賀訓云, 姚根順, 蔡春芳, 沈安江,吳敬武, 黃 羚, 陳子炓

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黔南坳陷油苗芳烴地球化學特征及意義

賀訓云1,2,3,4*, 姚根順3,4, 蔡春芳1, 沈安江3,4,吳敬武3, 黃 羚3, 陳子炓3,4

(1.中國科學院 地質(zhì)與地球物理研究所 中國科學院油氣資源研究重點實驗室, 北京 100029; 2.中國科學院大學, 北京 100049; 3.中國石油 杭州地質(zhì)研究院, 浙江 杭州 310023; 4.中國石油天然氣集團公司 碳酸鹽巖儲層重點實驗室, 浙江 杭州 310023)

為明確黔南坳陷油苗芳烴地球化學特征及意義, 采用GC-MS、GC-IRMS等方法對其芳烴地球化學特征進行了系統(tǒng)分析。結(jié)果表明, 油苗芳烴總體具有貧13C、低聯(lián)苯、高硫芴和低氧芴特征。其芳烴13C值為–31.7‰～–30.2‰, 平均–31.1‰; 1,2,5-三甲基萘/1,3,6-三甲基萘值為0.20～0.40, 平均0.26; 4-甲基二苯并噻吩/二苯并噻吩值為0.63～1.98, 平均1.31; (2-甲基二苯并噻吩+3-甲基二苯并噻吩)/二苯并噻吩值為0.33～1.33, 平均0.76; 聯(lián)苯系列占芳烴含量的0.49%～7.57%, 平均1.70%; 上述特征總體表明油苗為海相成因, 且其成烴母質(zhì)為低等生源菌藻類。油苗硫芴含量占三芴系列的57.99%～95.78%, 平均87.34%, 氧芴含量很低, 為0.96%~5.96%, 平均2.26%; Pr/Ph與二苯并噻吩/菲相關性分析以及芳基類異戊二烯烴的檢出等均表明油苗成烴母質(zhì)形成于還原-強還原環(huán)境。油苗飽芳比較高, 均大于1.0; 油苗三甲基萘比值2(TNR2)值為0.95～2.19, 平均1.29, 換算成等效鏡質(zhì)體反射率值為0.97%～1.71%, 平均1.18%; 甲基菲指數(shù)1(MPI1)值為0.31～1.01, 平均0.66, 其等效鏡質(zhì)體反射率值為0.59%～1.01%, 平均0.80%; 由4,6-二甲基二苯并噻吩/1,4-二甲基二苯并噻吩值換算油苗的等效鏡質(zhì)體反射率值為0.86%～1.47%, 平均1.05%; C28三芳甾烷20S/(20S+20R)為0.48～0.58, 平均0.55, TA(I)/TA(I+II)值為0.15～1.55, 平均0.45; 均指示油苗主要為成熟-高熟原油。油苗芳烴地球化學特征總體表明油苗為源自低等菌藻類生源的海相原油, 成烴母質(zhì)形成于還原-強還原環(huán)境, 油苗總體為成熟-高熟原油; 結(jié)合油苗碳、硫同位素及飽和烴特征, 綜合認為油苗具有相似的來源。

油苗; 芳烴; 甲基菲; 二苯并噻吩; 三芳甾烷; 沉積環(huán)境; 成熟度; 黔南坳陷

0 引 言

我國廣大的南方海相地區(qū)油氣、瀝青等烴類顯示豐富。其中黔南坳陷是我國南方海相地區(qū)著名的液態(tài)烴類顯示區(qū), 地表分布眾多的油苗。這在烴源巖熱演化普遍已達高過成熟階段的南方海相地區(qū), 尤為引人注目, 因為它讓人們看到了依然可以尋找石油的希望。因此, 對這些彌足珍貴的油苗樣品開展相關研究, 可為我國南方海相油氣勘探選區(qū)評價提供決策依據(jù), 進而指導勘探實踐。

