羌塘盆地上三叠统土门格拉组烃源岩生物标志物地球化学特征

第２８卷　第１期２０１４年２月现　代　地　质ＧＥＯＳＣＩＥＮＣＥＶｏｌ２８　Ｎｏ１Ｆｅｂ２０１４羌塘盆地上三叠统土门格拉组烃源岩生物标志物地球化学特征陈文彬１，２，付修根１，２，谭富文１，２，冯兴雷１，２（１中国地质调查局成都地质调查中心，四川成都　６１００８１；２国土资源部沉积盆地与油气资源重点实验室，四川成都　６１００８１）　　收稿日期：２０１３０７０１；改回日期：２０１３１０２０；责任编辑：潘令枝。　　基金项目：中国地质调查局青藏地区油气调查评价项目（１２１２０１１１２０９７８）；国家自然科学基金项目（４１１７２０９８）；四川省青年科技基金项目（０９ＺＱ０２６－００６）。　　作者简介：陈文彬，男，高级工程师，１９７９年出生，沉积学专业，主要从事沉积与油气地球化学研究。Ｅｍａｉｌ：ｃｄｃｗｅｎｂｉｎ＠ｑｑｃｏｍ。摘要：首次对羌塘盆地上三叠统土门格拉组烃源岩生物标志化合物特征进行了研究，揭示了生物标志化合物对该地区有机质生源构成、沉积环境和成熟度的指示意义。研究结果表明：土门格拉组烃源岩中的有机母质为混合来源，既有陆生植物来源，又有低等水生生物来源，烃源岩的沉积环境为具有一定盐度的还原环境。烃源岩成熟度参数显示，土门格拉组烃源岩有机质演化程度已达到高成熟阶段。生物标志化合物的这些特征进一步证实了土门格拉组烃源岩具有较好的生烃潜力。关键词：烃源岩；生物标志化合物；地球化学；土门格拉组；上三叠统；羌塘盆地中图分类号：ＴＥ１２２１　　　　　文献标志码：Ａ　　　　　文章编号：１０００－８５２７（２０１４）０１－０２１６－０８ＧｅｏｃｈｅｍｉｃａｌＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＢｉｏｍａｒｋｅｒｓｏｆｔｈｅＵｐｐｅｒＴｒｉａｓｓｉｃＳｏｕｒｃｅＲｏｃｋｓｆｒｏｍＴｕｍｅｎｇｅｌａＦｏｒｍａｔｉｏｎｉｎＱｉａｎｇｔａｎｇＢａｓｉｎｏｆＴｉｂｅｔＣＨＥＮＷｅｎｂｉｎ１，２，ＦＵＸｉｕｇｅｎ１，２，ＴＡＮＦｕｗｅｎ１，２，ＦＥＮＧＸｉｎｇｌｅｉ１，２（１ＣｈｅｎｇｄｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｌｏｇｙａｎｄＭｉｎｅｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＣｈｉｎａＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｕｒｖｅｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｓｉｃｈｕａｎ　６１００８１，Ｃｈｉｎａ；２ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＳｅｄｉｍｅｎｔａｒｙＢａｓｉｎａｎｄＯｉｌａｎｄＧａｓＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＬａｎｄＲｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｃｈｅｎｇｄｕ，Ｓｉｃｈｕａｎ　６１００８１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓｐａｐｅｒｆｉｒｓｔｌｙｒｅｐｏｒｔｅｄｔｈｅｓｔｕｄｙｏｎｂｉｏｍａｒｋｅｒｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅＵｐｐｅｒＴｒｉａｓｓｉｃＴｕｍｅｎｇｅｌａＦｏｒｍａｔｉｏｎｉｎＱｉａｎｇｔａｎｇＢａｓｉｎ．