中国西北地区侏罗纪煤系油气形成.pdf

、 石 乡 开发 烘 、 3 名 哪 。 此 Ⅲ M 形 VO 【2 5 No ． 3 1 j、 ． 一 、 ＼ e 一 t哥 中国西北地区侏罗纪煤系油气形成 之一 ￡ i l ； 0 ． 堕蕉王n ’ 赵文智n 鲞 曼旺 罗 平n ’ 孟繁有‘ ’ 赵长毅‘ “ 杨福忠‘ 朱兴珊‘ 1 中国石油玉蛙 气羹 团公 司石油勘探开发科学研 究院 2 中国矿 业太学 3 新疆石油学院 4 山东矿 业学院 前 言 早在 5 0 ～6 0年代， 中国西北地区就发现了一些 源于侏罗纪煤系地层的小油田． 如准噶尔盆地南部 的齐古油田、 吐哈盆地七克台和胜金口油田、 柴达木 盆地冷湖油田等 I _ ， 但由于对煤系地层成油条件 认识不够， 又受勘探技术等限制， 没有获得进一步突 破。自6 0 年代以来， 澳大利亚吉普斯兰 G i p p s l a n d 盆地 、 库 伯 C o o p e r 盆地 、 苏 拉 特／ 博 恩 S u r a t ／ B o we n 盆地[ ’ 】 、 印度尼西亚 马哈坎 Ma h a k a m 盆 地 J 、 加拿大鲍弗一马更些 B e a u f o r t Ma c k e n z i e 盆地 _ 1 等在煤系地层中发现了大量油气 ． 国外对煤 系地层生油问题进行 了相当多的研究[ 3 - 2 0 ] ， 有 了较 深认识， 认为煤系地层不仅能生气， 也可以生油。8 0 年代末至 9 0年代初， 吐哈盆地侏罗纪煤系地层油气 勘探获得重大突破． 在我国引起了对西北地 区侏罗 纪含煤盆地油气勘探和煤 系地层生油研究的热潮， 促进 了准噶尔盆地、 塔里木盆地库车坳 陷、 焉耆盆地 等侏罗系油气勘探． 并获得大的发现_ 2 - z 7 ] ． 0。 国外煤系含油气盆地主要在白垩纪一第三纪发 育【 1 0 , ” ] 。 而在我 国西北地区， 侏 罗纪 是最主要的 聚煤期[ 2 g , 2 9 ] ． 煤系含油气盆地在侏 罗纪发育 ； 此外， 我国侏罗纪煤系与国外白垩纪～第三纪煤系存在差 异． 例如树脂体含量第三系煤 中一般很高． 而西北地 区侏罗系煤中其含量很低。虽然西北众多盆地中的 6 5 个盆地 面积达 1 ． 3 41 0 k m 有侏 罗系 平均 厚 2 ～3 k in ， 但已获得的勘探结果说明． 并非所有含 煤盆地都能找到石油， 要有特定地质、 地球化学条件 才能形成油气田。本文主要探讨我国西北地 区侏罗 纪煤系有机质及 其油气地球 化学特征、 油气形成模 式和煤系中主要油气源岩。 ①陈建平等． 西北地 区侏罗系生烃潜力评竹． 1 9 9 6年 。 基本地质背景 1 构造演化和盆地类型 西北地 区现今总体呈造 山带环绕稳定地块的构 造格局， 前中生代经历 了漫长的板块相互碰撞 、 拼贴 运动。三叠纪， 该区进入板内演化阶段， 在剥蚀夷平 作用下， 三叠纪末期整个西北地区地形高差较小． 成 为侏罗纪含煤盆地发育的古地貌背景。侏罗纪， 西 北地 区以阿尔金 断裂 为界， 分为北部新疆 区和南部 蒙甘青 区 见图 1 ， 构造面貌截 然不同 新疆 区 总 体为挤压沉降． 主要发育大型拗陷型盆地， 断陷作用 较弱 ； 蒙甘青区则以隆起为主， 主要在隆起边缘发育 断陷型盆地和小型山间盆地。 新疆 区在三叠纪末准平原化的古地貌基础上， 受早侏罗世早期局部地 区拉张应力的影响， 形成分 隔性较强的断陷盆地， 至早侏罗世晚期， 盆地范 围有 所扩大 ， 但仍可能是相互分隔的； 中侏罗世， 全区整 体性拗 陷 整个北疆地区可能为一个盆地 ， 在此背 景下， 仍有一些张性正断层发育， 往往控翩着沉积中 心的位置； 至 中侏 罗世晚期， 受早期燕 山运 动 的影 响， 地壳整体抬升； 晚侏 罗世， 新疆区的统 一盆地再 次成为众多分隔的盆地。蒙甘青 区早侏罗世沉积范 围很小， 中侏罗世在广泛潮湿气候的控制下． 山问盆 地或山前断陷盆地普遍发育中侏罗统。 