前人對其飽和烴的地球化學特征開展了一些研究, 并取得了一些重要認識[1–3], 如油苗普遍遭受一定程度生物降解, 且具較高熱演化程度等。然而, 對其芳烴的地球化學特征研究則很薄弱。相對而言, 芳烴在抗生物降解性方面具有明顯優(yōu)勢[4–5], 且可指示更寬的成熟度范圍[6–8]。因此, 系統(tǒng)研究油苗芳烴地球化學特征, 進而明確其成因、生源、沉積環(huán)境和成熟度意義, 不僅可為該區(qū)油苗有關地球化學特征研究提供重要補充, 結(jié)合有關研究結(jié)果更可進一步明確該區(qū)油苗來源及成因, 進而為準確認識該區(qū)油氣成藏規(guī)律及客觀評價其油氣勘探前景提供重要參考依據(jù)。

1 地質(zhì)背景

黔南坳陷位于貴州省南部, 坳陷北部以安順-貴陽-鎮(zhèn)遠斷裂為界與黔中隆起相鄰, 東以三都-施洞口斷裂與雪峰隆起為界, 西南以紫云-羅甸-都安斷裂為界與羅甸斷坳相接(圖1), 面積約3×104km2。坳陷處于揚子地塊東南緣、湘桂地體與揚子地塊邊緣碰撞拼貼構(gòu)造帶北側(cè), 是早古生代克拉通盆地、晚古生代被動大陸邊緣盆地以及中生代前陸盆地疊加而成的盆地。

圖1 黔南坳陷位置及油苗樣品采集點

黔南坳陷基底東淺西深, 東部埋深約1000~ 4000 m, 坳陷西部達8000~15000 m。基底之上主要發(fā)育震旦系-三疊系海相沉積蓋層, 其中以碳酸鹽巖地層為主。坳陷經(jīng)歷了廣西運動、印支運動、燕山運動和喜馬拉雅等多期構(gòu)造運動[9], 受后期構(gòu)造運動影響, 坳陷東部抬升、變形強烈, 廣泛出露下古生界地層, 且地表出露眾多的瀝青和油苗; 坳陷中西部地層保存較完整, 廣泛出露三疊系。

2 樣品與實驗

黔南坳陷油苗產(chǎn)出層位眾多。本次研究在坳陷中東部地區(qū)的劍河革東中寒武統(tǒng)甲勞組(?2j)、凱里洛棉白水河下奧陶統(tǒng)紅花園組(O1h)、虎47井和凱里凱棠中奧陶統(tǒng)大灣組(O2d)、凱里凱棠下志留統(tǒng)翁項群一段(S1w1)和貴陽孟關下三疊統(tǒng)大冶組(T1d)5個地點的5個碳酸鹽巖地層采得油苗樣品18件(圖1, 表1)。

利用YS-全自動多功能抽提儀將油苗從巖石中抽提出來; 然后采用柱層析對抽提物進行族組分分離; 利用MAT 251同位素質(zhì)譜儀對分離得到的芳烴族組分進行碳同位素測定; 利用TRACE DSQ II氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀對芳烴組分進行GC-MS分析。GC-MS分析條件: HP-5MS色譜柱(30 m×0.25 mm×0.25 μm); 柱始溫60 ℃, 保持1 min, 以3 ℃/min升到300 ℃, 保持10 min; 載氣為氦氣; 電子轟擊離子化方式; 電子能量70 eV; 離子源溫度250 ℃。

3 結(jié)果與討論

3.1 芳烴族組成及主要化合物

黔南坳陷各層位油苗芳烴族組成含量為7.91%～25.69%(表1), 平均16.65% (=17), 飽芳比為1.44~9.40, 平均4.05 (=17), 與塔里木盆地塔中地區(qū)奧陶系原油[12]和塔河油田原油[13]非常相似, 暗示油苗可能具較高成熟度。

表1 黔南坳陷油苗芳烴主要地球化學參數(shù)

