耿名揚(yáng)， 陳少平， 劉麗芳， 黃勝兵， 吳 斌， 張 瑩

(中海油研究總院有限責(zé)任公司，北京 100028 )

0 引言

湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖一般厚度不大，但有機(jī)質(zhì)豐度高，是控制大油氣田分布的重要因素[1-3]。湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖非均質(zhì)性強(qiáng)，其形成受初級(jí)生產(chǎn)力、有機(jī)質(zhì)保存條件及沉積速率的直接控制[4]，最終受古氣候、湖盆類型、水體深度、水體鹽度等因素影響。饒陽(yáng)凹陷沙一下亞段優(yōu)質(zhì)烴源巖形成于干旱炎熱向溫暖潮濕氣候過(guò)渡時(shí)期，水體深度小、鹽度高[5]。東營(yíng)凹陷沙四段上部?jī)?yōu)質(zhì)烴源巖為淺湖—半深湖亞相咸水沉積，沙河街組三段(沙三段)下部?jī)?yōu)質(zhì)烴源巖為深湖—半深湖亞相咸水—半咸水沉積[6]。松遼盆地長(zhǎng)嶺斷陷優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育于原始生產(chǎn)力中等、氣候潮濕、鹽度低、沉積速率較低的高位域和湖侵域[7]。鄂爾多斯盆地長(zhǎng)7段優(yōu)質(zhì)烴源巖，形成于溫暖濕潤(rùn)的溫帶—亞熱帶氣候、大面積深水湖盆及微咸水—淡水環(huán)境[8]。因此，沉積環(huán)境是控制優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育的根本因素?；謴?fù)優(yōu)質(zhì)烴源巖形成古環(huán)境、建立優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育模式,對(duì)明確優(yōu)質(zhì)烴源巖分布、精細(xì)評(píng)價(jià)凹陷資源潛力、尋找有利勘探區(qū)帶具有重要意義。人們對(duì)鄂爾多斯盆地、渤海灣盆地、松遼盆地等進(jìn)行烴源巖地質(zhì)—地球化學(xué)綜合分析，利用古生物、微量元素、同位素等參數(shù)耦合系統(tǒng)恢復(fù)湖盆古環(huán)境，避免單一種類數(shù)據(jù)造成的誤差，準(zhǔn)確性更高[5-10]。

渤中凹陷是渤海海域油氣最富集的凹陷，人們研究渤中凹陷烴源巖，明確渤中凹陷優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育于沙三段中上段、沙河街組一段(沙一段)及東營(yíng)組三段(東三段)中下段，并利用地球物理技術(shù)對(duì)優(yōu)質(zhì)烴源巖的分布進(jìn)行刻畫(huà)[11-14]。這些研究聚焦于優(yōu)質(zhì)烴源巖地球化學(xué)特征的表征、縱橫向分布的地球物理預(yù)測(cè)，缺乏對(duì)優(yōu)質(zhì)烴源巖形成的古氣候、古鹽度、古水深等沉積環(huán)境因素的系統(tǒng)分析，忽略控制優(yōu)質(zhì)烴源巖分布的根本因素。筆者利用渤中凹陷Q-3-1、Q-2-1、B-4-1、B-2-1、B-1-3等井113個(gè)烴源巖樣品，開(kāi)展古生物、有機(jī)地球化學(xué)、微量元素等分析測(cè)試，恢復(fù)渤中凹陷沙三段、沙一段及東三段沉積時(shí)期古氣候、湖盆類型、古水體性質(zhì)，分析優(yōu)質(zhì)烴源巖的成因，為渤中凹陷下一步勘探目標(biāo)的優(yōu)選提供指導(dǎo)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

