杜佰偉，彭清華，何江林

（1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，成都610081；2.國(guó)土資源部沉積盆地與油氣資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都610081）

羌塘盆地托納木地區(qū)瀝青脈地球化學(xué)特征

杜佰偉1，2，彭清華1，2，何江林1，2

（1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心，成都610081；2.國(guó)土資源部沉積盆地與油氣資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都610081）

在野外地質(zhì)觀察基礎(chǔ)上，對(duì)羌塘盆地托納木地區(qū)上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)瀝青脈開展了詳細(xì)的有機(jī)地球化學(xué)特征研究，探討了瀝青脈有機(jī)母質(zhì)來源及母質(zhì)形成的沉積環(huán)境。瀝青脈樣品中檢測(cè)出豐富的正構(gòu)烷烴、類異戊二烯烴、萜類化合物和甾類化合物。正構(gòu)烷烴主碳數(shù)分別為nC17或nC18，奇偶優(yōu)勢(shì)為0.81~1.10，Pr/nC17值為0.73~1.36，Ph/nC18值為0.80~1.66，Pr/Ph值為0.64~0.90.萜類化合物以C30藿烷占優(yōu)勢(shì)的五環(huán)三萜烷為主，含有三環(huán)萜烷和伽馬蠟烷。甾類化合物以規(guī)則甾烷為主，C27，C28和C29甾烷構(gòu)成了不對(duì)稱的“V”字型，C29甾烷ααα20S/C29甾烷ααα（20S+20R）和C29甾烷αββ/C29甾烷（ααα+αββ）的值分別為0.33~0.45和0.15~0.49.飽和烴色譜-質(zhì)譜特征表明，瀝青脈有機(jī)母質(zhì)來源于具有水生生物和高等植物的混合來源，揭示了瀝青脈母質(zhì)形成于一定鹽度缺氧還原環(huán)境。油源對(duì)比顯示瀝青脈與索瓦組泥頁巖的飽和烴、萜烷、甾烷等生物標(biāo)志物參數(shù)具有一致性，說明它們具有親緣關(guān)系，也證實(shí)了該地區(qū)烴源巖具有較好的生烴潛力。

羌塘盆地；托納木地區(qū)；瀝青脈；地球化學(xué)特征；生物標(biāo)志化合物

羌塘盆地目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了超過200處的油氣顯示，除了5處液態(tài)油苗以外，幾乎全部為固體干瀝青。大量固體瀝青的存在說明，盆地曾經(jīng)有過油氣的生成、運(yùn)移或者聚集成藏的過程，在后期沉積埋藏或構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中，早期的油氣遭到破壞，形成瀝青[1]。在托納木背斜核部，上侏羅統(tǒng)索瓦組生物碎屑灰?guī)r的近垂直巖層面的裂縫中充填瀝青[2]，同時(shí)，在該地區(qū)淺鉆工作中，在索瓦組二段也鉆遇瀝青，而在雙湖東北約90 km處，上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)雪山組砂礫巖中的兩處最大的瀝青脈，可作為該區(qū)油氣運(yùn)移或成藏遭到破壞的重要證據(jù)[1]。本文探討了瀝青脈的生物標(biāo)志化合物特征及來源，以期為托納木地區(qū)可能的烴源巖、油氣成藏過程或后期遭受破壞等研究提供地球化學(xué)依據(jù)。

1　區(qū)域地質(zhì)特征

羌塘盆地位于青藏高原腹地，其盆地南北分別以班公湖—怒江縫合帶和西金烏蘭—金沙江縫合帶為界，東西以侏羅系尖滅線為界，面積約22×104km2[3-4]。盆地呈近東西向，具有南北分帶，東西分區(qū)的構(gòu)造格局[5-6]，由北向南依次為北羌塘坳陷帶，中央隆起帶和南羌塘坳陷帶（圖1）。托納木地區(qū)位于北羌塘坳陷中部，處于布若錯(cuò)—多格錯(cuò)仁地層分區(qū)，主要出露索瓦組、雪山組、阿布山組、康托組及第四系，而瀝青脈主要出露于索瓦組和雪山組中[7-8]（圖1）。

