吉中磐石地区下石炭统鹿圈屯组海相暗色泥岩特征

1、吉中磐石地区下石炭统鹿圈屯组海相暗色泥岩特征第39卷第2期2009年3月吉林大学(地球科学版)JournalofJilinUniversity(EarthScienceEdition)Vo1.39No.2Mar.2009吉中磐石地区下石炭统鹿圈屯组海相暗色泥岩特征洪雪,彭晓蕾,刘立,曲希玉,李福来,杨德明吉林大学地球科学学院,长春130061摘要:通过对松辽盆地周边地区野外地质勘查,典型剖面实测,样品采集及实验分析,确定下石炭统鹿圈屯组为吉中磐石地区暗色泥岩发育的重要层位.应用有机岩石学与有机地球化学分析方法对鹿圈屯组海相暗色泥岩进行了特征研究.分析结果显示:鹿圈屯组海相暗色泥岩平均残余有机碳

2、高达1.99,有机质类型以一为主,8O样品镜质体反射率介于24,处于高一过成熟演化阶段.鹿圈屯组为磐石地区潜在烃源岩层,暗色泥岩地化指标优于松辽盆地晓古生代烃源岩,具有较好的生气潜力.关键词:下石炭统;鹿圈屯组;烃源岩;磐石;松辽盆地中图分类号:P618.13文献标识码:A文章编号:16715888(2009)02022507CharacteristicsoftheDarkMarineMudstoneoftheLowerCarboniferousLuquantunFormationinthePanshiArea.CentralJilinProvinceHONGXue,PENGXiaolei,L

3、IULi,QUXiyu,IIFulai,YANGDemingCollegeofEarthSciences,JilinUniversity,Changchun130061,ChinaAbstract:Throughgeologicalexploration,typicalprofilemeasuring,samplecollectionandexperimentalanalysis,theauthorconfirmedthattheLowerCarboniferousLuquantunFormationwasthemainhorizonthatcontainsdarkmudstoneintheP

4、anshiarea.centraIJilinProvince.StudybyorganicpetrologYandorganicgeochemistrymethodsshowthattheaverageresidualorganiccarbonofthedarkmudstonecouldreach1.99;itsorganicmattertypeis1I11I2;vitrinitereflectanceof80samplesbetween2一49/6,andismainlyathightoovermatureevolutionstage.TheLuquantunFormationwaspote

5、ntialhydrocarbonsourcerockintheSongliaobasin,andthegeochemicalindexofthedarkmudstonewasbetterthanthoseoftheLatePaleozoicsourcerocks.Itisofhighgasgeneratingpotentia1.Keywords:LowerCarboniferous;LuquantunFormation;sourcerock;Panshi;Songliaobasin0引言随着中新生代地层中油气资源潜力的查明和油气资源的勘探,东北地区晚古生代海相沉积体系与烃源岩研究已成为人们关注

6、的焦点.前人研究证实:松辽盆地有来自石炭一二叠系源岩层的天然气资源l1;松辽盆地四深1井钻遇的石炭一二叠系发现8个含气层段,肇深8井天然气来源于石炭一二叠系浅变质岩2;龙江二叠系林西组粉一细砂岩裂缝中赋存由岩石自身生成的干沥青.上述事实表明,东北地区晚古生代地层可能具有较大生烃潜力,但是缺乏相关露头样品有机地球化学方面的系统研收稿日期:20080925基金项目:中石化海相前瞻性项目(Go80006一zS一324)作者简介:洪雪(1985-),女.辽宁锦州人.硕士研究生,主要从事有机地球化学及储层研究,Email:hongxue85qq.corn通讯联系人:刘立(1955-),男,内蒙古喜桂图人

7、,教授,博士生导师,主要从事储层,层序地层及沉积方面的研究,Tel:043188502623,Email:liuli0892vip.sina.corn.吉林大学(地球科学版)第39卷究.针对这一问题,作者通过吉中磐石地区野外地质勘查,典型剖面实测,样品采集,实验分析和室内研究,确定下石炭统鹿圈屯组海相暗色泥岩为吉林省中部磐石地区重要的潜在烃源岩层,并通过其与松辽盆地晚古生代基底烃源岩有机地球化学特征对比,试图查明磐石地区海相暗色泥岩的生烃潜力.l地质背景磐石地区位于吉林省中部,其石炭系呈北北西向狭长带状展布.(图1).该区下石炭统与下古生界呈角度不整合接触,其上与二叠系呈整合或平行不整合接触.

