吐鲁番坳陷二叠系烃源岩地球化学与沉积环境的关系

二叠系烃源岩是中国西部吐鲁番坳陷重要的潜在生烃层系。以地表剖面暗色泥岩的分析资料为主，结合部分井下烃源岩样品分析数据，详细探讨了泥岩的微量元素地球化学特征，利用不同岩类烃源岩有机碳含量、有机质类型及饱和烃气相色谱等特征对烃源岩的沉积环境进行了分析。研究认为，吐鲁番坳陷二叠系烃源岩层系沉积时水体的环境为弱还原相—还原相沉积环境。烃源岩有机质中陆源生物占优势，低等水生生物也有大量的分布。油气为还原环境沉积有机质的转化产物，坳陷具有良好的成烃潜力。还原程度强、具一定深度水体的的沉积相带是原始有机质沉积的良好场所，沉积有机质能及时沉积、保存下来，因此，烃源岩大多有机质丰度高；反之，则明显变差。     

济阳坳陷优质烃源岩层地球化学特征及成烃潜力

根据济阳坳陷第三系勘探实践,总结出优质烃源岩形成的地质环境、生物发育及地球化学特征。指出优质烃源岩的生烃潜力是一般烃源岩的１￣２倍;富油凹陷的决定条件是优质烃源岩层的存在,优质烃源岩层对陆相湖盆油气生成具有重要意义。     

珠一坳陷小型洼陷文昌组烃源岩发育模式与主控因素

小型洼陷烃源岩的形成条件区别于大型洼陷,近年逐渐得到勘探重视。以珠一坳陷小型洼陷始新统文昌组烃源岩为研究对象,利用地球化学资料,结合洼陷构造演化与沉积背景,分析总结其烃源岩的发育模式和主控因素。珠一坳陷小型洼陷文昌组烃源岩形成于温暖潮湿的淡水湖盆,沉积模式包括洼陷带单源型和边缘带陆源贡献型两种:前者烃源岩有机质来源单一,基本为水生生物,陆源高等植物贡献较少;后者有机质来源除水生生物外,存在明显的陆源有机质的贡献;前者烃源岩品质优于后者。小型洼陷对沉积物供给敏感、易过补偿,高沉降速率及低沉积物供给是保障烃源岩发育环境的关键,较一般大型盆地要求更严苛。欠补偿、富营养水体形成的高生产力控制小型洼陷优质烃源岩发育的规模。小型洼陷湖盆烃源岩的发育环境不具备空间优势,烃源岩品质相对于规模更重要,以洼陷带单源型为优势的洼陷易成为富烃洼陷。     

济阳坳陷优质烃源岩特征与隐蔽油气藏的关系分析

通过对济阳坳陷优质烃源岩的研究,尝试建立勘探中、后期烃源岩研究的流程和工作方法。结合大量的分析资料,建立了本区优质烃源岩的评价标准,该标准可适用于中国的陆相断陷湖盆研究。对烃源岩的生排烃特征模拟结果表明,普通烃源岩、优质烃源岩以及有机质富集层三种不同类型的烃源岩生烃时间基本相同,但在排烃方面三者区别较大,普通烃源岩开始排烃最晚,优质烃源岩次之,而有机质富集层则最早进入排烃阶段。本区优质烃源岩的分布与隐蔽油气藏密切相关。沙四上亚段和沙三下亚段是本区广泛分布优质烃源岩的重点层位,它们与隐蔽油气藏的关系非常密切。优质烃源的分布直接或间接地决定了隐蔽油气藏勘探的成功率。对东营凹陷和沾化凹陷已经发现的隐蔽油气藏油气源的分析结果表明,在沾化凹陷,隐蔽油气藏主要以沙三段下部优质烃源岩为主。但罗家油田原油则是以沙四上亚段和沙三下亚段的碳酸盐岩源岩层所生成的混源油为主。沙四上亚段烃源岩主要形成地层性的隐蔽油气藏,而沙三下亚段烃源岩和沙四上亚段烃源岩均可以形成岩性型油气藏。在此基础上,建立了坳陷不同位置与其烃源岩和油气运移特点相关的隐蔽油气藏形成模式图。     

