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准噶尔盆地阜康凹陷芦草沟组烃源岩地球化学特征与生烃潜力研究

刘超威 尤新才 李辉 李树博 陈洪 王泽胜 陈梦娜 李宗浩

刘超威, 尤新才, 李辉, 李树博, 陈洪, 王泽胜, 陈梦娜, 李宗浩. 准噶尔盆地阜康凹陷芦草沟组烃源岩地球化学特征与生烃潜力研究[J]. 石油实验地质, 2023, 45(2): 338-346. doi: 10.11781/sysydz202302338
引用本文: 刘超威, 尤新才, 李辉, 李树博, 陈洪, 王泽胜, 陈梦娜, 李宗浩. 准噶尔盆地阜康凹陷芦草沟组烃源岩地球化学特征与生烃潜力研究[J]. 石油实验地质, 2023, 45(2): 338-346. doi: 10.11781/sysydz202302338
LIU Chaowei, YOU Xincai, LI Hui, LI Shubo, CHEN Hong, WANG Zesheng, CHEN Mengna, LI Zonghao. Geochemical characteristics and hydrocarbon generation potential of Lucaogou Formation source rocks in Fukang Sag, Junggar Basin[J]. PETROLEUM GEOLOGY & EXPERIMENT, 2023, 45(2): 338-346. doi: 10.11781/sysydz202302338
Citation: LIU Chaowei, YOU Xincai, LI Hui, LI Shubo, CHEN Hong, WANG Zesheng, CHEN Mengna, LI Zonghao. Geochemical characteristics and hydrocarbon generation potential of Lucaogou Formation source rocks in Fukang Sag, Junggar Basin[J]. PETROLEUM GEOLOGY & EXPERIMENT, 2023, 45(2): 338-346. doi: 10.11781/sysydz202302338

准噶尔盆地阜康凹陷芦草沟组烃源岩地球化学特征与生烃潜力研究

doi: 10.11781/sysydz202302338
基金项目: 

中国石油股份有限公司前瞻性基础性技术攻关项目 2021DJ0405

中国石油股份有限公司前瞻性基础性技术攻关项目 2022DJ0108

详细信息
    作者简介:

    刘超威(1990-), 男, 硕士, 高级工程师, 从事油气地质综合研究。E-mail: fclcw@petrochina.com.cn

  • 中图分类号: TE122.113

Geochemical characteristics and hydrocarbon generation potential of Lucaogou Formation source rocks in Fukang Sag, Junggar Basin

  • 摘要: 准噶尔盆地阜康凹陷作为盆地内最大的富烃凹陷,其烃源岩地球化学特征、沉积环境和生烃母质等研究不足,限制了对该区探明资源量较低问题的理解。基于阜康凹陷东斜坡新钻揭的烃源岩样品实验分析结果,对阜康凹陷芦草沟组源岩进行了地质地球化学分析研究。阜康凹陷芦草沟组烃源岩总体属于中—很好质量的烃源岩,有机质类型为Ⅱ—Ⅲ型,主体处于低熟—成熟演化阶段;生物标志物特征显示,芦草沟组烃源岩的有机质为陆源高等植物和水生菌藻类的混合,可能具有类杜氏藻的绿藻贡献,总体沉积于贫氧—次富氧、淡水—半咸水的间歇性分层水体环境中,泥岩沉积特征明显。阜康凹陷芦草沟组烃源岩平面上地球化学特征变化较大,阜中凹槽和阜北凹槽显示出更大的生烃潜力。

     

  • 准噶尔盆地东部地区的二叠系芦草沟组是国内外著名的优质湖相烃源岩,如以芦草沟组为主要油源的吉木萨尔凹陷目前已发现12×108 t的原油资源量[1-3]。而阜康凹陷作为盆地内最大的生烃凹陷(约9 000 km2),以芦草沟组为源岩发现的油气资源量尚不足5×108 t[4],远低于面积更小的吉木萨尔凹陷(约1 350 km2)。因此,针对阜康凹陷芦草沟组烃源岩质量评价和地球化学特征的研究,有望为解答该区探明资源量较低与沉积面积大的矛盾提供参考。

