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中新生界烴源巖分布及特征

(壹)烴源巖分布

經研究發現,合肥盆地中、新生界廣泛發育有烴源巖,烴源巖巖性以青灰、灰綠、深灰、暗色的泥質巖為主。同地層分布壹樣,合肥盆地烴源巖也可以分成肥北地區和肥南地區兩個大區。其中在肥北地區烴源巖主要發育於下侏羅統防虎山組、白堊系新莊組和邱莊組以及古近系定遠組;而在肥南地區,烴源巖則發育於中侏羅統三尖鋪組、上侏羅統黑石渡和下白堊統曉天組。合肥盆地中、新生界各組烴源巖累計厚度見表7-3,烴源巖平面分布見圖7-8。

表7-3 合肥盆地中新生界烴源巖累計厚度表

古近系古新統定遠組分布於定遠、爐橋、梁園、舒城等地,其中以定遠東興壹帶最為發育。它是壹套以湖泊相沈積為主的河湖相地層,巖性比較穩定,該組巖性可分五段,總厚可大於1810 m。潛在的生油巖以灰色、灰黑色泥巖、含膏泥巖、粉砂質泥巖為主。該組中灰色、灰黑色泥質巖類厚296 m,約占泥巖厚度的40%。在舒城凹陷合深2井、5井中分別發現了暗色泥巖,其厚分別為189.5 m,117 m。

上白堊統邱莊組主要分布於長豐—壽縣壹線,其他地方則零星分布。該組厚度變化較大,188~1300 m,但巖性變化較小。該組下部為壹套棕紅、紫紅色河流相沈積,上部過渡為洪泛平原沈積、淺湖相沈積。在五河縣邱莊剖面上可見壹層青灰、灰紫紅色薄層粉砂質泥巖夾棕黃色細粒長石砂巖,厚20.71 m。在合6井中,發育42層深灰色泥巖,單層厚度壹般為2~6 m,最大單層厚度14 m,累計厚度180 m。泥巖中普遍含有石膏、灰質,少量分散狀的黃鐵礦微粒。

下白堊統新莊組分布面積較廣,以盆地東北緣壹帶最為發育。為壹套河湖相碎屑巖沈積。該組下部為沖積扇沈積,中部過渡為河流相沈積,上部發育淺湖相沈積,局部發育深湖相沈積。合深1井中,該組中上部發育泥質巖,總厚約905 m,據合深8、9井揭示,該組發育有深灰、灰黑色泥巖、頁巖、灰質泥巖、泥灰巖及淺色灰巖。合9井生油層單層厚度壹般10~15 m,最大單層厚度68.7 m,兩口井累計厚度達600 m。在西王—章廣壹帶出露的新莊組中,上段發育有灰綠色、黃綠色、棕紫色泥質粉砂巖、泥巖,厚度大於100 m,而在古城壹帶該組上段中發育灰綠色、灰色泥巖夾灰黃色泥灰巖透鏡體,厚達448 m,在雨林集壹帶也有出露,但厚度減至50 m。

圖7-8 合肥盆地中、新生界生油巖分布圖

下白堊統曉天組僅出露於舒城縣曉天壹帶,為火山口湖泊相沈積,厚約1169 m。該組發育多層泥質巖類,巖性為黃褐、灰綠、黃綠色、深灰色、灰黑色泥巖、粉砂質泥巖、頁巖夾細碎屑巖為主,化石豐富。泥質巖類,累計厚度1039 m,其中暗色泥巖、頁巖累計厚度約468 m,占該組泥巖厚度的45%。從沈積相分析結果看,該組下段為濱淺湖相沈積,而上段為半深湖相沈積,為生油巖有利的生成環境。

上侏羅統黑石渡組區內分布比較廣泛,但厚度變化大。該組以河流湖泊相沈積為主,其底部發育沖積扇沈積,下部為河流相沈積,上部發育湖泊相沈積,故該組泥質巖類主要發育於上部湖泊相沈積之中。該組泥巖主要為灰綠色泥巖,厚度僅15 m。然而根據沈積環境分析,該組暗色泥巖分布範圍和厚度應該遠遠大於這個數值。

