Question

上古生界烃源岩

Answer 1

煤系烃源岩的显微组分组成十分复杂，常包含有低等生源的藻类、高等植物生源的各类有机组分和成因相对复杂的无定形物质。不同显微组分的组合可造成煤系烃源岩有机质类型的千变万化。由于华北地区石炭二叠纪成煤古地理、古环境和成煤古植物的相似性，决定了华北地区上古生界煤系烃源岩有机质类型在区域分布上的相似性，即总体上有机质类型相对单一，以腐殖型为主要类型。尽管华北地区零星分布有一些特种煤类，如山西浑源的藻煤、蒲县烛煤、河东角质残植煤等，有机质类型可达到Ⅱ型乃至Ⅰ型标准，但这些特种煤的局限分布特点，在烃源岩有机质类型的总体评价上无关宏旨。因此，作为华北地区上古生界广泛分布的、以腐殖煤为主的煤系烃源岩平均化学成分的相似特点，总体表述了有机质类型的相似性和单一性。

图3-2-10 上古生界烃源岩H/C、O/C原子比频率分布图

1.烃源岩C、H、O元素组成

对南华北地区、渤海湾地区及沁水块坳上古生界烃源岩的C、H、O元素组成的统计表明（图3-2-10），尽管同一地区烃源岩的H/C、O/C原子比存在一定的分布范围，但众数范围集中，H/C原子比总体较低，近90%的样品H/C原子比分布在0.50～0.90（图3-2-10a），少部分H/C＞1.2者主要为特种煤；O/C原子比主要分布在0.04～0.10范围内，主要表现为Ⅲ型有机质特点。且不同地区上古生界烃源岩的元素组成不存在明显区别（图3-2-11）。这些特征总体反映了上古生界烃源岩有机质类型的分布特点，换言之，有机质类型不是造成上古生界烃源岩残余生烃潜量差别的主要因素，而主要与烃源岩的后期演化有关。

图3-2-11 上古生界烃源岩元素组成范氏图

2.氢指数分布特征

华北地区上古生界不同区块947个岩石样品氢指数分布特征如（图3-2-12）所示，除沁水块坳样品主要分布在t_max＞470℃、I_H＜40mg/g_TOC的区域外，其他区块样品在t_max-I_H分类图上形成密集的点群，反映各区块氢指数分布的差异不明显，进一步表征了华北地区上古生界有机质类型的单一性（图3-2-12）。比较而言，黄骅块坳、文安块坳和南华北徐淮地区的部分样品，氢指数相对较高，少部分样品接近Ⅱ型乃至Ⅰ型有机质标准。

3.有机显微组成分布特征

华北地区上古生界烃源岩形成于沼泽相、三角洲相、潟湖-海湾相、河流相和台地相等多种沉积环境，包括煤、炭质泥岩、暗色泥岩、灰岩等多种烃源岩类型。煤高度富集有机质，显微组分总量一般占全煤的70%以上，平均为89.5%；暗色泥岩有机质较少，显微组分总含量占全岩的0.8%～8.7%，平均为2.7%；灰岩显微组分总量仅占全岩的0.1%～1.2%，平均为0.5%，但是，其含量仍然远高于下古生界碳酸盐岩。分析研究结果表明，不同区块、不同层位及不同类型源岩，它们的显微组成表现出明显的差异和一定的变化规律（见表3-2-12）。

图3-2-12 上古生界烃源岩t_max-I_H分类图版

（1）就烃源岩类型而言，煤的显微组分组成以镜质组为主（多超过50%），惰性组次之（多为5%～40%），壳质组+腐泥组贫乏（含量一般＜30%，多数仅2%～15%）；暗色泥岩的显微组分组成则明显不同，多数样品比较富含壳质组和腐泥组（富氢组分含量一般＞30%），反映出暗色泥岩的有机质类型相对煤偏好。

（2）就层位而论，同一类型烃源岩（无论煤还是暗色泥岩），上古生界各个层位的显微组分组成面貌基本相似。低煤级煤显微组分组成绝大多数落在镜质组40%～90%、惰性组5%～50%、壳质组+腐泥组＜30%的区域内；高煤级煤一般以镜质组和（或）惰性组占绝对优势（两者含量之和超过95%），壳质组和腐泥组微不足道（＜5%）。暗色泥岩也有类似特点，低成熟—成熟暗色泥岩大多相对富集壳质组和腐泥组（占25%～80%），镜质组与惰性组互为消长；高成熟暗色泥岩则贫壳质组和腐泥组（不足10%），以镜质组和（或）惰性组占优势。

（3）总体而言，上古生界煤显微组分组成以文安块坳、黄骅块坳和临清块坳较好，富氢的壳质组+腐泥组含量较高（一般5%～40%），其余区块壳质组+腐泥组含量较低（＜15%，多数不足10%）。由于上古生界暗色泥岩和灰岩样品分析较少，各区块显微组分组成的变化规律不甚明显。

表3-2-12 华北地区不同区块上古生界烃源岩显微组分组成表

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