注: MNR–甲基萘比值,MNR=2-甲基萘/1-甲基萘; TNR1–三甲基萘比值1,TNR1＝2,3,6-三甲基萘/(1,3,5-三甲基萘+1,4,6-三甲基萘); TNR2–三甲基萘比值2, TNR2=(1,3,7-三甲基萘+2,3,6-三甲基萘)/(1,3,5-三甲基萘+1,4,6-三甲基萘); MPR–甲基菲比值, MPR=2-甲基菲/1-甲基菲; MPI1–甲基菲指數(shù)I, MPI1＝1.5×(3-甲基菲＋2-甲基菲)/(菲＋9-甲基菲＋1-甲基菲) (據(jù)文獻[10]); MPI2–甲基菲指數(shù)2, MPI2＝3×2-甲基菲/(菲＋9-甲基菲＋1-甲基菲) (據(jù)文獻[10]); F1–甲基菲比值1(或稱甲基菲分布分數(shù)MPDF), F1=(3-甲基菲＋2-甲基菲)/(1-甲基菲＋2-甲基菲+3-甲基菲＋9-甲基菲) (據(jù)文獻[8]); F2–甲基菲比值2, F2＝2-甲基菲/(1-甲基菲＋2-甲基菲+3-甲基菲＋9-甲基菲) (據(jù)文獻[8]); OF–氧芴; SF–硫芴; F–芴; DBT/P–二苯并噻吩/菲; A–4-甲基二苯并噻吩/二苯并噻吩; B–(2-甲基二苯并噻吩+3-甲基二苯并噻吩)/二苯并噻吩; C–4,6-二甲基二苯并噻吩/1,4-二甲基二苯并噻吩; D–TAI/(TAI+TAII);1=0.4+0.6TNR2(據(jù)文獻[10]);2=0.6×MPI1+0.4(據(jù)文獻[10]);3=-0.166+2.242×1(據(jù)文獻[8]);4=0.14×4,6-二甲基二苯并噻吩/1,4-二甲基二苯并噻吩+0.57(據(jù)文獻[11])。

3.2 芳烴組成與油苗成因及生源

3.2.1 萘系列

烷基萘化合物的分布與有機質(zhì)類型和沉積環(huán)境有關[14–15], 因此萘系列化合物的組成和分布特征可指示成烴母質(zhì)生源及原油成因。此外, 萘系列在很多海相原油中相對含量較高, 具有明顯的生源意義。妥進才[16]認為萘系列化合物可能與高等植物來源有關。然而, 黔南坳陷油苗萘系列化合物含量較低, 推測主要與油苗長期暴露地表有關, 相對分子質(zhì)量較低的萘系列化合物易揮發(fā), 且易遭受生物降解, 與四川盆地厚壩油砂[17]類似, 因而不代表生源意義。此外, 1,2,5-三甲基萘(1,2,5-TMN)可由五環(huán)三萜類經(jīng)降解和重排轉(zhuǎn)變而來, 其先質(zhì)在高等植物中含量較高[18]。朱揚明等[19]研究塔里木海陸相原油后認為海相原油1,2,5-TMN含量較低, 其占三甲基萘(TMN)系列的相對百分比一般低于5%, 陸相原油則比其大一倍以上; 海相原油1,2,5-TMN/ 1,3,6-TMN值較低, 均在0.30以下, 而陸相原油比值均在0.30以上, 高者達1.48。研究表明黔南坳陷油苗1,2,5-TMN占TMN系列的3.66%～8.14%, 平均5.20% (=16), 其中11個樣品小于5%; 1,2,5-TMN/1,3,6-TMN值為0.20~0.40, 平均0.26 (=16),其中14個樣品小于0.30。與朱揚明等[19]和鄭朝陽等[13]有關塔里木海相原油的研究結(jié)果總體一致, 據(jù)此認為黔南坳陷油苗為海相成因, 且成油母質(zhì)來源于低等菌藻類。個別樣品該比值稍大, 可能與油苗長期遭受氧化和生物降解有關。

3.2.2 二苯并噻吩(DBT)系列

4-MDBT/DBT和(2+3)-MDBT/DBT是區(qū)分海相油和湖相油的有效指標, 湖相油中4-MDBT/DBT比值多小于1.0, 海相油中該比值則大于1.2; 湖相油中(2+3)-MDBT/DBT比值多數(shù)小于0.5, 海相油中該比值則大于0.6[20]。分析結(jié)果表明黔南坳陷各層位油苗4-MDBT/DBT比值為0.63～1.98, 平均1.31 (＝17), 其中絕大多數(shù)油苗大于1.2; (2+3)-MDBT/DBT比值為0.33～1.33, 平均0.76(＝17), 其中絕大多數(shù)油苗大于0.6, 亦表明黔南坳陷油苗為海相成因。

