劉湘，郭建華，劉辰生，曠理雄，李杰，張振

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巴布亞盆地東部中侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)烴源巖評價及勘探建議

劉湘1, 2，郭建華1, 2，劉辰生1, 2，曠理雄1, 2，李杰1, 2，張振1, 2

(1. 中南大學 地球科學與信息物理學院，湖南 長沙，410083；2. 有色金屬成礦預測與地質環(huán)境監(jiān)測教育部重點實驗室(中南大學)，湖南 長沙，410083)

以成盆、成烴和成藏理論為指導，應用總有機碳質量分數(shù)((TOC))、巖石熱解、鏡質體反射率(o)和氣相色譜分析(GC)，結合油源對比，綜合研究并評價巴布亞盆地東部中侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)5套最具代表性的烴源巖，在此基礎上提出勘探建議。研究結果表明：巴布亞盆地東部中侏羅統(tǒng)Magobu組烴源巖的有機質豐度評級為中等—很好，有機質類型以Ⅰ型與Ⅱ型為主，主要處于成熟—高成熟階段，是最具有生烴潛力的烴源巖；研究區(qū)中、上侏羅統(tǒng)烴源巖發(fā)育在岡瓦納大陸裂解階段，隨著埋深加大，逐步進入成熟階段，與采收的原油具有很好的親緣關系，是研究區(qū)的主力烴源巖；提出3個有利勘探區(qū)帶，按勘探潛力由大至小排序為Papuan褶皺帶南部—Aure褶皺帶范圍內的Ⅰ類油氣勘探區(qū)帶、Fly臺地東北部—Eastern高地—Papuan高地范圍內的Ⅱ類油氣勘探區(qū)帶以及Fly臺地西南部范圍內的Ⅲ類油氣勘探區(qū)帶。

巴布亞盆地；烴源巖；有機質豐度；干酪根；鏡質體反射率

烴源巖是指富含有機質、在地質歷史過程中生成并排出或者正在生成和排出石油和天然氣的巖石，其種類分別包括油源巖、氣源巖和油氣源巖，對油氣成藏具有特殊意義[1]。烴源巖有2個基本條件：1) 它含有大量的有機物質即干酪根；2) 干酪根隨著深度增加，逐漸達到生成油氣的門限溫度[2]。因此，通過對不同地層烴源巖進行詳細對比分析，對于進一步研究烴源巖成藏條件具有非常重要的意義。巴布亞盆地的勘探工作開始于20世紀初，主要分為4個階段[3?5]：1910—1929年為油氣發(fā)現(xiàn)與初探階段；1930—1959年，在盆地西部布置地震測線網(wǎng)，開展新生界目的層勘探；1960—1989年，技術革新推進了地球物理探測工作，開始對中生界進行初探，并發(fā)現(xiàn)了眾多大型油氣田；1990年—現(xiàn)今，加大盆地東部中生界砂巖勘探力度，新生界礁灰?guī)r作為次重點，逐步實現(xiàn)盆地油氣勘探的全面突破。巴布亞盆地東部中生界砂巖層一直以來是研究值得關注的焦點，但對該地區(qū)烴源巖缺乏系統(tǒng)評價研究。為此，本文作者對巴布亞盆地東部中侏羅—下白堊統(tǒng)巖芯樣品進行取樣分析，采用有機質豐度評價、干酪根類型劃分、有機質成熟度分析等技術和方法，對巴布亞盆地東部中生界主力烴源巖進行定量評價，并對其生烴潛力進行綜合對比分析，在此基礎上提出勘探建議。

