准噶尔盆地烃源岩发育模式及地球化学特征研究

刘 涛

（大庆勘探开发研究院有机地球化学研究室, 黑龙江大庆 163000）

新疆准噶尔盆地位于中国大陆西北部地区, 占地面积约为13×104km2, 这里的地质以沉积岩为主, 分别分布于准噶尔盆地的不同地质凹陷各处, 它们为准噶尔盆地的发展提供了丰富的天然地质基础, 其中西北缘、腹部、东部区域是主要的大型油气资源分布区, 南缘诸多地质构造也蕴藏有许多重要油气。本文在查阅了大量相关准噶尔盆地烃源岩与原油文献的基础上, 对准噶尔盆地烃源岩的发育进行了初步介绍, 而后分析了准噶尔盆地烃源岩干酪根系同位素组成, 以及原油地球化学特征与分类, 旨在探究准噶尔盆地烃源岩与原油的关系, 帮助人们更好地认识原油的形成及其地球化学特征[1]。

1 准噶尔盆地烃源岩的发育

准噶尔盆地的不同烃源岩形成时间是不同的, 总地来说, 其主要形成时期包括上古生界和中生生界, 具体情况如下[2-3]。

1.1 上古生界发育石炭系和二叠系

在上古生界时期, 准噶尔盆地发育出了石炭系和二叠系。其中, 在烃源岩的形成方面, 石炭系烃源岩主要发育于石炭统滴水泉组和上石炭统巴山组地区, 是由于该地的海陆变动而形成的沉积岩发育而来的。二叠系烃源岩主要发育于下二叠统风城组与中二叠统乌尔禾组等地区, 是由于该地的海湖变动而形成的沉积岩发育而来的, 其也是准噶尔盆地所具有的最主要烃源岩。在烃源岩的分布方面, 石炭系的烃源岩广泛分布在准噶尔盆地的各处。一般来说, 石炭系的海陆沉积层较厚, 所含有机质含量中等, 主要以Ⅱ2型和Ⅲ型为主, 成熟度适中。二叠系的烃源岩主要分布在准噶尔盆地的西部、南部及东部地区, 北部几乎没有。而二叠系海湖沉积层厚度厚, 所含有机质含量高, 主要以类型较好的Ⅱ1型为主, 但此地的成熟演化程度较低[1]。

1.2 中新生界发育三叠系、侏罗系、白垩系和古近系

在中新生界时期, 准噶尔盆地发育出了三叠系、侏罗系、白垩系和古近系。其中, 在烃源岩的形成方面, 三叠系烃源岩主要发育于三叠统地区, 是由湖湖（浅湖和半深湖）沉积岩发育而来的。侏罗系烃源岩主要是由于河流—沼泽—深湖相含煤沉积形成的。白垩系烃源岩主要发育于白垩统清水河组地区, 也是由于湖湖（浅湖和半深湖)沉积发育而来的。古近系烃源岩主要发源于渐—始新统安集海河组地区, 与三叠系和白垩系相同, 是由于湖湖（浅湖和半深湖）沉积发育而来的[1]。

在烃源岩的分布方面, 三叠系烃源岩主要分布于准噶尔盆地的大部分地区, 其中以盆地东部最为出名。一般来说, 三叠系沉积岩厚度适中, 有机物含量丰富, 主要以Ⅱ型为主, 成熟度适中。侏罗系烃源岩广泛分布在准噶尔盆地, 沉积岩的厚度较厚, 有机物含量高, 主要以类型较差的Ⅱ1型和Ⅲ型为主, 处于不太成熟阶段。白垩系烃源岩主要分布在准噶尔盆地的南部, 这里的沉积岩厚度适中, 有机物含量也适中, 主要以Ⅱ型为主, 成熟度也较低。古近系烃源岩主要分布在准噶尔盆地的南部地区, 有机物含量适中, 同样以Ⅱ型为主, 成熟程度中等。其中成熟的古近系烃源岩主要分布在南部凹陷地带[1]。

2 烃源岩干酪根同位素组成

虽然, 不同物质种类的烃源岩干酪根基本结构组成中的元素都是碳, 但从本质上来说, 它们是由碳元素的不同同位素组成的, 具有明显的差异性。具体来说, 石炭系烃源岩的干酪根分子质量趋于中性偏重, 碳元素组成在-25%～-21%之间。下二叠统风城组和中二叠统平地泉、芦草沟温泉组的烃源岩石干酪根分子质量较轻, 碳元素组成在-32%～-24%之间。平均值在-29%左右。三叠系的烃源岩干酪根由于碳同位素分子结构及其组成多数变化大, 因此碳元素组成在-31%～-20%之间。其中东部叠系烃源岩分子质量变化小于-26%。侏罗系烃源岩的干酪根分子质量组成密度总体上比较重, 主要的碳元素组成集中分布在-26%～-23%之间。八道湾组泥岩和其他煤干酪根的分子质量组成相对比较轻一点, 西山窑泥岩组则相对略重一些, 两者密度相差1%左右, 下白垩统烃源岩干酪根中的分子质量组成则比较轻, 碳元素组成主要在-31%～-27%之间, 与二叠系烃源岩干酪根类似。古近系安集海河组烃源岩干酪根中的分子质量相对比较重, 碳元素组成在-28.5%～-23%之间, 与准噶尔盆地侏罗系中的烃源岩类似[4]。

3 原油地球化学特征与分类

烃源岩是含有烃类有机质的岩石, 可以说, 烃源岩的形成是原油产生的基础——烃源岩是原油的产生地。但并不是所有烃源岩都能够产生原油的, 只有具备一定条件的烃源岩才能够产生或待产生原油。其一, 原油产生要求烃源岩具有一定的内部温度条件, 及要求烃源岩埋藏深度足够。其二, 原油形成的过程中需要有充足的有机质, 有机质在地质作用的过程中逐渐转化为烃源岩的主要成分, 而烃源岩中恰恰具备了生成原油的大量有机质存在。一般可认为, 烃源岩形成原油需要的有机质就是干酪根。干酪根是以碳元素为基础的有机物, 是原油基本构成物质。但不同烃源岩的有机质组成是有所差别的, 其原因是碳元素具有多种同位素。对此不同种类烃源岩的直接区别在于, 其分子质量的不同。细分来说, 石炭系烃源岩的分子质量居中偏大, 一般在-25%～-21%之间。二叠系烃源岩分子质量相对较小, 一般在-32%～-24%之间, 平均值为-29%。三叠系烃源岩分子质量中等, 一般在-31%～-20%之间。而侏罗系烃源岩分子质量大, 主要集中在-26%～-23%之间。白垩系烃源岩分子质量小, 主要集中在-31%～-27%之间。与二叠系烃源岩干酪根类似。古近系烃源岩分子质量大, 一般在-28.5%～-23%之间, 与准噶尔盆地侏罗系中的烃源岩类似。

4 结论

综上所述, 准噶尔盆地作为我国最大的原油储量地, 因为其特殊的地质条件, 形成了六大类典型原油。同时因为六类典型原油的元素组成上具有较明显的差别, 因此不同种类原油组成的分子质量和基本物质构成也不近相同。本文在查阅了大量相关准噶尔盆地烃源岩与原油文献的基础上, 对准噶尔盆地烃源岩的发育进行了初步介绍, 而后分析了准噶尔盆地烃源岩干酪根系同位素组成, 以及原油地球化学特征与分类, 希望能够探究准噶尔盆地烃源岩与原油的关系, 帮助人们更好地认识原油的形成及其地球化学特征。