    芦草沟组的相关研究大多集中在吉木萨尔凹陷[5-12]以及阜康凹陷东侧的北三台凸起,而对面积更大的阜康凹陷研究则相对较少。这主要是因为阜康凹陷芦草沟组埋藏深(约5 000 m),勘探开发难度大,样品有限,导致缺乏足够烃源岩样品的控制而研究程度极低。前人已对阜康凹陷芦草沟组烃源岩进行了一些研究,包括部分高产井的单井评价和局部区域的沉积环境分析。何海清等[4]报道了康探1井在二叠系获百吨油高产,认为芦草沟组烃源岩的有机质丰度高,类型为Ⅱ1—Ⅱ2型,生烃潜力大;石军等[13]对四工河附近剖面中的微量元素进行了研究,认为芦草沟组烃源岩沉积于贫氧—次富氧、半干旱—温湿气候、水动力弱的淡水—半咸水陆相深湖沉积环境。但目前尚缺乏阜康凹陷芦草沟组烃源岩地球化学特征和沉积环境的系统研究,也无平面上不同区域烃源岩的对比分析。本文选取阜康凹陷东部斜坡区新近钻揭的5口井中的芦草沟组烃源岩样品,使用有机地球化学技术方法对烃源岩进行分析评价,综合分析生烃母质组成、沉积环境和生烃潜力,并在平面上对比阜康凹陷东部3个凹槽区芦草沟组烃源岩的异同,以期深化对芦草沟组烃源岩的认识,为该区油气勘探提供参考。

    阜康凹陷位于准噶尔盆地东南部的中央坳陷内,是盆地内最大的生烃凹陷,其西至莫南凸起,东抵北三台凸起,北至莫索湾凸起、东道海子凹陷和白家海凸起,南接霍玛吐背斜和阜康断裂带[14](图 1)。受海西(中泥盆世—晚二叠世乐平期,386~258 Ma)、印支(乐平期—三叠纪,258~205 Ma)、燕山(侏罗纪—白垩纪,205~65 Ma)和喜马拉雅(渐新世—更新世,24.6~0.78 Ma)等多期次构造运动叠加影响,研究区的构造演化过程极为复杂,这不仅影响了烃源岩的沉积及发育,同时对圈闭的演化及油气成藏、破坏和调整改造也具有重要影响。阜康凹陷由老至新发育了石炭系、二叠系、三叠系和侏罗系4套烃源岩。其中,二叠系芦草沟组是主力烃源岩,岩性以暗色泥岩、油页岩为主,夹薄层砂岩和白云岩。本文所研究的阜康凹陷东斜坡区由南至北进一步细分为阜南凹槽、阜中凹槽以及阜北凹槽(图 1)。

    图  1  准噶尔盆地阜康凹陷位置及采样井位分布
    Figure  1.  Location and sampled well distribution of Fukang Sag, Junggar Basin

    本次研究选取阜康凹陷东斜坡阜北凹槽的康探3井,阜中凹槽的康探1井、康探5井和阜49井,阜南凹槽的康探2井(图 1),共5口井中52个芦草沟组烃源岩样品进行了分析。

    烃源岩分析包括总有机碳(TOC)测试、岩石热解、生物标志化合物分析等。TOC分析使用LECO- CS-400 C/S分析仪,将岩石样品用玛瑙研钵研磨至100目,之后在60 ℃下用稀盐酸处理样品粉末,直至无气泡产生,以此去除碳酸盐矿物,之后用蒸馏水洗涤以去除盐酸。烃源岩岩石热解实验使用Rock-Eval Ⅵ分析仪,将研磨好的烃源岩粉末样品(80~100目)在氦气环境中持续加热至650~850 ℃ (根据样品性质可选),可分别检测出游离烃(S1) 和热解烃(S2)。其中热解烃S2峰高值对应的温度,记为最高热解温度(Tmax)。最后以公式计算得到生烃潜量(PG=S1+S2)、氢指数[IH=S2/ω(TOC)]、PG/ω(TOC)比值和含油饱和度指数[OSI=S1/ω(TOC)],计算IHPG/ω(TOC)和OSI时,都去除了TOC小于0.5%的数据[15-16]