渤中凹陷位于渤海海域中部，周緣發(fā)育石臼坨和沙壘田2個(gè)凸起、渤南和渤東2個(gè)低凸起(見(jiàn)圖1)，面積約為9×103km2，新生界厚度超過(guò)10 km，具有面積廣、厚度大的特點(diǎn)[15]。渤中凹陷古近系構(gòu)造演化具有多幕裂陷、多旋回疊加的特征：孔店組—沙四段為裂陷Ⅰ幕，地層僅在北部發(fā)育，湖盆小且相互分隔，主要發(fā)育沖積扇、泛濫平原及濱淺湖沉積；沙三段為裂陷Ⅱ幕，凹陷分隔性較強(qiáng)，以盆內(nèi)物源為主，半深湖—深湖較發(fā)育，具有“深水窄盆”的沉積特征；沙二段—沙一段為裂后熱沉降期，湖盆范圍擴(kuò)大，濱淺湖廣泛分布，局部發(fā)育碳酸鹽巖鈣質(zhì)灘，具有“淺水廣盆”的沉積特征；東營(yíng)組為裂陷Ⅲ幕，湖盆范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，半深湖—深湖面積廣泛發(fā)育，具有“深水廣盆”的沉積特征。

圖1 渤中凹陷構(gòu)造位置及構(gòu)造單元Fig.1 Locations and structure units of Bozhong Sag

獨(dú)特的多幕構(gòu)造演化和沉積充填作用使沙三段、沙一段和東三段形成3套優(yōu)質(zhì)烴源巖[11-12]。根據(jù)多口井樣品分析，沙三段烴源巖有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)(w(TOC))為0.29%～6.07%，好烴源巖樣品(1.00%2.00%)占比約為57.4%，有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅰ-Ⅱ1型；沙一段烴源巖w(TOC)為0.46%～6.15%，好烴源巖樣品占比約為59.5%，優(yōu)質(zhì)烴源巖樣品占比約為33.3%，有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅰ-Ⅱ1型；東三段烴源巖w(TOC)為0.35%～3.13%，好烴源巖樣品占比約為61.5%,優(yōu)質(zhì)烴源巖樣品占比約為25.3%，有機(jī)質(zhì)類型主要為Ⅰ-Ⅱ1型(見(jiàn)圖2)。沙三段優(yōu)質(zhì)烴源巖主要分布于渤中凹陷東洼，沙一段優(yōu)質(zhì)烴源巖廣泛分布于渤中凹陷，東洼及西南洼發(fā)育面積較大，東三段優(yōu)質(zhì)烴源巖主要分布于渤中凹陷東洼和西南洼[12]。

2 古氣候

氣候控制區(qū)域的降雨量、蒸發(fā)量，影響區(qū)域內(nèi)植被生長(zhǎng)、母巖風(fēng)化和湖盆水體性質(zhì)，進(jìn)而影響烴源巖發(fā)育的古生產(chǎn)力、有機(jī)質(zhì)保存條件和物源輸入[10]。渤海灣盆地古近系在古氣候帶上處于溫帶到亞熱帶，氣候總趨勢(shì)是由暖變冷[10]；沙三段總體為亞熱帶溫暖濕潤(rùn)氣候，沙一段為溫帶至亞熱帶氣候，東三段為溫暖的溫帶氣候[16]；渤中凹陷周緣的黃河口凹陷從沙三段到東三段表現(xiàn)為亞熱帶潮濕、熱帶—亞熱帶半濕潤(rùn)到溫帶半濕潤(rùn)的特征[17]。

古生物中的孢粉組合是敏感的古氣候標(biāo)志，古氣候、古環(huán)境的變化引起古植被變化，進(jìn)而引起地層記錄中的孢粉組合變化[18]，孢粉分析技術(shù)是恢復(fù)古氣候的重要方法。根據(jù)各孢粉代表的氣候條件，將其分為喜熱、喜溫、喜濕、喜干4類，根據(jù)喜熱和喜溫孢粉占比建立熱指數(shù)，根據(jù)喜濕和喜干孢粉占比建立干指數(shù)，統(tǒng)計(jì)各類孢粉占比、熱指數(shù)和干指數(shù)的縱向變化，恢復(fù)各時(shí)期的氣候干—濕、冷—熱變化(見(jiàn)圖3)。