圖1　羌塘盆地托納木地區(qū)位置及出露地層

地表出露瀝青脈的雪山組砂礫巖剖面厚度為13 m，上部為第四系覆蓋，該剖面主要為一套河流三角洲相沉積，主要巖性為紫紅色、雜色礫巖、含礫砂巖及砂巖，在剖面上采集的樣品檢測(cè)出Classopollis annula?tus，Leiotriletes sp.，Punctatisporites sp.，Osmundacidites wellmanii，Cicatricosisporites cf.stoveri，Dicheiropollis etruscus等孢粉，時(shí)代屬于早白堊世尼歐克姆期[1]。文獻(xiàn)［9］認(rèn)為，雪山組與白龍冰河組、索瓦組二段為同時(shí)異相產(chǎn)物，時(shí)代屬于晚侏羅世—早白堊世。筆者認(rèn)為，雖然檢測(cè)到早白堊世早期尼歐克姆期孢粉，但從盆地大的沉積環(huán)境及演化來看，將該套產(chǎn)出瀝青脈的地層劃歸上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)雪山組是比較合理的。

2　瀝青脈分布及產(chǎn)狀特征

瀝青脈總體沿托納木勒瑪天包河沿岸分布，構(gòu)造上位于托納木背斜北翼，圍巖為上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)雪山組砂礫巖、索瓦組二段碎屑巖（圖1）。瀝青為深灰—灰黑色，表面具油脂光澤，順巖層縫隙中產(chǎn)出，多將沿層面的砂礫巖浸染，呈黃色，局部瀝青污手，沿巖層走向斷續(xù)分布，縱向上見多層瀝青脈，含瀝青脈巖層橫向延伸超過100 m，延伸較穩(wěn)定。瀝青脈厚1~ 3 cm，少量呈塊狀，具瀝青質(zhì)—玻璃質(zhì)光澤，塊狀瀝青呈貝殼狀斷口，發(fā)亮，呈脆性。瀝青密度小，不溶于四氯化碳等有機(jī)溶劑，屬干瀝青，能點(diǎn)燃并冒出濃烈的黑煙，帶有明顯的瀝青氣味。

3　瀝青脈有機(jī)地球化學(xué)特征

瀝青脈的有機(jī)碳、熱解分析結(jié)果顯示，瀝青脈及含瀝青脈砂巖有機(jī)碳含量較高，為8.34%~59.4%，有機(jī)碳的含量與砂巖中瀝青的含量有關(guān)，瀝青含量越低，有機(jī)碳含量越小，而生烴潛量較高，為62.0~ 120.1 mg/g.瀝青脈族組分分析顯示，飽和烴含量為2.01%~12.85%，芳烴含量6.33%~23.06%，而瀝青質(zhì)+非烴含量最高，為64.08%~86.37%，說明在瀝青形成過程中大量輕組分流失，更多地保存了分子量較大的非烴與瀝青質(zhì)組分。在溫度20℃、濕度20%的條件下，采用SSQ-7000色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀對(duì)瀝青脈、烴源巖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)出它們有完整碳數(shù)（nC15—nC31）的正構(gòu)烷烴、類異戊二烯烴、萜類及甾類，顯示它們沒有受到明顯的生物降解作用，測(cè)試的數(shù)據(jù)能夠反映它們的形成特征。

3.1飽和烴

通常情況下，飽和烴特征能直接反映母源物質(zhì)的信息，如果正構(gòu)烷烴是主峰碳在nC15—nC19的前峰型，則反映母質(zhì)來源于藻類等低等水生浮游生物；主峰碳在nC25—nC33的后峰型，反映有機(jī)母質(zhì)來源于陸生高等植物；雙峰型反映母質(zhì)具有低等生物和高等植物的混合來源[10-12]。該地區(qū)瀝青脈正構(gòu)烷烴分布范圍較廣，碳數(shù)為nC15—nC31，具主峰碳為nC17和nC18的前峰型特征（圖2，表1），可能為同一來源。輕重?zé)NΣ（nC21-）/Σ（nC22+）比值為1.00~1.31，總體以輕烴組分占優(yōu)勢(shì)，一般認(rèn)為nC21-主要來自于細(xì)菌和藻類等低等水生生物，而nC22+則主要來自陸生高等生物，該地區(qū)瀝青脈輕烴組分占優(yōu)勢(shì)的特征則反映了母質(zhì)來源主要為低等水生生物；奇偶優(yōu)勢(shì)比為0.81~1.10，接近于平衡階段，說明有機(jī)質(zhì)具備成熟的特征。