    对于生物标志化合物,先配置二氯甲烷: 甲醇的混合溶液(93∶7,v/v),将包好的粉末样品装入索式抽提仪抽提72 h,获得的岩石抽提物族组分利用硅胶∶氧化铝(2∶1)进行柱层析分离,分别利用正己烷溶液、正己烷: 二氯甲烷混合溶液(70∶30,v/v)和二氯甲烷: 甲醇混合溶液(50∶50,v/v)分离出饱和烃、芳烃和非烃组分。进一步对饱和烃组分进行生物标志化合物分析,包括气相色谱(GC)和色谱—质谱(GC-MS)分析。气相色谱分析在型号为HP-5弹性石英毛细管柱、固定相涂膜厚度为0.25 μm的HP-6890 GC气相色谱仪上完成,N2为载气。操作步骤为:在GC炉中维持初始温度80 ℃ 5 min,再以4 ℃/min的速率升温至290 ℃,然后维持290 ℃加热30 min。GC-MS分析以He为载气,在Agilent 5973N色质仪上完成。操作步骤为:在炉中维持初始温度60 ℃ 5 min,再以8 ℃/min的速率升温至120 ℃,再继续以2 ℃ /min的速率升温至290 ℃,然后维持290 ℃加热30 min。

    3.1.1   有机质丰度

    较高的有机质丰度是烃源岩生烃的物质根本,在烃源岩质量和资源潜力评价中尤为重要[17-19]。本文以总有机碳(TOC)含量、游离烃(S1)和生烃潜量(PG=S1+S2)为指标,评价阜康凹陷芦草沟组烃源岩的有机质丰度。

    阜康凹陷芦草沟组烃源岩的TOC含量为0.15%~16.80%,平均值为2.33%,标准差为3.02%,变化范围较大;平面上,芦草沟组烃源岩TOC由低到高依次为阜南凹槽<阜北凹槽<阜中凹槽(表 1)。游离烃(S1)和生烃潜量(PG)与TOC具有强烈正相关关系,与TOC平面变化特征类似(表 1图 2a-b)。综合3个指标发现,阜康凹陷芦草沟组绝大部分样品属于中—很好质量的烃源岩,少部分样品为非烃源岩和优质烃源岩;平面上烃源岩有机质丰度由低到高依次为阜南凹槽(主体为非—中质量烃源岩)<阜北凹槽(中—很好质量烃源岩)<阜中凹槽(主体为好—优质量烃源岩)。

