王新宇，毛治超，周懷玲，吳祥珂，黃志強，鄒賢利

Wang Xin-Yu1,2，Mao Zhi-Chao3，Zhou Huai-Ling1，Wu Xiang-Ke1，Huang Zhi-Qiang1，Zou Xian-Li3

(1.廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)勘查總院，廣西南寧530023；2.中國地質(zhì)大學（武漢）地球科學學院，湖北武漢 430074

3.油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室長江大學，湖北武漢 430100)

(1.Guangxi Institute of Geological Prospecting,Nanning 530023,Guangxi,China;2.Faculty of Earth Science,China University of Geosciences, Wuhan 430074,Hubei,China;3.Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources,Ministry of Education,Yangtze University,Wuhan 430100,Hubei,China)

廣西北部灣北緣晚古生代—新生代油氣資源潛力探討

王新宇1,2，毛治超3*，周懷玲1，吳祥珂1，黃志強1，鄒賢利3

Wang Xin-Yu1,2，Mao Zhi-Chao3，Zhou Huai-Ling1，Wu Xiang-Ke1，Huang Zhi-Qiang1，Zou Xian-Li3

(1.廣西壯族自治區(qū)地質(zhì)勘查總院，廣西南寧530023；2.中國地質(zhì)大學（武漢）地球科學學院，湖北武漢 430074

3.油氣資源與勘探技術教育部重點實驗室長江大學，湖北武漢 430100)

(1.Guangxi Institute of Geological Prospecting,Nanning 530023,Guangxi,China;2.Faculty of Earth Science,China University of Geosciences, Wuhan 430074,Hubei,China;3.Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources,Ministry of Education,Yangtze University,Wuhan 430100,Hubei,China)

通過野外地質(zhì)剖面調(diào)查、丈量和室內(nèi)烴源巖樣品的有機地球化學測試，完成了廣西北部灣北緣烴源巖巖石類型、地層厚度、分布的勘查、烴源巖的有機地球化學特征分析和綜合評價。研究表明：廣西北部灣北緣烴源包括了海相沉積的碳酸鹽巖和湖相沉積的泥頁巖兩大類，海相碳酸鹽巖烴源巖TOC含量分布范圍為5.26%～0.001%，平均含量為0.41%，有機質(zhì)類型以Ⅰ型為主，少量為Ⅱ型；母質(zhì)來源為海洋低等浮游生物，藻類。Ro（%）分布范圍1.32%～4.78%之間，有機質(zhì)熱演化大多處于過成熟階段，極少數(shù)為高成熟階段。湖相泥頁巖烴源巖主要分布古近系中，TOC含量分布范圍為14.82%～0.07%，平均值為4.04%。有機質(zhì)類型為Ⅲ型和Ⅰ型，Ro分布范圍為0.37%～0.41%，有機質(zhì)熱演化處于未成熟階段。古近系那讀組、二疊系合山組和石炭系寺門組為北部灣北緣最具生烴潛力的地層。

烴源巖;油氣地球化學;生烴潛力;北部灣北緣

廣西北部灣盆地是我國南海大陸架北部的一個新生代沉積盆地，盆地基底為下古生界變質(zhì)巖。上古生界發(fā)育一套海相碳酸鹽巖，中生代主要為上升剝蝕為主，在燕山運動末期，由于拉張作用形成的斷陷盆地[1-5]。傳統(tǒng)上把北部灣盆地歸屬于華南地槽褶皺系里的華夏褶皺帶[6-7]。北部灣盆地油氣勘探始于1977年，目前已在北部灣海中凹陷（潿西南凹陷）探明多個油氣藏[8-11]，包括油型氣和煤成氣；在十萬大山盆地中發(fā)現(xiàn)一些構造圈閉，估算約有4億噸石油資源[12]；在合浦、百色等盆地也發(fā)現(xiàn)有很好的油氣勘探前景[13-18]；在桂中坳陷的油氣勘探也呈現(xiàn)出巨大的資源潛量[19-21]。在前人研究的基礎上，廣西地質(zhì)勘查總院組織并主持了本次北部灣北緣的油氣資源的調(diào)查，通過對北部灣北緣晚古生代-古近紀地層的野外地質(zhì)勘查和室內(nèi)沉積學、油氣地球化學研究，綜合評價了烴源巖的有機質(zhì)豐度、類型、演化程度和主力烴源層段，為該區(qū)油氣勘探提供基礎資料和方向。

