黔中隆起东部龙里凯里地区油苗有机地球化学特征及其成因分析

第42卷第2期中国地质Vol.42,No.22015年4月GEOLOGYINCHINAApr.,2015中国地质,2015,42(2)林家善,谢渊,刘建清,等.黔中隆起东部龙里—凯里地区油苗有机地球化学特征及其成因分析[J].中国地质,2015,42(2):504-514.LinJiashan,XieYuan,LiuJianqing,etal.OrganicgeochemistryofLongli-KailioilseepagesontheeastmarginoftheCentralGuizhouUplift[J].GeologyinChina,2015,42(2):504-514(inChinesewithEnglishabstract).黔中隆起东部龙里—凯里地区油苗有机地球化学特征及其成因分析林家善1谢渊1刘建清1赵瞻1冯伟明1朱东君2(1.中国地质调查局成都地质调查中心，四川成都610081;2.中石化华东分公司非常规勘探指挥部，山西临汾042100)提要：黔中隆起东部发现有大量的中—古生界油苗。应用色谱、色谱-质谱及同位素等测试技术，系统地研究了油苗的地球化学特征及油源。结果表明，受黔中多期次构造抬升活动的影响油苗的热演化程度均处于成熟阶段；大冶组（T1d）原油的生物标志物、族组分及单体烃碳同位素组成与古生界油苗存在明显差异，其烃源岩为研究区西南部的T1d油页岩；茅口组（P2m)原油为单源供烃，与栖霞组（P1q）烃源岩具亲缘关系；红花园组（O1h）原油具混源特征，主要来源于下寒武统牛蹄唐组，同时受翁项群组（S2w）泥质岩段的影响。其中，S2w泥质岩段具晚期生烃的特征，预示着研究区下古生界存在一套特殊的含油气组合，这对评价该地区的油气前景具积极意义。关键词：黔中隆起；油苗；有机地球化学；碳同位素；油源对比中图分类号:P618.13；P593文献标志码:A文章编号:1000−3657(2015)02−0504−11收稿日期：2014-06-24；改回日期：2014-11-06项目资助：中国地质调查局地质调查项目(1212011120967和1212011220744)联合资助。作者简介：林家善，1982年生,男,硕士,工程师,主要从事油气地质研究工作；E-mail:[e-mail]。OrganicgeochemistryofLongli-KailioilseepagesontheeastmarginoftheCentralGuizhouUpliftLINJia-shan1,XIEYuan1,LIUJian-qing1,ZHAOZhan1,FENGWei-ming1,ZHUDong-jun2(1.ChengduCenter,ChinaGeologicalSurvey,Chengdu610081,Sichuan,China;2.UnconventionalExplorationHeadquarters，EastChinaCompany，SINOPEC，Linfen042100,Shanxi,China)Abstract：MassivePaleozoic-Mesozoicoil-seepagesoccurintheeastGuizhouuplift.Inthispaper,crudeoilsampleswereanalyzedbyGC,GC-MSandIRMS,withadiscussionontheirorganicgeochemistryandtheoil-sourcecorrelation.Theresultsshowthatallofthecrudeoilsarematurateandinfluencedbymulti-uplifttectonicactivities.ThecrudeoilsfromLowerTriassicDayeFormationoriginatedfromoilshaleinthisformationandaredifferentfromPaleozoicoil-seepagesinbiomarkers,familycompositionandfreecarbonisotopiccomposition.ThecrudeoilsfromMiddlePermianMaokouFormationisgeneticallyrelatedtoLowerPermianQixiaFormation,thecrudeoilsfromLowerOrdovicianHonghuayuanFormationoriginatedfromshalesectionofMiddleSilurianWengxiangqunFormationandLowerCambrianNiutitangFormation,andtheshalememberofMiddleSilurian中国地质,2015,42(2)WengxiangqunFormationistheproductoflatehydrocarbongeneration,suggestingtheprobableexistenceofasetofspecialoil-bearingcompositions.Thesedataareofpositivesignificanceforpetroleumprospectinginthisarea.Keywords：CentralGuizhouUplift;seepage;organicgeochemistry;carbonisotope;oil-sourcecorrelationAboutthefirstauthor:LINJia-shan,male,bornin1982,master,engineer,mainlyengagesinthegeologicalstudyofoilandgas;E-mail:[e-mail].