    表  1  准噶尔盆地阜康凹陷东部3个凹槽区二叠系芦草沟组烃源岩地球化学分析数据
    Table  1.  Geochemical analysis data of Lucaogou Formation source rocks in three subsags of the east Fukang Sag, Junggar Basin
    样品
    来源
    样品数/
    ω(TOC)/% PG/(mg·g-1) Tmax/℃ IH/(mg·g-1) PG/ω(TOC)/
    (mg·g-1)
    S1/ω(TOC)/
    (mg·g-1)
    阜康凹陷 52 0.1516.802.33(3.02) 0.1444.665.80(5.80) 418483446(16.26) 15.87431.25173.49(100.37) 22.22530.00232.24(123.85) 6.35145.0052.45(39.63)
    阜北凹槽 4 0.883.762.62(1.07) 0.889.746.71(3.54) 439480454(18.46) 73.86194.60149.82(45.48) 100.00309.21228.28(77.71) 26.14114.6078.46(32.32)
    阜中凹槽 27 0.1516.803.64(3.68) 0.1644.669.13(9.79) 428483451(15.47) 50.76392.40191.18(80.34) 58.33422.80247.28(99.62) 7.58141.7956.11(37.94)
    阜南凹槽 21 0.242.240.67(0.48) 0.1411.501.37(2.35) 418455435(10.66) 15.87431.25148.14(133.51) 22.22530.00200.87(170.43) 6.35145.0035.01(38.32)
    注:表中分式意义为 最小值 ~ 最大值  平均值(标准差) Tmax统计去除了小于400 ℃的数据,IHPG/ω(TOC)、S1/ω(TOC)计算时去除了TOC小于0.5%的数据。
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    图  2  准噶尔盆地阜康凹陷二叠系芦草沟组烃源岩地球化学特征
    Tmax去除了小于400 ℃的数据,IHPG/ω(TOC)、S1/ω(TOC)计算时去除了TOC小于0.5%的数据
    Figure  2.  Geochemical characteristics of Lucaogou Formation source rocks in Fukang Sag, Junggar Basin
    3.1.2   有机质类型

    烃源岩生油还是生气主要取决于有机质类型[15, 20-21]。常见用来判断烃源岩有机质类型的地球化学参数包括氢指数,但该参数常受成熟度影响,而用IHTmax相关图判断有机质类型通常更可靠。

    阜康凹陷芦草沟组烃源岩的氢指数(IH)为15.87~431.25 mg/g,平均值为173.49 mg/g,标准差为100.37 mg/g,氢指数总体不高,都不超过450 mg/g (表 1);平面上,芦草沟组烃源岩氢指数平均值变化趋势与TOC一致,由低到高依次为阜南凹槽<阜北凹槽<阜中凹槽(表 1图 2c-d)。IHTmax相关图指示阜南凹槽芦草沟组烃源岩的有机质类型较差,为Ⅱ—Ⅲ型干酪根,倾向于生气;阜北和阜中凹槽芦草沟组的有机质类型较好,都为Ⅱ型干酪根,既生油又生气(图 2c-d)。

    3.1.3   有机质成熟度

    具有较高有机质丰度和较好有机质类型的烃源岩能否大量生烃,还取决于有机质的成熟度,只有达到一定的成熟度范围,烃源岩才能生烃[22-24]。常见用来判断烃源岩有机质热演化程度的地球化学参数包括Tmax、C29甾烷ααα20S/ (20R+20S)、C29甾烷αββ/(ααα+αββ),奇偶优势参数CPIOEP,C31藿烷22S/(22S +22R)、C30藿烷βα/(αβ+βα)和Ts/Tm。

    Tmax指示阜康凹陷芦草沟组烃源岩的热演化程度从未熟到高熟均有分布(图 2d)。其中,Tmax指示阜北和阜中凹槽芦草沟组的成熟度略高,主体处于低熟—高熟阶段;阜南凹槽成熟度相对较低,主体处于未熟—成熟阶段,这与阜南凹槽康探2井的埋藏深度最浅(<5 000 m)的特征一致。

    对生物标志物成熟度指标而言,各参数反映的特征都基本一致(图 2e-f)。据PETERS等建立的热演化程度标准[24],发现C29甾烷ααα20S/(20R+20S)和C29甾烷αββ/(ααα+αββ)两个指标一致,阜康凹陷芦草沟组大部分样品处于成熟阶段(>0.4),少部分样品的Ro可能已达到0.9%~1.0%的较高成熟度阶段(在平衡值0.55和0.7附近)(图 2e)。随着成熟度的升高,Tm会在生油窗晚期全部转化为Ts达到平衡值[25]。由图 2f可见,阜南凹槽的Ts/Tm明显低于阜北凹槽和阜中凹槽,指示阜南凹槽样品的热演化程度较低,与Tmax指示的结果一致(图 2d)。