1 野外地質(zhì)

本次研究工作共進行了10多條地質(zhì)剖面路線的勘測（圖1），勘測的結果表明，廣西北部灣北緣烴源巖的巖石類型分為兩大類：一類是新生代的湖盆沉積的陸源碎屑巖，主要以灰色、深灰色、黑色泥巖，含粉砂質(zhì)泥巖，鈣質(zhì)泥巖，碳質(zhì)泥巖及局部的煤層，主要分布在古近系、侏羅系；另一類為中生代-古生代的海相碳酸鹽巖，主要為深灰色、黑色泥晶灰?guī)r、含生物屑灰?guī)r、泥灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r，主要分布在上古生代地層中（表1）。在這些地層中，具生烴潛力的烴源巖主要有古近系始新統(tǒng)那讀組（E2n）、下三疊統(tǒng)羅樓組（T1l）、上二疊統(tǒng)大隆組（P3d）、合山組（P3h）、中二疊統(tǒng)茅口組（P2m）、棲霞組（P2q）、下-中二疊統(tǒng)四大寨組（P1-2s）、上石炭統(tǒng)-下二疊統(tǒng)馬平組（C2-P1m）、上石炭統(tǒng)黃龍組（C2h）、下石炭統(tǒng)都安組（C1d）、英塘組（C1yt）以及上泥盆統(tǒng)額頭村組（D3e）。這些地層中烴源巖厚度較大且連續(xù)，具較好的生烴物質(zhì)基礎。

圖1 野外剖面（線路）及采樣點分布圖Fig1.The field profile(route)and sampling locations

表1 廣西北部灣北緣烴源巖分布與厚度Table 1 Distribution and thickness of hydrocarbon source rock in the North of Beibu Gulf,Guangxi

2 烴源巖有機質(zhì)豐度

200件樣品的有機碳（TOC）、巖石熱解及40塊氯仿瀝青“A”分析（表2）表明：陸源沉積的泥巖烴源巖有機質(zhì)豐度較高，但各組之間存在明顯的差異。古近系那讀組（E2n）共有三種烴源巖類型：暗色泥巖、煤、煤系泥巖。①暗色泥巖TOC平均值為3.55%，范圍0.07%～5.37%；生烴潛量平均為10.35 mg/g；氯仿瀝青“A”平均含量0.0845%，范圍0.0279%～0.1121%，總烴平均含量為332.93 μg/g；②煤巖生烴潛量平均值為164.90 mg/g，瀝青“A”的平均含量為0.6436%；總烴含量平均為2976.79 μg/g；③煤系泥巖TOC平均值為6.12%，范圍1.54%～14.82%；生烴潛量平均為6.12 mg/g，瀝青“A”平均含量為0.0528 mg/g；總烴含量平均239.09 μg/g。這些數(shù)據(jù)反映出那讀組不同類型的烴源巖都具有很好的生烴潛力。另外，侏羅系汪門組（J1w）局部具有暗色泥巖分布，但有機碳（TOC）含量很低，僅為0.06%。為非烴源巖。

海相沉積的碳酸鹽巖烴源巖主要分布在上古生代地層中，165塊樣品的TOC值分布在5.26%～0.001%的范圍內(nèi)，平均值為0.41%，分布不均一。按碳酸鹽巖烴源巖生烴閥值為TOC=0.2%的標準，達到這一標準的地層組僅為羅樓組（T1l）、合山組（P3h）、寺門組（C1s）、黃金組（C1h）、英塘組（C1yt）和額頭村組（D3e）,有機碳（TOC）的平均值分別為：0.32%、1.93%、0.64%、0.23%、0.37%和0.54%。其中合山組（P3h）共分析灰?guī)r樣品12個，平均有機碳含量1.93%，范圍0.19%～5.26%，平均生烴潛量0.38 mg/g；瀝青“A”含量為0.0184%；總烴含量為108.85 μg/g，具有良好的生烴潛力。除合山組外，其它地層中可溶有機組分的含量都偏低，氯仿瀝青“A”含量都小于0.01%（表2），不具備有效生烴的能力。另外，海相沉積的暗色泥巖僅在三疊系的羅樓組（T1l）和南洪組（T1n）局部分布，有機碳（TOC）含量分別為0.58%和0.46%，可溶有機組分的含量與生烴潛量指標較低（表2），暗色泥巖地層連續(xù)沉積的厚度不大，不具備有效生烴的能力。

