)塑形漿屑（圖8），整體火山碎屑含量約15%～20%，表明文四段沉積時(shí)期伴有火山活動(dòng)。

圖8 惠州26洼東北次洼HZ27-A井井壁芯薄片鑒定結(jié)果a.主要由陸源碎屑顆粒、火山碎屑組成，粒間主要充填火山灰和晶屑（A）；b.主要由陸源碎屑顆粒、火山碎屑組成，粒間主要充填自生高嶺石、火山灰（A）；c.主要由碎屑顆粒、火山碎屑組成，粒間主要充填火山灰和少量晶屑（A）；d.主要由陸源碎屑顆粒、火山碎屑組成，粒間主要充填火山灰（A），見(jiàn)塑形漿屑（B）。Fig.8 Thin section authentication results of HZ27-A sidewall cores, HZ26 northeast subsaga.Consisting mainly of terrigenous clastic particles and pyroclastic particles, with intergranular filling of volcanic ash and crystal chips (A); b.Consisting mainly of terrigenous clastic particles and pyroclastic particles, with intergranular filling of authigenic kaolinite and volcanic ash (A); c.Consisting mainly of terrigenous clastic particles and pyroclastic particles, with intergranular filling of volcanic ash and a small amount of crystal chips (A); d.Consisting mainly of terrigenous clastic particles and pyroclastic particles, with intergranular filling of volcanic ash (A) and plastic magma fragment visible (B).

火山噴發(fā)形成的火山物質(zhì)降落或隨水流進(jìn)入湖盆，有利于有機(jī)質(zhì)的快速形成?；鹕轿镔|(zhì)含有豐富的生物生長(zhǎng)所需要的元素[22]，由于性質(zhì)不穩(wěn)定，容易發(fā)生水解，無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素如磷、硫、鐵、鈣和常微量元素如鐵、辛、錳、鎳等進(jìn)入水體后，水體逐步富營(yíng)養(yǎng)，形成“咸水”環(huán)境，促進(jìn)藻類等生物的勃發(fā)和初級(jí)生產(chǎn)力的提高[15,23-25]，有機(jī)質(zhì)的形成速度大幅提高。常量和微量元素分析結(jié)果顯示，文四段沉積時(shí)期的鈣、磷、硫、鐵、錳、鎳等營(yíng)養(yǎng)元素階段性正異常特征顯著，特別是烴源巖主要發(fā)育層段Ⅱ，表明該時(shí)期水體營(yíng)養(yǎng)元素供應(yīng)充足，并隨火山活動(dòng)強(qiáng)弱波動(dòng)變化。同時(shí)古鹽度指標(biāo)Sr/Ba值為1.1～2.95，平均值 1.91（圖9），一般認(rèn)為當(dāng) Sr/Ba＞l為咸水環(huán)境[26]，說(shuō)明該時(shí)期惠州26洼東北次洼水體為咸水環(huán)境。前人研究認(rèn)為，以陸源高等植物為主的烴源巖氯仿瀝青“A”碳同位素與以水生藻類為主的一般營(yíng)養(yǎng)性湖泊相比會(huì)偏重，但若湖泊藻類勃發(fā)，藻類與湖水碳交換導(dǎo)致碳同位素倒轉(zhuǎn)偏重。目前，珠一坳陷已鉆遇以陸源高等植物貢獻(xiàn)為主的淺湖相烴源巖、水生藻類正常發(fā)育的中深湖相烴源巖和藻類勃發(fā)的中深湖相3類烴源巖。惠州26東北次洼烴源巖藻類含量高，與淺湖相以及一般營(yíng)養(yǎng)性中深湖相湖泊相比，碳同位素發(fā)生明顯倒轉(zhuǎn)，整體偏重，表明本地區(qū)湖泊水體富營(yíng)養(yǎng)，導(dǎo)致藻類異常勃發(fā)（圖10）。此外，火山活動(dòng)也釋有害物質(zhì)，如銅、氯化氫等，導(dǎo)致生物快速規(guī)模死亡，甚至滅絕[27]，有機(jī)質(zhì)短期堆積富集。另外，受幕式構(gòu)造活動(dòng)的影響，火山噴發(fā)通常具有間歇性特征，受此影響，生物勃發(fā)與短期規(guī)模死亡交替出現(xiàn)，為烴源巖的形成提供了充足的有機(jī)質(zhì)基礎(chǔ)。

圖9 HZ27-A 井綜合柱狀圖及沉積環(huán)境分析替代指標(biāo)Fig.9 Comprehensive histogram of well HZ27-A and substitution index of sedimentary environment analysis

圖10 碳同位素-四甲基甾烷豐度散點(diǎn)圖Fig.10 Scatter plot of carbon isotope vs.tetramethylsterane abundance

良好的保存條件是優(yōu)質(zhì)烴源巖形成的重要條件，還原環(huán)境有利于有機(jī)質(zhì)保存?；鹕奖l(fā)釋放還原性氣體，如H2S、SO2等，消耗水中的氧氣，并導(dǎo)致水體發(fā)生重力分異，在深層形成還原環(huán)境[28]。微量元素 V/（V+Ni）值可用以指示水體的氧化還原環(huán)境，V/（V+Ni）＜0.6，為氧化環(huán)境，0.6＜ V/（V+Ni）＜0.84，為氧化還原環(huán)境，V/（V+Ni）＞0.84，為還原環(huán)境[29]，HZ27-A 井文 四 段 V/（V+Ni）值為 0.43～0.91，均值為0.73（圖9），表明水體環(huán)境為氧化還原-還原環(huán)境，有利于烴源巖的保存。

5 結(jié)論

（1）已鉆井證實(shí)，惠州26洼東北次洼發(fā)育文昌期文四段烴源巖，有機(jī)質(zhì)豐度高，可以達(dá)到“好-很好”的烴源巖標(biāo)準(zhǔn)，有機(jī)質(zhì)類型為Ⅰ—Ⅱ1型，為油型烴源巖。

（2）強(qiáng)烈斷陷在洼陷邊緣形成深水環(huán)境，構(gòu)成烴源巖發(fā)育的有利沉積環(huán)境，物源區(qū)碎屑物質(zhì)輸入少，火山活動(dòng)提供豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)促進(jìn)浮游生物的勃發(fā)，并形成有利保存的還原環(huán)境，從而在邊緣洼陷形成“深湖盆、富營(yíng)養(yǎng)”沉積環(huán)境，發(fā)育優(yōu)質(zhì)烴源巖。

（3）洼陷邊緣優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)現(xiàn)表明，文昌組沉積時(shí)期，邊緣洼陷同樣具有發(fā)育優(yōu)質(zhì)中深湖相烴源巖的條件，有效烴源的發(fā)現(xiàn)為研究區(qū)周邊地區(qū)勘探提供充足的烴源基礎(chǔ)，東沙隆起臨洼區(qū)可作為勘探重點(diǎn)區(qū)域。