    阜康凹陷芦草沟组烃源岩的奇偶优势参数CPIOEP都在0.95~1.4区间内,接近平衡值1,这指示样品成熟度总体较高。综上所述,Tmax指示阜康凹陷芦草沟组烃源岩的热演化程度从未熟到成熟均有分布,且阜北和阜中凹槽烃源岩的成熟度略高于阜南凹陷。生物标志物成熟度指标指示阜康凹陷芦草沟组样品的热演化程度以成熟为主,少部分样品达到较高成熟度阶段,总体与Tmax指示结果一致。

    3.1.4   生烃能力

    烃源岩的生烃(资源)能力取决于烃源岩的有机质数量和质量,烃源岩的有机质数量主要受有机质丰度控制,并一定程度上受有机质热成熟度影响;有机质的质量则取决于有机质类型和母质来源[26-28]。本文采用样品的PGS1与TOC的比值来综合指示烃源岩的生烃能力。

    结果表明,阜康凹陷芦草沟组烃源岩的PG/ ω(TOC)为22.22~530.00 mg/g,平均值为232.24 mg/g,标准差为123.85 mg/g,变化范围较大(表 1);平面上,芦草沟组烃源岩PG/w(TOC)指示其生烃能力由低到高依次为阜南凹槽<阜北凹槽<阜中凹槽(表 1图 2g-h)。

    可用含油饱和度指数[OSI=S1/w(TOC)]来评估烃源岩是否具有页岩油勘探潜力,当OSI>100 mg/g时认为烃源岩具有页岩油潜力,而OSI<100 mg/g时则显示烃源岩无页岩油潜力[16]。如图 2h所示,阜康凹陷芦草沟组烃源岩绝大部分样品的OSI<100 mg/g,指示其页岩油潜力较小,但阜中凹槽的阜49井部分样品的OSI>100 mg/g,结合其生烃能力也较高,指示其可能具有页岩油勘探潜力。

    综合有机质丰度、类型和成熟度指标(图 3)可见,阜康凹陷芦草沟组烃源岩热演化程度指标Tmax与埋藏深度具有强烈的正相关关系(相关系数R2平均值为0.99),阜南凹槽热演化程度相对较低。其中,阜中凹槽芦草沟组烃源岩的有机质丰度最高、类型最好(Ⅱ型)、生烃能力也较强,阜49井还具有一定的页岩油勘探潜力;阜南凹槽芦草沟组的有机质丰度最低、类型较差(Ⅲ型)、生烃能力较弱;阜北凹槽芦草沟组烃源岩质量和生烃能力介于两者之间。对于烃源岩质量最好的阜中凹槽,烃源岩的有机质类型和生烃能力都随成熟度和深度的增加而变差或降低(图 3),这主要是由于随着埋深增大、烃源岩热演化程度增高所致。

    图  3  准噶尔盆地阜康凹陷二叠系芦草沟组烃源岩地球化学特征垂向分布
    紫色圆圈是5口井深度和Tmax的平均值,紫色线为误差范围;IHPG/ω(TOC)、S1/ω(TOC)计算时去除了TOC小于0.5%的数据;R2Tmax与埋藏深度的相关系数
    Figure  3.  Vertical distribution of geochemical characteristics of Lucaogou Formation source rocks in Fukang Sag, Junggar Basin
    3.2.1   与有机质来源相关的生物标志物特征

    Pr/nC17—Ph/nC18相关图不仅可以反映烃源岩沉积水体的氧化还原状态,也可指示有机质的生物来源[29]。阜康凹陷芦草沟组大部分样品都落在过渡的贫氧混合有机质区域,只有阜中凹槽极少部分样品落在氧化的陆相有机质区域和还原的海相/盐湖相有机质区域(图 4a)。

    图  4  准噶尔盆地阜康凹陷二叠系芦草沟组烃源岩与有机质来源相关的生物标志物特征
    Figure  4.  Biomarker characteristics associated with the source of organic matter of Lucaogou Formation source rocks in Fukang Sag, Junggar Basin