中侏羅統三尖鋪組主要分布於金寨、霍山等。野外觀測在霍山伍家廟剖面中在中部發育有厚約172 m的泥質巖類,其中暗色泥巖厚僅17 m。根據東張村剖面來看,該組中有泥巖、泥晶灰巖,在含礫中粗砂巖中有油跡分布。從沈積相分析看,該組下部為河流相沈積,往上出現淺湖相沈積,上部發展為網狀河流相沈積,由此可在推測該組下部淺湖相沈積中可能發育有較厚的暗色泥巖。

下侏羅統防虎山組,地面上僅出露於肥西防虎山壹帶,厚度大於400 m,主要為壹套沖積扇相、河流相的沈積。根據地震等資料,曾有學者推斷合肥盆地下侏羅統防虎山組暗色泥巖分布比較廣泛(圖7-9),但需進壹步的鉆孔資料的驗證。

圖7-9 合肥盆地下侏羅統防虎山組暗色泥巖推斷厚度圖

(二)烴源巖特征

1.下侏羅統防虎山組烴源巖特征

(1)有機質豐度:從防ZK-3、ZK-5和ZK-6井的炭質頁巖、泥巖、含煤砂巖、含碳泥質粉砂巖等樣品的測試結果可以看出(表7-4),防ZK-5井的炭質泥巖有機碳

表7-4 合肥盆地下侏羅統防虎山組有機質豐度表

8.14%,氯仿瀝青“A”0.065%,總烴542×10-6,都達到較好生油巖標準;其他井及其他井段測試樣品,有機碳含量在0.86%~5.35%之間,氯仿瀝青“A”為0.008%~0.027%,總烴含量為(40~151.4)×10-6,屬較差烴源巖。從上述樣品的平均值看,有機碳3.83%,氯仿瀝青“A”0.0262%,總烴含量190×10-6,該組烴源巖屬較差生油巖。

熱解結果顯示生烴潛力(S1+S2)為0.32~0.59 mg/g均未達到烴源巖下限指標,其原因可能與有機質類型和熱演化程度有關。按照Ⅲ型幹酪根、Tmax600℃條件進行恢復,其原始生烴潛力So可達到6.72~12.39 mg/g達到較好生油巖標準。

(2)有機質類型:表7-4中可得H/C原子比為0.36~0.46,O/C原子比0.028~0.05,屬Ⅲ型。防ZK-6井炭質粉砂巖的幹酪根碳同位素為-21.54‰,表明該組為陸相沈積。從表7-5防虎山幹酪根顯微組分組成可得,鏡質組占53.04%~75.06%,惰質組23.65%~40.64%,穩定組分4.03%~6.32%,可推知其幹酪根類型為Ⅲ型。

表7-5 合肥盆地下侏羅統防虎山組幹酪根顯微組分

表7-6為防虎山組飽和烴組成特征表。從中可以看到防虎山組烴源巖中正構烷烴碳數範圍在C14 ~C30之間,主峰碳為C16 ~C18。熱演化程度高RO>2%。隨著熱演化程度的增高,來自陸相植物的有機質中的正烷烴的重烴成分減少,輕烴成分增加,主峰碳前移,形成前峰型,顯示明顯的低碳優勢。因此∑比值高,為1.34~35.35,與熱演化程度相符(圖7-10)。飽和烴中Pr/Ph0.4~1.03,平均0.79,說明防虎山組烴源巖形成於弱還原環境。

表7-6 合肥盆地下侏羅統防虎山組飽和烴組成特征及熱演化參數表

綜合上述各項參數分析,防虎山組的有機質類型以Ⅲ型為主,個別為ⅡB型。

(3)有機質熱演化:從表7-6中可得防虎山組RO為2.21%~3.04%,Tmax為600℃,H/C原子比0.415~0.56,已進入過熟早期和晚期階段。對煤而言,已達到貧煤—無煙煤演化階段。