表2 廣西北部灣北緣烴源巖有機質(zhì)豐度、類型及Ro值數(shù)據(jù)表Table 2 The organic abundance,types and Ro of hydrocarbon source rock in the North of Beibu Gulf,Guangxi

在本次研究中，由于地層出露情況不好，大部分樣品為地表露頭的樣品，長期遭受風化作用侵蝕，造成有機質(zhì)組分的流失，是造成碳酸鹽巖有機質(zhì)豐度偏低的原因之一[22-23]。

3 有機質(zhì)類型

本次研究采用三類五分法[24]來進行有機質(zhì)的分類，從41件樣品的全巖顯微組分所得到的有機質(zhì)類型（表2）結果和顯微組分三角圖（圖2）可以看出，廣西北部灣北緣烴源巖的有機質(zhì)類型分布特征：

圖2 廣西北部灣北緣烴源巖顯微組分三角圖Fig.2 The triangular chart of maceral composition of the hydrocarbon source rock in the North of Beibu Gulf,Guangxi

①惰性組分較低，絕大部分小于20%，樣品點分布在三角圖的右側(cè)，以鏡質(zhì)組、腐泥組＋殼質(zhì)組＋無定形有機質(zhì)為主。其中，鏡質(zhì)組含量范圍為0～97.68%，而腐泥組＋殼質(zhì)組＋無定形有機質(zhì)含量的變化范圍為2.32%～100%。有機質(zhì)的類型以Ⅰ型和Ⅲ型為主，少數(shù)為Ⅱ型。

②有機質(zhì)類型與地層時代有關。上泥盆統(tǒng)、石炭系烴源巖中，腐泥組＋殼質(zhì)組＋無定形有機質(zhì)含量范圍為67.19%～100%，鏡質(zhì)組含量為0～26%，惰性組含量少于7%。有機質(zhì)類型為Ⅰ型（標準腐泥型Ⅰ1或含腐殖腐泥型Ⅰ2）；二疊系、三疊系和古近系烴源巖中，Ⅲ型、Ⅰ型和Ⅱ型有機質(zhì)相互交替。沉積環(huán)境的變遷是造成有機質(zhì)組成和來源不同的主要原因。

③不同類型的烴源巖中有機質(zhì)類型存在明顯差異。古近系始新統(tǒng)那讀組13個樣品中，上思、寧明盆地的3個泥巖樣品的腐泥組＋殼質(zhì)組＋無定形有機質(zhì)含量為90.42%～99.32%，均為Ⅰ型（標準腐泥型Ⅰ1或含腐殖腐泥型Ⅰ2），別外10個樣品為煤系地層中的煤、碳質(zhì)泥巖，鏡質(zhì)組含量為19.62%～94.26%，除1個樣品為Ⅱ型外，其它均為Ⅲ型。反映出煤系烴源巖的有機質(zhì)類型較差，主要來自陸源高等植物的貢獻。

4 有機質(zhì)成熟度

有機質(zhì)成熟度指標是以有機質(zhì)各組份在熱降解過程中化學組成、結構和物理性質(zhì)所發(fā)生的變化為基礎而建立的，是有機質(zhì)熱演化程度的衡量標準[25-26]。41塊樣品的鏡質(zhì)體反射率（Ro）的分析結果表明，北部灣北緣烴源巖的有機質(zhì)熱演化特征如下：

①古近系始新統(tǒng)那讀組（E2n）共分析12個樣品，包括寧明馱龍地區(qū)、捻子坪煤礦、四塘煤礦等不同的區(qū)域的暗色泥巖、碳質(zhì)泥巖和煤巖，所有樣品的Ro值的范圍0.41%～0.37%，平均為0.395%，無一例外都處于未成熟階段。