Ｓｏｍｅｔｙｐｉｃａｌｂｉｏｍａｒｋｅｒｓｃａｎｂｅｕｓｅｄｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｂｉｏｌｏｇｉｃｓｏｕｒｃｅｎａｔｕｒｅａｎｄｍａｔｕｒｉｔｙｏｆｔｈｅｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒｉａｌ，ａｎｄｔｈｅｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｒｅｖｅａｌｓｔｈａｔｔｈｅｍａｉｎｓｏｕｒｃｅｓｏｆｔｈｅｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｓａｒｅｍｉｘｅｄｓｏｕｒｃｅｓ，ｗｈｉｃｈｏｒｉｇｉｎａｔｅｄｆｒｏｍｈｉｇｈｇｒａｄｅｐｌａｎｔｓａｎｄａｌｇａｅｓａｎｄｂａｃｔｅｒｉａ．Ｓｏｍｅｏｆｔｈｅｂｉｏｍａｒｋｅｒｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｏｆｓｏｕｒｃｅｒｏｃｋｓｉｓａｒｅｄｕｃｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｗｉｔｈｃｅｒｔａｉｎｓａｌｉｎｉｔｙ．Ｔｈｅｍａｔｕｒｉｔｙｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｓｏｕｒｃｅｒｏｃｋｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆｍａｔｕｒｉｔｙｏｆｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｉｓｈｉｇｈ．ＴｈｅａｂｏｖｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｂｉｏｍａｒｋｅｒｓｏｆｓｏｕｒｃｅｒｏｃｋｓｉｎｔｈｅＴｕｍｅｎｇｅｌａＦｏｒｍａｔｉｏｎｆｕｒｔｈｅｒｃｏｎｆｉｒｍｅｄｔｈａｔｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｈａｓｇｏｏｄｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｏｕｒｃｅｒｏｃｋ；ｂｉｏｍａｒｋｅｒ；ｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ；ＴｕｍｅｎｇｅｌａＦｏｒｍａｔｉｏｎ；ＵｐｐｅｒＴｒｉａｓｓｉｃ；ＱｉａｎｇｔａｎｇＢａｓｉｎ０　引　言羌塘盆地是我国陆域勘探程度最低的含油气盆地，也是青藏高原面积最大、最有可能取得战略突破的盆地。它位于著名的特提斯构造域中段［１］，和油气富集的中东地区在大地构造、地史演化、沉积充填及油气地质条件等方面具有相似之处［２］，迄今为止已发现了２００多处油气显示，规模最大、最为重要的是南羌塘隆鄂尼—扎仁—昂达尔错古油藏带，显示其具有良好的油气勘探前景［３］。羌塘盆地内发育多套中生代烃源层，主要包括上侏罗统索瓦组、中侏罗统夏里组和布曲组以及上三叠统烃源岩（包括土门格拉组泥岩及波里拉组灰岩等），其中形成于海陆交互相背景下的上三叠统土门格拉组煤系烃源岩分布较广，厚度较大，是盆地内最为重要的烃源层之一［４］。