渤南洼陷盐湖-咸水湖沉积组合及其油气聚集

济阳坳陷下第三系沙河街组沉积早期,一些凹陷的蒸发岩系中发育了大套暗色泥岩。一般认为蒸发岩的形成环境不利于烃源岩的沉积,因此对这种烃源岩的生烃潜力一直未给予足够的重视。通过对沾化凹陷沙四段上部厚逾500m的蒸发岩沉积组合及其成因研究,认为湖相蒸发岩不但可以和烃源岩共生,而且可以和优质烃源岩共生。在盐湖或咸水湖条件下,湖泊表层与底层水的盐度差可以导致盐跃层的形成,上下水层受到分割导致湖盐度的长期性分层。底层水循环作用处于完全停滞的封闭状态,形成缺氧环境,抑制了底栖生物的活动性,使得沉积有机质得到最大限度的保存。油源对比表明,盐湖-咸水湖相烃源岩是渤南洼陷重要的烃源岩,控制了洼陷许多种油气藏的形成和分布。     

塔里木盆地北部坳陷及周缘下寒武统烃源岩特征及分布

塔里木盆地北部坳陷周缘发现的大量油气主要来源于下寒武统泥质烃源岩.坳陷西部下寒武统发育玉尔吐斯组,东部发育西大山和西山布拉克组,两者在有机质丰度、类型和成熟度等方面存在明显不同,微量元素显示玉尔吐斯组具有较高的古生产力,总体反映西部水体较深的强还原斜坡相沉积环境,而东部则反映为水体更深、还原程度更高的盆地相沉积环境.通过地震标定及解释,刻画了下寒武统烃源岩厚度图,发现了满西、满东两个沉积凹陷,结合总有机碳(TOC)分布图,对下寒武统烃源岩生烃潜力进行了计算及成图.北部坳陷生烃量巨大,而目前已发现油气仅占很小一部分,所以北部坳陷及周缘下步勘探潜力巨大.     

北羌塘胜利河地区布曲组优质烃源岩形成环境与有机质富集机制

羌塘盆地是我国陆上新区油气勘探程度最低的中生代海相含油气沉积盆地,其主力烃源岩一直认识不清。本文以胜利河地区中侏罗统布曲组烃源岩为研究对象,开展了有机地球化学和元素地球化学的系统研究,探讨了布曲组烃源岩的形成环境和有机质富集机制,为预测北羌塘坳陷中侏罗统布曲组优质烃源岩的分布提供了理论依据。胜利河地区布曲组烃源岩有机质丰度高,有机质类型为Ⅱ型,处于成熟阶段,综合评价为优质烃源岩。布曲组沉积时期,气候干旱炎热,研究区初级生产力水平较高,属于弱局限盆地,具有浅水、高盐度、贫氧—缺氧的沉积环境。布曲组沉积时期,羌塘盆地发生大规模海侵,研究区邻近中央隆起,陆源输入和热液活动携带大量营养物质磷、铁等进入海洋,导致较高的初级生产力,是北羌塘坳陷布曲组优质烃源岩有机质富集的主控因素。研究区位于北羌塘坳陷的最小含氧带区域,有利于大量浮游生物在此缺氧死亡埋藏保存。通过有机质富集机制的分析,北羌塘坳陷的近岸陆棚斜坡带可能是中侏罗统布曲组优质烃源岩分布的有利区域。     

昌潍坳陷潍北凹陷孔二段优质烃源岩成因与分布

昌潍坳陷潍北凹陷烃源岩分布在孔二段(即始新统孔店组二段),包括暗色泥岩、灰质泥岩和油页岩3种类型,前人对灰质泥岩和油页岩的生烃贡献未进行深入研究。利用有机地球化学方法结合热模拟实验对潍北凹陷各种类型烃源岩品质进行分析,研究表明油页岩和灰质泥岩有机质丰度较高、干酪根类型主要为Ⅰ型和Ⅱ1型,为优质烃源岩;暗色泥岩有机质类型和丰度较差,基本为无效烃源岩。优质烃源岩集中分布在孔二上亚段下部和孔二中亚段上部的油页岩和灰质泥岩中,平面上分布在瓦城断阶带东部和灶户鼻状构造带,与已发现油气藏具有良好的对应性。古生物学标志、古盐度及古氧相分析表明孔二段烃源岩形成于内陆咸化湖泊沉积环境。郯庐断裂带左—右旋转换期构造活动强度较弱和晚古新世到早始新世期间发生的大陆分离事件造成的温暖湿润气候促成了优质烃源岩的发育。     