圖7-10 合肥盆地下侏羅統防虎山組正烷烴分布曲線圖

防虎山地區下侏羅統是由構造擠壓從南部舒城凹陷之下沖斷上來的,故其演化程度高是在預料之中的。據盆地模擬結果,盆地中部的侏羅系熱演化程度大致為RO1.0%~2.0%,盆地中部可能存在較厚的暗色泥巖,煤層以及湖泊相的烴源巖,故應該有較好的生烴潛力(廖靜娟,薛愛民,1994)。

2.上侏羅統黑石渡組生油巖

分析樣品LI-7-R2采自落兒嶺、釣魚臺剖面。該剖面巖性分三段:上段為深棕褐色泥巖夾灰巖結核;中段為礫巖、砂巖;下段深棕褐色泥巖、頁巖。分析樣品取自下段深棕褐色泥巖。

(1)有機質豐度:分析樣品有機碳含量低,含量僅0.18%;氯仿瀝青(A%)為0.0022%;其族組分飽和烴、芳烴、非烴、瀝青質分別占17.41%、5.02%、42.15%、35.41%;產烴潛量(S1+S2)為0.02 mg/g,為非烴源巖。

(2)有機質類型:分析樣品中飽和烴為17.41%、芳香烴為5.02%、飽/芳為3.4、非+瀝為77.56%、非+瀝/總烴指標為3.4等。母質類型以腐殖型為主體。依據熱解分析數據的統計,也可以劃分生油巖的母質類型。分析樣品中降解率(D%)、氫指數(IH)以及產油氣潛量(Pg)分別為0.92%、6 mg/g·Cot和0.02kg/t。上述指標均落入腐殖型範圍。

根據樣品紅外光譜測試結果(圖7-11)可以看出紅外光譜上2921 cm-1、2851cm-1以及1463 cm-1波段上呈較強的吸收峰,1601 cm-1波段吸收較弱,1710 cm-1波段吸收峰略高。可以推斷樣品中生油巖的母質屬於Ⅰ型。其推斷的結果與依據族組分、巖石熱解數據所作的推斷相矛盾,考慮到有機碳含量太低(0.18%),族組分結構的分析,以及巖石熱解的分析數據存在較大的誤差,故以樣品紅外光譜測試結果為代表。

圖7-11 上侏羅統黑石渡組LI-7-R2樣品紅外光譜圖

從該樣品飽和烴氣相色譜分析中(圖7-12),我們也可以看出其碳數範圍C12~C35,主峰碳為C18 ,以藻類為主;輕重烴比值()1.27,指示水生生物為主的母質類型;nC21 +nC22/nC28 +nC29比值2.14,指示湖生低等生物為主的有機質類型;奇偶優勢(OEP)1.03,若以此值評價生油巖,可歸於好的生油巖等級;姥鮫烷/植烷(Pr/Ph)值0.84,該比值小於1,與強還原環境有關。有人以Pr/nC17、Pr/nC18兩數值來區分沈積環境,該樣品Pr/nC17、Pr/nC18值分別為0.56、0.63落入湖泊相沈積範圍。

(3)有機質熱演化:分析樣品由於有機碳含量太低,巖石熱解中無法獲取最高熱解溫度數據,也無法獲取鏡質體反射率等參數,給有機質熱演化分析增加困難。從紅外光譜中,1710 cm-1波段有較強的吸收峰,說明有機質熱演化為未成熟和低成熟。來自飽和烴色譜奇偶優勢OEP值約1.03,推斷生油巖已成熟。從黑石渡組成巖階段分布的結果為晚成巖A期,由此可粗略推斷分析樣品有機質已處於成熟階段的早期。

圖7-12 上侏羅統黑石渡組LI-7-R2樣品飽和烴氣相色譜圖

綜上分析可以看出盡管分析樣品有機碳含量很低、氯仿瀝青“A”含量很低,但是有機質類型好,有機質熱演化也已進入成熟階段。若考慮到分析樣品已遭受到較強烈的氧化作用,致使有機碳大量流失,該組生油巖的評價等級應該有所提高。