②下三疊統(tǒng)羅樓組（T1l）4個樣品，采自板利-南安剖面的2個樣品的Ro值分別為1.32%和1.38%，處于高成熟階段；采自谷滿剖面的2個樣品的Ro值分別為3.39%和3.10%，處于過成熟階段。南洪組（T1n）2個樣品取自那陽剖面，Ro值都為1.13%，處于成熟階段。

③上二疊統(tǒng)合山組（P3h）7個樣品采自新東煤礦和廣龍煤礦的泥灰?guī)r、泥晶灰?guī)r，這兩個煤礦相距不遠，是屬于同一湖盆的同一層位，Ro值范圍為1.68%～1.32%，平均為1.44%。都處于高成熟階段。中二疊統(tǒng)棲霞組（P2q）1個樣品，Ro值為4.78，處于過成熟階段。

④下石炭統(tǒng)的寺門組（C1s）、黃金組（C1h）、英塘組（C1yt）共11個灰?guī)r樣品，采自欽州沙坡鎮(zhèn)、石頭棚、致富采石場、長淇剖面、新平采石場、和興采石場等剖面，Ro值范圍為4.42%～3.25%，平均值為3.95%，處于過成熟階段。

⑤上泥盆統(tǒng)額頭村組（D3e）2個灰?guī)r樣品的Ro值分別為4.06%和4.12%，處于過成熟階段。

5 烴源巖評價

在本次廣西北部灣北緣油氣資源勘查中，涉及到從晚古生代至新生代的地層，年代跨度大；涵蓋的盆地眾多，沉積環(huán)境變化大，造成了同時代的烴源巖在橫向上變化復雜?？傮w上看，從泥盆系-三疊系烴源巖的巖石類型主要以碳酸鹽巖為主，少量為泥巖，殘余有機碳（TOC）含量偏低且分布不均一，有機質(zhì)類型以Ⅰ型為主，少量Ⅲ型。由于時代較老，埋深較大，有機質(zhì)熱演化均處在高成熟—過成熟階段；侏羅系、白堊系以礫巖、砂巖、粉砂巖等陸相碎屑巖為主要的沉積地層，僅局部為薄層泥巖，基本不具有生油條件；古近系烴源巖主要是湖盆沉積的大套泥頁巖，并含有多套煤層，具有較高的TOC值，泥巖中的有機質(zhì)類型較好，為Ⅰ型。煤巖、炭質(zhì)泥巖中的有機質(zhì)類型較差，主要為Ⅲ型。無論是泥巖、煤巖和炭質(zhì)泥巖，其熱演化程度都處于未成熟階段。

本次研究采用秦建中、陳踐發(fā)、張水昌等人提出的烴源巖評價標準[27-30]對北部灣北緣的烴源巖進行了綜合評價（表3）。僅從殘余有機碳（TOC）含量指標來看，具有生烴能力的地層分別為：那讀組、羅樓組、南洪組、合山組、寺門組、黃金組、英塘組和額頭村組。綜合考慮可溶有機組分含量、生烴潛力等參數(shù)及地層厚度、分布范圍，主要的生烴層段為那讀組、合山組和寺門組。

表3 廣西北部灣北緣烴源巖綜合評價表Table 3 The integrated valuation of the hydrocarbon source rock in the North of Beibu Gulf,Guangxi

①古近系始新統(tǒng)那讀組（E2n），有三種烴源巖類型：暗色泥巖、煤及煤系炭質(zhì)泥巖。該組在廣西北部灣北緣多個湖盆中均有出露，本次研究的烴源巖樣品采自寧明盆地的馱龍地區(qū)、上思盆地的昌墩農(nóng)場、欽州盆地的捻子坪以及南寧盆地的四塘煤礦。

暗色泥巖：共分析10件樣品，有機碳含量平均值為3.55%，范圍0.07%～5.37%；生烴潛量平均為10.35 mg/g；6個泥巖樣品的瀝青“A”平均含量0.0845%，范圍0.0279%～0.1121%，總烴平均含量為332.93μg/g。有機質(zhì)類型為Ⅰ型（標準腐泥型Ⅰ1或含腐殖腐泥型Ⅰ2）。