1 區(qū)域地質背景

巴布亞盆地是位于澳大利亞北部托雷斯海峽邊緣與巴布亞新幾內亞之間的1個弧后前陸盆地，盆地總覆蓋面積約68.9×104km2，其中本次研究區(qū)主要位于巴布亞盆地東部區(qū)域，覆蓋面積約47.3×104km2(圖1)[6]。GURNIS等[7?10]結合亞太地區(qū)構造演化背景，以2D地震資料解釋成果為主要依據(jù)，將巴布亞盆地東部中生代—新生代構造演化史系統(tǒng)地劃分為陸內裂谷階段(270.0~199.6 Ma)、岡瓦納大陸裂解階段(199.6~66.0 Ma)、珊瑚海擴張階段(66.0~11.6 Ma)、美拉尼西亞島弧碰撞階段(11.6 Ma~現(xiàn)今)。多期構造演化導致研究區(qū)東西部構造差異明顯，其中，西部地區(qū)廣泛分布中生代地層，在東部地區(qū)中生代地層呈殘洼分布，巨厚的新生代沉積物覆蓋在中生代殘洼之上。研究區(qū)由Fly臺地、Papuan褶皺帶、Papuan活動帶、Owen Stanley復雜構造帶、Aure褶皺帶、Moresby凹陷、Eastern高地、Papuan高地和Milne蛇綠巖帶共9個主要構造單元組成，其中，在Fly臺地，Papuan褶皺帶和Aure褶皺帶覆蓋了巴布亞盆地東部一半以上區(qū)域[11]。Fly臺地包括西南巴布亞島陸上部分及巴布亞灣沿線水下部分，構造樣式以平緩褶皺變形、輕—中度扭斷構造為主，正斷層廣泛發(fā)育，中生代沉積物達1 km以上，Papuan褶皺帶和Aure褶皺帶緊鄰Fly臺地，晚中新世發(fā)生弧—陸碰撞事件，該區(qū)域逐漸開始發(fā)育大量沖斷層和褶皺，延續(xù)至近代仍然沒有停止，以中生代邊緣海至廣海相碎屑巖和新生代海陸過度相碎屑巖沉積物為主。此外，Aure褶皺帶由于其構造演化史上經(jīng)歷了晚中新世與上新世—更新世2次主要變形期，導致其發(fā)育大量逆掩斷層，產(chǎn)狀更加陡直[12]。從盆地構造演化格局分析，研究區(qū)西部地區(qū)廣泛發(fā)育中生代碎屑巖，在構造改造驅動下，是烴源巖發(fā)育的良好場所。根據(jù)大量勘探實踐[13?15]，巴布亞盆地東部主力烴源巖主要包括中侏羅統(tǒng)Magobu組和Barikewa組、上侏羅統(tǒng)Koi—Iange組和Imburu組以及下白堊統(tǒng)Ieru組(見圖2)。其中，中侏羅統(tǒng)Magobu組烴源巖主要由生物擾動泥巖、砂巖及薄層煤線組成，厚度范圍為23~364 m，平均厚度達143 m；Barikewa組烴源巖為Magobu組上覆地層，主要包含灰褐色頁巖夾少量砂巖隔層，厚度范圍為15~1 100 m，平均厚度為285 m。上侏羅統(tǒng)Koi—Iange組和Imburu組烴源巖的巖性較相似，以灰色泥巖夾砂巖及粉砂巖為主。Toro組主要以分選性較好的砂巖為主，已證實是研究區(qū)最具經(jīng)濟價值儲層。Ieru組烴源巖為Toro組上覆地層，以灰色泥巖為主，厚度范圍為42~1 947 m，平均厚度達380 m。由巴布亞盆地東部中生界烴源分布概況可知(圖1)：中生界烴源巖有效分布范圍為1.26×105km2，主要分布在Fly臺地和Papuan褶皺帶區(qū)域，尤其在Fly臺地東部地區(qū)厚度最大(500~2 000 m)，具有較好的烴源巖發(fā)育條件。

圖1 巴布亞盆地東部中生界烴源巖分布概況[6]

2 樣品簡介與實驗方法

在研究區(qū)內的4口典型探井中收集30塊巖芯樣品，其地球化學特征見表1。其中，Magobu組巖芯樣品取自Well-D和Well-Y，Barikewa組與Koi—Iange 組巖芯樣品取自Well-Z和Well-Y，Imburu組和Ieru組巖芯樣品取自Well-X和Well-Y。這些樣品被清洗干凈之后放置在烤箱中加熱至50 ℃，以便充分干燥。將經(jīng)過干燥處理的樣品在實驗室進行總有機碳質量分數(shù)((TOC))、巖石熱解(Rock-Eval)、鏡質體反射率(o)以及氣相色譜(GC)等分析。對巖石進行熱解可以獲得生烴潛量(1+2)、最高熱解峰溫(max)、氫指數(shù)(H)與氧指數(shù)(O)。通過以上實驗獲取的參數(shù)用于對烴源巖有機質豐度、有機質類型以及成熟度進行分析，并為研究油源條件提供指導。