3.2類異戊二烯烴

瀝青脈樣品均檢測(cè)出豐富的類異戊二烯烴，主要是姥鮫烷（Pr）和植烷（Ph）。姥植比（Pr/Ph）是指示沉積環(huán)境的重要標(biāo)志[12-13]，氧化環(huán)境中姥鮫烷占優(yōu)勢(shì)，Pr/Ph值較高，而還原環(huán)境中植烷優(yōu)勢(shì)，Pr/Ph值較低[14-15]。研究區(qū)的瀝青脈樣品Pr/Ph值均較低（表1），為0.64~0.90，具有植烷優(yōu)勢(shì)，說明瀝青母質(zhì)形成于相對(duì)還原的水體環(huán)境。Pr/nC17值和Ph/nC18值分別為0.73~1.36和0.80~1.66，大部分樣品顯示正構(gòu)烷烴占優(yōu)勢(shì)。分析Pr/nC17值與Ph/nC18值的關(guān)系發(fā)現(xiàn)，瀝青樣品主要分布在Ⅱ型區(qū)域（圖3），總體反映母質(zhì)的形成環(huán)境為還原環(huán)境，其來源主要以海相低等水生生物輸入為主，同時(shí)也有高等植物的輸入。

圖2　羌塘盆地托納木地區(qū)瀝青脈正構(gòu)烷烴碳數(shù)分布

表1　研究區(qū)瀝青脈正構(gòu)烷烴與類異戊二烯烴數(shù)據(jù)

圖3　研究區(qū)瀝青脈與可能烴源巖Pr/nC17—Ph/nC18判別沉積環(huán)境（圖版據(jù)文獻(xiàn)［16］）

3.3萜類化合物

羌塘盆地托納木地區(qū)瀝青脈檢測(cè)出了一定含量的萜烷類化合物，主要為藿烷系列、三環(huán)萜烷系列和少量四環(huán)萜烷等，圖譜顯示它們具有較強(qiáng)的親緣關(guān)系（表2，圖4）。

表2　羌塘盆地托納木地區(qū)瀝青脈生物標(biāo)志化合物參數(shù)

瀝青脈中檢測(cè)的三環(huán)萜烷中碳數(shù)分布為C19—C29，且以C23豐度最高，通常情況下，三環(huán)萜烷比藿烷穩(wěn)定性強(qiáng)，受生物降解、熱成熟作用影響更小，主要來源于咸水環(huán)境下的低等水生生物[17-18]。分析顯示，三環(huán)萜烷以C23為主峰，C23三環(huán)萜烷/C30藿烷值為0.17~ 0.30，C21，C23，C24三環(huán)萜烷總體呈倒“V”字形分布，有研究認(rèn)為三環(huán)萜烷的這種分布特征與咸水沉積環(huán)境有關(guān)，也說明瀝青的母源為菌類或藻類等低等水生生物。

五環(huán)三萜烷在研究的瀝青樣品中很豐富，碳數(shù)分布范圍小于C35，樣品中藿烷類化合物含量較高，同時(shí)樣品中C30藿烷占據(jù)優(yōu)勢(shì)（圖4），升藿烷從C31—C35均有檢出，表明了瀝青母質(zhì)有低等生物的來源。同時(shí)，母質(zhì)熱演化程度最常用指標(biāo)為Ts/（Tm+Ts）值[19]，Ts是相對(duì)穩(wěn)定的化合物，而Tm則與熱演化有關(guān)，隨熱演化程度的增加，Ts/（Tm+Ts）值逐漸升高，約在生油階段晚期達(dá)到平衡值。瀝青樣品中Ts/（Tm+Ts）值為0.47~ 0.58（表2），表明已接近或達(dá)到生油晚期階段。另外，C31升藿烷22S/C31升藿烷（22S+22R）也常作為研究母質(zhì)熱演化程度的指標(biāo)，瀝青中C31升藿烷22S/C31升藿烷（22S+22R）含量為0.51~0.64，反映瀝青屬于成熟生油形成的瀝青，與Ts/（Tm+Ts）值得出的結(jié)論一致。

伽馬蠟烷是一種C30的五環(huán)三萜烷，作為分層水體標(biāo)志的纖毛蟲是它的重要來源[10]，而水體分層與環(huán)境鹽度關(guān)系密切[20]，因此，伽馬蠟烷的形成常和水體分層、高鹽度的環(huán)境相關(guān)，常作為指示沉積環(huán)境和鹽度的可靠指標(biāo)。瀝青樣品中檢測(cè)出的伽馬蠟烷/C30藿烷值為0.13~0.23（表2，圖4），平均為0.17，明顯低于鹽湖成因值，但又高于淡水成因值[21]，說明瀝青母質(zhì)形成于具有一定鹽度（可能略高于淡水）的還原海水環(huán)境。