世界深水含油气盆地烃源岩的发育特征及对中国南海北部深水区烃源岩的启示

国外深水盆地烃源岩发育特征表明:无论是板内的断坳盆地还是板缘的先裂陷后漂移沉积盆地,在裂陷期(断陷期)及坳陷期(漂移期)均有烃源岩分布,大陆边缘盆地不同演化阶段有效烃源岩发育程度存在差别,其中裂陷期非海相(湖相)暗色页岩是最主要和最普遍的生油岩,还可能发育过渡相或近海相的煤系和泥质烃源岩;其次是板内坳陷晚期或板缘漂移期的海陆过渡相、近海相、前三角洲相等有大量的有机质供给或者长期离物源区较近的情况下,烃源岩发育;裂陷晚期和坳陷早期烃源岩一般不发育,但有大量的有机质供给的半封闭浅海—半深海环境可能发育高效烃源岩。国外主要深水盆地中新生界烃源岩发育特征对中国南海北部深水区烃源岩的认识具有重要的指导意义。中国南海北部裂陷早期阶段发育的湖相烃源岩和裂陷晚期发育的海陆过渡相烃源岩为主力烃源岩;南海北部不同盆地坳陷期中新统海相烃源岩差异较大,其中陆源有机质输入不足的琼东南盆地烃源岩稍差些,陆源有机质输入相对充足的珠江口盆地烃源岩较好一些。墨西哥湾和北苏门答腊盆地的勘探实践已经证实了半深海相烃源岩可作为有效油源岩,这对中国南海北部深水区中新统海相烃源岩认识具有很好的借鉴意义。     

显生宙烃源岩分布的古板块再造研究

提要：本文依据古地磁方法对不同时期的全球古板块进行再造,并在此基础上叠加了全球大地构造背景、洋流系统、气候带分布以及岩相古地理等要素,共编制了11个时间段古板块格局下的全球烃源岩分布图。综合各种地质要素可以看出烃源岩在时间和空间分布上具有强烈不均匀的特征,在时间上,中、新生代烃源岩无论是从分布范围,还是厚度上,都较古生代更为发育;在空间上,全球显生宙海相烃源岩主要分布于陆棚及斜坡相、台内坳陷等环境,而陆相烃源岩则主要分布在湖盆中心。烃源岩的沉积和保存受到超大陆旋回的控制,超大陆汇聚过程中陆架和适宜陆缘的消失不利于烃源岩的沉积和保存,反之亦然。较高的海平面以及上升流的存在是烃源岩发育的有利条件,全球优质烃源岩富含的有机质泥页岩多发育于海侵体系域顶部与高位体系域底部的密集段中。     

柴达木盆地西部第三系蒸发岩与生油岩共生沉积作用研究

许多人认为柴达木盆地第三纪盐湖环境不利于形成有机质丰度高的优质生油岩.作者通过柴达木盆地西部下干柴沟组、上干柴沟组(E₃和N₁)蒸发岩沉积成因和生油岩有机质富集状态的研究,发现优质生油岩(TOC>1%,干酪根类型为Ⅰ型或Ⅱ₁型)恰好发育在石膏、芒硝和岩盐最发育的构造部位和层位,提出了一种"大咸盆套小盐湖"的蒸发岩与生油岩共生的沉积模式,认为第三纪盐湖的水体深浅既控制了蒸发岩沉积和分布,又控制了一般生油岩和优质生油岩的形成,就该盐湖有机质分布规律进行了理论解释.     