然而限于羌塘盆地的特殊地理环境，长期以来，对三叠系烃源岩研究工作做得比较少，尤其是在烃源岩生物标志化合物地球化学方面的研究更少，直接影响了对本区烃源岩全面的系统认识。笔者采集了代表性的沃若山剖面土门格拉组烃源岩样品，系统地进行了气相色谱（ＧＣ）和色谱质谱（ＧＣＭＳ）分析，对其生物标志化合物地球化学特征进行了研究，为该区的烃源岩评价提供数据依据。１　地质背景羌塘盆地位于青藏高原腹地，其地理坐标为北纬３２°～３５°、东经８４°～９３°，行政上隶属于青海省和西藏自治区，其大地构造位于拉竹龙—金沙江缝合带和班公湖—怒江缝合带之间的昌都—羌塘地块西部，总体上具有“两坳一隆”的构造格局，可划分为北羌塘坳陷、中央隆起带和南羌塘坳陷［５］。本文研究的沃若山上三叠统土门格拉组烃源岩剖面位于北羌塘坳陷南缘，中央隆起带北侧图１　羌塘盆地构造带及采样位置图Ｆｉｇ１　ＴｅｃｔｏｎｉｃｂｅｌｔｏｆＱｉａｎｇｔａｎｇＢａｓｉｎａｎｄｓａｍｐｌｉｎｇｌｏｃａｔｉｏｎ（图１）。沃若山土门格拉组剖面地层厚度为９７２ｍ，主要为一套三角洲相沉积，发育三角洲平原亚相、三角洲前缘亚相，局部发育沼泽相。其岩性为灰至深灰色泥灰岩、钙质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、钙质页岩夹石英砂岩、长石石英砂岩、岩屑长石砂岩、粉砂岩、炭质泥岩页岩夹煤线。剖面中见大量植物化石，如Ｅｑｕｉｓｅｔｉｔｅｓｃｆ．ｆｅｒｇａｎｅｎｓｉｓＳｏｗａｒｄ等；孢粉也很丰富，有Ｓｔｒｉｏｍｏｎｏｓａｃｃｉｔｅｓ，Ａｒａｕｃａｒｉａｃｉｔｅｓ，Ｃｌａｓｓｏｐｏｌｌｉｓ，Ｄｉｃｔｙｏｐｈｙｌｌｉｄｉｔｅｓ，Ｃｌａｔｈｍｉｄｉｔｅｓ，Ｐｉｎｕｓｐｏｌｌｅｎｉｔｅｓ，Ｃｏｎｃａｖｉｓｓｉｓｐｏｒｉｔｅｓ，Ｃａｄａｒｇａｓｐｏｒｉｔｅｓ，Ｂｉｒｅｔｉｓｐｏｒｉｔｅｓ，Ｄｅｈｏｉｄｏｓｐｏｒａ，Ｌｅｌｉｏｔｒｉｌｅｔｅｓ，Ｏｓｍｕｎｄａｅｉｄｉｔｅｓ等［６－８］，指示其时代为晚三叠世卡尼期—诺利期。王剑等在沃若山剖面不整合于上三叠统土门格拉组之上的那底岗日组中，获得玻屑凝灰岩ＳＨＲＩＭＰ锆石ＵＰｂ年龄为（２１６±４５）Ｍａ，将相应的火山－火山碎屑岩也划归于晚三叠世诺利期［５］。２　样品采集及分析样品均采自羌塘盆地沃若山土门格拉组剖面，烃源岩的岩性为暗色泥岩及炭质泥岩等。采样时尽量采集新鲜露头，减小植物根系和风化带来的影响。样品的测试分析均在中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学重点实验室完成。饱和烃生物标志物分析是在ＦｉｎｎｉｇａｎＶｏｙａｇｅｒ型ＧＣＭＳ下完成的，毛细管为ＤＢ５ＭＳ型，色谱柱３０ｍ×７１２　第１期陈文彬：羌塘盆地上三叠统土门格拉组烃源岩生物标志物地球化学特征０３２ｍｍ×０２５μｍ，以Ｈｅ作为载体。升温程序：饱和烃的起始温度３５℃，以１０℃／ｍｉｎ升至１２０℃；然后再以３℃／ｍｉｎ升至３００℃，恒温３０ｍｉｎ。离子源温度为２００℃，色谱质谱温度为２５０℃。质谱扫描方式为全扫描（ＦｕｌｌＳｃａｎ）和多离子检测（ＭＩＤ）方式。烃源岩有机碳含量分布范围为０６３％～１５０％，平均值１０２％；生烃潜力（Ｓ１＋Ｓ２）值较低，为００１２５～００３２４ｍｇ／ｇ，平均值为００２４３ｍｇ／ｇ；氯仿沥青“Ａ”含量为０～００２％，平均值为００１２％，按照评价标准属于中等－好烃源岩［３］。烃源岩的成烃母质类型以Ⅱ２型为主，有机质类型较好。