圖2 渤中凹陷古近系烴源巖地球化學(xué)特征Fig.2 The geochemical characteristics of Palaeogene source rocks in Bozhong Sag

圖3 渤中凹陷Q-3-1井孢粉與古氣候特征Fig.3 The sporopollen and paleoclimatic characteristics of well Q-3-1 in Bozhong Sag

根據(jù)孢粉占比統(tǒng)計(jì)結(jié)果，從沙三段至東三段，喜溫、喜濕的孢粉占比總體增多，喜干、喜熱的孢粉占比總體減少，表明氣候總體變涼；沙一段喜干、喜熱的孢粉占比最大，熱指數(shù)、干指數(shù)達(dá)到最大，表明沙一段相對(duì)干熱。因此，研究區(qū)沙三段為亞熱帶濕潤(rùn)氣候，沙一段為亞熱帶干熱—溫涼氣候，東三段為溫帶溫涼氣候，雖然存在波動(dòng)，但整體氣候表現(xiàn)為溫暖濕潤(rùn)的特征。

3 湖盆類型

3.1 湖盆沉積充填類型

根據(jù)盆地可容空間增長(zhǎng)速率和沉積物供給速率之間的關(guān)系，湖盆沉積充填類型可劃分為過(guò)充填、平衡充填和欠充填3種，對(duì)應(yīng)于河—湖相、波動(dòng)深湖相和蒸發(fā)相3種沉積組合[19-20]。湖盆沉積充填類型對(duì)優(yōu)質(zhì)烴源巖具有明顯的控制作用，平衡充填、欠充填的湖盆易形成優(yōu)質(zhì)烴源巖[20-21]。綜合渤中凹陷構(gòu)造沉積特征，沙三段、東三段沉積時(shí)期，湖盆為平衡充填型；沙一段沉積時(shí)期，湖盆為欠充填型。

沙三段沉積時(shí)期，斷裂活動(dòng)速率大，凹陷快速沉降，沉降速率為202～223 m/Ma[12]，形成較大的沉積可容空間。氣候濕潤(rùn)，沉積物供給較充分。沉積類型受斷層控制，凹陷陡坡主要發(fā)育近源的近岸水下扇、扇三角洲，緩坡發(fā)育具有斜交前積特征的辮狀河三角洲，半深湖—深湖廣泛發(fā)育(見(jiàn)圖4)。因此，沙三段沉積時(shí)期，湖盆表現(xiàn)為受快速構(gòu)造沉降控制而形成的平衡充填型。

圖4 渤中凹陷沉積古近系沉積充填剖面(剖面位置見(jiàn)圖1)Fig.4 The sedimentary filling section of Paleogene Bozhong Sag(location in sectionFig.1 )

沙一段沉積時(shí)期，斷裂活動(dòng)較弱，凹陷進(jìn)入緩慢沉降期，沉降速率為30～70 m/Ma[12]。氣候較為干旱，河流發(fā)育不足，陸源碎屑供給較少，三角洲發(fā)育規(guī)模較為局限，濱淺湖發(fā)育面積較大(見(jiàn)圖4)。由于氣候干旱，水體蒸發(fā)量大，在水下高地形成湖相碳酸鹽巖[22]。巖性主要為深灰色泥巖夾油頁(yè)巖、鈣質(zhì)泥巖、白云巖、生物灰?guī)r，具有蒸發(fā)巖的組合特征。因此，沙一段沉積時(shí)期，湖盆為受緩慢構(gòu)造沉降和物源供給不足控制而形成的欠充填型。

東三段沉積時(shí)期，斷層活動(dòng)速率再次增強(qiáng)，凹陷構(gòu)造沉降速率再次增大，為330 m/Ma[8]。氣候由較干旱再次變?yōu)檩^濕潤(rùn)，物源供給充分。凹陷陡坡主要發(fā)育近源扇體，緩坡發(fā)育退積型三角洲，半深湖—深湖面積較大(見(jiàn)圖4)。因此，東三段沉積時(shí)期，湖盆表現(xiàn)為受快速沉降控制而形成的平衡充填型。