四环聚异戊二烯类化合物:中国东部断陷湖盆新分子化石

渤海湾盆地海域断陷湖盆歧口凹陷古近系烃源岩及原油样品中,检测出丰富的四环聚异戊二烯类化合物。四环聚异戊二烯类化合物（C₃₀TPP）具有两个异构体,能有效地区分渤海湾盆地海域歧口凹陷沙三段（Es₃）烃源岩和沙一段（Es₁）烃源岩形成的混源原油,是湖相原油的油源对比研究中的新分子化石。四环聚异戊二烯类化合物与水体盐度之间有密切关系,沉积环境水体盐度越高,其丰度越高。随热演化程度增大,原油的四环聚异戊二烯类化合物（TPP）丰度逐渐降低。四环聚异戊二烯类化合物（TPP）具有湖相有机质输入的很强专属性,可用于判识湖相原油研究,在研究湖相沉积环境有机质的油源对比、沉积环境及热演化规律中具有重要地质-地球化学意义。     

舞阳、襄城凹陷下第三系盐湖相有机地球化学与沉积环境研究

舞阳、襄城凹陷下第三系为一套盐湖相沉积物。研究表明,沉积环境与有机地化特征具有明显对应关系,咸水湖-盐湖相和盐湖相区有机质丰度相对较高,(扇)三角洲前缘与(扇)三角洲前缘-盐湖相区次之,(扇)三角洲平原区相对最差。烃源岩类中以页岩、油页岩最好,白云质、灰质泥岩、泥质白云岩、泥岩次之,含膏、含盐泥岩相对最差。有机质类型主要为1型,其次为Ⅰ型,少量Ⅱ₂型。且Ⅰ型、Ⅱ₁型有机质一般分布在盐湖相区内,而Ⅱ₂型和Ⅰ型有机质则主要分布于(扇)三角洲平原相和(扇)三角洲前缘相带。生物标志物指示烃源岩沉积环境为还原-强还原、高盐度咸化湖泊环境,其正烷烃多呈双峰态分布,高碳数部位具有一定的奇碳优势,OEP值大于1植烷、伽玛蜡烷含量高,Pr/Ph分布范围为0.04～0.72,β-胡萝卜烷和藿烯、ββ藿烷、芳香含硫化合物及脱羟基维生素E普遍存在,Tm/Ts大于1。根据Pr/Ph、Pr/nC₁₇、Ph/nC₁₈相对组成三角图可有效区分半咸水湖相与咸水湖-盐湖相。     

地质条件下湖相烃源岩生排烃效率与模式

烃源岩排烃研究是油气地球化学研究中最薄弱的环节,而排烃效率又是准确评价常规油气与非常规页岩油气资源的关键参数。目前对于烃源岩排烃效率的认识差异很大,尚未建立完整的各种类型有机质湖相烃源岩在地质条件下生排烃效率与模式。本文以中国渤海湾、松辽等4个大型湖相含油气盆地以及酒泉青西凹陷、泌阳凹陷等9个中小型湖相富油盆地/断陷为对象,通过15000余个湖相烃源岩样品在自然热演化过程中热解生烃潜力指数的变化研究,揭示了湖相烃源岩在地质条件下的生排烃特征,构建了湖相烃源岩在地质条件下的生排烃效率与模型。无论是大型湖相沉积盆地还是中小型断陷盆地,甚至是盐湖相沉积盆地,烃源岩生排烃特征基本一致。随着成熟度的增高,湖相烃源岩排烃效率逐渐增高,在低成熟阶段排烃效率较低,在成熟与高成熟阶段具有高或很高的排烃效率。Ⅰ型、Ⅱ型有机质类型烃源岩排烃模式相似,相对排烃效率在低成熟阶段小于45%,成熟生油高峰时达85%~90%,至生油窗下限时达90%以上;累积排烃效率在低成熟阶段小于10%,生油高峰时达50%~60%,生油窗下限时达75%~85%,主要的排烃阶段在镜质组反射率0.7%~1.2%之间,生油窗阶段生成并排出了绝大部分烃类。湖相Ⅲ型有机质烃源岩排烃效率明显低于Ⅰ、Ⅱ型有机质烃源岩,生油窗阶段累积排烃效率仅为50%左右,主要生排烃阶段在镜质组反射率0.8%~2.0%之间。控制湖相烃源岩排烃量和排烃效率的主要因素是有机质丰度、类型和成熟度,而盆地类型、断裂发育程度、烃源岩沉积环境、相邻输导层孔渗条件等因素均不影响烃源岩排烃与排烃效率。     