8、对于该区石炭系的构造沉积环境,李东津等认为是陆地边缘和台地凹槽,贾大成等I认为该区石炭系是在弧后大陆边缘基础上形成的裂谷拗陷带的构造环境,石炭纪为一拉张的构造历史时期.而最新研究显示:该区出露的晚古生代海相地层主要为佳一蒙地块的南缘沉积,并且未遭受区域变质作用,可能具有巨大的生烃潜力E9-1.通过野外实地勘查,确定研究区发育的岩石类型为浅灰色微晶灰岩,灰黑色泥岩,炭质泥岩和页岩,灰色粉砂质泥岩,粉砂岩,细砂岩等.泥岩中发育水平层理,并见砂岩透镜体,透镜状层理,波状层理及压扁层理等沉积构造,为大陆边缘浅海一半深海相的沉积特点.暗色泥岩发育在半深海区,有利的沉积环境为烃源岩的形成提供了良好的前提.

9、2样品与研究方法本次研究实测吉中磐石地区晚古生代海相地层露头剖面7条,采集暗色泥岩,粉砂质泥岩,页岩及灰岩露头样品共计70件.对样品进行了室内整理,清洗以及显微镜下鉴定,挑取露头新鲜样品,减小了风化作用对样品测试数据的影响.本次研究20个样品的岩石热解和有机碳,干酪根显微组分和类型以及镜质组反射率的分析测试是在中国石油勘探开发研究院地质实验中心完成的.暗色泥岩有机碳分析使用仪器为LECOCS一400碳硫分析仪;热解分图1磐石地区早石炭世地层地表分布及剖面位置(据文献6修编)Fig.1SurfacedistributionandsamplingpositionsofEarlyCarbonifer

10、ousstratigraphicinPanshiarea第2期洪雪,等:吉中磐石地区下石炭统鹿圈屯组海相暗色泥岩特征227析使用ROCKEVAI2plus(法国)岩石热解分析仪,中国石油勘探开发研究院OGE一1I(中国)油气评价工作站.热解分析的测试条件为300.C恒温3min分析S,在300600C范围50.C/min程序升温分析S,二氧化碳入阱温度390;有机碳分析是在常温常压下进行的.干酪根显微组分鉴定使用的仪器为Axiophot型透光一荧光高级生物显微镜.镜质体反射率的测定是在室温为(233).C,相对湿度小于70的条件下,利用MPVSP显微光度计,通过双标样(蓝宝石,SiC)标定.3

11、潜在烃源岩特征磐石地区靠山屯,韩家屯,亮子河屯北及明城镇西公路边等地的下石炭统鹿圈屯组暗色泥岩,粉砂质泥岩露头发育较好,剖面PlP7泥地比(暗色泥岩/地层厚度100)依次为17.7,5.5,34.2,22.4,85.4,70.5,30.4,其中P5剖面黑色页岩,炭质泥岩累计厚度40m,P6剖面灰黑色泥岩最为发育(图2),其累计厚度达到77m.应用有机岩石学与有机地球化学相结合的方法,对研究区暗色泥岩特征进行讨论.3.1有机质丰度磐石地区下石炭统鹿圈屯组暗色泥岩TOC质量分数为0.3914.18(表1),40的样品TOC质量分数分布于1.5%3.0(图3),样品平均值达到1.99.P6剖面露头样

12、品TOC质量分数为0.563.15,60样品TOC超过1.0,平均值为有机质类型通过透光显微镜镜下鉴定,样品中干酪根显微组分见表2,除明城剖面(P5)样品含量差别较大,其余样品均以壳质组中的腐殖无定形体为主(图4).由于样品演化程度较高,腐殖无定形体镜下主要呈深褐色的絮状块体,不显荧光,体积分数为809/597;镜质组(海相镜状体)镜下颜色也呈较深褐色,但其边缘较平滑,具有透光现象,体积分数为114Vo;惰性组体积分数为210,所有样品均不含腐泥组.P6剖面镜质组较为丰富,体积分数为10左右,壳质组中的腐殖无定形体为8o90.明城镇西剖面(P5)样品,其壳质组组分相对较少,为5

