摘要：依据烃源岩有机质丰度、有机质类型、有机质成熟度和可溶有机质特征分析，发现柴达木盆地北缘东段上石炭统泥质烃源岩有机碳含量平均为1.26%，有机质类型主要以Ⅲ型和Ⅱ型为主;碳酸盐岩有机质丰度较低，平均为0.24%，有机质类型较好，为Ⅱ和l型;有机质正处于成熟阶段后期一高成熟早期，有的还处在大量生烃阶段，表明上石炭统烃源岩达到中等一好生油岩级别。石炭系烃源岩有机质形成于较强还原条件下的咸水环境，具有丰富的低等水生生物和藻类母质输入。运用地球化学指标和柴达木盆地北缘各构造带原油系统对比研究，表明石炭系烃源岩对冷湖、南八仙构造带原油没有实质性的贡献。马北构造带个别原油样品中表现出存在来源于石炭系烃源岩的油源，揭示柴达木盆地北缘东段石炭系烃源岩是不可忽视的又一套烃源岩。
关键词：柴达木盆地北缘东段;石炭系;烃源岩;油气地球化学;油源对比
0引言
柴达木盆地北缘地区(简称柴北缘)位于柴达木盆地西北部，西起鄂博梁一号、东至德令哈，北界为祁连山、阿尔金山所限，南以黄泥滩、陵间和鄂博梁Ⅱ、Ⅲ号断裂为界，面积约40000km。中、新生代以来多期成盆作用和构造发育及演化控制油气的成藏与分布¨，经过50年的油气勘探，现已发现冷湖三号油田、冷湖四号油田、冷湖五号油田、南八仙油气田和马北油气田(图1)。在油气成藏方面，按照中、下侏罗统烃源岩发育特征可划分为下侏罗统含油气系统及中侏罗统含油气系统。下侏罗统油气系统主要发育在柴北缘西段的冷湖一南八仙构造带及鄂博梁一葫芦山构造带。中侏罗统油气系统主要发育在柴北缘东段的鱼卡一红山构造带及德令哈坳陷。
柴达木盆地北缘石炭系发育齐全、分布广泛、厚度大且变质程度较低，烃源岩主要以暗色泥岩和碳酸盐岩为主，生烃潜力较大，具有良好的油气勘探前景一。油源对比研究还发现柴北缘西段石炭系烃源岩对柴北缘油气有贡献J。在柴北缘东段还分布着大量具有一定生烃能力的石炭系烃源岩。那么柴北缘油气田中已经发现的原油中有没有东段石炭系烃源岩的贡献，则是十分有必要研究的问题。本文通过对石炭系烃源岩以及柴北缘原油的地球化学研究，进行石炭系烃源岩与柴北缘原油的对比分析，研究柴北缘原油与柴北缘东段石炭系烃源岩之间的关系，以期为柴北缘的油气勘探揭示一个新的领域。
1柴北缘东段石炭系烃源岩分布
通过地面露头剖面的沉积相分析，柴北缘东段石炭系烃源岩主要有2种类型：(1)下石炭统广阔台地相的深灰色、灰黑色、黑色碳酸盐岩(包括中厚层生物碎屑泥晶碳酸盐岩和泥质碳酸盐岩)，厚度介于101.4～610m之间，占地层厚度的8.6%～53.1%，烃源岩分布于怀头他拉、欧龙布鲁克山、埃姆尼克山、扎布萨尕秀和牦牛山等地;(2)上石炭统广泛发育的滨海、海陆交互环境中泻湖、沼泽相的黑色泥页岩、碳质页岩和煤层，暗色泥岩厚度介于14～623m之间，占地层厚度的4.5%～30.0%，烃源岩主要分布在诺木洪以东以及德令哈一欧龙布鲁克山一大柴旦一带。区域内霍参1井钻井资料(未见底)及地震解释资料揭示盆地内部烃源岩厚度也在141.5m以上。
2柴北缘东段石炭系烃源岩地球化学特征
2.1基本地球化学特征
有机质丰度是评价烃源岩最基础的指标，目前国内外学者对泥质烃源岩、碳质泥岩和煤的评价标准认识较一致“，但对海相碳酸盐岩有机质下限值的认识差异较大，其下限值取值范围0.05%～0.50%。前人的研究成果表明，对于低熟碳酸盐岩烃源岩有机质丰度的下限采用高于0.2%的值，而高一过成熟的有机质丰度下限则采用低于0.2%的值¨。。
考虑到本次研究所采集的样品都是受地表风化作用影响的露头样品，故采用表1¨中的指标作为评价标准。