3.白堊系烴源巖特征

(1)有機質豐度:根據大橋凹陷白堊系有機質豐度測試結果可以看出(表7-7):下白堊統新莊組生油巖(根據合淺8井)有機碳含量0.437%~1.172%,平均0.77%;氯仿瀝青“A”含量介於0.0026%~0.017%,平均0.0081%,除壹塊樣品達到0.068%以外,其余樣品均在0.02%以下;總烴含量(20~45)×10-6,平均29.75×10-6,除壹塊樣品達到483×10-6;生烴潛力在0.13~0.24 mg/g,平均0.19 mg/g。總的來看,下白堊統新莊組生油巖有機質豐度呈高有機碳、低氯仿瀝青“A”、低總烴、低生烴潛力,僅從有機碳含量指標看達到了好的生油巖標準外,其余各項指標均未達標,其原因可能是高演化所致。

表7-7 大橋凹陷白堊系有機質豐度表

上白堊統邱莊組生油巖有機碳含量0.158%~0.8084%,平均值0.42%,峰值0.4%~0.6%;氯仿瀝青“A”含量0.076%~0.215%,平均0.118%,峰值0.1%~0.15%;總烴含量(24.9~740)×10-6,平均214×10-6,峰值(125~250)×10-6;生烴潛力S1+S2在0.41~1.51 mg/g,平均值1.0 mg/g。總的來看,上白堊統邱莊組生油巖呈低有機碳、高氯仿瀝青“A”、低總烴、低生烴潛力的特點,說明有機碳轉化為可溶有機質的能力較強,但本組生油層厚度較小,生烴潛力不大。

(2)有機質類型:下白堊統新莊組生油巖幹酪根組分(表7-8)中,腐泥組占0~5%,殼質組壹般在50%~79%之間,鏡質組占15.7%~50%,個別樣品中惰質占82.7%,H/C原子比0.36~0.6,O/C原子比13C的千分值均大於-22.4,綜合上述指標,新莊組幹酪根屬Ⅲ型。

表7-8 大橋凹陷白堊系幹酪根類型指標表

上白堊統邱莊組生油巖幹酪根組分中,腐泥組、殼質組、鏡質組所占比例分別為0.7%~4%、25.7%~62%、31%~66.7%,H/C、O/C原子比分別為0.36~0.6、0.15~0.26,氫指數均小於94 mg/g,幹酪根δ13C為-22.0‰~-22.2‰。綜合上述指標,該組幹酪根屬Ⅲ型。

下白堊統新莊組生油巖中飽和烴介於12.19%~56.61%,平均24.89%;芳烴含量11.63%~37.77%,平均19.85%;非烴含量9.18%~51.89%,平均32.89%;瀝青質壹般7.01%~46.95%,平均22.17%,飽和烴+芳烴含量可達44.74%。由於該組氯仿瀝青“A”總量低,其絕對含量仍然很低。從表7-9可以看出,該組生油巖正構烷烴碳數範圍在C14~C29之間,主峰碳C25~C19,Pr/Ph比值小於1,說明形成於還原環境。OEP值介於1.04~1.44之間,平均1.18,有人據OEP值評價生油巖,該組生油巖屬較好生油巖。甾烷 C27/C29比值介於0.64~0.81之間,說明陸源高等植物占優。

表7-9 大橋凹陷白堊系生油巖可溶有機質類型表

上白堊統邱莊組生油巖中氯仿瀝青“A”組成,飽和烴介於0.84%~12.41%,平均4.37%;芳烴含量有兩高點,分別為30.59%,31.62%,其余樣品在2.35%~8.33%,平均7.17%;非烴含量高達62.4%~92.47%,平均81.14%;瀝青質壹般0.25%~2.47%,平均1.31%。具有低飽和烴、低芳烴,低瀝青質、高非烴的特點,其余特征與新莊組生油巖上相似,∑C21+C22/∑C28+C29比值9.31,暗示了湖生低等生物的數量已占主體(徐偉民,1993)。

(3)有機質成熟度:大橋凹陷白堊系有機質成熟度指標(表7-10)。下白堊統新莊組生油巖的RO為1.083%~1.321%,平均1.202%,Tmax497~499℃,平均498℃,屬高成熟階段。