圖2 黔南坳陷各層位典型油苗芳烴組成

上述兩個參數(shù)中比值偏小的樣品均遭受較嚴重生物降解, 因此該值偏小應與生物降解有關。

3.2.3 芳烴13C值

碳同位素值可作為劃分有機質(zhì)類型的有效指標, 其值越低表明低等菌藻類生源貢獻越大, 一般認為其值小于–29‰指示腐泥型的菌藻類生源[21]。油苗芳烴13C值(PDB)為–31.7‰～–30.2‰, 平均–31.1‰ (=18), 與塔中地區(qū)奧陶系原油非常接近[12], 指示其成烴母質(zhì)為低等生源有機質(zhì)。

張渠等[1]、高長林等[2]對凱里洛棉、凱棠油苗和虎47井原油的芳烴13C值的研究表明, 其值均在–31.0‰左右, 與本次研究結(jié)果非常吻合。并通過與塔里木盆地塔河油田原油芳烴碳同位素對比, 認為上述油苗同源且均源自海相烴源層[1–2]。此外, 張渠等[1]和高長林等[2]根據(jù)虎47井原油飽和烴特征, 認為其為源自腐泥型干酪根的海相原油。

此外, 各層位油苗正構(gòu)烷烴分布呈前高單峰型, 主峰碳為C13~C19, (C21+C22)/(C28+C29)值為0.84~ 3.51, 平均2.24, 亦指示油苗源自低等生源有機質(zhì)。

3.3 芳烴組成與母質(zhì)沉積環(huán)境

3.3.1 三芴系列

芳烴中芴(F)、硫芴(SF)和氧芴(OF)化合物具有相似的化學結(jié)構(gòu), 它們可能來源于同一母質(zhì), 是判斷原油母質(zhì)原始沉積環(huán)境的良好指標[22]。在弱氧化和弱還原的環(huán)境中氧芴含量較高, 在正常還原環(huán)境中芴系列較為豐富, 在強還原環(huán)境中則以硫芴占優(yōu)勢。黔南坳陷各層位油苗均具有很高的硫芴含量(圖3)。三芴系列中其相對百分含量為57.99%～95.78%, 平均87.34%(＝17), 氧芴含量很低, 為0.96%～5.96%, 平均2.26%(＝17), 與塔里木盆地海相原油三芴系列組成相似[23–24], 且硫芴含量甚至更高, 指示油苗源自強還原環(huán)境。Pr/Ph與ΣSF/ΣOF相關性分析可對原油母質(zhì)原始沉積環(huán)境進行劃分和判識, 其中ΣSF/ΣOF大于3.0以上指示強還原沉積環(huán)境[22]。研究表明黔南坳陷各層位油苗Pr/Ph值較低, 均在1.0左右, ΣSF/ΣOF值很高, 為3.11～235.31, 平均56.17(＝17), 亦指示其源自強還原環(huán)境。

圖3 黔南坳陷油苗三芴系列三角圖

3.3.2 二苯并噻吩/菲與Pr/Ph相關性

Hughes.[25]用Pr/Ph與二苯并噻吩/菲(DBT/P)相關性來進行原油成因和烴源巖沉積環(huán)境分類。研究表明黔南坳陷各層位油苗絕大多數(shù)落入3區(qū), 指示其來源于海相或湖相頁巖, 因研究區(qū)地層均為海相地層, 且油苗Pr/Ph均較低, 因此指示原油為海相頁巖成因(圖4)。與朱揚明[24]對塔里木盆地海相原油判識相似。

圖4 黔南坳陷油苗(DBT/P)-(Pr/Ph)相關圖(底圖據(jù)Hughes et al.[25])

1A區(qū)–海相碳酸鹽巖; 1B區(qū)–海相泥灰?guī)r、海相碳酸鹽巖及富硫湖相巖類; 2區(qū)–貧硫湖相巖類; 3區(qū)–海相頁巖及其他湖相巖類;4區(qū)–河流/ 三角洲鈣質(zhì)頁巖及煤。

3.3.3 芳基類異戊二烯烴

芳基類異戊二烯烴被認為來源于光合綠硫細菌[7], 指示H2S進入透光帶、水體分層和硫化缺氧環(huán)境[26–27]。但也有研究表明還得有碳同位素值才能認為其來源于綠硫細菌[28]。Cai.[26]和Sun[27]均在塔里木盆地的海相原油中檢出了芳基類異戊二烯烴, 并認為其母質(zhì)來源于硫化缺氧環(huán)境。黔南坳陷各層位油苗普遍檢出芳基類異戊二烯烴(圖5), 雖然沒有測得相關化合物的碳同位素值, 但油苗中沒有檢出β-胡蘿卜烷, 據(jù)此可推知芳基類異戊二烯烴應來源于光合綠硫細菌, 指示成烴母質(zhì)形成于水體分層的缺氧強還原環(huán)境。由于相對含量較低且該系列化合物檢出不完整, 準確的結(jié)構(gòu)與來源確認有待進一步工作。