晚侏罗世以来， 阿尔金断裂带南北两侧的构造 发展仍有 明显差异 新疆区晚侏 罗世至 白垩纪挤压 作用再次增强， 造 山带大规模抬升， 盆地范围缩 小， 克拉通内大型拗陷盆地接受粗碎屑为主的沉积， 一 些造山带内小盆地抬升明显， 缺失相应地层 ； 早第三 纪再次整体沉降， 沉积范围扩大。蒙甘青 区晚侏罗 世至第三纪差异沉降明显， 总体来看， 由早到晚构造 维普资讯 石油勘探与开发 - 地质 勘探 V 0 1 2 5 N o 3 圈 l 西北地区早、 中侏罗世原始沉积体系分布略圈 据赵文智等。 1 9 9 6 略有修改 活动中心由南向北、 由西 向东转移。 晚第三纪以来． 由于印度板块与欧亚大陆板块 碰撞， 西北地区进入统一的构造强烈活动期， 造 山带 大规模逆冲隆升， 盆地则整体相对下沉， 尤其是造山 带 山前部位， 普遍发育再生前陆盆地， 而且多被磨拉 石所充填。在造 山带 内部， 有的盆地在挤压作用下 迅速拗 陷， 接受较厚的上第三系沉积， 有的随造 山带 抬升， 致使侏 罗系出露地表。 由上述可知， 阿尔金断裂南北两侧的构造演化 差异使新疆区和蒙甘青区的侏 罗纪煤系地层发育有 所不同， 而白垩纪 以来的各期构造运动则使其烃源 岩成熟演化有较大差异。 2 侏罗纪原盆地沉降带 原盆地指侏 罗系沉积阶段就存在的洼地， 在侏 罗纪大部分时期都有湖沼环境发育。西北地区侏罗 纪形成六太原盆地 沉降带 见图 1 ①准噶尔盆地 乌伦古一三塘湖盆地为主体的沉降带 该带像罗系 厚度大， 湖相和湖沼相 比例高， 由该带向南、 向北， 侏 罗系减薄 ， 湖沼相 比倒降低 ； 已在三塘湖盆地中部发 现小湖小油 田。②准噶尔盆地南部一吐鲁番坳陷为 主体的沉降带。该带傈 罗系最厚选 4 5 k m， 是北疆 地区早、 中侏罗世 水最集中、 原盆地发育时间最长 的沉降带 ； 目前找到的侏罗系 自生 自储油气 田最多 、 规模最大。④库 车坳陪一焉耆盆地 为主体 的沉降 带。该带侏 罗系厚 1 ． 5 ～5 k in， 湖沼相集 中发育； 已 发现宝浪油 田和依奇克里克等油 田． 塔北隆起牙哈 一 提尔根等油气 田聚集的烃类 也 由该带侏 罗系所 生。④塔西南坳陷为主体的沉降带， 包括喀什、 叶城 地 区与塔 东 南地 区偏西 部。该带 侏 罗 系最厚 达 4 k in， 湖沼相集中发育； 柯克垭油田原油可能来自该 带侏罗系。⑤柴达木西北缘沉降带。侏罗系厚 1 8 ～ 4 ． 5 k in， 不仅发育煤和煤 系泥岩， 还发育 油页岩， 以湖沼相沉积为主体 ； 已发现冷湖、 马海、 南八仙、 鱼 卡等侏罗系小油气 田。⑥ 祁连 山褶皱带 北缘沉降 带。该带西 起酒泉盆地． 东至六盘 山盆地， 南至 民 和 、 双临盆地， 北至雅 布赖盆地， 处于祁连山褶皱带 和阿拉善地块接合部． 原盆地分隔性强 、 成带性差、 规模较小 ； 已在民和盆地、 潮水盆地发现 小油 田， 雅 布赖盆地有油气显示。 3 侏罗纪聚煤期沉积环境和烃源岩分布 早侏 罗世中、 晚期和中像罗世早、 中期是西北地 区的主要聚煤期， 也是煤系烃源岩形成的主要时期。 该期气候温暖潮湿， 植被繁盛 ． 古植物最具多样性 ， 广泛存在沼泽 、 浅湖、 半深湖环境， 普遍发育煤、 炭质 泥岩 页岩 、 油页岩和湖相 暗色泥岩这 4类烃源岩。 由于新疆区和蒙甘青 区构造位置、 古地貌和盆地类 型不 同． 该聚煤期沉积环境差异较大。 阿尔金断裂以北的大型盆地 如准噶尔盆地 、 吐 维普资讯 1 9 9 8年 6月 陈建平 等 中国西北地区侏罗纪煤系油气形成 之一 哈盆地、 塔北地 区 为拗陷型盆地， 具断陷性质。早、 中侏 罗世 ， 盆地宽缓 ， 深断沉降中心 紧靠 山前， 治泽 和浅湖区是盆地 主体， 半深湘或深湖区一般位于断 陷最深部位， 并且由于周期性淤浅， 形成深湖一半深 湖一浅湖一河流沉积旋回， 存在 区域性成煤沼泽环 境， 出现遍及盆地全部或大部的泥炭 煤层 事件 例如， 吐哈盆地西山窑组煤层几乎可在全盆地追踪， 中、 下侏罗统泥岩和煤层均很发育， 分布面积广而厚 度大。西北地 区主要的盆地 如准噶尔盆地、 吐哈盆 地、 库车坳陷、 焉耆盆地、 伊犁盆地及三塘湖盆地等 侏罗系厚达 2 --5 k in， 均发育较厚的煤系烃源岩 下 侏 罗统比中侏 罗统更发育 ， 暗色 泥岩一般 厚 0 ． 