3.2 湖盆開(kāi)放/封閉類型

開(kāi)放型湖盆，水體流動(dòng)更替較快，在湖盆中停留時(shí)間較短；封閉型湖盆，水體更替慢，在湖盆中滯留時(shí)間較長(zhǎng)[23]。因此，在合適的深度條件下，封閉型湖盆容易形成水體分層和水底缺氧環(huán)境；同時(shí)，蒸發(fā)/降雨條件的變化容易引起湖盆水位及鹽度的變化。根據(jù)碳氧同位素分析，沙一段沉積時(shí)期，渤中凹陷為封閉型湖盆；東三段、沙三段沉積時(shí)期，渤中凹陷為半封閉—開(kāi)放型湖盆。

碳氧同位素是分析湖盆水體開(kāi)放/封閉性的重要方法[23-24]。開(kāi)放型湖盆中原生碳酸鹽巖δ18O和δ13C為負(fù)值，在坐標(biāo)軸上的投點(diǎn)落入第三象限，二者含量彼此獨(dú)立，不具有相關(guān)關(guān)系。封閉型湖盆中δ13C基本為正值，δ18O正負(fù)值均有，在坐標(biāo)軸上的投點(diǎn)大多數(shù)落入第一、二象限，二者含量具有良好的線性關(guān)系，且相關(guān)因數(shù)越大，湖盆封閉程度越高。對(duì)渤中凹陷Q-2-1、B-1-3井進(jìn)行碳氧同位素分析(見(jiàn)圖5)，沙三段、沙一段、東三段的δ18O主要為負(fù)值，δ13C主要為正值，數(shù)據(jù)在坐標(biāo)軸上的投點(diǎn)主要落入第二象限。同時(shí)，δ18O和δ13C具有一定的線性關(guān)系，其中，沙一段相關(guān)因數(shù)最大，為0.95；沙三段相關(guān)因數(shù)為0.62；東三段相關(guān)因數(shù)相對(duì)較小，為0.36。

1.1 一般資料 連續(xù)收集2017年3月至2018年3月在我院急診科就診的急性胸痛患者396例，入選標(biāo)準(zhǔn)為：（1）年齡≥18周歲的男性或非妊娠期女性；（2）急診科就診；（3）主訴為急性胸痛，包括壓榨性、緊縮性、針刺樣、刀割樣、燒灼感等所有性質(zhì)的疼痛。排除標(biāo)準(zhǔn)：先天性心臟病、帶狀皰疹、合并嚴(yán)重肝、腎、肺疾病、風(fēng)濕性疾病、惡性腫瘤等患者。進(jìn)行30 d隨訪觀察，剔除失訪的患者。

圖5 渤中凹陷古近系烴源巖δ13C與δ18O關(guān)系Fig.5 The relationship between δ13C and δ18O of Palaeogene source rocks in Bozhong Sag

4 古水體性質(zhì)

4.1 古鹽度

優(yōu)質(zhì)烴源巖的形成環(huán)境存在不同程度的咸化[25]。咸化湖盆在重力作用下形成分層水體，表層水鹽度低，適合廣鹽類藻類生存，形成高生產(chǎn)力；底層水鹽度大，不與表層水交換，形成缺氧環(huán)境，適合有機(jī)質(zhì)保存。根據(jù)藻類、微量元素分析，沙一段為半咸水環(huán)境，沙三段為微咸水環(huán)境，東三段為淡水環(huán)境。