圖4　托納木地區(qū)瀝青脈及可能烴源巖氯仿瀝青A飽和烴質(zhì)量色譜

3.4甾類化合物

一般情況下，甾烷類化合物為研究有機(jī)質(zhì)母質(zhì)類型及熱演化程度提供了重要參數(shù)。瀝青脈樣品中檢測(cè)出的甾類化合物主要為規(guī)則甾烷（C27—C29）、重排甾烷（C27—C29）及孕甾烷（圖4）。

傳統(tǒng)的烴源巖地球化學(xué)理論認(rèn)為，C27主要來源于藻類等低等水生生物，而C29甾烷占優(yōu)勢(shì)是高等植物有機(jī)質(zhì)貢獻(xiàn)大的證據(jù)。測(cè)試的瀝青脈樣品中C27甾烷含量為19%~49%，平均37%，C28甾烷含量為19%~ 31%，平均21%，C29規(guī)則甾烷含量為28%~60%，平均42%.C27，C28，C29甾烷總體呈不對(duì)稱“V”字形分布（圖4）。結(jié)合C27，C28和C29甾烷三者之間的關(guān)系認(rèn)為，瀝青脈母質(zhì)來源以混合來源為主（圖5）。

C29甾烷ααα20S/C29甾烷ααα（20S+20R）和C29甾烷αββ/C29甾烷（ααα+αββ）是最常用的甾烷成熟度的參數(shù)，當(dāng)兩個(gè)參數(shù)達(dá)到各自的平衡狀態(tài)即C29甾烷ααα 20S/C29甾烷ααα（20S+20R）值為0.52~0.55，C29甾烷αββ/C29甾烷（ααα+αββ）值為0.7時(shí)，有機(jī)質(zhì)處于生油高峰時(shí)期[12]。而托納木地區(qū)的瀝青樣品的C29甾烷ααα 20S/C29甾烷ααα（20S+20R）和C29甾烷αββ/C29甾烷（ααα+αββ）的值與平衡值之間存在一定的差異，說明該瀝青樣品屬于未達(dá)到生油高峰時(shí)的產(chǎn)物，處于成熟演化階段。前者的值為0.33~0.45，后者的值為0.15~0.49，均未達(dá)到平衡值。因此認(rèn)為，托納木地區(qū)瀝青脈C29甾烷ααα20S/C29甾烷ααα（20S+20R）和C29甾烷αββ/C29甾烷（ααα+αββ）的數(shù)值反映了其演化程度處于成熟階段。

3.5瀝青脈來源分析

烴源巖在沉積及埋藏過程中，巖石中的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為油氣，其中具有較好的繼承性和穩(wěn)定性的生物標(biāo)志化合物依然保持著烴源巖沉積時(shí)的特征。因此，通過研究瀝青與烴源巖的生物標(biāo)志化合物的親緣關(guān)系，可以追溯瀝青來源，但是生物標(biāo)志化合物也受到很多因素的影響，單獨(dú)的某一項(xiàng)指標(biāo)具有局限性，因此選取了羌塘盆地托納木地區(qū)索瓦組烴源巖與瀝青的飽和烴萜烷、甾烷等生物標(biāo)志物參數(shù)來分別對(duì)比。研究結(jié)果顯示，托納木地區(qū)索瓦組烴源巖與瀝青的飽和烴質(zhì)量色譜圖（m/z191，m/z217）分布具有一定的相關(guān)性（圖4），生物標(biāo)志化合物參數(shù)也很好地說明了這一親緣關(guān)系。Pr/nC17與Ph/nC18的關(guān)系及C27，C28，C29甾烷等參數(shù)表明它們的沉積環(huán)境與母源輸入具有較好的一致性（圖3，圖5），反映了瀝青與烴源巖之間的親緣關(guān)系。成熟度參數(shù)Ts/（Ts+Tm）與C31升藿烷22S/C31升藿烷（22S+22R）差異較小（表2），二者之間的相關(guān)性表明，托納木地區(qū)瀝青脈與烴源巖處于相同的成熟演化階段。綜上研究認(rèn)為，托納木地區(qū)瀝青脈與該地區(qū)索瓦組烴源巖親緣關(guān)系密切，索瓦組烴源巖達(dá)到生油門限以后[22]，所生成的油氣，經(jīng)運(yùn)移后遭到破壞或殘留于運(yùn)移通道中，經(jīng)過地質(zhì)構(gòu)造的作用，在地層中經(jīng)過一系列的變化，導(dǎo)致其輕質(zhì)組分逸失，形成了如今的瀝青脈。