圖2 巴布亞盆地東部中侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)綜合柱狀圖[13]

表1 巴布亞盆地東部烴源層樣品地球化學特征

3 烴源巖評價

3.1 巖石學特征

巴布亞盆地東部烴源巖厚度見表2。從表2可知：Magobu組烴源巖在Well-Y井中以濱岸相和三角洲相的泥巖和頁巖沉積為主，包含單層23層，其中單層厚度最高達32.9 m，累計厚度為275.0 m，占該地層總厚度的54.2%；Magobu組烴源巖在Well-Z井的厚度分布與Well-Y井的厚度分布相似，巖性主要為濱岸相、淺海陸棚相灰色泥巖、頁巖，尤其在Well-D井中表現(xiàn)為一套濱岸—三角洲相的泥巖、頁巖沉積，含單層13層，單層厚度范圍為3.0~260.0 m，累計厚度達1 122.0 m，具有很好的烴源巖發(fā)育條件。巴布亞盆地東部中生界巖芯樣品照片見圖3。從圖3(a)可見深灰色泥巖樣品上存在明顯油污，達到油浸含油級別，可能發(fā)育在三角洲相的前三角洲部位。研究區(qū)Magobu組烴源巖主要發(fā)育在濱岸相、三角洲相、淺海陸棚相，其中，在濱岸相、淺海陸棚相發(fā)育的烴源巖主要巖性為灰色頁巖，在三角洲相發(fā)育的烴源巖以深灰色泥巖為主。

Barikewa組烴源巖在Well-Y井中主要以單層10層、最厚單層達124.5 m的淺海陸棚相—濱岸相泥頁巖為主，累計厚度174.9 m，占地層總厚度的69.5%(見表2)。在巖芯樣品中(見圖3(b))可以識別出褐灰色—深灰色頁巖中含有明顯的粉砂，指示為一套淺海陸棚相—濱岸相沉積。因此，Barikewa組烴源巖在研究區(qū)呈現(xiàn)單層少、厚度大的特點，以淺海陸棚—濱岸相為主。從表2可知：Well-Y井的Koi—Iange組、Imburu組和Ieru組烴源巖厚度分布比較相似，單層5~13層厚度均較小，最厚只有95.0 m，累計厚度不超過 150.0 m，占地層總厚度的比例在45.0%以下；Koi—Iange組、Imburu組和Ieru組的烴源巖沉積環(huán)境也比較接近，由圖3(c)、圖3(d)和圖3(e)可見樣品中的泥巖表面分布大量粉砂，指示為一套濱岸相—淺海陸棚相的暗綠色砂巖、灰色粉砂巖和泥巖、頁巖互層沉積，局部發(fā)育河流相。

表2 巴布亞盆地東部烴源巖厚度

(a) 含油污的Magobu組泥巖；(b) 含粉砂—細砂的Barikewa組頁巖；(c) Koi—Iange組泥巖中的粉砂；(d) Imburu組泥巖中的粉砂；(e) Ieru組泥巖中的粉砂

3.2 有機質豐度

烴源巖有機質豐度是1個評價暗色細粒沉積物是否具備烴源巖特征的重要指標，它決定了烴源巖的生烴與排烴，并由有機碳總質量分數(shù)((TOC))來確 定[16]。根據(jù)巴布亞盆地東部巖芯樣品實驗室分析結果(表1)，盡管每個樣品的(TOC)存在動態(tài)變化，但都超過0.4%，按烴源巖有機質豐度評價標準，以上樣品均具備作為烴源巖的基本條件，尤其是Magobu組烴源巖的(TOC)范圍為1.31%~6.23%，總體比其他組(0.73%~1.94%)的高。Magobu組烴源巖的(TOC)與生烴潛量(1+2)之間的關系見圖4。從圖4可知：當(TOC)處于好—很好評級時，1+2對應于中等—很好評級；Barikewa組烴源巖與Koi—Iange組烴源巖實驗結果較接近，當(TOC)屬于好評級時，1+2評價為差評級；Imburu組烴源巖與Ieru組烴源巖整體評價最差，(TOC)大部分屬于中評級，1+2評價為差 評級。