柴北缘东段石炭系泥岩和碳酸盐岩的有机质丰度如表2所列，下石炭统泥岩有机碳含量分布在0.09%～2.03%，平均0.56%，生油潜量均值只有0.31mg，氯仿沥青“A”含量也很低;下石炭统碳酸盐岩的有机碳含量低，为0.06%～0.72%，平均只有0.17%，生油潜量和氯仿沥青“A”均值分别为0.09mg/g和0.0038%，下石炭统源岩只能评价为非一差烃源岩。上石炭统烃源岩有机质丰度要高于下石炭统，暗色泥岩的有机碳含量为0.09%～4.68%，均值达到1.26%，生油潜量在0.O1～4.14mg/g之间，平均0.42mg/g，沥青“A”含量为0.0021%～0.0216%，平均含量为0.0139%;碳酸盐岩有机质丰度略好于下石炭统碳酸盐岩，有机碳含量刚达到0.24%，但生油潜量和氯仿沥青“A”仅为0.13mg/g和0.0046%。总体来看，上石炭统源岩不少岩样达到中等生油岩等级，也有部分归入非生油岩和差生油岩。有机质热演化特征表明，下石炭统烃源岩有机质演化程度较高，R值均大于1%，已达到高成熟或过成熟阶段;上石炭统R值在1.0%附近，表明有机质正处于成熟阶段后期一高成熟早期，有的还处在大量生烃阶段…。
利用岩石热解判识有机质类型只适用于成熟阶段，不能用于高熟和过熟阶段。由于柴北缘东部地区石炭系源岩有机质大部分处于中等偏高的热演化阶段，下石炭统烃源岩有机质演化程度较高，已达到高成熟或过成熟阶段;上石炭统有机质正处于成熟阶段后期一高成熟早期，有的还处在大量生烃阶段。应用干酪根有机元素比，显示0/C原子比值异常高、H/C原子比值低，所有样品值都落在Ⅲ型干酪根区域之内(图2)，可能地表样品曾遭受了强烈的风化及氧化作用，导致干酪根类型变差。因此，这两项最常用的类型判识指标不能真实反映有机质类型，只能作为参考。
泥岩干酪根碳同位素值一21.9%e～一25.8%e，平均为一23.5%c，其中约75%的样品表现出Ⅲ型特征，少量出现Ⅱ型和Ⅲ，型;碳酸盐岩干酪根碳同位素值为一26.4%e～一29.7%e，表现为Ⅱ一I型有机质特征。
2.2生物标志化合物特征
石炭系烃源岩中可以检测到系列完整的正构烷烃系列化合物、甾烷系列化合物和韩烷系列(包括长链三环二烷和五环三黏烷系列)化合物。这些生物标志化合物的分布特征可以较好地反映分析样品的沉积环境、有机质类型以及有机质所经历的热演化历史等。
石炭系烃源岩可溶有机质饱和烃正构烷烃化合物一般分布在C1s一Cg之间，以单峰型分布特征为主，部分样品呈现为双峰型分布特征。具有双峰型分布特征的样品其前峰群的主峰碳一般为Cr、Cs或Cp，而后峰群的主峰碳主要集中在Cx或C，。具单蜂型分布特征的样品其正构烷烃分布特征又可以分为前高单峰型和后高单峰型，其中前高单峰型的主峰碳分布在Cs、Cg或Co，而具有后高单峰型正构烷烃分布特征的样品其主蜂碳一般分布在Cx、C，或Cx。总体来看，以前高单峰型或双峰型分布特征的样品居多。上述特征表明，石炭系烃源岩样品中有机质可能来源于高等植物和低等水生生物两种母质，但以低等水生生物和藻类的输入为主。在异构烷烃分布特征方面，几乎所有的样品都表现为明显的植烷对姥敛烷的优势，在分析样品中仅有4个样品的Pr/Ph比值大于1.其余样品的Pr/Ph比值都小于1，而且大多数样品的Pr/Ph比值都不超过0.6，Ph/nCa和Pr/nC，值也都小于1，反映石炭系烃源岩主要是在较强还原性条件的海相环境中形成的Ⅱ型有机质(图3)。