13、O,镜质组体积分数较高,达到了4O.鹿圈屯组暗色泥岩干酪根类型系数为2445,干酪根类型为一型l1,只有明城剖面露头样品有机质类型达到型.表1磐石地区下石炭统鹿圈屯组暗色泥岩地球化学参数Table1GeochemicalparametersofthedarkmudstoneofLowerCarboniferousLuquantunFormationinPanshiarea注:由中国石油勘探开发研究院于2007年8月测试分析.3.3有机质成熟度研究区露头样品尺.最小值为1.83,最大值为4.44(表1),8O样品R.值集中在24(图5).P6剖面样品R.分布在1.833.99,平均值达到3.13

14、.t是反映有机质成熟度的另一种相对有效的指标,从图6可以看出,所有露头样品的分布范围为435599,70样品tmax值大于500.样品总体处于高一过成熟演化阶段.4与松辽盆地晚古生代烃源岩样品地球化学指标对比松辽盆地深部石炭一二叠系中已经发现有丰富的天然气资源,具备现实的勘探前景引.因研究区下石炭统鹿圈屯组暗色泥岩与松辽盆地石炭一228吉林大学(地球科学版)第39卷采总1组J样厚岩州描述wfTOc1/%只/%酪沉移柏界系统名岩性柱度f度根簧类微亚/m/m(1口z=墨口10-_-4型棚相泥质玑张.卜_一0一浊羊l砂体._一泥质沉积浅吠.海妖色缂层细粉l.砂,砂l1,75350层0cm,t右.一1

15、l卜_40m处z乏肖05m深r腰fl砂要要1lI,海t=】I-=lI质沉积i,膛-.=!g羽I1,炭一!炭I三II系-界统组l灰包粒腰灰岩,台地边缘6451=E=多早棱角状ll1夸)令835灰色泥品灰岩丌阉台地大OO色亮品岩,陆4396克锵瓢昧饺裔边缘I,l,l3,l,l,879灰自色厚白限台地I,l,l质荻岩泥质沉积?lll5灰黑色泥岩央鳓2灰绿包1薄一泥质粉砂岩=墨浅ll,蛙磺沉积海-I获黑色,1I半卜获砂透-深lgDl827镜体,K*12m浊引砂体海?1缸lItI=:ll.卜._0一质沉积曩曩曩_1II目泥国泥砂圈r1岩目岩国圉圈圈洲灰岩团脉固泥品灰岩国硅劂l砂岩透镜体图2磐石地区下石炭

16、统P6剖面鹿圈屯组地球化学一沉积相综合柱状图Fig.2ThecomprehensivehistogramofgeOchemistry_sedimentaryfaciesofLowerCarboniferousLuquantunFormationofprofile6inPanshiarea二叠系烃源岩为同一基底,通过磐石地区晚古生代海相露头样品与松辽盆地晚古生代露头和钻井样品地球化学参数的对比,进一步综合评价磐石地区晚古生代海相暗色泥岩特征.对比特征如下:(1)目前,国内外学者认同海相,陆相(湖相)泥质烃源岩有机质丰度下限为0.5.鹿圈屯组9O样品的TOC超过该下限值,样品平均TOC质量分数达到

17、1.99.而松辽盆地石炭一二叠系烃源岩有机质丰度也较高,野外露头样品残余有机碳分布范围为0.0691.6189/6,其平均TOC质量分数为0.656,67的样品超过有机质丰度下限值.在对松辽盆地钻井资料的收集整理过程中发现,其二叠系基底各层位烃源岩样品TOC质量分数平均值除杜尔伯特板岩组为0.911外,其余层位第2期洪雪,等:吉中磐石地区下石炭统鹿圈屯组海相暗色泥岩特征2294030201OO<O606】51530>30l(TOC)/%图3磐石地区下石炭统鹿圈屯组暗色泥岩有机碳分布直方图Fig.3Distributionhistogramoforganiccarbonoftheda