圖4 巴布亞盆地東部巖芯樣品總有機碳質量分數(shù)與生烴潛量的關系

通過對5組來自巴布亞盆地東部的中侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)烴源巖有機質豐度進行定量評價可知：Magobu組烴源巖的有機質豐度評級為中等—很好，比評級為差—中等的其他組烴源巖更具生烴潛力。然而，該結論需要更多的樣品和實驗來進一步證明。

3.3 有機質類型

有機質類型是研究和評價烴源巖潛力的重要參數(shù)之一，這里討論的有機質指沉積巖中不溶于堿、非氧化型酸和非極性有機溶劑的分散有機質，即干酪 根[17]。其中，Ⅰ型干酪根的生烴潛力最大，Ⅱ型干酪根的生烴潛力次之，Ⅲ型干酪根生烴潛力最小。在本研究中，利用從巖石熱解實驗中獲得的氫指數(shù)(H)和氧指數(shù)(O)之間的聯(lián)系來確定干酪根類型。經(jīng)范氏圖修改的巖芯樣品分布見圖5。從圖5可知H與O之間存在以下關系：大部分烴源巖樣品具有較低的H和O，屬于III型干酪根，來源于陸地高等植物，以河流相為主；Barikewa組烴源巖和Koi—Iange組烴源巖樣品分布于Ⅱ型干酪根與Ⅲ型干酪根之間的邊界，因此，它們可能是來源于陸相和海相的混合物，以三角洲相為主；Imburu組烴源巖與Ieru組烴源的情況相似，均來自于以陸生高等植物為主要物源的Ⅲ型干酪根，沉積環(huán)境以河流相為主。然而，隨著O增大，H也相應增大，Magobu組烴源巖樣品大多數(shù)屬于Ⅱ型干酪根類型，極少數(shù)為Ⅰ型干酪根，這表明該組干酪根主要來源自海相有機質的輸入，以三角洲相、淺海陸棚相為主。

圖5 巴布亞盆地東部巖芯樣品分布(根據(jù)范氏圖修改)

3.4 有機質成熟度

有機質成熟度指沉積有機質在熱解溫度、時間等因素的綜合作用下向石油和天然氣演化的程度，是表征其成烴有效性和產(chǎn)物性質的重要參數(shù)[18]。大量實踐證明，只有在成熟階段的烴源巖分布區(qū)才有較高的油氣勘探成功率，烴源巖的成熟度是決定油氣勘探成敗的重要環(huán)節(jié)[19?21]。根據(jù)前人的研究方法，通過鏡質體反射率(o)的實驗結果和巖石熱解實驗中獲得的最高熱解峰溫(max)來確定有機質成熟度。從表1可知大多數(shù)中生界巖芯樣品的o都高于0.5%，并處于低成熟—成熟階段，其中，o平均值從大至小對應的巖芯樣品依次為：Magobu組(1.25%)，Barikewa組(0.64%)，Koi—Iange組(0.6%)，Imburu組(0.54%)和Ieru組(0.47%)；Barikewa組和Koi—Iange組的max均在450 ℃以上，且明顯比其他組的巖芯樣品(440 ℃以下)的高。

研究區(qū)中生界巖芯樣品的鏡質體反射率與最高熱解峰溫的關系見圖6。從圖6可見：大多數(shù)樣品處于低成熟—成熟階段，在此階段的熱催化作用下，烴源巖的干酪根開始大量轉化為油氣，這表明大部分樣品達到了生油窗。其中，當max低于430 ℃時，少數(shù)Magobu組巖芯樣品具有極高的o(1.7%~2.1%)。Barikewa組部分巖芯樣品的o也具有與Magobu組類似的趨勢，其原因可能是在樣品中混入了瀝青、原油等可溶有機質，受其影響，熱解烴峰2引起max降低，但這需要更多樣品和試驗來證明。當max高于470 ℃時，Barikewa組和Koi—Iange組部分巖芯樣品的o較低(0.4%~0.8%)，這表明在這2組巖芯樣品中可能含有惰質體。此外，大多數(shù)Ieru組樣品處于未成熟階段與低成熟階段之間，其成熟度在所有樣品中最低。