3.4 芳烴組成與油苗成熟度

3.4.1 萘系列

甲基萘指數(shù)(MNR)是萘系列常用的成熟度參數(shù)[29]。各層位油苗的甲基萘比值(MNR)為1.35～1.80, 平均1.60(=17), 雖然低相對分子質(zhì)量的萘系列化合物易受生物降解和揮發(fā)影響, 但油苗樣品的甲基萘比值仍與塔里木盆地海相原油的值總體一致[24]。三甲基萘指數(shù)1(TNR1=2,3,6-TMN/(1,3,5-TMN+1,4,6- TMN))值隨鏡質(zhì)體反射率值增大而增大[30],研究表明油苗的TNR1值為1.15～5.48, 平均2.34。Radke.[29]提出三甲基萘指數(shù)2(TNR2, TNR2=(1,3,7-TMN+ 2,3,6-TMN)/(1,3,5-TMN+1,3,6-TMN +1,4,6-TMN))作為成熟度指標, 并可與鏡質(zhì)體反射率進行換算, 研究表明油苗的TNR2值為0.95～2.19, 平均1.29, 換算成等效鏡質(zhì)體反射率值為0.97%～1.71%, 平均1.18%。此外, 油苗的2,3,6-三甲基萘/(2,3,6-三甲基萘＋1,2,5-三甲基萘)值為0.70～1.00, 平均0.89, 與塔河油田奧陶系原油相似[31], 賈存善等[31]認為此值大于0.6, 為高熟原油。據(jù)此可知油苗總體屬成熟-高熟原油, 且各項成熟度參數(shù)具有隨油苗賦存地層時代變新、成熟度變低的趨勢。

圖5 黔南坳陷油苗芳基類異戊二烯烴

3.4.2 菲系列

菲系列化合物是芳香烴餾分中的重要組分, 常用菲(P)及甲基菲(MP)系列化合物的相關比值進行成熟度評價。其中甲基菲有5個可能異構(gòu)體, 但4-甲基菲在地質(zhì)樣品中不存在, 其余4個異構(gòu)體為α取代的9-甲基菲、1-甲基菲和β-取代的3-甲基菲、2-甲基菲, 其熱穩(wěn)定性順序按3-甲基菲>2-甲基菲> 9-甲基菲>1-甲基菲排列, 隨演化程度的增加, 前兩個異構(gòu)體增多, 而后兩個異構(gòu)體相對減少[19]。Radke.[10]首先提出用甲基菲指數(shù)(MPI)作為成熟度指標, 該值與鏡質(zhì)體反射率存在良好相關性。分析結(jié)果表明油苗的MPI1值為0.31～1.01, 平均0.66(=17), 按照o<1.35%時的換算公式[31]算得其等效鏡質(zhì)體反射率值為0.59%～1.01%, 平均0.80%。Kvalheim.[8]提出了甲基菲分布分數(shù)(MPDF), 即甲基菲比值1和2, 其中1=(3-MP+2-MP)/(1-MP+2-MP+3-MP+9-MP);2=(2-MP)/(1-MP+2-MP+3-MP+9-MP)。據(jù)此計算了油苗的1和2值, 其1值為0.53～0.70;2值為0.29～0.44,1和2相關性分析[32]表明油苗總體為高熟原油,少量為成熟原油(圖6)。根據(jù)Kvalheim.[8]的換算公式, 由1得到油苗等效鏡質(zhì)體反射率值為0.53%～1.58%, 平均1.18%, 與MPI1算得的結(jié)果總體一致, 均表明油苗為成熟-高熟原油。各項成熟度參數(shù)亦具有隨油苗賦存地層時代變新、成熟度變低的趨勢(圖6)。