0 5 ～ 1 ． 5 k in． 煤层一般厚 0 --0 ． 2 5 k in。 在断陷作用下成盆的多为中小型盆地， 一般分 布在现今 的山间地带和阿 尔金 断裂 带及其以南地 区， 通常不发育下侏罗统， 中侏 罗世是主要沉积期。 中侏罗世西北地 区气候和植被条件相似， 但断陷型 盆地的沉积 、 成煤条件与拗 陷型盆地大不一样。断 陷型盆地 或凹陷 有 相对较深水的沉积 区， 发育湖 相烃源岩， 缓坡发育一些沼泽及河流、 浅水三角洲沉 积。侏罗系主要分布在柴达木盆地、 潮水盆地、 雅布 赖盆地、 西宁一 民和盆地、 北山地区等， 湖相泥岩和 油页岩很发育， 许多盆地暗色泥岩厚 0 ． 1 ～l k m， 但 煤层远不如新疆 区发育， 分布较局 限， 厚度也较小， 累计厚度一般 为0 ～0 ． 0 3 k m， 局部厚 0 ． 0 5 ～0 ． 1 k m。 煤系烃源岩基本地球化学特征 1 显微组分组成和分布特征 西北地区侏罗纪煤系烃源岩显微组分总体组成 镜质组 、 惰质组 、 壳质 组和腐泥组加权平均分别为 了 0 6 0 0 主4 o 舞 2 0 1 0 镜 质 屯 腐 所 掘 坩 组 镜 情 廊 盾 组 组 壳 腐 m 泥 组 5 9 ． 8 1 ％、 2 3 3 5 ％、 9 ． 6 7 ％和 7 1 7 ％． 显微组分中以 富氧组分占绝对优势， 富氢组分仅占 1 ／ 6 符合陆相 含煤岩系的一般规律， 但煤 与泥岩有所 不同 见图 2 a ， 煤 中镜质组的含量显然要高于泥岩， 壳质组和 腐泥组含量低于泥岩。 各盆地泥质烃源岩 中， 腐泥组和壳质组含量极 不均匀。例如腐 泥组 的含量， 三塘湖盆地平均可达 5 6 ． 5 9％ 以沥青质体占优势 ， 福海、 共和 、 木里等盆 地低于5 ％． 其它盆地一般为 1 O％～4 O ％； 壳质组含 量分布类 似， 如 吐拉盆 地平均 达 4 7 ％， 三 塘湖、 民 和、 木 里 、 六 盘 山盆 地低 于 6 ％， 其 它盆 地一 般 为 1 0 ％～3 0 ％。西北地区 9 5 ％以上的煤 为腐殖煤． 以 富含镜质组为特征 也有少量几 乎以惰质组为主 ， 腐泥煤和残殖煤数量很少 仅占笔者所分析样品的 4 5 ％ 。煤 中显微组分组成也很不均 匀， 分区性较 强， 新疆区多数盆地壳质组和腐泥组含量普遍 高于 1 0 ％． 其它盆地一般低于 5％ 见图 2 b 。另外， 下侏 罗统八道湾组比中侏罗统西山窑组更富含壳质组， 如焉耆盆地八道湾组壳质组平均含量约为 1 6 ％， 西 山窑组仅约为 5 ％。 煤中壳质组主要 由孢子体和角质体构成， 在显 微组分中所占比例较低 某些盆地偶见壳质组局部 富集， 形成残殖煤煤层 ； 泥质岩 中壳质组 以碎屑壳 质体占优势。树脂体和树皮体 木栓质体 的含量普 遍极低 一般低于 0 ． 5 ％ ， 因此这 2种主要的早期 生烃组分对西北地区侏罗纪煤系成油的贡献很小。 2 有机质类型 西北地区侏 罗纪煤系泥岩干酪根 H／ C原子 比 绝大多数小于 1 ， 0 ， 煤的该值一般小于 0 ． 9 。煤和煤 系泥岩干酪根碳同位素值 一般为 一2 7 ％ 0 ～一2 2 ％ 0 比一般湖相泥岩重， 但煤和煤系泥岩之间相差不大； a 煤和泥岩显馓组分 总体枸成 ； b 煤中腐泥组和壳质组含量分布 图 2 西北地 区侏 罗系烃源岩显微组分组成 图、 1 网圈 一 网 闲图 盔 曩 葛 皿 L m 皿 皿 _E m 山 鄂 尔 亭 晰 世 蜻 和 州 陡 婀 祁 连 九 景 岭 北 山 地 市 北 托 克 l 睛 准 嘻 蝣 青 库 扯 助 咋 Ⅱ ∞ 叶 啦 维普资讯 石油勘探与开发 地 质勘探 Vo 1 ． 2 5 No 3 干酪根红外光谱分析显示， 脂族基团含量一般较低， 芳香 族 基 团 含 量 较 高， 煤 系泥 岩 的 1 4 6 0 c mI 1 ， 1 1 6 0 0 c m 比值一般为 O ． 2 ～1 ． 0 ， 煤的一般为 0 ． 1 ～ 0 6。 