首先，渤海灣盆地部分藻類具有特定的生態(tài)環(huán)境，可指示一定的水體環(huán)境。多刺甲藻、渤海藻、副渤海藻等多生存于半咸水—微咸水環(huán)境，盤星藻、葡萄藻等主要生存于淡水環(huán)境[26]。根據(jù)Q-3-1井孢粉統(tǒng)計(jì)(見(jiàn)圖3)，沙一段藻類含量占孢粉總量的26%，其中，多刺甲藻、渤海藻、副渤海藻等占孢粉總量的17%，因此，沙一段以指示咸水環(huán)境的藻類為主。沙三段發(fā)育較多的多刺甲藻、渤海藻、副渤海藻，但咸化藻類總量相對(duì)于沙一段有所降低，平均占比為10%。東三段主要發(fā)育生存于淡水中的藻類，如盤星藻、光面球藻、粒面球藻等。因此，沙一段為半咸水環(huán)境，沙三段、東三段為淡水—微咸水環(huán)境。

根據(jù)微量元素m(B)/m(Ga)、m(Mg)/m(Ca)可以判斷古鹽度。硼質(zhì)量與鹽度呈正相關(guān)關(guān)系，而鎵在淡水中明顯富集，m(B)/m(Ga)隨鹽度升高而增大[9]。堿性地層中Mg2+、Ca2+易發(fā)生沉淀，且Mg2+的活動(dòng)性比Ca2+的差得多，因此，高鹽度地層中m(Mg)/m(Ca)表現(xiàn)為低值或極低值[27]。根據(jù)B-2-1、Q-2-1、B-1-3等井統(tǒng)計(jì)(見(jiàn)圖6)，沙三段烴源巖m(B)/m(Ga)為2.18～3.14，平均為2.59，m(Mg)/m(Ca)為0.19～1.00，平均為0.40；沙一段烴源巖m(B)/m(Ga)為1.84～5.59，平均為3.06，m(Mg)/m(Ca)為0.12～0.46，平均為0.23；東三段烴源巖m(B)/m(Ga)為1.48～2.36，平均為1.98，m(Mg)/m(Ca)為0.24～1.67，平均為0.98。因此，沙一段具有較高的m(B)/m(Ga)、較低的m(Mg)/m(Ca)，其鹽度高于沙三段的，沙三段鹽度高于東三段的，與藻類指示的水體性質(zhì)一致。

4.2 古水深

古水深對(duì)有機(jī)質(zhì)的保存有明顯控制作用，在一定的湖盆類型中，水深越大，越有利于水體底部形成穩(wěn)定的還原環(huán)境及有機(jī)質(zhì)的保存[28]。蘇新等[29]、杜慶祥等[30]綜合利用微體古生物、巖性、構(gòu)造等資料，恢復(fù)渤海灣盆地東營(yíng)凹陷、南堡凹陷古水深。參考古生物對(duì)水體劃分方法，按照“多門類疊合深度”和“加權(quán)綜合確定”對(duì)多口井進(jìn)行古水深恢復(fù)(見(jiàn)表1)。

圖6 渤中凹陷古近系烴源巖B、Ga質(zhì)量比與Mg、 Ca質(zhì)量比關(guān)系Fig.6 The relationship between m(B)/m(Ga) and m(Mg)/m(Ca) of Palaeogene source rocks in Bozhong Sag

表1 渤中凹陷古近系烴源巖發(fā)育段古水深

以B-4-1井沙一段為例，主要發(fā)育濱淺湖亞相。巖性為灰色泥巖夾薄層粉砂巖，粉砂巖厚度占比約為19.7%，GR曲線測(cè)井響應(yīng)為寬幅指狀。該段溝鞭藻類渤海藻屬占比為43%、副渤海藻屬占比為6%，溝鞭藻類指示水深為10.0～20.0 m，由于為濱淺湖，因此取兩種藻類代表水深為10.0 m。該井還含占比為18.0%的盤星藻，盤星藻指示水深為0～5.0 m。由于該井沙一段泥巖顏色較深，為灰色泥巖，因此取盤星藻代表水深為5.0 m。根據(jù)3種藻類的數(shù)量、代表的水深進(jìn)行加權(quán)平均，平均水深為8.7 m。