圖6 巴布亞盆地東部中生界鏡質體反射率與最高熱解峰溫關系散點圖

4 烴源巖埋藏史與熱演化史

典型單井Well-D井地史數(shù)據(jù)模擬結果見圖7。從圖7可見：

1) 該井在白堊紀晚期之前的岡瓦納大陸裂解階段(199.6~66.0 Ma)為連續(xù)沉積，沉積厚度達5.0 km以上，是研究區(qū)主要的烴源巖發(fā)育期；其后，由于珊瑚海擴張事件(始于約66.0 Ma)，巴布亞盆地的構造位置處于珊瑚海的肩部，地層明顯被抬升并遭受剝蝕，尤其是厚度達2.5 km的上白堊統(tǒng)完全被剝蝕。至始新世晚期(57.0 Ma)，共剝蝕白堊系約3.7 km厚的沉積物。

2) 在上升剝蝕時期(白堊紀晚期至始新世晚期)，剝蝕層段以下各沉積層深度變小，但厚度不變。其后，在始新世晚期(40.0~37.0 Ma)，盆地又恢復沉降，接受沉積，沉積厚度遠比先前剝蝕掉的沉積物厚度小，不整合面以下地層沒有受到壓實作用的影響。

3) 在漸新世期間(34.0~23.0 Ma)，既無沉積作用，又無剝蝕作用，為沉積間斷期，在此期間，各層厚度不變，深度也不變。至漸新世末期(23.0 Ma)，盆地又開始下降，受美拉尼西亞島弧碰撞影響(始于11.6 Ma)，研究區(qū)開始大范圍沉積，沉積的厚度等于先前剝蝕的沉積物厚度，不整合面以下地層基本沒有受到壓實作用的影響。

在給定條件下，有機質的構造演化與熱演化史主導了油氣的生成、富集和保存[22]。然而，鏡質體反射率(o)被認為與烴源巖的地熱變質作用有關，它是反映有機質的埋藏史和熱演化史的重要指標。Well-D井熱史數(shù)據(jù)模擬結果見圖7。從圖7可見：該區(qū)主力烴源巖—中上侏羅統(tǒng)烴源巖在白堊紀早期(約138.0 Ma)進入低成熟階段(o大于 0.5%)，開始產(chǎn)生未熟油；在白堊紀中期(130.0 Ma)，主力烴源巖開始進入成熟階段(o大于0.7%)，產(chǎn)生成熟的油；在白堊紀中后期 (116.0 Ma)，隨著埋藏深度增大而進入高成熟階段(o大于1.3%)，產(chǎn)物中含有濕氣；自白堊紀末期(99Ma)開始逐漸進入過成熟階段(o大于2.0%)，產(chǎn)物中含有干氣。在上升剝蝕時期(66.0~40.0 Ma)與沉積間斷期(34.0~23.0 Ma)，研究區(qū)的主力烴源巖的成熟度變化不大；自漸新世末期至現(xiàn)今(23.0 Ma—現(xiàn)今)，盆地又恢復下降，接受沉積，研究區(qū)主力烴源巖大部分處于成熟階段—過成熟階段。

通過對Well-D井埋藏史、熱演化史的系統(tǒng)研究可知：巴布亞盆地東部中上侏羅統(tǒng)主力烴源巖在岡瓦納大陸裂解階段大量沉積，在白堊紀早期進入低成熟階段，并隨著埋藏深度加大，大部分烴源巖逐步達到成熟階段，局部達到過成熟階段。Magobu組巖芯樣品中的o與max出現(xiàn)異常，其原因是：樣品取自不同埋藏史和熱演化史階段的地層，尤其Magobu組大部分在成熟階段，油和瀝青是該階段主要產(chǎn)物，其混入樣品后，熱解烴峰2導致max降低；此外，在美拉尼西亞島弧碰撞階段，可能有一些外來物質沿著斷層輸入至地層深部。