湖相烃源岩中的火山—热液深源物质与油气生成耦合关系研究进展*

陆内湖相烃源岩系是中国含油气盆地广泛发育的一类组分复杂且富含有机质的细粒沉积岩。随着非常规油气资源需求量日益增加,该岩系被作为致密油或页岩油层系受到广泛关注。然而,其极细的粒度增加了精细岩石学、矿物学研究难度,使它长期被简单视为陆源沉积岩。研究发现,该岩系中发育丰富的火山喷发及热液喷流产生的深源物质,并与油气的生成和富集表现出了极强的耦合关系。因此,探索深源物质如何参与烃源岩形成并影响油气生成亟待深入研究。作者详细总结并探讨了国内外近年来关于湖相烃源岩成因以及火山—热液活动带来的深源物质与油气形成关系的现阶段新发现与认识。并结合笔者研究团队基于新疆三塘湖盆地二叠系芦草沟组烃源岩的新发现,采用精细的岩石学、矿物学方法,结合无机和有机地球化学等方法,初步开展了该耦合关系的机理研究。认为火山—热液深源物质参与了烃源岩的沉积与成岩作用,并与正常湖相沉积物共同影响着油气的形成。建议重新认识湖相烃源岩的物质组成,从而拓展陆相生油理论,同时为同类型非常规油气资源勘探开发提供理论指导。     

裂谷盆地生油层中火山岩及其矿物与有机质的相互作用——油气生成的催化和加氢作用研究进展及展望

我国裂谷盆地生油层中常有火山岩发育。在研究它们共生模式的基础上,利用地球化学和模拟实验等手段探索埋藏成岩期火山矿物与有机质的相互作用。初步成果表明,一些火山矿物对有机质生烃具有催化和加氢作用,可以使生油岩在较低温度和压力条件下生成较多的油气。但是不同火山矿物对油气生成的催化加氢效果及其动力学特征、这种成因类型的油气识别方法、成藏模式等,还需深入研究。因此,本研究对于丰富油气成因理论、提供新的找油领域具有重要意义。     

Catalysis and hydrogenation: volcanic activity and hydrocarbon generation in rift basins,eastern China

Major oil reserves in rift basins in eastern China are correlated with high quality source rocks. The high quality source rocks and their hydrocarbon generation are often related to volcanic activity in the basins. Three kinds of volcanic rocks in source rocks have been defined in the Songliao, Bohaiwan and North Jiangsu basins. Some of the volcanic rocks were formed in lacustrine environments during the deposition of source rocks. It is remarkable that a part of volcanic-derived materials serves as a source of nutrients for lacustrine organisms which resulted in the formation of the organic matter in source rocks with high organic C contents. Besides hydrothermal alteration, the volcanic minerals contributed catalysis and H₂ to thermal alteration of organic matter into hydrocarbons during burial and diagenesis of source rocks and volcanics. A series of thermal laboratory simulations were performed with various combinations of immature source rocks and natural mineral assemblages. Results indicate that a significant volume of H₂ was produced from the source rock mixed with olivine and zeolite; moreover, this combination provided a 3-fold increase in hydrocarbons. It is proposed that catalysis and hydrogenation by the volcanic minerals promote hydrocarbon generation, although organic matter type is significantly variable. Hydrocarbons are generated at a lower degree of thermal stress when the reaction mixture contains volcanic minerals, and have a heavier C isotopic composition, compared to the control set of experiments.     

Evaporites and siliciclastics of the Permian Nippewalla Group of Kansas, USA: a case for non-marine deposition in saline lakes and saline pans