沙三段沉積時(shí)期，凹陷以半深湖—深湖、濱淺湖為主，濱淺湖水深為10.0～12.8 m，平均為11.4 m，半深湖—深湖水深為16.4～30.0 m，平均為21.5 m；沙一段沉積時(shí)期，凹陷以濱淺湖為主，水深為5.0～10.5 m，平均為7.9 m；東三段沉積時(shí)期，凹陷以半深湖—深湖為主，水深為17.3～20.0 m，平均為18.7 m。因此，沙三段、東三段沉積時(shí)期，凹陷水深較大；沙一段沉積時(shí)期，凹陷水深較小。

5 優(yōu)質(zhì)烴源巖形成機(jī)理

綜合藻類相對(duì)數(shù)量、元素分析，研究區(qū)沙三段、沙一段、東三段優(yōu)質(zhì)烴源巖形成時(shí)期，湖盆具有較高古生產(chǎn)力和還原水體保存條件，但具有不同的烴源巖發(fā)育模式。

5.1 古生產(chǎn)力

古生產(chǎn)力是生物在能量循環(huán)過(guò)程中固定能量的速率，即單位面積、單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的有機(jī)質(zhì)的量[31]。古生產(chǎn)力是優(yōu)質(zhì)烴源巖形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，根據(jù)微體古生物、微量元素、穩(wěn)定同位素等分析，研究區(qū)沙三段和東三段由淡水藻類形成高古生產(chǎn)力，沙一段由咸水藻類形成高古生產(chǎn)力。

在適宜的條件下，古近系渤海灣盆地湖盆浮游藻類勃發(fā)，形成高古生產(chǎn)力，是烴源巖有機(jī)質(zhì)的主要來(lái)源[4]。因此，可用藻類相對(duì)數(shù)量表征生產(chǎn)力大小，一般浮游藻類相對(duì)數(shù)量越高，代表湖盆的古生產(chǎn)力越強(qiáng)。綜合研究區(qū)多口井?dāng)?shù)據(jù)，沙三段、沙一段和東三段優(yōu)質(zhì)烴源巖形成時(shí)期藻類相對(duì)數(shù)量較高，表明烴源巖沉積時(shí)期湖盆具有較強(qiáng)的古生產(chǎn)力。以Q-3-1井為例(見(jiàn)圖3)，沙三段藻類占比為20.8%～23.4%，平均為21.8%；沙一段藻類占比為11.0%～33.0%，平均為26.1%；東三段藻類占比為1.9%～34.2%，平均為12.6%。不同沉積時(shí)期產(chǎn)生湖盆古生產(chǎn)力的藻類種類不同，沙一段沉積時(shí)期，以指示咸水環(huán)境的咸水藻類為主；沙三段和東三段沉積時(shí)期，以指示淡水—微咸水環(huán)境的淡水藻類為主。

微量元素m(P)/m(Al)、碳同位素也可以反映湖盆的古生產(chǎn)力，m(P)/m(Al)越大、碳同位素越高，生產(chǎn)力越強(qiáng)[9]。B-2-1井東三段—沙一段(4 612.0～4 858.0 m)、B-1-3井沙三段(3 422.0～3 625.0 m)是優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育段(見(jiàn)圖7-8)。B-2-1井(4 612.0～4 858.0 m)m(P)/m(Al)為0.015～0.026，高于東三段上部非優(yōu)質(zhì)烴源巖段的，碳同位素隨深度從淺到深呈增大趨勢(shì)。B-1-3井(3 422.0～3 625 .0 m)m(P)/m(Al)為0.042～0.063，平均為0.052，高于沙三段下部非優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育段的，碳同位素隨深度從淺到深呈減小趨勢(shì)。因此，優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育段具有較高的m(P)/m(Al)和碳同位素，生產(chǎn)力較高，與藻類指示的結(jié)果一致。