圖6 黔南坳陷油苗甲基菲分布分數(shù)相關圖

3.4.3 二苯并噻吩系列

此外, 烷基二苯并噻吩可作為熱成熟度指 標[33]。羅健等[11]根據(jù)4,6-二甲基二苯并噻吩與1,4-二甲基二苯并噻吩比值建立了其與鏡質(zhì)體反射率值的關系, 據(jù)此換算油苗的等效鏡質(zhì)體反射率值為0.86%～1.47%, 平均1.05%(=15), 與前述成熟度計算結(jié)果一致。

3.4.4 三芳甾烷

三芳甾烷具有強烈的抗生物降解性[7,17], 通常被認為是單芳甾烷深度受熱后的芳構(gòu)化產(chǎn)物, 同時也與有機質(zhì)的原始母質(zhì)輸入有關[3,7]。有關研究認為, 它的高碳數(shù)異構(gòu)體的分布與母源有關, 而低碳數(shù)異構(gòu)體的相對豐度與熱力作用有關[34]。黔南坳陷各層位油苗均普遍檢出三芳甾烷系列化合物(圖7),其C28三芳甾烷20S/(20S+20R)值為0.48～0.58, 平均0.55, TA(I)/TA(I+II)值為0.15～1.55, 平均0.45, 指示油苗主要為成熟-高熟原油[7]。此外, 三芳甾烷含量在不同層位油苗中稍有差別, 這與油苗成熟度稍有差異相對應, 因隨成熟度增加三芳甾烷含量減少[31,35]。

圖7 黔南坳陷油苗三芳甾烷分布

1–C20三芳甾烷; 2–C21三芳甾烷; 3–C2620S三芳甾烷; 4–C2620R+C27S三芳甾烷; 5–C2820S三芳甾烷; 6–C2720R三芳甾烷; 7–C2820R三芳甾烷。

此外, 張渠等[1]、Fang.[3]研究表明, 凱里地區(qū)下奧陶統(tǒng)紅花園組和翁項群油苗飽芳比高, 孕甾烷、三環(huán)萜烷含量高, 甾、萜烷異構(gòu)化參數(shù)已達熱演化平衡值, 亦表明油苗成熟度高。

3.5 油苗來源

不同層位油苗芳烴地球化學特征表明, 它們的芳烴化合物組成相似, 且具有相似的母質(zhì)來源及成因、沉積環(huán)境和成熟度。

此外, 油苗全烴13C值為–33.0‰～–31.6‰, 油苗飽和烴13C值為–33.2‰～–31.5‰, 均較輕; 油苗34S(CDT)值為+16.1‰～+23.1‰, 均較重; 油苗飽和烴特征研究表明, 其Pr/Ph值、OEP值等均相近, 雖然其常規(guī)甾、萜烷分布面貌具有較大差異(應主要為生物降解程度的差異性和一定范圍內(nèi)的熱演化程度差異所致), 但仍體現(xiàn)出規(guī)律性的梯變(詳見另文)。二甲基雙金剛烷指數(shù)亦表明油苗具有相似的成熟度。因此綜合認為油苗具有相似的來源。

4 結(jié) 論

(1)黔南坳陷油苗芳烴13C值為–31.7‰～–30.2‰, 具高菲、高硫芴、低氧芴、低聯(lián)苯和低萘含量特征, 1,2,5-TMN含量較低, 4-MDBT/DBT和(2+3)-MDBT/ DBT比值較高, 表明油苗為典型的海相原油, 成烴母質(zhì)來源于低等菌藻類。

(2)高硫芴含量、Pr/Ph與DBT/P相關性以及芳基類異戊二烯烴的檢出表明成油母質(zhì)源自強還原環(huán)境。

(3)萘系列、菲系列、二苯并噻吩系列以及三芳甾烷系列化合物成熟度參數(shù)均表明油苗為成熟-高熟原油, 相對較老地層油苗成熟度稍高。

(4)不同層位油苗具有相似的芳烴地球化學特征, 結(jié)合碳、硫同位素及飽和烴相關研究結(jié)果, 綜合認為它們具有相似的來源。

感謝兩位評審專家的有益指導和細致修改。

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Aromatic hydrocarbons distribution in oil seepages from the southern Guizhou Depression, SW China: Geochemical characteristics and geological implications

HE Xun-yun1,2,3,4*, YAO Gen-shun3,4, CAI Chun-fang1, SHEN An-jiang3,4, WU Jing-wu3, HUANG Ling3and CHEN Zi-liao3,4