5 油源對比分析

選擇以中生界烴源為代表的5組烴源層巖芯樣品與3組來自其上覆儲層的原油樣品進行對比研究。這5組烴源層巖芯樣品分別來自Well-Y井中Magobu組泥巖層(圖8(a))，Well-Z井中Barikewa組頁巖層(圖8(b))，Well-Z井中Koi—Iange組泥巖層(圖8(c))，Well-Y井中Imburu組泥巖層(圖8(d))和Well-X井中Ieru組泥巖層(圖8(e))。3組原油樣品分別來自Well-Y井中Toro組砂巖層(圖8(f))，Well-X井中Toro組砂巖層(圖8(g))和Well-Z井中Ieru組砂巖層(圖8(h))。

正構烷烴分布見圖8。從圖8可知：所有收集的烴源巖樣品的碳原子數(shù)分布范圍在15~25個之間，姥鮫烷(Pr)的峰值比植烷(Ph)的峰值更高，這表明烴源巖的有機質已經(jīng)達到成熟階段并在氧化環(huán)境中發(fā)育，如Well-Y井中原油的正構烷烴分布曲線與Well-Y井中Magobu組泥巖層正構烷烴分布曲線相似。然而，來自Well-X井和Well-Z井的原油樣品的碳原子數(shù)分布范圍為11~15個，同樣，姥鮫烷(Pr)的峰值比植烷(Ph)的峰值更高，這表明原油樣品處在過成熟階段并在氧化環(huán)境中發(fā)育。為了更好地進行油源對比，在考慮形態(tài)學因素的基礎上將其劃分為以下2類：巖芯樣品Y-M-1(圖8(a))和Z-B-2(圖8(b))的正構烷烴分布曲線與原油樣品O-1(圖8(f))的正構烷烴分布曲線具有很高的相似性；巖芯樣品Z-K-1(圖8(c))，Y-U-1(圖8(d))和X-I-2(圖8(e))的正構烷烴分布曲線與原油樣品O-2(圖8(g))和O-3(圖8(h))具有很高的相似性。這表明這些原油大多數(shù)來源于巴布亞盆地東部中、上侏羅統(tǒng)烴源巖，部分來源于下白堊統(tǒng)烴源巖。

(a) Well-Y井中Magobu組泥巖層；(b) Well-Z井中Barikewa組頁巖層；(c) Well-Z井中Koi—Iange組泥巖層；(d) Well-Y井中Imburu組泥巖層；(e) Well-X井中Ieru組泥巖層；(f) Well-Y井中Toro組砂巖層；(g) Well-X井中Toro組砂巖層；(h) Well-Z井中Ieru組砂巖層。

Pr—姥鮫烷；Ph—植烷

圖8 巴布亞盆地東部中生界正構烷烴分布

Fig. 8 Distribution of Mesozoic n-alkanes in the eastern Papuan Basin

6 勘探建議

6.1 油氣資源潛力綜合評價

為了系統(tǒng)評價巴布亞盆地東部中侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)5套主要烴源巖的生烴潛力，綜合考慮5種參數(shù)的平均值，分別是為(TOC)，1+2，o，max以及每組厚度，見圖9。從圖9可見：由于Magobu組泥巖層(圖9(a))的5個參數(shù)綜合指標均明顯比其他層位的高，因而，Magobu組泥巖層是最具有油氣生成潛力的層位；盡管Barikewa組頁巖層(圖9(b))、Koi—Iange組泥巖層(圖9(c))和Ieru組泥巖層(圖9(e))的厚度平均值(285~380 m)比Magobu組泥巖層的更高，但其他參數(shù)均比Magobu組泥巖層的低。此外，Imburu組泥巖層(圖9(d))樣品的各參數(shù)是所有烴源巖樣品中最低的，這表明Imburu組泥巖層不適合油氣生成。