    甾烷/藿烷比值可反映真核生物(主要是藻类)/原核生物(主要是细菌)对烃源岩的贡献[30-31]。在藻类相对细菌为主要的初级生产者的显生宙海相沉积物中,约70%样品的甾烷/藿烷比值为0.2~2[31-32]。阜康凹陷的阜北凹槽和阜中凹槽芦草沟组样品的甾烷/藿烷比值主体落在显生宙海相范围内,而阜南凹槽的甾烷/藿烷比值都低于0.2(图 4b),这说明阜北凹槽和阜中凹槽芦草沟组大部分样品的藻类/细菌比例与显生宙平均值类似,沉积于藻类贡献大于细菌的富营养环境;而阜南凹槽则以细菌贡献为主,藻类发育受限制。

    规则甾烷C27—C29相对含量的多少可以用来判断生物母质来源,一般认为C27甾烷主要代表低等藻类,C29甾烷代表高等植物输入或绿藻[33-34]。C28/C29规则甾烷是年代相关参数:在三叠纪以前的C28甾烷主要来自特殊种属的绿藻,C28/C29甾烷比值较低;而在三叠纪后的中新生代,C28甾烷被认为与包括沟鞭藻、硅藻和颗石藻在内的叶绿素a+c藻类有关,C28/C29甾烷比值较高[34-36]。对阜康凹陷芦草沟组的规则甾烷C27—C29相对含量而言,阜南凹槽的C27/C29甾烷明显低于阜北和阜中凹槽(图 4c),指示其低等藻类/高等植物比例明显低于阜北凹槽和阜中凹槽。阜康凹陷芦草沟组大部分样品的C28/C29甾烷比值高于古生代海相平均值0.6(图 4c),说明研究区内大部分芦草沟组样品可能具有较高的类杜氏藻绿藻的生源贡献[37]

    C21/C23三环萜烷和(C19+C20)/C23三环萜烷相关图可反映三环萜烷的分布类型和母质贡献[38]。阜康凹陷芦草沟组样品的三环萜烷分布复杂,同时具有上升型、下降型、山谷型和山峰型(图 4d)。具体而言,阜北凹槽和阜中凹槽的三环萜烷分布类型较复杂,而阜南凹槽样品的三环萜烷分布都为下降型(图 4d),应是阜南凹槽芦草沟组的生物组成和沉积环境等与阜北凹槽和阜中凹槽不同的综合反映。

    综上所述,可以认为阜康凹陷芦草沟组的有机质来源为陆源高等植物和水生菌藻类的混合,可能具有较高的特殊种属绿藻贡献。平面分布上,阜北凹槽和阜中凹槽芦草组大部分样品的藻类贡献大于细菌,三环萜烷分布类型复杂;而阜南凹槽芦草沟组则是以细菌贡献为主、藻类发育受限制,三环萜烷为下降型分布类型,反映阜南凹槽的生源组成与阜北凹槽和阜中凹槽具有一定的差异。

    3.2.2   与沉积环境相关的生物标志物特征

    与沉积环境相关的生物标志物指标较多,以下主要讨论姥鲛烷(Pr)/植烷(Ph)比值与β-胡萝卜烷指数(β-胡萝卜烷/nC主峰)、伽马蜡烷指数(伽马蜡烷/C30αβ藿烷)以及C35S/C34S藿烷—C29αβ/C30αβ藿烷和C22/C21—C24/C23三环萜烷相关图。

    通常而言,Pr/Ph<1和Pr/Ph>1分别指示缺氧和氧化环境[39]。阜康凹陷芦草沟组样品的Pr/Ph变化较大,主体分布在0.5~2.2之间(图 5a),指示其主体沉积于贫氧—次富氧环境,与微量元素氧化还原指标结果一致[13]。平面分布上,阜北凹槽和阜南凹槽所有样品的Pr/Ph>1,而阜中凹槽大部分样品的Pr/Ph>1,少部分样品的Pr/Ph<1(图 5a),指示阜中凹槽芦草沟组烃源岩沉积于还原性相对更强的环境中。