1. Key Laboratory of Petroleum Resources Research, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China; 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 3. Hangzhou Research Institute of Geology, PetroChina, Hangzhou 310023, China; 4. Key Laboratory of Carbonate Reservoirs, CNPC, Hangzhou 310023, China

Eighteen oil seepage samples from the southern Guizhou Depression were analyzed for aromatic hydrocarbon geochemical characteristics by means of GC-MS and GC-IRMS to elucidate the origin, depositional environment and thermal maturity. The results show that the aromatic hydrocarbons of oil seepages are generally characterized by high abundance of phenanthrene, dibenzothiophene and their homologues, low abundance of biphenyl, naphthalene, dibenzofuran and their homologues. The aromatic hydrocarbons have bulk13C values of –31.7‰ to –30.2‰ (with and average of –31.1‰) and 1,2,5-trimethylnaphthalene/ 1,3,6-trimethylnaphthalene ratios of 0.20 to 0.40 (with an average of 0.26), respectively; the ratios of 4-methyldibenzothiophene/ dibenzothiophene and (2-methyldibenzothiophene+3-methyldibenzothiophene)/dibenzothiophene of aromatic hydrocarbon range from 0.63 to 1.98 (with an average of 1.31) and 0.33 to 1.33 (with and average of 0.76), respectively; the relative percentages of biphenyl and its homologues to the total aromatic hydrocarbons are from 0.49% to 7.57% (with an average of 1.70%); demonstrating the oil seepages are marine origin and derived from lower alga and bacteria organic matter. The dibenzothiophene/(dibenzothiophene+dibenzofuran+fluorene) and dibenzofuran/(dibenzothiophene+dibenzofuran+fluorene) have ratios of 57.99%-95.78% (average of 87.34%) and 0.96%-5.96% (average of 2.26%), respectively; moreover the cross-plot of pristane/phytane and dibenzothiophene/ phenanthrene and the occurrence of aryl isoprenoids in the aromatic hydrocarbons all indicate that the precursors of oil seepage deposited in reducing to intensively reducing environments. The ratio of saturates/aromatics of the oil seepages are more than 1.0; the ratios of (1,3,7-trimethylnaphthalene+2,3,6-trimethylnaphthalene)/ (1,3,5-trimethylnaphthalene+1,4,6-trimethylnaphthalene) (TNR2) of aromatic hydrocarbons and their equivalent vitrinite reflectance values are from 0.95 to 2.19 (average 1.29) and 0.97% to 1.71% (average 1.18%), respectively; the ratios of methylphenanthrene index 1 (MPI1) and their equivalent vitrinite reflectance values are from 0.31 to 1.01 (average 0.66) and 0.59% to 1.01% (average 0.80%), respectively; the equivalent vitrinite reflectance values which were conversed by the ratios of 4,6-dimethyldibenzothiophene/1,4-dimethyldibenzothiophene range from 0.86%-1.47% (average 1.05%); the values of C28triaromatic steroids 20S/20S(+20R) and TA(I)/TA(I+II) are from 0.48 to 0.58 (average 0.55) and 0.15 to 1.55 (average 0.45), respectively; all demonstrating the oil seepages are mature to high mature. In summary, the geochemical characteristics of aromatic hydrocarbon in oil seepages show that the oil seepages are marine origin, and derived from the lower alga and bacteria organic matter deposited in reducing to intensively reducing environments, and the oil seepages are mature to high mature. Furthermore, synthesized the characteristics of carbon isotopes, sulfur isotopes and saturated hydrocarbons, it is thought that the oil seepages have the same origin.

oil seepage; aromatic hydrocarbon; methylphenanthrene; dibenzothiophene; triaromatic steroid; sedimentary environment; maturity; the southern Guizhou Depression

P593; TE122

A

0379-1726(2012)05-0442-10

2011-07-19;

2012-03-13;

2012-05-21

全國油氣資源戰(zhàn)略選區(qū)調(diào)查與評價項目(XQ-2007-01); 國家科技重大專項(2008ZX05004-002)

賀訓云(1975–), 男, 博士研究生, 石油地質(zhì)與油氣地球化學專業(yè)。

HE Xun-yun, E-mail: hexunyun@sina.com; Tel: +86-571-85222150