6.2 有利勘探區(qū)帶分析

巴布亞盆地劃分為9個次級構造單元，面積為68.9×104km2(圖1)，其中巴布亞新幾內亞境內面積約為47.3×104km2。巴布亞盆地東部構造演化史見圖10。分析圖10可知：在古新統(tǒng)沉積之前，中生代地層厚度明顯比上新統(tǒng)沉積之前的高。其原因是：巴布亞盆地東部在接受古新統(tǒng)—中新統(tǒng)沉積之前，盆地正處于晚白堊世的珊瑚海擴張期，中生代地層遭受抬升剝蝕之后，才開始沉積古新統(tǒng)之后的地層，往北西向，抬升剝蝕作用減弱，研究區(qū)東部地區(qū)受珊瑚海擴張影響，擠壓變形強烈，中生代地層充填在基底之上，呈現(xiàn)殘洼充填分布；研究區(qū)北部邊緣受到持續(xù)至今的弧—陸碰撞作用影響，發(fā)育大量逆沖斷層，是構造圈閉發(fā)育的良好部位，如Papuan褶皺帶和Aure褶皺帶。

在研究區(qū)中侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)烴源巖系統(tǒng)評價的基礎上，結合各次級構造單元的油氣勘探現(xiàn)狀及構造演化史進行綜合分析，可將Papuan褶皺帶南部—Aure褶皺帶作為Ⅰ類油氣勘探區(qū)帶，F(xiàn)ly臺地東北部—Eastern高地—Papuan高地作為Ⅱ類油氣勘探區(qū)帶，F(xiàn)ly臺地西南部作為Ⅲ類油氣勘探區(qū)帶，見圖11。按照與主力生烴中心的距離，勘探潛力從大至小依次為Ⅰ類油氣勘探區(qū)帶、Ⅱ類油氣勘探區(qū)帶和Ⅲ類油氣勘探區(qū)帶。從圖11可見：

1) Papuan褶皺帶南部—Aure褶皺帶為Ⅰ類油氣勘探區(qū)帶，區(qū)帶勘探面積約6.5×104km2。該區(qū)域總體向東北傾，臨近Pauan皺褶帶北部與東部中、上侏羅統(tǒng)主力烴源巖主生烴中心，處于研究區(qū)內最有利的油氣運移指向區(qū)，油氣富集度最高。

2) Fly臺地東北部—Eastern高地—Papuan高地為Ⅱ類油氣勘探區(qū)帶，區(qū)帶勘探面積約16.4×104km2。該區(qū)域總體東北傾，臨近Fly臺地東部中、上侏羅統(tǒng)主力烴源巖次生烴中心，離Pauan皺褶帶中、上侏羅統(tǒng)主力烴源巖主生烴中心較近，處于較有利的油氣運移指向區(qū)，油氣富集度較高。

(a) Magobu組泥巖層；(b) Barikewa組頁巖層；(c) Koi—Iange組泥巖層；(d) Imburu組泥巖層；(e) Ieru組泥巖層

(a) 北東—南西向剖面；(b) 東—西向剖面

3) Fly臺地西南部為Ⅲ類油氣勘探區(qū)帶，區(qū)帶勘探面積約9.8×104km2。該區(qū)域總體東北傾，距離Fly臺地東部中、上侏羅統(tǒng)主力烴源巖次生烴中心較近，但是距離Pauan皺褶帶中、上侏羅統(tǒng)的主力烴源巖主生烴中心較遠，處于較有利的油氣運移指向區(qū)。

圖11 巴布亞盆地東部區(qū)帶綜合評價圖

7 結論

1) Magobu組泥巖層的有機質豐度明顯比其他組烴源巖的高，同時，有機質類型主要分布于Ⅱ型，少數(shù)屬于Ⅰ型，這表明其主要由海相沉積物衍生而來，有機質成熟度大部分在成熟—高成熟之間，產(chǎn)物以成熟油和濕氣為主。然而，Barikewa組烴源巖和Koi—Iange組烴源巖主要分布于Ⅱ型干酪根與Ⅲ型干酪根之間的邊界，可能來源于陸相和海相的混合物，以低熟油為主，少數(shù)為成熟油。Imburu組烴源巖與Ieru組烴源的情況相似，均來自于以陸生高等植物為主要物源的Ⅲ型干酪根，其中大部分為低熟油，局部還未成熟。經(jīng)綜合評價，Magobu組泥巖層最具生烴潛力，Imburu組泥巖層生烴潛力最小，其他組烴源巖的生烴潛力介于這兩者之間。