圖5　瀝青脈與可能烴源巖氯仿瀝青A飽和烴規(guī)則甾烷分布

4　結(jié)論

（1）羌塘盆地托納木地區(qū)瀝青脈中檢測(cè)出nC14—nC35的正構(gòu)烷烴以及姥鮫烷、植烷等化合物，顯示瀝青脈受到的生物降解作用較弱，生物標(biāo)志化合物參數(shù)能夠真實(shí)反映瀝青母質(zhì)來源。

（2）羌塘盆地托納木地區(qū)瀝青脈具混合型母質(zhì)來源的特點(diǎn)，既有陸源植物輸入，也有含量豐富的菌類、藻類等低等生物，并且其母質(zhì)形成于具有一定鹽度的還原環(huán)境，有利于有機(jī)質(zhì)的埋藏和保存。

（3）羌塘盆地托納木地區(qū)瀝青脈屬于同一母質(zhì)來源，反映了該地區(qū)油氣母質(zhì)組成、沉積環(huán)境和演化程度，進(jìn)一步證實(shí)了托納木地區(qū)的烴源巖具有良好的生烴潛力。

（4）羌塘盆地托納木地區(qū)上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)大規(guī)模瀝青脈說明，該地區(qū)曾經(jīng)出現(xiàn)過油氣的生成、運(yùn)移或者破壞的過程，在局部保存、構(gòu)造圈閉條件較好的區(qū)域可能存在一定規(guī)模的油氣藏。

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Geochemical Characteristics of Upper Jurassic?Lower Cretaceous Bituminous Vein in Tuonamu Area in Qiangtang Basin

DU Baiwei1,2,PENG Qinghua1,2,HE Jianglin1,2
(1.Chengdu Center of ChinaGeological Survey,Chengdu,Sichuan 610081,China;2.Key Laboratory for Sedimentary Basin and Oil?Gas Resources,Ministry of Land and Resources,Chengdu,Sichuan 610081,China)

Based on the field observation,this paper studied in detail the geochemical characteristics of the Upper Jurassic?Lower Creta?ceous bituminous vein in Tuonamu area of Qiangtang basin and discussed the bituminous kerogen origin and the forming environment.And abundant biomarkers such as n?alkanes,isoprenoids,terpanes and steranes were detected from the samples by GC and GC?MS.The carbon number of n?alkane appears as nC17and nC18,with OEP of 0.81~1.10,Pr/nC17of 0.73~1.36,Ph/nC18of 0.80~1.66 and Pr/Ph of 0.64~0.90. The terpanes are dominated by pentacyclic triterpane with tricyclic terpane and gammacerane,in which C30hopanes are dominant.The ster?anes are dominated by regular steranes,in which C27?C28?C29ααα20Rdistributes in asymmetric“V”shape.The C29ααα20S/(20S+20R)value ranges from 0.33~0.45 to 0.15~0.49,respectively.The GC?MS characteristics of saturated hydrocarbons show that the bituminous kerogen is originated from the mixed sources of phytoplankton and higher plants,revealing such a kerogen is formed in anoxic reducing environ?ment with some salinity.The oil source correlation indicates that the bituminous vein’s biomarkers are consistent with those of the Suowa shale in terms of saturated hydrocarbons,terpanes and steranes,confirming that they have close affinity and the hydrocarbon source rocks in this areahave better hydrocarbon generation potentials.

Qiangtangbasin;Tuonamu area;bituminous vein;geochemical characteristic;biomarker

TE122.3

A

1001-3873（2015）01-0014-06DOI：10.7657/XJPG20150103

2014-08-15

2014-11-19

地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查評(píng)價(jià)專項(xiàng)（1212011221106）；國(guó)家科技重大專項(xiàng)（2011ZX05004001-006）

杜佰偉（1976-），男，四川成都人，高級(jí)工程師，石油地質(zhì)，（Tel）13688012881（E-mail）dbw88@163.com.