Question

海相烃源岩的基本特征与演化

Answer 1

中国古生代海相克拉通盆地烃源岩主要有腐泥型泥质烃源岩和腐殖型煤系烃源岩 2类，前者主要分布在四川、塔里木、鄂尔多斯盆地下古生界中，后者主要分布在华北、扬子克拉通和塔西南地区的石炭—二叠系及三叠系中。海相泥质烃源岩以有机质丰度高、类型好、演化程度高为特征，主要分布在原始边缘坳陷盆地近克拉通一侧及克拉通内坳陷中；含煤岩系为主的烃源岩分布较广，以 II—III型干酪根为主，生气强度高，成烃更具普遍性；碳酸盐岩有机质丰度相当低，其贡献相对较小。

中国海相克拉通盆地均形成于前震旦纪稳定陆壳之上，地质构造环境较为稳定，具有低热流低地温梯度特点，因而古老的古生界及震旦系烃源岩向油气的转化过程较为缓慢，生烃期可以延续相当长的时间，有利于向不同时期形成的圈闭供烃。由于这些烃源岩时代较老并上覆巨厚中、新生代沉积物，因而演化程度一般较高，造成天然气资源十分丰富。

塔里木海相克拉通盆地中，主要发育寒武系—下奥陶统、中—上奥陶统和石炭系烃源岩。下寒武统泥质烃源岩见于满加尔克拉通边缘坳陷的库南1、塔东1井、塔东2 井和阿瓦提克拉通内坳陷的和4、方1井，暗色泥岩有机碳含量可达2%～5%；演化已达高—过成熟阶段，塔东1井寒武系 R₀ 为 2.3%，上寒武统—下奥陶统 R₀ 也在 2%以上，库南 1井寒武系 R₀ 为1.31%～2.04%，和4 井寒武系 R₀ 为 1.44%～2.06%，方 1 井寒武系 R₀为1.78%。中上奥陶统烃源岩在塔中凸起北坡有机碳含量最高可达5%以上，最厚可达95 m，R₀ 为0.81%～1.30%，处于生油高峰。阿瓦提凹陷西侧柯坪隆起中上奥陶统 R₀ 为1.1%～1.3%，处在生油后期阶段。塔西南地区石炭系煤系烃源岩有机质丰度很高，厚度可达近百米，有机质类型为 II₂ 和 III型干酪根，在麦盖提斜坡处于生油高峰期及凝析油-湿气阶段。由于这些烃源岩成熟度在空间上的变化及多期生烃和成藏特点，盆地中油气相态复杂，既有气也有油。

鄂尔多斯盆地包括下古生界和上古生界2套海相及海陆过渡相烃源岩。下古生界烃源岩为奥陶系暗色碳酸盐岩，有机质丰度较低（白云岩有机碳含量 0.625%左右，灰岩0.21%），厚度较大（300～500 m），有机质为腐泥-混合型，处于高—过成熟演化阶段，烃源区位于中央隆起东、西两侧的克拉通内坳陷区和克拉通边缘坳陷区，是靖边大气田的气源之一。

鄂尔多斯盆地上古生界石炭—二叠系烃源岩主要为海陆过渡相、近海沼泽相煤层、黑色泥岩、泥灰岩，其形成与晚石炭世—早二叠世早期潮湿热带-亚热带气候和祁连、华北海水的侵入有关，烃源区位于中央隆起东、西侧的克拉通内和克拉通边缘坳陷中。烃源岩有机质丰度高，泥岩有机碳可达2%以上，煤层有机碳普遍大于60%，碳酸盐岩有机碳一般为0.3%～1.5%，有机质为腐殖型及混合型，生烃潜力大，可构成良好烃源岩。这些烃源岩演化程度较高，R₀ 值一般为 1%～3%，R₀ ＞1.5%的高演化程度区占盆地总面积的70%以上，R₀ 值在0.6%～1.5%的低演化区仅分布在盆地东北部。故这套烃源岩总体上以形成天然气为主。

四川盆地古生代克拉通盆地主要烃源岩是上震旦统、下寒武统、下志留统、二叠系及中—下三叠统。这些泥质和碳酸盐岩烃源岩有机质丰度一般均较低，碳酸盐岩有机碳含量平均0.19%，泥质岩平均0.75%。但也有丰度高的烃源岩，如志留系含笔石页岩有机碳含量可达1.7%。这些烃源岩有机质以腐泥型为主，其次为过渡型。它们的生烃高峰期从古生代一直延续到侏罗纪，目前多处在高成熟—过成熟期（图 4-18）。故四川盆地海相油气系统天然气资源占主导地位。

图4-18 南方下寒武统泥质烃源岩等厚图

克拉通盆地演化过程一般经历了多次抬升、剥蚀和沉降，因而这些古生界海相烃源岩一般发生了多期生烃和多期成藏。烃源岩的演化可以是持续埋藏生烃，也可以是阶段式埋藏生烃（二次生烃）。

（1）持续埋藏生烃模式

鄂尔多斯盆地上、下古生界烃源岩的演化历程属于这种情况。这两套烃源岩由于中生代前陆盆地的叠置得以持续热演化（图 4-19），至新生代开始有微弱抬升。奥陶系烃源岩在中三叠世进入生油高峰期，中侏罗世末达到高成熟湿气阶段，已生成的油裂解成气，并为重要的排气期，白垩纪末至今，奥陶系烃源岩普遍进入过成熟生干气阶段，由此经历了完整的热演化全过程，并形成了丰富的天然气资源。

（2）阶段式埋藏生烃模式

塔里木盆地主要烃源岩寒武、奥陶系在经历抬升作用后，生烃过程被中止；当后期再次深埋，达到一定深度和更高温度，未降解的有机质可再次生烃，如巴楚-麦盖提地区寒武系烃源岩在海西晚期曾达到生油高峰，形成巴什托普油田；中生代抬升处于生烃停滞状态；喜马拉雅期再次深埋达生气高峰，形成和田河气藏。

图4-19 鄂尔多斯盆地古生代油气系统地质事件图

生烃灶与油气藏分布关系表明，生烃强度较大的生烃坳陷内部和周缘是油气聚集的最有利部位。例如，四川盆地川东8个大、中型气田均处于主要气源岩志留系的生气中心及其周缘（图4-20）。该气源岩最大残厚可达650 m，生气强度最大125×10⁸ m³/km² ，气源充沛。鄂尔多斯盆地靖边气田处在东、西两个生烃中心之间，具有双向供烃的特点。塔里木盆地塔中、塔北隆起发现的一系列油气田处也在满加尔生烃中心两翼。