黔中隆起及周缘地区具有丰富的油气显示，自20世纪70年代以来仅在“下组合”就相续发现了瓮安古油藏、麻江古油藏、凯里残余油藏等，表明研究区在地史上经历了大规模的油气成藏过程，根据韩世庆等人的估算仅麻江古油藏的残余沥青储量就达3.8×108t[1]，展现了良好的勘探前景，是目前南方海相油气勘探的热点地区。近年来，随着勘探工作的深入开展，在上古生界及中生界中也相续发现了大量的液态油苗。这些油苗对于分析有效烃源岩的性质及油气的成因具有重要意义。以往对黔中隆起的石油地质研究主要涉及“下组合”层系的烃源岩评价、成藏规律以及油气保存条件方面[2-4]；近年来针对下古生界油苗及沥青的油源识别方面取得了不少新的认识，但仍存在争议[5-11]。争议的焦点主要有以下2方面：（1）是单元供烃还是多元供烃？（2）上古生界二叠系烃源岩是否参与供烃？此外，前人的研究认为南方的原油及烃源岩处于热演化的高-过成熟阶段，针对下古生界目标层系的油气勘探应以找气为主[3,12,13]。那么在中国南方的局部地区是否存在相对较低热演化区域呢？如果存在，将对南方油气勘探工作的开展产生较大影响。本次研究较为系统地对黔中龙里至凯里地区的油苗显示点进行样品采集，研究了原油的母质类型、形成环境，探讨其成熟度，并进行了油源分析对比。1地质背景黔中隆起是上扬子板块的一个东西向早古生代隆起带，展布于贵州中西部赫章、大方、织金、修文、开阳一带，南北为黔南坳陷和滇黔北部坳陷所夹，西南与滇东隆起之间被垭都—紫云断裂所走滑错断，东北接武陵坳陷（图1）。黔中隆起形成与发展主要经历了早古生代郁南运动、都匀运动、广西运动、紫云运动及晚古生代东吴运动[14]。其中发生于晚奥陶世五峰期至早志留世龙马溪期的都匀运动活动最为强烈，造成黔中古陆继续向北扩大，古陆北界达毕节—松林—湄潭—江口一线，该线以南缺失五峰期至早志留世龙马溪期沉积[15]。后经燕山期和喜马拉雅期的造山运动，全区发生强烈的褶皱、构造隆升和剥蚀作用，使早期形成的油气藏遭到严重破坏，在地表形成大量的油气苗显示，局部保存较好的地区形成残余油气藏，如虎庄残余油气藏。1样品采集与实验分析本次研究分别在黔中隆起东部的龙里谷角镇、凯里大风洞、凯里洛司、凯里洛棉等地对下奥陶统至下三叠统的油苗进行了系统的采集，为了进行油源对比，笔者采集了区内下二叠统栖霞组（P1q）、下寒武统牛蹄塘组（ϵ1n）的烃源岩样品（图1）。原油产于灰岩储集层的溶蚀孔洞及裂缝中，其中产于下三叠统大冶组（T1d）、中二叠统茅口组（P2m）与中志留统翁项群（S2w）的原油多呈黄色、黄绿色，而下奥陶统红花园组（O1h）的原油为棕褐色（图2）。对原油及烃源岩进行了族组分及色谱、质谱分析，测定了干酪根、原油及其族组分碳同位素组城，并对部分样品的饱和烃单体碳同位素组成进行了图1黔中隆起构造单元图及采样位置图Fig.1TectonicunitmapofCentralGuizhouUplift,showingsamplingsites第42卷第2期505林家善等：黔中隆起东部龙里—凯里地区油苗有机地球化学特征及其成因分析中国地质,2015,42(2)测定。样品的抽提、生物标志化合物及稳定碳同位素组成的测定均由中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室完成。首先采用索氏抽提法提取可溶有机化合物，固体部分用于提取干酪根。将抽提物用硅胶氧化铝层析柱分离族组分，然后在Agilent5975MSD上进行气相色谱联用仪（GC-MS）分析生物标志化合物。在饱和烃溶液中加入尿素甲醇饱和溶液沉淀出尿素络合的正构烷烃部分，后用正己烷萃取出单体正构烷烃化合物，在同位素质谱IsoPrime、气相色谱HPAgilent6890N上测定其稳定碳同位素组成。2油苗有机地球化学特征凯里及其周边地区T1d、P2m、S2w和O1h地层中原油的部分有机地球化学特征如表1~2所示。2.1原油族组分一般认为，原油族组成中饱和烃含量、非烃含量的高低与原油成熟度密切相关。原油成熟度越高，饱和烃含量越高，非烃含量越低；相反，则饱和烃的含量越低，非烃的含量越高。此外，生物降解作用也可以使原油中饱和烃的含量降低而非烃和沥青质的含量增高[16]。如表2、图3所示，T1d油苗的饱和烃含量达60%以上，饱和烃/芳烃比值在4~11，饱和烃馏分占绝对优势。P2m油苗的饱和烃含量低于30%，饱和烃/芳烃比值为0.55~0.82。O1h油苗的饱和烃含量差异较大在24.52%~65.70%，饱和烃/芳烃比值为0.49~3.81（虎47井数据引自参考文献[5]）。可见，T1d油苗的饱和烃含量明显高于P2m及O1h油苗，而其非烃+沥青质组分却介于P2m与O1h油苗之间。通常情况下相近地区地层时代越新图2各油苗显示点照片A—为T1d油苗；b—为P2m油苗；c—为S2w油苗；d—为O1h油苗Fig.2Photographsofoilseepagesa-OilseepageofT1d；b-OilseepageofP2m；c-OilseepageofS2w；d-OilseepageofO1h506中国地质2015年中国地质,2015,42(2)其原油成熟度越低，而研究区饱和烃组成反应出来的成熟度差异恰恰相反。另外，从原油饱和烃色谱分析可知（图3），饱和烃分布完整且基线十分平稳，表明原油未受生物降解作用的影响。由此可见，成熟度及生物降解作用并不能解释该地区原油族组分组成的差异。通过对比O1h原油样品的组分可以发现，虎47井原油与KL-Y2的族组成相仿，而与KL-Y1截然不同，表明地表原油轻质烃类的散失可以在一定程度上影响原油的族组分。因此，笔者认为造成上述不同地层间原油的族组成差异主要是样品轻质组分的散失所致。值得注意的是，S2w原油为黄绿色、O1h原油为棕褐色，且均具有较好的流动性（图2-