据大量样品热解分 析结 果 见 图 3 ， 热解 生油 潜量相 同时， 煤系烃源 岩的热解氢指数 一般为 2 O -- 6 0 0 mg ／ g 低于湖相泥岩 酒东盆地 白垩系 的， 煤 鼍 旦 鬓 埔 曩 平均 为 2 3 0 ～2 5 0 mg ／ g ， 油页岩一般高于 3 0 0 mg ／ g ， 有机 碳 含 量 为 2 ％ ～ 5 ％ 的 泥 岩 平 均 为 2 7 0～ 3 0 0 mg ／ g 最高达 5 0 0 mg ／ g以上 ， 其它泥岩和炭质 泥岩一般低于 2 0 0 mg ／ g 。 由上述可见， 煤系烃源岩 有机质以Ⅲ型为主 煤和炭质泥岩～般 为 Ⅲ型 ， 部 分为 Ⅱ型， 极少数为 I型， 可成烃的类脂成分含量 比 湖相有机质 中的低。 0 l 1 O 。 热解生油潜量 噶尔 吐哈 6焉葺 热解生油礴量 m 0 北缘 祁连地IX ． 口 ； 、 民和 。六髓山 x鄂尔客斯 a 煤系泥岩 、 油面岩 ； b 煤 图 3 西北地区煤系烃源岩热解生油潜量和氢指数关系图 3 成烃潜力 1 l墁 皋泥岩和油 页岩 与一般湖相泥岩相 比， 西北地 区侏 罗纪煤系泥 岩形成时的水体一般较浅 多为浅湖和半深湖 ， 且 由于聚煤期陆生植物很发育， 陆源有机质输入量远 高于非聚煤期湖相沉积物， 而水生有机质 藻类等 含量相对较低． 因此煤 系泥岩有机质所含类脂成分 相对少， 生烃潜力也相应低。 由图 3 a可见． 西北地 区侏罗纪 煤系泥 岩的热解 生烃 潜量一 般 为0． 1 ～ 4 0 mg ／ g ， 按照划分烃源岩类型 的生油潜量标准和氢 指数与有机质类型关系_ 2 ， j ， 以差一 中等烃源岩为 主 热 解生 油潜 量为0 ． 5 ～2 O mg ／ g的属差， 2 0 ～ 6 O mg ／ g的为中等 。需注意的是 ， 由于探井多钻于 构造高部位， 一般难取得主要油源层的样品， 可能使 平均生油潜量偏低。西北地 区有机碳含量为2 ％～ 5 ％的煤系泥岩是煤系中最好 的烃源岩 ， ～些盆 地中的主要煤 系泥 质油源层中水生有机质含 量较 高。 平均热解生油潜 量一般高于3 ． 5 mg ／ g 。如 吐哈 盆地台北凹陷下侏罗统泥岩平均热解生油潜量约为 4 mg ／ g ， 高出全盆地 平均值 1 5 ～2 ． 5 mg ／ g ～倍左 右， 为中等一好烃源岩， 是台北凹陷的主要油源岩 ； 再如焉耆盆地八道湾组煤系泥岩的平均有机碳含量 为3 ． 1 0 ％， 平 均热解生油潜量 为8 ． 0 9 mg ／ g ， 它 们也 是焉耆盆地油气的主要源岩 ； 叉如准噶尔盆地腹部 和南部八 遭 湾组 煤 系泥 岩 的平 均 有机 碳 含量 为 2 ． 0 4 ％， 平均热解生油潜量为 9 0 3 r n g ／ g 。其它盆地 如库车坳陷和伊犁、 三塘湖 、 柴达木、 民和、 雅布赖 等盆地 也相类似。 煤系地层中常有油页岩分布， 其有机碳含量一 般为 5 ％～4 0 ％， 热解生油潜量为 2 0 --2 0 0 m g ／ g 少 数可高于 2 0 0 mg ／ g ． 显微镜下可见有机质主要源于 藻类等。这类烃源岩是很好的油源岩． 在西北地 区 煤系含油气盆地中分布较普遍， 尤其是阿尔金断裂 以南地 区， 如柴达木 、 民和、 潮水、 北 山等盆地。 2 煤 和 炭质泥 岩 煤中有机质高度富集． 有机碳台量很高， 一般为 5 0 ％～8 0 ％， 少数达 9 O ％以上。但有机碳含量不能 作为衡量煤生成油气能力的指标， 煤 生成油气的能 力主要取决于富氢显微组分的含量。 由图 2 b和 图 3 b 可见， 新疆区煤的富氧组分含量和热解生油潜量 明显高于蒙甘青 区的煤 ． 如新疆区八道湾组煤的热 解生油潜量， 焉耆盆地 平均 为 1 9 6 mg ／ g ，吐哈盆地 台北 凹 陷平 均 为 1 8 9 mg ／ g ．三塘 湖 盆地 平 均 为 1 8 0 mg ／ g ， 而蒙甘青 区的柴达木盆地、 祁连 山地 区、 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 1 9 9 8年 6月 陈建平 等 中国西北地 区侏 罗纪蝣 I 系油气形成 之一 5 河西走廊及北山地区等． 