所有的石炭系烃源岩样品中都可以检测到系列完整的甾烷系列化合物(图4)。甾烷的分布具有明显的Cx甾烷优势，重排甾烷的含量相对比较低。上述特征与链烷烃分布特征所反映的信息一致，即石炭系烃源岩中有机质主要来源于低等的水生生物和藻类，而高等植物的输入所占的比例相对比较少(图5)。石炭系烃源岩成熟度较高，但重排甾烷含量相对比较低，是由于石炭系烃源岩属海陆交互相沉积，碳酸盐岩含量较高而催化能力比较强的粘土矿物含量较低，不利于形成大量的重排甾烷;再者，石炭系源岩沉积环境为较强的还原条件，也不利于重排甾烷的形成。从反映有机质热演化程度的甾烷C20S/20(S+R)比值和C2oBB/(Bβ+ax)比值来看，所有样品的甾烷C2920S/20(S+R)比值都在0.4以上，反映样品中甾烷的差向异构化已经接近平衡值，进入成熟演化阶段(图6)，但甾烷CoBB/(ββ+ag)比值相对比较低，绝大多数样品的甾烷C：[3[3/(pp+OtO/.)比值都变化在0.2～0.3之间，这可能是与样品中缺乏具有较强催化能力的粘土矿物和处于较强还原沉积环境有关。
石炭系烃源岩样品可溶有机质饱和烃馏分中都可以检测到系列完整的长链三环二萜烷和五环三萜烷系列化合物。在萜烷分布特征方面，几乎所有的样品都表现为明显的富含长链三环二萜烷的分布特征(图7)，部分样品中的长链三环二萜烷的相对含量甚至超过五环三萜烷的，而柴北缘西段石炭系烃源岩三环二萜烷含量较低，反映古环境水体相对较浅。柴北缘东段石炭系烃源岩中三环二萜烷含量较高，这与其规则甾烷中具有明显的C。甾烷优势所反映的信息一致，即样品中有机质的母质应当以菌、藻类等低等水生生物的输人为主，高等植物在其中所占的比例是有限的。在烃源岩成熟度研究中，发现C.升藿烷22S/22S+22R比值是在低演化阶段对成熟度的细微变化特别敏感的热演化参数，如在镜质体反射率尺为0.50%～0.60%，达到平衡值(约为0.55)。从柴北缘东段石炭系烃源岩反映热演化程度的萜烷C31H22S/22S+22R比值和C32H22S/22S+22R比值来看，绝大部分样品中的上述2项比值都在0.5以上，达到萜烷差向异构化的平衡值，说明所分析的石炭系烃源岩样品均已达到成熟热演化阶段(图8)。
3柴北缘东段石炭系烃源岩与柴北缘原油关系
柴北缘不同构造带的原油都有一个非常明显的特征，即几乎所有原油的Pr/Ph比值都大于2.0，尤其是南八仙原油都超过3.0以上，反映其烃源岩形成于弱氧化一氧化、偏酸性的环境。下石炭统烃源岩的Pr/Ph比值基本都在0.6以下，反映为比较强的还原环境，与海相烃源岩的形成环境是一致的。上石炭统烃源岩的Pr/Ph比值在绝大部分样品中也都在1.0以下，仅在个别样品中的Pr/Ph比值大于1.0，最高也只达到1.66，总体上仍然反映了其形成于与海相烃源岩相似的还原环境。上述特征与柴北缘目前已经发现的多数原油中Pr/Ph值分布特征存在明显的差别，值得注意的是，冷湖5号和马北地区少部分原油与上石炭统源岩的Pr/Ph值接近，但是冷湖5号构造带原油一蜡烷/c，，藿烷值都小于0.1，而马北构造带中马北2井原油一蜡烷/c，藿烷值达到0.62，落在石炭系烃源岩此参数比值区间内(图9)。
柴达木盆地北缘东段石炭系生烃潜力及其地质意义相关期刊推荐：《地质与资源》本刊是由国土资源部主管，沈阳地质矿产研究所主办的学术性刊物。本刊创刊于1992年，跟踪地质学世界前沿问题，全面反映地质调查工作的最新成果，同时充分报道国内外地质与资源研究领域的现状、水平、发展趋势，面向广大从事地质科研、生产、教学及管理人员。
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