    图  5  准噶尔盆地阜康凹陷二叠系芦草沟组烃源岩与沉积环境相关的生物标志物特征
    Figure  5.  Biomarker characteristics associated with the sedimentary environment of Lucaogou Formation source rocks in Fukang Sag, Junggar Basin

    β-胡萝卜烷指数常反映还原的高盐度环境,这是因为耐盐光合生物(如杜氏藻等)为应对高盐度环境,可积累细胞干重大于14%的β-胡萝卜素[38, 40-41]。与吉木萨尔凹陷芦草沟组的β-胡萝卜烷指数高达3[37]不同,阜康凹陷芦草沟组样品的β-胡萝卜烷指数都小于0.7(图 5a),这表明其沉积水体盐度明显低于吉木萨尔凹陷芦草沟组。平面分布上,阜中凹槽的β-胡萝卜烷指数也略高于阜北凹槽和阜南凹槽,这与Pr/Ph变化一致,指示阜中凹槽的沉积环境相对盐度更高、水体更还原。

    伽马蜡烷被认为是四膜虫醇的成岩作用产物,而四膜虫醇由生活于分层水体氧化还原界面的原生动物纤毛虫产生,因此伽马蜡烷指数常用以指示水体分层程度[42]。阜康凹陷芦草沟组伽马蜡烷指数的平面分布差异明显(图 5b),由高到低依次为:阜南凹槽(<0.2)<阜北凹槽(部分<0.2、部分>0.2)<阜中凹槽(大部分>0.2),指示阜中凹槽的间歇性水体分层最明显,总体与Pr/Ph和β-胡萝卜烷的指示结果一致。

    C34S/C35S藿烷—C29αβ/C30αβ藿烷、C22/C21—C24/C23三环萜烷相关图可区分碳酸盐岩来源和泥质岩来源的沉积岩[22]。由图 5c可见,阜康凹陷芦草沟组所有样品都落在海相/湖相泥岩区,无样品落在碳酸盐岩区,这说明阜康凹陷芦草沟组沉积于蒸发性较弱的环境中,没有达到碳酸盐岩形成的盐度条件,这与β-胡萝卜烷指数和伽马蜡烷指数反映的淡水—半咸水环境一致,也与微量元素盐度指标结果一致[13]。由图 5d可见,较高的C22/C21三环萜烷比值和较低的C24/C23三环萜烷比值常指示较高的碳酸盐岩/泥岩比例,指示阜中凹槽的碳酸盐岩/泥岩比例可能相对阜北凹槽和阜南凹槽更高。

    综上所述,阜康凹陷芦草沟组总体沉积于贫氧—次富氧、淡水—半咸水的间歇性分层水体环境中,表现出明显的泥岩沉积特征。平面分布上,阜中凹槽芦草沟组烃源岩的沉积环境相对阜北凹槽和阜南凹槽更还原、盐度较高、水体分层更明显、碳酸盐岩/泥岩比例更高,可能与阜中凹槽样品井更靠近湖盆沉积中心有关(图 1)。

    (1) 阜康凹陷芦草沟组绝大部分样品属于中—很好质量的烃源岩,Ⅱ—Ⅲ型有机质类型,主体处于低熟—高熟阶段,生烃能力变化大。平面分布上,阜中凹槽有机质丰度最高、类型最好(Ⅱ型)、生烃能力也较强,还具有一定的页岩油勘探潜力;阜南凹槽有机质丰度最低、类型较差(Ⅲ型)、生烃能力较弱;阜北凹槽介于两者之间。芦草沟组烃源岩的生烃能力还受到埋藏深度的影响。