煤的热解生油潜量多低于 l O O mg ／ g 。 由图 3 b可见， 西北地区主要侏 罗系含煤 盆地 3 0 0余个煤样中， 绝大多数样品的热解生油潜 量与热解氢指数有很好的线性关系。按照氢指数与 有机质类型的关系和煤的生油潜力评价标准[ z s ] ， 多 数煤样氢指数为 1 5 0 ～2 7 5 mg ／ g ， 相应的生油潜量为 1 0 0 --2 0 0 mg ／ g ， 属差烃源岩 ； 部分煤样氢指数为 2 7 5 ～ 4 0 0 mg ／ g ， 相应 的生油潜 量为 2 0 0 ～3 0 0 mg ／ g ， 属 中等烃源岩。吐哈盆地 台北凹陷、 准噶尔盆地、 焉耆 盆地等大多数煤样生油潜量为 l O 0 --2 0 0 m g ／ g ． 部分 为 2 0 0 ～3 5 0 mg ／ g ， 以差生油煤 为主。少数煤 样 主 要来 自阿尔金断裂以南的柴达木、 祁连 山区、 靖远、 西吉盆地等， 惰 质组含量很高 ， 形成于氧化性相对较 强的泥炭沼泽环境 的氢指数低于 1 5 0 mg ／ g ， 生油潜 量低于 l O O mg ／ g ， 再考虑到煤对烃类的吸附性会使 氢指数增高， 它们基本是非生油煤。 煤系炭质泥岩 的有机碳 含量与油页岩可能相 似． 但显微组分组成很 不同． 其有机质组成与煤 相 似， 生油潜力相对较低， 一般为差烃源岩。 未完待续 第一作者简丹陈建平， 男． 3 5岁， 高蜓工程 师． 大学表科学历． 现从事新 区勘挥 有机地球化学研完工作。地址 北雨市 9 l O信 箱石 油地 质 研 究所 ． 邮政 编 码 1 0 0 0 8 3 。 收稿 日期1 9 9 8 O l 2 1 编辑王孝陵 本刊新辟“ 应力场研究” 专栏和“ 专家建议” 栏 目 地应力在油气田 藏 形成过程 中和对勘探 和开发的重要影响 已越来越被石油界 所认识。 本刊已陆续发表若干相关或专题论文， 引起 了读者注意， 引发 了新的思路。例如． 中国石油天 然气总套司前副总经理李天相在读 了本刊 1 9 9 8年 第 1 期 刊出的“ 构造应力场对油气运移的影 响” 作者孙雄、 洪汉净 摘要后， 给本刊主编刘 雨芬写信， 提 出 “ 请您考虑就 ‘ 三维应力状 态下 可变形介质中地震波传播速度的各向异性 问题及其对三维地震资料处理 的彰响’ 是否可以请 青刊征集并发表一些论文， 我觉得有现实意义。 为1进一 步促进 与油气勘探开发领域相 关的 应力场 古、 夸 构造应 力场和其它 因素产生的应 力作用 研究， 本刊 自 1 9 9 8年 第 3期始， 开辟 “ 应力场研究” 专栏， 欢迎各方面作者将有 关油气勘探开发领域应力场研究的成果、 研究思路等 撰写论文投稿． 本刊将择有创新性和一定研 究深度的论文在该专栏优先发表。 我国油气勘探开发界有一大批老专家， 他们 为我 国石油工业的发展立下了汗 马功劳， 目前 仍煞关注着许多生产、 科研难题的研 究进展 ； 我 国已涌现为数众多的中、 青年油气勘探、 开发专 家， 他们将为 中国石油工业的继续发展建功立业。为 了及时将专家们的研究思路 、 有关建议等 转达给本刊读者， 本刊将 自1 9 9 8年 第4期起， 开辟“ 专家建议” 栏 目， 欢迎油 气勘探开发界 的各 位专 家撰文 长短均可 赐稿， 本刊将择意义重要的优先在该栏 目刊登。 石油勘探与开发 编辑部 维普资讯 ，牡罗 皇 E 燃 探 ； 曝 或 PE TROl _EUM EXP Lf RAT1 0N A D DEvEL OP M ENT 涮 一 I。 中国西北地区侏罗纪煤系油气形成 孟 繁友 。 赵文智 l 秦勇 2 赵长毅 1 ’ 杨福忠 罗 朱 兴 之二 平【 1 ] t 3。 ． I - 珊 1 中国石油王蚌气集 团 司石油础碌开发乒学研 窆院 2 国矿 业大掌 3 新疆石 学院 4 山末矿业学院 煤系原油及天然气地球化学特征 l 原油性质特征 1 一般物理化学性质 西北地区侏罗纪煤 系原油一般为半透明一透明 状的轻质油和凝析油 褐色， 墨绿色， 浅褐一浅黄 色， 无色 ， 只有少数为黑色粘稠原油， 密度 为 0 ． 