The mid‐Permian Nippewalla Group of Kansas consists of bedded evaporites, red‐bed siliciclastics and grey siliciclastics deposited in a non‐marine environment. Lithologies and sedimentary features indicate lacustrine and aeolian deposition, subaerial exposure and palaeosol formation. Grey siliciclastic mudstones characterized by planar and convolute laminations, ostracods, peloids and plant material represent a freshwater‐brackish perennial lake facies. Bedded anhydrites containing gypsum‐crystal pseudomorphs, clastic anhydrite grains and grey mud drapes and partings suggest deposition in saline lakes. Bedded halites consist of chevron and cumulate crystals, dissolution surfaces and pipes and mudcracked microcrystalline salt crusts, which were deposited in saline pans dominated by flooding, evaporative concentration and desiccation. Chaotic halite, composed of red‐bed mudstone and siltstone with displacive halite crystals, formed in saline mudflats. Red‐bed mudstone and siltstone with little or no displacive halite, but with abundant cracking, root and plant features, suggest deposition in a dry mudflat. Red‐bed sandstone, composed of well‐sorted, well‐rounded quartz grains cemented with halite, indicate aeolian and rare shallow‐water deposition. Most deposition took place in halite‐dominated ephemeral saline lakes surrounded by saline and dry mudflats, sandflats and sand dunes. Evaporation, desiccation, flooding and wind played significant roles in this environment. The Nippewalla Group siliciclastics and evaporites represent an evolution from a perennial lacustrine system to a non‐marine, acidic saline pan system in the mid‐continent of North America. The problem of distinguishing between ancient marine and non‐marine evaporites, as well as recognizing those evaporites deposited in acid settings, with detailed field, core and petrographical study of both evaporite deposits and associated sedimentary rocks has successfully been addressed. In addition, interpretations of mid‐Permian palaeoclimate data in the form of short‐term air temperature proxies within longer‐term wet–dry trends have been made. These data provide a new palaeogeographic and palaeoclimatic model for the mid‐Permian of western Pangaea.     

银根—额济纳旗盆地天草凹陷下白垩统巴音戈壁组有效烃源岩地球化学特征及其形成环境

对于低勘探程度的小型断陷湖盆,寻找有效烃源岩对于勘探方向的选择具有非常重要的意义。本文基于天草凹陷新钻井的大量分析测试资料,对主要勘探层系下白垩统巴音戈壁组的纵横向烃源岩地球化学特征及形成环境进行了系统分析,并阐述了沉积环境变化对有效烃源岩发育的控制作用。研究结果表明：巴音戈壁组烃源岩有机质丰度达到了中等—好的级别,以巴音戈壁组二段有机质丰度最高（w（TOC）平均为1.1%）;有机质类型为Ⅱ₁-Ⅱ₂型,且巴音戈壁组二段的Ⅱ₁型有机质丰度最高,属于腐殖腐泥型;烃源岩热演化程度整体达到了低熟-成熟阶段,巴音戈壁组二段为成熟的烃源岩,具备较高的生烃能力;巴音戈壁组有效烃源岩下限为w（TOC）=1.0%,有机质来自高等植物和水生生物的混合源,且低等水生生物贡献比例稍大;巴音戈壁组沉积期为高盐度和还原的沉积环境,盆内藻类勃发和盆外适当的陆源有机质输入是湖盆水体较高古生产力和较好有机质类型的必要条件,持续稳定的缺氧环境为有机质的保存提供了良好条件,这是巴音戈壁组有效烃源岩形成的两个关键条件。天草凹陷南次洼比北次洼更适合有效烃源岩的发育,且发育的有效烃源岩具有更高的有机质丰度和成熟度,是下一步油气勘探的有利区域。     

含油气盆地蒸发盐矿物成因类型及其地质意义*

中国是一个多盐湖国家,然而盐湖研究主要集中于分析湖水化学性质、盐类物质来源和盐矿资源开发等,对盐类矿物沉积特征和埋藏成岩改造研究较少,造成从蒸发岩角度去理解古代盐湖盆地的油气富集规律较为困难。在广泛阅读国内外大型盐湖文献的基础上,笔者介绍了盐湖分类方案和蒸发岩中盐类矿物的主要成因类型,并总结了中国陆相含油气盆地中常见的硫酸盐、氯化物、含钠碳酸盐和硼酸盐的沉积—成岩过程及其古环境和古气候意义。同时,尝试利用盐湖沉积最新研究成果去探讨中国含油气盆地蒸发岩研究中存在争议或值得关注的问题,得出: (1)深部热液可为湖泊输送大量元素离子,但要在湖泊环境下富集大量蒸发岩,则(半)干旱气候和蒸发浓缩作用是前提条件;(2)易溶蒸发岩(如石盐)在沉积中心单层厚度大,而在斜坡—边缘区缺失,这是季节性气温变化和温跃层浮动引发“中心聚集效应”的结果;(3)温度可影响蒸发岩中盐类矿物溶解度、晶体结构形态和发育深度,而部分无水盐类矿物在常温常压下却无法结晶,这一现象可用来指示古地温和地层埋藏史;(4)碳酸盐型盐湖中的Na-碳酸盐种类可指示大气CO₂浓度和古温度。