圖7 渤中凹陷B-2-1井古生產(chǎn)力和保存條件Fig.7 The paleoproductivity and preservation conditions of well B-2-1 in Bozhong Sag

圖8 渤中凹陷B-1-3井古生產(chǎn)力和保存條件Fig.8 The paleoproductivity and preservation conditions of well B-1-3 in Bozhong Sag

通常，湖相優(yōu)質(zhì)烴源巖高生產(chǎn)力主要形成于溫暖濕潤(rùn)的氣候條件，水體以微咸水—淡水為主，如珠江口盆地文昌組、北部灣盆地流沙港組等[4]。渤中凹陷沙三段和東三段優(yōu)質(zhì)烴源巖屬于類似的氣候和水體性質(zhì)控制下形成的高生產(chǎn)力。根據(jù)渤海灣盆地饒陽(yáng)凹陷的研究成果，沙一段沉積時(shí)期，氣候從干旱炎熱向溫暖潮濕轉(zhuǎn)化，湖盆水體咸化，也具有較高的初始生產(chǎn)力[5]。咸化湖盆形成高生產(chǎn)力的主要原因是湖水形成鹽度分層，表層水鹽度較小，適合嗜鹽性藻類生存，藻類種類較單一，但數(shù)量很大[32-33]。沙一段沉積時(shí)期，渤中凹陷氣候相對(duì)干熱，水體鹽度大，以咸水藻類為主，與饒陽(yáng)凹陷沙一段具有類似的生產(chǎn)力形成模式。

5.2 有機(jī)質(zhì)保存條件

有機(jī)質(zhì)形成后必須在缺氧的環(huán)境中才能保存下來(lái)。水體由鹽度、溫度差異形成鹽躍層或溫躍層，形成有利于有機(jī)質(zhì)保存的缺氧環(huán)境[4]。根據(jù)微量元素、無(wú)機(jī)礦物、同位素分析，研究區(qū)古近系優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育段表現(xiàn)為良好的還原環(huán)境，沙一段以鹽度分層為主，沙三段和東三段以溫度分層為主。

水體的保存環(huán)境可以通過(guò)微量元素V/(V+Ni)、Th/U、自生黃鐵礦等判斷。當(dāng)V/(V+Ni)大于0.60時(shí)，為厭氧環(huán)境，當(dāng)V/(V+Ni)為0.45～0.60時(shí)，為貧氧環(huán)境，當(dāng)V/(V+Ni)小于0.45時(shí)，為富氧環(huán)境[5]；Th/U越小，還原性越強(qiáng)[34]；自生黃體礦與成巖早期水介質(zhì)性質(zhì)密切相關(guān)，反映水體強(qiáng)還原環(huán)境[35]。B-2-1井優(yōu)質(zhì)烴源巖段V/(V+Ni)為0.62～0.73，平均為0.68；Th/U為2.35～3.20，平均為2.83，明顯低于東三段上部非優(yōu)質(zhì)烴源巖段的；自生黃鐵礦在優(yōu)質(zhì)烴源巖段多個(gè)深度發(fā)育，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%～2.0%，平均為1.5%。B-1-3井優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育段V/(V+Ni)為0.67～0.72，平均為0.70；Th/U為2.93～4.35，平均為3.67，低于沙三段下部非優(yōu)質(zhì)烴源巖段的；自生黃鐵礦在沙三段普遍發(fā)育，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.0%～4.0%，平均為2.6%。因此，優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育段V/(V+Ni)大于0.6、Th/U相對(duì)較低、自生黃鐵礦普遍發(fā)育，具有良好的還原環(huán)境。