7 ～0 ． 9 g ／ c 多 为 0 7 5～0 ． 8 5 g ／ c ； 含 蜡 量 为 5 ％ ～ 2 0 ％， 多属中蜡 到低 高蜡 原油， 只有少 数为 低 蜡原 油， 极 少数 为高 蜡或特 高蜡原 油； 含 硫量一 般 小于 0 ． 5 ％， 属低硫原 油。原油族 组成 中， 饱和烃含 量通 常占 7 0 ％～9 0 ％， 芳烃含量一般低于 2 0 ％， 非烃 、 沥 青质含量一般低于 1 0 ％。 2 碳 同位 素特 征 西北地 区侏罗纪煤系原油继 承了煤 系有机质 中 的碳 同 位 素 分 布 特 征，d ”C值 一 般 为 一2 9 ％ o ～ 2 4 ％， 比一般 潮相原油要高约 2 ‰ ～4 ‰。吐哈盆 地原油碳同位素较重， d ” C值为2 8 ‰ ～一2 5 ‰ 以 2 7 ％～ 2 6 ％ o 为主， 平 均2 6 ． 6 ‰ ， 是典 型煤 系 原油。焉耆盆地和潮水盆地青土井原油 d C值都约 为2 7 ％ o ， 民和盆地原油 d ” C值在 一2 8 ％ o ～2 6 ‰， 也是较典型煤系原油。准噶尔盆 地彩南油 田煤系原 油可能有二叠系 的湖相原油混入， d ”C值 为 3 0 ％ ～ 2 6 ％ 柴达木盆地侏罗系原 油主要为侏 罗系湖 相泥岩和油页岩生成， d ” C值 为一3 2 ‰～ 2 5 ‰。 3 成熟度 西北地 区徕罗纪煤系原 油中， 绝大多数饱 和烃 OE P值为 1 ． 0 ～1 2 ， C P I值为 1 1 ～1 ． 3 ， C 2 l／ C 2 2 比值在 3以上 ； 石蜡 指数 为 1 ～3 ， 庚烷值 为 0 ． 2～ 0 3 ； n - 。 甾烷 s ／ sR 值大于 0 4 ， 9 甾烷 ／ n t阳 值大于 0 ． 4 5 ， 属正常成熟原油 见图 4 ； 这 些原油芳烃 甲基菲指数 为 0 4～0 8 ， 甲基菲分布分 数 为 0 4 ～0 6 ， 根据与 R 换算方程 J ， 可知成熟 度相当于 R 值 0 ． 7 ％～1 ． 3 ％左右。少数原油属 低 成熟原油 见图 4 ， 没有未成熟原油 o塔坐木 -焉 占 口 噶 尔 二睛 x} C 克 赴 L 盘 口 卉北 潮水 △ 一 柴选木 口鄂尔 多斯 D D O I U 2 u 3 Oq u 0 一 ， m s { R 围 4 西北地区侏罗纪煤系原油成熟度划分 围 2 天然气性质特征 西北地 区侏罗纪煤系地层中天 然气资源也较丰 富 - ”】 ， 但其中已发现的天然气储量 以石油当量 计 远低于石 油储量 其原 因应是大 多数侏 罗纪煤 目前仍然未达到生成大量天然气的成熟 阶段。由吐 哈盆地和准噶尔盆地之例 见图5 可以看 出， 煤层的 煤成、 I I 汕型 I 【 I 碳 f 々 采刑倒 旨气 ， I V埤直气和汕型 1 V堞l戎 L 型11稆， 气 ，VI 煤战 汕型气和以台气l 0叶咕赫地 x 噶尔 地 图 5 西北地区侏罗 系天然气碳 同位素成 因分类 围 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 4 石油勘探 与开发 地质勘探 V 0 1 2 5 N o 4 生气贡献是次要的， 主要气源岩也是煤系泥岩。 1 天然气中重锰 含量高 ， 以上组分平均 高达 2 0 ％， 高 于 煤 成 气 的重 烃 气 含 量 - ] ， 9 0 ％ 以 上 属于湿气， 与油型气的组成更相似 2 天然气 ” C 值 为 一4 5 ． 2 ‰ ～一3 5 ． 6 ‰ 吐 哈盆地 4 9个 天然 气 样 品该值 平 均 为 一4 0 7 ‰ ～ 一 3 8 ‰， 8 7 ％样 品为 一4 4 ‰ ～ 一3 8 ‰， 仅 有 4 ％样品 小于 ～3 8 ‰ ； ” 值均小于 一2 5 ‰， ”C 3值一般 小于 ～2 4 ‰。如果 按碳 同位 素划分天 然气类型I 3 】 见图 5 ， 吐哈盆地天 然气多属接近 油型气的混 台 气， 部分样品完全分布在油型气 区域， 没有典 型煤 成 气； 准噶尔盆地天然气多为混合气和油型气， 部分为 典型煤成气 来 自盆地 南部天山山前深埋高成熟侏 罗系 。 