内蒙古扎鲁特盆地上二叠统林西组烃源岩有机地球化学特征

王 杰 ，李 伟 ，陈树旺 ，丁秋红 ，张 健 ，苏 飞

（1.沈阳地质矿产研究所/中国地质调查局沈阳地质调查中心，辽宁沈阳110034；2.内蒙古地质勘查有限责任公司，内蒙古呼和浩特010020）

扎鲁特盆地位于内蒙古自治区阿鲁科尔沁-扎鲁特旗地区，大地构造位置处于西伯利亚板块和华北板块所夹持的中亚构造带东端［1］，盆地呈近南北向展布，面积5098 k m2.盆地内发育的最老地层为石炭系条带状灰岩，局部出露.盆地主要沉积了二叠系和侏罗系地层，地表被大面积中生代火山岩覆盖，油气方面研究程度很低.近几年，随着油气地质调查工作的不断开展，上古生界地层逐渐被关注［2-4］，特别是分布范围广且发育多套巨厚层泥岩的上二叠统林西组被认为具有较好的油气勘探前景.本文通过对林西组地表泥岩样品有机地球化学数据的研究，试图查明林西组泥岩地球化学特征，揭示该地区林西组厚层泥岩的生烃前景，为下一步油气工作特别是页岩气研究工作提供依据.

1 样品的采集与分析

扎鲁特盆地上二叠统林西组共采集了16件地表露头样品，由于风化作用对样品的影响，所有相关数据均按照风化系数进行了校正，样品送往长江大学教育部油气资源与成藏重点实验室进行有机地球化球分析.

2 有机地球化学特征

2.1 有机质丰度

有机质丰度评价一般采用有机碳含量（T O C）、热解产油潜量（S1+S2）、氯仿沥青“A”等指标［5］.但由于受成熟作用及地表风化的影响［6-7］，一般热解产油潜量（S1+S2）、氯仿沥青“A”的丰度指标仅作为参考.

通过对16件样品分析（表1），有机碳（T O C）含量分布在0.40%～1.14%，平均值为0.73%.其中中等烃源岩的样品占到62.5%，好烃源岩占12.5%，差烃源岩和非烃源岩非别占18.7%和6.3%.氯仿沥青“A”含量的均值为0.039%，达到中等烃源岩的样品为7件，占总数的43.8%，其余9件样品氯仿沥青“A”含量均较低，属于非—差烃源岩（图1），反映的特征总体与有机碳（T O C）类似.但其热解产油潜量（S1+S2）与有机碳（T O C）和氯仿沥青“A”含量的分布图完全不一致，它们二者反映出几乎所有样品都属于非烃源岩.究其原因，实际上主要和这3项参数的内在含义有关系.T O C和氯仿沥青“A”实际上反映的是沉积物中分散有机质的总含量，而总烃和生烃潜量这两个参数主要反映的是有机质中能转化成油的部分的含量，由于有机质热演化程度的影响势必会导致这些轻质部分的散失.

表1 林西组烃源岩地球化学分析数据表Table 1 Data of geochemical analysis of source rocks in Linxi Formation

2.2 有机质类型

有机质分类的依据包括干酪根元素比、岩石热解参数、干酪根类型指数以及干酪根碳同位素δ13C指标等，其中应用最多的为干酪根元素、岩石热解参数评价方法.利用干酪根元素的分析结果,可将干酪根类型分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型［5］.利用H/C和O/C原子比范氏图对林西组的样品进行了投点（图2）.从结果可以看出，16件样品的有机质类型均为Ⅲ型，不利于生油.

图2 烃源岩干酪根元素组成范氏图解Fig.2 The van Kervelen diagram showing element composition of source rock kerogen

从岩石中分离出来的干酪根一般是很细的粉末，颜色从灰褐到黑色，肉眼看不出形状、结构和组成.用显微镜观察可知其由两部分组成：一部分是具有一定形态和结构特点的、能识别出其原始组分和来源的有机碎屑，如藻类、孢子、花粉和植物组织等，这些通常只占干酪根的一小部分；另一部分为多孔状、非晶质、无结构、无定形的基质，在显微镜下多呈云雾状、无清晰的轮廓，是有机质受较明显改造后的产物，这些是干酪根的主要部分.显微组分就是指上述这些在显微镜下能够识别的有机组分.