    (2) 生物标志物特征表明,阜康凹陷芦草沟组的生烃母质为陆源高等植物和水生菌藻类的混合,可能具有特殊种属的绿藻贡献。平面分布上,阜北凹槽和阜中凹槽芦草沟组大部分样品的藻类贡献大于细菌,而阜南凹槽芦草沟组则是以细菌贡献为主,藻类发育受限制。

    (3) 阜康凹陷芦草沟组总体上沉积于贫氧—次富氧、淡水—半咸水的间歇性分层水体环境中,泥岩沉积特征明显。阜中凹槽的沉积环境相对阜北凹槽和阜南凹槽更还原、盐度较高、水体分层更明显、碳酸盐岩/泥岩比例更高。

  • 图  1  准噶尔盆地阜康凹陷位置及采样井位分布

    Figure  1.  Location and sampled well distribution of Fukang Sag, Junggar Basin

    图  2  准噶尔盆地阜康凹陷二叠系芦草沟组烃源岩地球化学特征

    Tmax去除了小于400 ℃的数据,IHPG/ω(TOC)、S1/ω(TOC)计算时去除了TOC小于0.5%的数据

    Figure  2.  Geochemical characteristics of Lucaogou Formation source rocks in Fukang Sag, Junggar Basin

    图  3  准噶尔盆地阜康凹陷二叠系芦草沟组烃源岩地球化学特征垂向分布

    紫色圆圈是5口井深度和Tmax的平均值,紫色线为误差范围;IHPG/ω(TOC)、S1/ω(TOC)计算时去除了TOC小于0.5%的数据;R2Tmax与埋藏深度的相关系数

    Figure  3.  Vertical distribution of geochemical characteristics of Lucaogou Formation source rocks in Fukang Sag, Junggar Basin

    图  4  准噶尔盆地阜康凹陷二叠系芦草沟组烃源岩与有机质来源相关的生物标志物特征

    Figure  4.  Biomarker characteristics associated with the source of organic matter of Lucaogou Formation source rocks in Fukang Sag, Junggar Basin

    图  5  准噶尔盆地阜康凹陷二叠系芦草沟组烃源岩与沉积环境相关的生物标志物特征

    Figure  5.  Biomarker characteristics associated with the sedimentary environment of Lucaogou Formation source rocks in Fukang Sag, Junggar Basin

    表  1  准噶尔盆地阜康凹陷东部3个凹槽区二叠系芦草沟组烃源岩地球化学分析数据

    Table  1.   Geochemical analysis data of Lucaogou Formation source rocks in three subsags of the east Fukang Sag, Junggar Basin

    样品
    来源
    样品数/
    ω(TOC)/% PG/(mg·g-1) Tmax/℃ IH/(mg·g-1) PG/ω(TOC)/
    (mg·g-1)
    S1/ω(TOC)/
    (mg·g-1)
    阜康凹陷 52 0.1516.802.33(3.02) 0.1444.665.80(5.80) 418483446(16.26) 15.87431.25173.49(100.37) 22.22530.00232.24(123.85) 6.35145.0052.45(39.63)
    阜北凹槽 4 0.883.762.62(1.07) 0.889.746.71(3.54) 439480454(18.46) 73.86194.60149.82(45.48) 100.00309.21228.28(77.71) 26.14114.6078.46(32.32)
    阜中凹槽 27 0.1516.803.64(3.68) 0.1644.669.13(9.79) 428483451(15.47) 50.76392.40191.18(80.34) 58.33422.80247.28(99.62) 7.58141.7956.11(37.94)
    阜南凹槽 21 0.242.240.67(0.48) 0.1411.501.37(2.35) 418455435(10.66) 15.87431.25148.14(133.51) 22.22530.00200.87(170.43) 6.35145.0035.01(38.32)
    注:表中分式意义为 最小值 ~ 最大值  平均值(标准差) Tmax统计去除了小于400 ℃的数据,IHPG/ω(TOC)、S1/ω(TOC)计算时去除了TOC小于0.5%的数据。
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-07-13
  • 修回日期:  2023-02-22
  • 刊出日期:  2023-03-28

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