生物标志物特征和油源对比 煤系原油来源于含煤地层 中的陆源有机质和少 量水 生有机质， 因此生物标 志物分布也具有 明显的 陆源有机质特征， 与一般非煤 系湘相有机质特征 l 3 ] 有所不同。下面 主要 以吐哈 盆地 为何， 简述西北 地 区侏罗纪煤系有机质和原油生物标志物 主要分布特 0． 2 0． 4 0 6 c T c ， 藿 烷 征 见图 6 、 图 7 1 饱和烃 碳数分布一般为 c 3 0 ， 以 1 以前 的低碳数正构烷烃为主， 后 的高碳数烷烃 含量 低， ／ 2 比值一般 为 2 ～5 。类异戊二烯化台物 具有姥鲛烷优势， 煤系泥岩姥植 比 P r ／ P h 一般小于 4 ， 煤和炭质泥岩一般太于 4 ， 煤 系原油一般为 1 0 ～ 1 O 多为2 ～5 。煤 系原油 P r ／ n C 1 和 P h ／ n C 1 值较低 一般前者小于 0 ． 5而后者小于 0 ． 2 ， 表明类异戊二 烯烃相对于 正构烷烃 含量较低， 与一般 湖相原油有 差异 2 二环倍半萜烷含量较高。原油中 8 ． 9 H 一 补 身烷和升补身烷含量高， 有些甚至高于 C 3 藿烷 的 含量 新疆地 区吐哈 、 焉耆等盆地煤 系原 油的补 身 烷／ 藿烷值一般为 0 5 ～2 ， 蒙甘青地区原油一般 小于 0 4 ， 体现 了成烃母质的一些差异。 3 一般认为海松烷、 降海松烷、 松香烷等三环 二萜类化合物来源于树脂类【 ， ” J 西北 地区 侏罗纪煤系原油、 泥岩 、 煤和炭质泥岩 中极少含或 不 含这类化台物， 表 明树脂体等显微组分不是西 北地 区侏罗纪煤系烃源岩的主要成烃组分。 4 三环萜烷含量较低， 通常不超过五环萜烷 含 量 的1 0 ％， 且以 2 以前低 碳数萜烷高 于 2 以后 高 l 0 D 8 连0 6 越 蓦 鞋nd I 2 怩 博 油 00 D l 0 2 I 3 0 4 0 5 0 6 0 7 2 0 Rc1 烷 印 c t烷 件罗系 岩 0蜕质掘岩 x 叠系 岩 件罗系煤 原汕 图 6 吐 啥盆地侏 罗系烃源 岩和 原油 生物 标志物对比图 岫 帅 c 维普资讯 1 9 9 8年 8月 陈建平 等 中国西北地区徕罗纪煤系 油气形成 之二 ． L i～ 一 ．．一正 ． ． 峰号代表的化合物名称 ．． ． 山 L 一 J 4 j ．L I ～ ． ． fI l f ， ． ．～．． ． ⋯ ～． ～ 一 L ． ． ． a m ／ z 1 9 1 l c 2 0 三环萜烷， 2 一 3 三 环萜烷 ， 3 一 4 四环萜烷， 4 一Ts ， 5 一T Ⅲ． 6 一 一 9 藿烷 ， 7 一 9 丁 s ， 8 一c m重 排藿烷， 9 一 9 莫 烷． 1 0 一 - 岛0 藿烷． 一 一 c 真烷， 1 2 一 - l 藿烷 2 2 S ， 2 2 R ， l 3 一伽马蜡烷， 1 4 一妒- c 女 藿烷 2 2 S ， 2 2 R ． 1 5 一c 苯并藿烷； b m／ z 2 1 7 1 一孕 甾烷， 2 一 一 c 重 排甾烷 2 0 S ． 3 ～ 。 C 2 T 胆 甾烷 2 0 S ， 4 一 一 9 重排 甾烷 2 0 S十榔 一 T 异胆 甾烷 2 0 R， 5 ～ c “ 胆 甾烷 2 0 R． 6 一 c 重排 甾烷 2 0 R， 7 ⋯ s 胆 甾烷 2 0 R． 8 ～ 。 9 胆甾烷 2 0 S ， 9 一 鹕争 c 异胆 g t 2 0 R ， NS ， l 0 ⋯ 9 胆 甾烷 2 0 R 圉 7吐哈盆地煤系烃源 岩和 原油 的萜烷| m／ z 1 9 1 及甾烷 【 m／ z 2 1 7 质 量色 谱圉 碳数萜烷为特征 见图 7 ， C 2 以上三环萜烷含量极 低。四环萜烷相对于三环萜烷含 量也较高 ， C 2 四环 萜烷含量通常高于 c 三环萜烷。湖相有机质和原 油的三环萜烷含量特征一般与之相反 。 