烃源岩实测的Ｒｏ值为１４６％～１７８％，平均值为１６２％；岩石热解峰温Ｔｍａｘ值主要分布在表１　羌塘盆地土门格拉组烃源岩有机地球化学参数Ｔａｂｌｅ１　ＧｅｏｃｈｅｍｉｃａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｓｏｕｒｃｅｒｏｃｋｓｆｒｏｍＴｕｍｅｎｇｅｌａＦｏｒｍａｔｉｏｎｉｎＱｉａｎｇｔａｎｇＢａｓｉｎ样品岩性有机碳含量／％（Ｓ１＋Ｓ２）／（ｍｇ／ｇ）氯仿沥青“Ａ”／％有机质类型Ｔｍａｘ／℃Ｒｏ／％ＷＰ１泥岩０７６００３２４０００２４Ⅱ２４７０１５７ＷＰ２泥岩１４６００２４３０００４３Ⅱ２４４５１６４ＷＰ３泥岩１２９００２２９０００２９Ⅱ２５３６１６４ＷＰ４泥岩０７７００１２９０００２９Ⅱ２４４９１４９ＷＰ５泥岩１０７００１２５０００２５Ⅱ２５２１１７８ＷＰ６泥岩０９１００１３００００３０Ⅱ２５４５１６５ＷＰ７泥岩１１８００２３８０００３８Ⅱ２４１９１７７图２　羌塘盆地土门格拉组烃源岩总离子流色谱图（ＷＰ２样品的图谱与ＷＰ１样品的基本相似，因此没列举，下文同）Ｆｉｇ２　ＴＩＣｇａｓｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｍｓｏｆｔｈｅｓｏｕｒｃｅｒｏｃｋｓｆｒｏｍＴｕｍｅｎｇｅｌａＦｏｒｍａｔｉｏｎｉｎＱｉａｎｇｔａｎｇＢａｓｉｎ４１９～５５２℃之间，表明研究的样品都达到了高成熟演化阶段（表１）。据李忠雄等［９］对羌塘盆地井下烃源岩样品成熟度研究结果：地表露头烃源岩的成熟度均要高于地下烃源岩，因此土门格拉组烃源岩实际成熟度也可能低于地表样品。３　生物标志化合物特征３１　生物降解程度由于所研究的烃源岩样品均为地表露头样品，它们长期暴露地表，样品中的烃类极易受到微生物降解，从而使得相关化合物结构发生改变。因此在进行有关生物标志化合物的研究时，首先要对其生物降解程度进行研究，判别各生物标志物参数是否有效。生物降解作用是一个十分复杂的过程，地下石油的降解主要是由于喜氧细菌作用的缘故。Ｐｅｔｅｒｓ综合相关研究，并根据生物标志化合物特征，将生物降解划分为１０个级别［１０］，各类化合物遭受生物降解的难易程度为：正构烷烃（最易）＜类异戊二烯烃＜藿烷（有２５－降藿烷存在）＜规则甾烷＜藿烷（无２５－降藿烷存在）＜重排甾烷＜芳香甾烷化合物＜卟啉（最难）。本文研究的羌塘盆地上三叠统土门格拉组烃源岩有完整碳数的正构烷烃，碳数分布范围一般为ｎＣ１４－ｎＣ３５，同时样品中均能检测到姥鲛烷和植烷（图２），说明它们没有受到８１２现　代　地　质２０１４年　表２　羌塘盆地土门格拉组烃源岩正构烷烃与类异戊二烯烷烃数据　Ｔａｂｌｅ２　ＤａｔａｏｆｓａｔｕｒａｔｅｄｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎａｎｄｉｓｏｐｒｅｎｏｉｄｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｏｆｓｏｕｒｃｅｒｏｃｋｓｆｒｏｍＴｕｍｅｎｇｅｌａＦｏｒｍａｔｉｏｎｉｎＱｉａｎｇｔａｎｇＢａｓｉｎ样品主峰碳碳数范围ＯＥＰｎＣ－２１／ｎＣ＋２１Ｐｒ／ＰｈＰｒ／ｎＣ１７Ｐｈ／ｎＣ１８ＷＰ１ｎＣ１９ｎＣ１６－ｎＣ３１０９９１４１００６０１５０９９ＷＰ２ｎＣ２４ｎＣ１５－ｎＣ３５１０１０４１０２８０４００６７ＷＰ３ｎＣ２３ｎＣ１６－ｎＣ３４１１４０２５０２５０３８０６１ＷＰ４ｎＣ３１ｎＣ１５－ｎＣ３５１１２０１００３６０３００５６ＷＰ５ｎＣ２３