沉积岩中的干酪根几乎没有完全由单一显微组分组成的，而是多种显微组分的混合，只不过以某种显微组分为主.在成熟度大体一致的条件下，各种显微组分的荧光强度可以近似反映出源岩的生油潜能：藻质体和以藻和细菌为主形成的富氢无定形体生油潜能最大；壳质体及部分富氢无定形体次之；镜质组及贫氢的无定形体的生油潜能差而且以生气为主；惰质组生油、生气的潜能均极低.

从13件扎鲁特盆地露头样品的全岩有机显微组分的分析结果（表2）可知，所有样品都展现出腐泥组显微组分（形态有机质）含量极低，平均仅有0.58%，壳质组均未检出，而镜质组占到绝对的主导地位，平均值达到了96.8%，部分样品的惰质组含量较高.这些都说明了林西组泥岩有机质类型差，生烃性差，仅能生气.

表2 有机显微组分含量及生烃性数据表Table 2 Data of organic materials and hydrocarbon potential

2.3 有机质成熟度

扎鲁特盆林西组16件样品Tmax分布在363～581℃，其仅中Z P 5-18-1和Z P 5-32-1属于未熟样品，而其余14件样品Tmax分布在450～580℃，处于高成熟演化阶段.镜质组反射率的测试结果显示林西组R o［8］分布在 1.38%～2.8%，均值为 2.01%（图 3、表 1）.根据中国通用的烃源岩成熟阶段划分标准［9-10］，可知扎鲁特盆地露头烃源岩热演化程度高，绝大部分样品处于高成熟到过成熟阶段.

图3 最高热解温度与镜质组反射率含量分布图Fig.3 Distribution of maximum pyrolytic temperature and vitrinite reflectance

造成样品成熟高可能是受到附近侵入岩接触作用或者构造动力作用的影响，就地表采集的样品来看未见明显的变质特征，是否存在区域的变质作用，需要进一步的工作去验证，这对林西组能否成为重要烃源岩目的层具有重要意义.

3 结论

（1）林西组泥岩T O C分布在0.40%～1.14%，平均值为0.73%，属于中等—好烃源岩.

（2）林西组泥岩有机质类型均为Ⅲ型，大部分样品反映出已处于高成熟—成熟演化阶段，生油能力较差，生气能力较好.

［1］张兴洲，周建波，迟效国，等.东北地区晚古生代构造-沉积特征与油气资源［J］.吉林大学学报：地球科学版, 2008, 38（5）: 719—725.

［2］张抗.中国大北方上古生界油气勘探新领域（代序）［J］.地质通报,2011, 30（6）: 803—810.

［3］张永生，王延斌，卢振权，等.松辽盆地及外围地区石炭系—二叠系烃源岩的特征［J］.地质通报, 2011（Z1）: 214—220.

［4］公繁浩，陈树旺，张健，等.内蒙古陶海营子地区上二叠统林西组泥岩热演化程度研究［J］.地质与资源, 2012, 21（1）: 129—133.

［5］李志明，徐二社，秦建中，等.烃源岩评价中的若干问题［J］.西安石油大学学报：自然科学版, 2010, 25（6）: 8—12.

［6］Daly A R, Edman J D.Loss of organic carbon from source rocks during thermalmaturation（abs.）［J］.AAPG Bulletin, 1987, 71: 546.

［7］李志明，关德范，徐旭辉，等.有效泥质油源岩有机碳丰度评价标准研究———以东营凹陷为例［J］.石油实验地质, 2009, 31（4）: 379—383.

［8］郑国东，罗斌杰，程克明，等.源岩镜质体反射率和有机质演化的热模拟研究［J］.沉积学报, 1996, 14（增刊）: 122—130.

［9］秦建中，等.中国烃源岩［M］.北京：科学出版社, 2005: 8—78.

［10］邬立言，顾信章，盛志纬，等.生油岩热解快速定量评价［M］.北京：科学出版社, 1986: 2—5.