表7-10 大橋凹陷白堊系有機質成熟度指標

上白堊統邱莊組有機質接近成熟,RO在0.473%~0.565%之間,平均0.516%,Tmax為432~486℃,平均為459℃。

4.古近系定遠組烴源巖特征

古近系定遠組烴源巖地化指標見表7-11。

(1)有機質豐度:定遠組烴源巖有機碳含量0.21%~0.93%,平均0.59%;氯仿瀝青“A”含量0.0092%~0.4078%,平均0.1787%;總烴含量(109~278)×10-6,平均163.5×10-6;生烴潛力S1+S2為0.08~1.41 mg/g,屬中等—較好生油巖。

表7-11 合肥盆地古近系生油地化指標

(2)有機質類型:有機質顯示Ⅱ-Ⅲ型幹酪根特點,飽/芳比1.00~2.41,主峰碳C25~C27,δ13C-21.1%~-23.9 ‰。

(3)有機質成熟度:定遠組生油巖RO為0.64~0.74,Tmax為428~464℃,平均440.2℃,接近成熟演化階段。

(三)烴源巖評價

下侏羅統防虎山組,生油巖厚度露頭上不足1 m。巖性以炭質頁巖為主。有機3.83%,已達好的生油巖標準,氯仿瀝青“A”0.0262%,總烴190×10-6,屬較差烴緣源巖;有機質屬Ⅲ型,鏡質體反射率2.21%~3.04%,Tmax600℃,有機質熱演化已進入過熟階段。考慮到盆地中部可能存在較厚的暗色泥巖、煤層或湖泊相烴源巖,故該組應有較好的生烴潛力。

中侏羅統三尖鋪組生油巖,厚僅17 m,巖性為暗色泥巖,有機質含量低,為0.06%,氯仿瀝青“A”0.0099%,總烴16.83×10-6;有機質類型好,屬Ⅰ型,有機質熱演化已達成熟階段,但該組生油巖厚度太小,分布局限,生油潛力不大。

上侏羅統黑石渡組,生油巖厚度15 m,巖性為灰綠色泥質巖。有機質含量低為0.18%,氯仿瀝青“A”0.0022%,總烴4.84×10-6,各項指標均未達標;有機質類型好,有機質熱演化也已進入成熟階段,由於生油巖厚度太小,分布又局限,故生烴潛力不大。

下白堊統新莊組,生油巖厚約300 m,巖性以深灰、灰黑泥頁巖為主。有機碳為0.77%,氯仿瀝青“A”0.081%,總烴29.75×10-6,除有機碳含量達到好的烴源巖標準外,其余各項指標均未達標。有機質類型差(Ⅲ型),RO為1.202%,Tmax498℃,屬高成熟階段。該組分布較廣,生油巖厚度較大,故該組生油潛力值得進壹步探討。

下白堊統曉天組,生油巖厚度468 m,巖性為暗色泥、頁巖,從沈積相分析該組下段為濱淺湖相沈積,上段為半深湖沈積,為有利的生油環境,由於該組僅分布於火山口湖泊,故生烴潛力不大。

上白堊統邱莊組,生油巖厚約180 m,巖性為深灰色泥巖為主。有機碳0.42%,氯仿瀝青“A”0.118%,總烴214×10-6;生烴潛力1.0 mg/g;有機質類型屬Ⅲ型,但湖生低等生物含量增多;RO0.516%,Tmax459℃,有機質接近成熟。烴源巖屬中等—較差等級。該組分布較廣,厚度略薄,故該組生油巖潛力較大。

古近系定遠組,生油巖厚約296.4 m,巖性為灰色、灰黑色泥質巖類。有機碳0.59%,氯仿瀝青“A”0.1787%,總烴163.5×10-6,屬中等—較好烴源巖;有機質呈Ⅱ—Ⅲ型;RO0.64%~0.74%,Tmax440.2℃,接近成熟演化階段。該組分布局限,潛力不大。

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