煤巖：共分析樣品5個，采自捻子坪剖面4個煤樣，南寧盆地四塘煤礦1個煤樣。有機碳含量非常高，平均值到過67.26%，生烴潛量平均值為164.90 mg/g，具有很好的生烴潛力；瀝青“A”的平均含量為0.6436%；總烴含量平均為2976.79μg/g；HI的范圍215 mg/g～712 mg/g，平均為538 mg/g。有機質(zhì)類型以Ⅲ2型為主，含部分Ⅱ型。

煤系泥巖：共分析樣品4個，都采自四塘煤礦，TOC平均值為6.12%，范圍1.54%～14.82%；生烴潛量平均為6.12 mg/g，瀝青“A”平均0.0528 mg/g；總烴含量平均239.09μg/g。有機質(zhì)類型為Ⅲ2型。

對上述樣品中的12件進行了Ro測試。Ro平均值為0.395%，范圍在0.37%～0.41%之間，都沒有達到0.5%的生烴閥值。表明了北部灣北緣各盆地內(nèi)古近系那讀組烴源巖都處于未成熟階段。

古近系那讀組的泥巖、煤及煤系泥巖是北部灣北緣的主力生烴層段，有機質(zhì)既有來自于低等水生生物的母體，也有陸相高等植物的貢獻。由于地層埋深較淺，有機質(zhì)熱演化程度處于未成熟階段。J. connan和L.R.Sonowdow等[31-32]認為，腐植型干酪根（包括煤）當富含樹脂體時，在低溫下可以熱解成烴。研究表明，樹脂體具有生烴潛能高、熱解溫度低，可以成為優(yōu)良的生油母質(zhì)，一般在Ro=0.4%即可以形成烴類，主要產(chǎn)物是輕質(zhì)油甚至是凝析油。另一方面，一些富含類脂物的有機質(zhì)在微生物作用下可以不經(jīng)過干酪根階段直接轉(zhuǎn)化為烴類。從這方面來講，廣西北部灣古近系那讀組（E2n）烴源巖中的有機質(zhì)熱演化雖然沒有達到干酪根的生烴門限值（Ro＞0.5%），但依然能有效地排烴，形成生物甲烷氣、未成熟油和凝析油。

②二疊系合山組烴源巖樣品采自扶綏的廣龍煤礦、新東煤礦的地下層位，扶綏地區(qū)二疊系共分為上、下二段，上段主要為灰-深灰色灰?guī)r、生物屑灰?guī)r、泥晶生物屑灰?guī)r，夾少量薄層泥巖，地層厚68.1m。下段主要為灰-深灰色含菱鐵礦泥巖、炭質(zhì)泥巖夾少量薄層生物灰?guī)r，厚77.7m，底部含6m左右的煙煤。上段12個樣品的殘余有機碳分析顯示，灰?guī)r的TOC平均值為1.93%，范圍為0.19%～5.26%，平均生烴潛量0.38 mg/g；7個樣品的氯仿瀝青“A”平均含量為0.0184%；總烴含量為108.85μg/g。有機類型主要為Ⅲ2型，見有少量的Ⅲ1型和Ⅰ2型。7個樣品的Ro平均值為1.44%，范圍為1.32%～1.68%，有機質(zhì)熱演化處于高成熟階段，主要的生烴產(chǎn)物以高成熟的輕質(zhì)油、凝析油和濕氣為主。下段主要為深灰色、黑色灰?guī)r、泥晶灰?guī)r等，也可視為好的烴源巖。該地層的烴源巖是主力生烴層段之一。

③欽州閘口鎮(zhèn)石頭棚采石場、致富采石場、新平采石場以及和興采石場是一套連續(xù)碳酸鹽巖臺地相地層，涵蓋了下石炭統(tǒng)的寺門組（C1s）、黃金組（C1h）、英塘組（C1yt）以及上泥盆統(tǒng)的額頭村組（D3e），累計厚度大于1000m。巖性主要為灰-深灰色薄-中層狀灰?guī)r、生物屑泥晶灰?guī)r、硅質(zhì)條帶灰?guī)r、炭質(zhì)泥質(zhì)灰?guī)r、瘤狀灰?guī)r、局部夾粉砂質(zhì)泥巖、細砂巖。TOC平均值分別為：0.37%、0.24%、0.44%、0.54%。有機質(zhì)類型較好，主要為Ⅰ型，少量為Ⅱ型。Ro的范圍為4.47%～3.25%，平均值為4.05%，有機質(zhì)熱演化處于過成熟階段?？赡軣N類產(chǎn)物為凝析油和天然氣。這套地層由于烴源巖的累積厚度巨大，有機質(zhì)類型很好，因而具有可觀的生烴潛量。