2) 巴布亞盆地東部中、上侏羅統(tǒng)烴源巖在岡瓦納大陸裂解階段大量沉積，在白堊紀早期進入低成熟階段，并隨著埋藏深度加大，大部分烴源巖逐步達到成熟階段，局部達到過成熟階段。

3) 原油樣品與烴源巖樣品的正構烷烴曲線具有很好的相似性，因此，這些原油大多數(shù)來源于巴布亞盆地東部中、上侏羅統(tǒng)烴源巖，部分來源于下白堊統(tǒng)烴源巖，巴布亞盆地東部中、上侏羅統(tǒng)烴源巖可作為研究區(qū)的主力烴源巖。

4) 在研究區(qū)中侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)烴源巖系統(tǒng)評價的基礎上，結合與中、上侏羅統(tǒng)主力生烴中心的距離，Papuan褶皺帶南部—Aure褶皺帶范圍內的Ⅰ類油氣勘探區(qū)帶的勘探潛力最大，F(xiàn)ly臺地東北部—Eastern高地—Papuan高地范圍內的Ⅱ類油氣勘探區(qū)帶的勘探潛力次之，F(xiàn)ly臺地西南部范圍內的Ⅲ類油氣勘探潛力最小。

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Evaluation and exploration suggestion of source rocks from Middle Jurassic to Lower Cretaceous in eastern Papuan Basin

LIU Xiang1, 2, GUO Jianhua1, 2, LIU Chensheng1, 2, KUANG Lixiong1, 2, LI Jie1, 2, ZHANG Zhen1, 2

(1. School of Geosciences and Info-Physics, Central South University, Changsha 410083, China;2. Key Laboratory of Metallogenic Prediction of Nonferrous Metals and Geological Environment Monitoring,Ministry of Education, Central South University, Changsha 410083, China)

With the theory guidance of basin evolution, hydrocarbon generation and hydrocarbon accumulation, the total organic carbon content((TOC)), rock-eval pyrolysis, vitrinite reflectance(o) and gas chromatography (GC) analysis were applied combined with the oil-source rocks correlation. Five sets of source rocks were evaluated from Middle Jurassic to Lower Cretaceous in eastern Papuan Basin and a series of suggestions were evaluated. The results show that the Middle Jurassic Magobu formation possesses organic matter abundance from medium to excellent, type Ⅰ and type Ⅱ dominate kerogen type and the majority of these achieves the stage of mature to high mature so that the Magobu formation is the key source rocks that possess the highest hydrocarbon generation potential. The source rocks during the period from the middle to upper Jurassic in the study area develop during the stage of gondwana continent dissociation and achieve the mature gradually with the increase of depth, which are closely related to the crude oil that is collected and deemed as the main source rocks in the study area. Three favorable exploration zones are proposed and sorted by exploration prospect from high to low, i.e., the southern Papuan fold belt—Aure fold belt (type Ⅰ), the northeast of Fly platform—Eastern plateau—Papuan plateau (type Ⅱ) and the Fly platform in the southwest(type Ⅲ).

Papuan basin; source rocks; organic matter abundance; kerogen; vitrinite reflectance

TE112

A

1672?7207(2019)03?0607?12

10.11817/j.issn.1672-7207.2019.03.014

2018?07?08；

2018?09?10

國家科技重大專項(2011ZX05030-002-005)；湖南省自然科學基金資助項目(2017JJ1034) (Project(2011ZX05030-002-005) supported by the Major Program of National Science and Technology; Project(2017JJ1034) supported by the Natural Science Foundation of Hunan Province)

郭建華，博士，教授，從事沉積學、儲層地質學及層序地層學研究；E-mail: gjh796@csu.edu.cn

(編輯 陳燦華)