5 T s 、 c 2 9 r r s 、 c 重排藿烷和伽马蜡烷在煤和炭 质 泥岩 中含量很低或不含， 而煤 系泥岩和原油中通 常含有， 其含量高低与沉积环境和成熟度有关 5 _ 。 在吐哈盆 地， 煤 和煤 系泥岩 间互沉 积， 成熟度 相同， 成熟度对 Ts ／ Tm、 C 2 。 ／ C 2 。 藿烷 的影响应该一致， 但 煤和炭质泥岩中这 2项 比值 比原油和煤 系泥岩中低 很多， 而煤 系泥岩与原油很相似 见图 6 a和图 7 。 6 五环萜烷中以 C 2 7 、 C 2 9 、 0 和 l 藿烷 莫烷 为主 见图 7 ， 约占萜烷 总含量 的 8 0 ％以上， 在未成 熟和低成熟烃源岩中还含较高的莫烷。煤 和炭质泥 岩与煤 系原油 和煤 系泥 岩相 比， 前者 1 7 C 2 7 藿 烷 T m 和 。 藿烷 的含量 比后者更高 见 图 6 b ， 煤 系 原油与煤 系泥 岩相似， 与煤 和炭质 泥岩差 异较 大。 。与 藿烷 的相互关系也表明， 煤系原油与煤系泥 岩相似， 而与煤和炭质泥岩不同 见图 6 c 。 7 煤和炭质泥岩中通常含有苯并藿烷， 原油和 煤系泥岩中一般不含 见图 7 。 8 煤系有机质和原油通常 以 C 2 。 甾烷 为主， C 2 ， 和 C 2 B 甾烷相对较少。煤系泥岩 C 2 9 甾烷通常 占 4 0 ％ -- 8 0 ％， 煤 和炭质泥岩通 常 占 7 { 】 ％ 以上； 煤 系原油 维普资讯 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 6 石油勘探 与开 发 地 质勘探 V。 】2 5 N o 4 。 甾烷一般占 4 0 ％～7 0 ％， 多数为 6 0 ％～7 0 ％。 9 煤 系原 油和烃源岩 中通 常含有较高 的重 排 甾烷 见图 7 ， 表明有机质形成于偏酸性而水体较浅 的沉积环境。 1 O 煤和炭质泥岩中甾／ 藿值通常小于 0 ． 1 ， 湖 相有机质和湖相原油一般大于 0 ． 5 甚至大于 1 ． 煤 系原油和煤系泥 岩中通常 为 0 ． 1 ～0 ． 6 。图 6 d很 好 地显示 了煤 系泥岩 、 煤系原油与煤 及炭质泥岩 之间 的差异 。 西北地 区侏罗纪煤 系原油和煤 系泥岩的生物标 志物组成十分相似． 而煤和炭质泥岩与煤系原油差 异较大 ， 可见煤 系泥岩是侏 罗纪煤系中的主力烃源 岩。应该说 明． 吐啥盆地 中煤层也 可能形成 了部分 原油 图 6中一些八道湾 组煤样各种 特性 与煤系泥 岩和煤系原油相近 ． 但与煤系泥岩的贡献相比． 煤 和炭质泥岩是次要烃源岩。 吐哈盆地是西北地区侏 罗纪煤炭资源最 丰富的 盆地之一． 也是我国聚煤密度最大的盆地 _ 2 ， 然而其 石油却主要来源于煤系地层中的泥岩。可以认为这 一 结论对西北地区侏 罗纪煤 系含油气盆地具有普遍 意 义。 未完待续 第二作者简介赵文智． 男， 3 9岁， 教授衄高衄工程师， 获硕士学 位， 现 从事油 气勘挥地质，蟪台研 兜和地质勘挥 科研管理 工作。地址 北 京市 9 1 0信 箱院部 邮政蝙码 1 0 0 0 8 3 收稿 B期1 9 9 7 1 1 - 2 o 编辑王孝陵 ■■■■■■■■ ●●●● k ■■■■●-●●●●★●●●●●●●j ■ ●●●●●●●●●●●●●●● 沉积岩测年 钾一 氩法 样品制备要求 沉积 岩测年难度远 比火成 岩测年大得 多． 尤其 是样 品前处理 的要求更高， 同时分 析也更 复杂。例 如用钾一 氩法分析砂 岩 耐， 首先要在扫描 电镜 下找 出 伊利石胶结物含 量 最丰 富的样 品； 然后用丙酮溶 液 浸泡样品． 用低速 离心分离法分 离， 从 中制备 出粘土 舟离物 ； 用 X - 衍射仪和透射 电镜检查分离物 的纯度； 用低温氧等离子气体 中灰化 的方 法 不能用化 学预 处理方 法 清除有机质。若采 用 火成 岩常规年代分 析的方法去进行沉积 岩测年， 会得 出板 无代表性 的 年龄数据。要得到近于合理 的年龄数据， 对样 品有 3 项要求 ①睬伊利石胶结物之外， 样 品由没有任何含 K 或 Ar的其 它矿物 ； ② 伊利石 生成后， 样 品始终处 在