6 結論與討論

廣西北部灣北緣晚古生代-新生代地層沉積厚度大，烴源巖的巖石類型主要為海相碳酸鹽巖和湖盆沉積的泥巖、煤巖和煤系泥巖。具有形成大規(guī)模烴源巖的物質(zhì)條件。

主要生烴層段有3套：①古近系那讀組（E2n），主要的生烴產(chǎn)物為生物甲烷氣、未成熟油和凝析油；②上二疊統(tǒng)合山組（P3h），生烴產(chǎn)物以高成熟的輕質(zhì)油、凝析油和濕氣為主；③下石炭統(tǒng)寺門組（C1s）、黃金組（C1h）、英塘組（C1yt）及上泥盆統(tǒng)額頭村組（D3e）為連續(xù)沉積地層，累計厚度大，有可觀的生烴潛力，產(chǎn)物主要為干氣和天然氣。

野外地質(zhì)剖面顯示，北部灣北緣古近系那讀組地層主要為砂巖、粉砂巖與泥頁巖互層，含多層褐煤。暗色泥巖、煤系泥巖和煤巖是具有有效生烴能力的烴源巖，連續(xù)的泥頁巖是具有致密封堵性的蓋層，砂巖是較好的儲集層，可形成一套或多套生儲蓋組合。由于該組有機質(zhì)熱演化還處在未成熟或低成熟期，正是形成油（或氣）階段，容易聚集形成油藏，具備形成工業(yè)油氣藏的基本條件。建議油氣勘探以古近系始新統(tǒng)那讀組為主要目的層。晚古生代地層埋深大，有機質(zhì)熱演化大多處于過成熟階段，生烴排烴高峰期早已過去，如果沒有好的保存條件，很難獲取工業(yè)油氣藏。

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Study of oil and gas potential resources of the late Paleozoic to Cenozoic strata in the north of Beibu Gulf,Guangxi.

Wang X Y,Mao Z C,Zhou H L,Wu X K,Huang Z Q and Zou X L.

Through geological outcrop survey,measuring and geochemistry analysis on source rocks.We worked on types,thickness,distribution,organic characters and synthesized evaluation of source rock formation of north Beibu Gulf in Guangxi.The research show that it is two categories that the source in the north of Beibu Gulf including carbonate rock of marine deposit and shale of continental deposit,the total organic cabon (TOC)content of the marine carbonate hydrocarbon source rock ranging from 5.26%to 0.001%,average content amount to 0.41%.The main type of organic matter is typeⅠ,a few belongs to typeⅡ.The source is from both marine plankton and algae.The vitrinite reflectance(RO)of kerogen ranges from 1.32%to 4.78%,the organic matter evolution mainly amount to post-maturity stage,very few is in high maturation.The hydrocarbon source rocks of mud shale of continental deposit are mainly distributed in the tertiary stratum,the total organic cabon(TOC)content ranging from 14.82%to 0.07%,averagely 4.04%.The main type of organic matter istypeⅠand typeⅢ,the vitrinite reflectance(RO)ranges from 0.37%to 0.41%,the organic matter evolution is in immature.The most hydrocarbon potential formation of the North of Beibu Gulf in Guangxi are the Naudou Formation of Paleogene,the Heshan Formation of Permian and the Simen Formation of Carboniferous.

source rock;geochemistry of oil and gas;hydrocarbon generation potential;the northern margin of Beibu Gulf

P618.13

A

1007-3701(2013)04-327-08

10.3969/j.issn.1007-3701.2013.04.009

2013-11-15；

2013-11-24.

廣西地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局"廣西北部灣北緣中-新生代盆地演化及成油氣性研究"項目資助（項目編號201001）.

王新宇（1981—），男，高級工程師，博士在讀，從事基礎地質(zhì)、礦產(chǎn)勘查等工作，E-mail：wangxy1981@sina.com.

*通訊作者：毛治超，男，E-mail：maozhichao@163.com.