18、rkmudstoneofLowerCarboniferousLuquantunFormationinPanshiarea腐泥组+壳质组/%l0O惰性组/%0O255075100镜质组/%图4磐石地区下石炭统鹿圈屯组暗色泥岩显微组分组成图Fig.4CompositionofmicrocomponentofthedarkmudstoneofLowerCarboniferousLuquantunFormationinPanshiareal008O6O纛嚣4O200O713】3-202040>40R/%图5磐石地区下石炭统鹿圈屯组暗色泥岩R.分布直方图Fig.5HistogramofR.ofth

19、edarkmudstoneofLowerCarboniferousLuquantunFormationinPanshiarea表2磐石地区下石炭统鹿圈屯组暗色泥岩干酪根有机显微组分数据Table2ThechartofcompositionofmicrocomponentofthedarkmudstoneofLowerCarboniferousLuquantunFormationinPanshiarea注:由中国石油勘探开发研究院于2007年8月测试分析.706O5O嘉姜40婪霞302Ol00435-455455500>500f/*C图6磐石地区下石炭统鹿圈屯组暗色泥岩tn.分布直方图Fi

20、g.6HistogramoffofthedarkmudstoneofLowerCarboniferousLuquantunFormationinPanshiarea均超过1,达到好烃源岩标准.由此可以看出,地下样品的有机碳含量明显高于地表样品,并且鹿圈23O吉林大学(地球科学版)第39卷屯组暗色泥岩有机碳含量优于松辽盆地基底样品.(2)鹿圈屯组样品干酪根类型为一:型,只有P5剖面样品有机质类型为型.万传彪等研究的松辽盆地石炭一二叠系烃源岩处于过成熟浅变质状态,其探井岩心和野外露头样品干酪根显微组分分析结果表明,石炭一二叠系烃源岩有机质类型主要为型,陈章明根据原岩资料确定松辽盆地石炭一二叠系烃源

21、岩有机质类型又有型特点.在有机质类型方面,显然研究区样品优于松辽盆地晚古生代烃源岩样品.(3)鹿圈屯组8O样品R.分布在24,70样品f大于500C,样品处于高一过成熟演化阶段.而松辽盆地野外露头样品的R值可大致分为两组:一组样品的R.值为0.8Yo1.4,处于成熟阶段;另一组样品的R值分布在2.23.4.万传彪等认为,第二组样品的R.值可能反映野外石炭一二叠系的真实热演化程度,并且李景坤等.业已证实松辽盆地深层气大部分为干气.统计结果表明,仅24的松辽盆地石炭一二叠系烃源岩样品的R小于2.5.磐石地区鹿圈屯组样品R.值集中分布在1.832.99.国内外已经在烃源岩高演化地区发现了大量的大型天

22、然气藏:如塔里木盆地寒武系,奥陶系烃源岩的R.在雅克拉,阿克库木为1.11.5,形成油型凝析气,在阿克库勒为2.02.4,形成油型裂解气;四川盆地寒武系,奥陶系烃源岩的尺.为2.04.0;陕甘宁盆地二叠系煤系地层的R.值达1.42.8【.这些大型天然气藏的发现对东北地区晚古生代海相高成熟度烃源岩的油气勘探具有巨大启发意义.5结论(1)下石炭统鹿圈屯组海相暗色泥岩,粉砂质泥岩,页岩为吉中磐石地区重要的潜在烃源岩层.(2)鹿圈屯组9O%烃源岩样品残余有机碳含量超过有机质丰度下限,平均残余有机碳含量为1.99,达到好烃源岩标准.(3)鹿圈屯组暗色泥岩干酪根类型以.一型为主,少数样品为型.透光显微镜下

23、样品具有大量腐殖无定形体,是泥岩的主要母质来源.(4)在有机质演化方面,鹿圈屯组8O样品R分布在2.04.0,70样品值大于500C,样品整体处于以生成千气为主的高过成熟演化阶段.(5)通过与松辽盆地晚古生代烃源岩地球化学指标比较研究,综合特征表明,鹿圈屯组露头暗色泥岩指标优于对比区.研究区鹿圈屯组为潜在好烃源岩,具有生气潜力.参考文献(References):1陈章明,关德师.东北地区深层石油地质综合研究与目标评价R2.安达:大庆石油学院,2000:115128.CHENZhangming,GUANDeshi.Integratedpetroleumgeologicalresearchandt

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