伽馬蠟烷是指示烴源巖沉積時(shí)水體高鹽度分層的重要標(biāo)志[10]，渤中凹陷沙一段烴源巖具有明顯的伽馬蠟烷高值，沙三段和東三段伽馬蠟烷值較低[11-12]。沙一段優(yōu)質(zhì)烴源巖形成時(shí)期，凹陷平均水深為7.9 m，水深較小，難以由溫度形成分層；沙三段和東三段優(yōu)質(zhì)烴源巖形成時(shí)期，凹陷平均水深為11.4～21.5 m，大水深有利于溫度分層。因此，沙一段沉積時(shí)期，凹陷水體較淺，由高鹽度形成鹽度分層；沙三段和東三段沉積時(shí)期，凹陷水深較大，由溫度形成分層水體。

5.3 烴源巖發(fā)育模式

綜合古氣候、湖盆類型、古水體性質(zhì)、烴源巖生產(chǎn)力和保存條件的關(guān)系，渤中凹陷沙三段和東三段優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育于濕潤(rùn)氣候下的淡水深湖模式(見(jiàn)圖9(a))，沙一段優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育于干熱氣候下的咸化淺湖模式(見(jiàn)圖9(b))。

圖9 渤中凹陷優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育模式Fig.9 The development model of high quality source rocks of Bozhong Sag

沙三段和東三段沉積時(shí)期，氣候?yàn)閬啛釒駶?rùn)、溫帶溫涼，整體氣候溫暖濕潤(rùn)。受凹陷快速沉降與溫暖濕潤(rùn)的氣候控制，渤中凹陷為平衡充填的半封閉—開(kāi)放型湖盆，水體深度大、鹽度小。溫暖濕潤(rùn)的氣候加上供給充分的水體營(yíng)養(yǎng)元素，適宜微咸水—淡水藻類繁盛生長(zhǎng)，形成較高的水體生產(chǎn)力。同時(shí)，半深湖—深湖廣泛發(fā)育，水體深度大，有利于由溫度分層形成水體底部缺氧的還原環(huán)境。

沙一段沉積時(shí)期，氣候?yàn)閬啛釒Ц蔁帷獫駶?rùn)，整體氣候干熱。渤中凹陷為欠充填封閉型湖盆，在干熱氣候作用下，蒸發(fā)作用較強(qiáng)，形成鹽度較高的水體。同時(shí)，凹陷沉降緩慢，物源供給不充分，形成的水體較淺。高鹽度的水體適合咸化藻類生長(zhǎng)，且具有較高生產(chǎn)力。另外，高鹽度也有利于水體由鹽度差形成鹽躍層，發(fā)育穩(wěn)定的強(qiáng)還原環(huán)境，有利于有機(jī)質(zhì)保存。

6 結(jié)論

(1)渤中凹陷古近系優(yōu)質(zhì)烴源巖形成時(shí)期具有不同的氣候和湖盆類型。從沙三段、沙一段到東三段，氣候分別為溫暖濕潤(rùn)、干熱—溫涼到溫涼，表現(xiàn)為整體溫暖濕潤(rùn)、局部干熱的特征；受構(gòu)造和沉積物供給控制，沙三段和東三段形成平衡充填半封閉—開(kāi)放型湖盆，沙一段形成欠充填封閉型湖盆。

(2)渤中凹陷古近系優(yōu)質(zhì)烴源巖形成時(shí)期水體性質(zhì)發(fā)生較大變化。沙三段和東三段優(yōu)質(zhì)烴源巖沉積時(shí)期,水深較大，平均水深為11.4～21.5 m，以淡水為主；沙一段優(yōu)質(zhì)烴源巖沉積時(shí)期，水深較小，平均水深為7.9 m，水體鹽度大。

(3)沙三段和東三段優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育于濕潤(rùn)氣候下的淡水深湖模式：濕潤(rùn)氣候適合淡水藻類生長(zhǎng)，水體深度大，形成溫度分層，有利于有機(jī)質(zhì)保存。沙一段優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育于干旱氣候下的咸化淺湖模式：干熱氣候下的封閉型湖盆形成高鹽度水體，有利于咸化藻類生長(zhǎng)，雖然水體淺，但由高鹽度形成鹽躍層，也可形成有利于有機(jī)質(zhì)保存的還原環(huán)境。