鄂尔多斯盆地甘泉地区上古生界烃源岩地球化学特征及生烃潜力

鄂尔多斯盆地甘泉地区上古生界烃源岩地球化学特征及生烃潜力

摘要：土壤是链接岩石圈、水圈、大气圈和生物圈的关键环节，是元素迁移和再分配的重要场所，同时土壤作为基本的生产资料和农业生产的基地，与人类的生产生活息息相关，也是经济社会发展的重要支撑界面。本文对鄂尔多斯盆地甘泉地区上古生界烃源岩地球化学特征及生烃潜力进行分析，以供参考。关键词：烃源岩；地球化学特征；生烃潜力；甘泉地区；鄂尔多斯盆地引言烃源岩是具有生烃潜力并能够生成油气的一类沉积岩，其中的有机质是形成油气的物质基础，在大中型油气田成藏过程中，优质烃源岩更是在油气供应中发挥重要作用。烃源岩的质量由初级生产力、有机质保存条件等因素控制，因此优质烃源岩形成条件及环境也成为近年来非常规油气领域研究的热点问题。目前，有机地球化学以及元素地球化学方法在烃源岩特征、母质来源及沉积环境等方面的研究中应用广泛，如利用生标参数（C27/C29规则甾烷）、微量元素比值等研究母质来源及古盐度之类的研究已较为成熟。1地质概况甘泉地区位于鄂尔多斯盆地二级构造单元陕北斜坡东南部，面积约为1.6×104km2，区内构造简单，地层较为平缓，倾角整体小于1°，发育一系列鼻状隆起。研究区上古生界底部与下古生界呈平行不整合接触，中间缺失中—上奥陶统、志留系、泥盆系及下石炭统，顶部与中生界呈整合接触，上古生界内部沉积较为连续，均为整合接触，以海陆过渡相—内陆湖盆沉积为主。2氧化还原条件氧化还原条件与有机质的保存有着密切关系，其中类异戊二烯烷烃中以植烷系列姥鲛烷（Pr）和植烷（Ph）为代表。植醇在缺氧条件下被还原为双氢植醇，进而加氢被还原生成植烷；在含氧条件下先被氧化生成植烷酸，接着脱羧基生成姥鲛烷，因此根据姥植比可以判断沉积环境中氧化还原条件。一般来说，Pr/Ph<1指示强还原环境，比值越低指示沉积环境还原性越强；Pr/Ph>1代表氧化环境。研究区沙三上段和沙三下段氧化还原条件不同，沙三上段的Pr/Ph值为1.79～2.83，平均值为2.36，表现为弱氧化弱还原环境；而沙三下段的Pr/Ph值为0.59～1.67，平均值为1.18，表现为弱还原弱氧化环境；整体沙三段的Pr/Ph值为0.59～2.83，平均值为1.65，表现为贫氧的弱氧化弱还原环境。Pr/nC17与Ph/nC1两个参数之间的关系也可有效指示烃源岩的沉积环境。分析认为研究区沙三上段烃源岩沉积环境为偏氧化环境，沙三下段烃源岩沉积环境为弱还原弱氧化环境。结合以上两个参数值，认为沙三上段烃源岩处于弱氧化弱还原环境，沙三下段烃源岩处于弱还原弱氧化环境，整体沙三段烃源岩处于贫氧的弱氧化弱还原环境。沉积岩中微量元素的富集程度与沉积过程中水体的氧化还原条件密切相关，其中变价元素V和Ni等受氧化还原条件影响显著，在还原条件下，V更易以低价富集，因此V（/V+Ni）值可用于判断氧化还原程度。当V（/V+Ni）≥0.60时指示缺氧还原环境，当V（/V+Ni）<0.46时指示氧化环境。氧化还原敏感元素U和Th亦受氧化还原状态影响显著，因此U/Th值也可作为古氧化还原条件的判识指标。当U/Th>0.25时指示还原环境，反之则指示氧化环境。3土壤质量地球化学综合等级与利用建议土壤质量地球化学综合等级由研究区土壤养分地球化学综合等级与土壤环境地球化学综合等级叠加产生。分析结果可将研究区划分为三类，即一等（优质）区、二等（良好）区、三等（中等）区。一等（优质）区：土壤质量优质区于全区广泛分布，区域面积共计约７４２．１４ｋｍ２，约占全区面积的７３．９６％。该类土壤适宜作为绿色或无公害农产品种植区，应当在充分开发利用的同时加以严格保护。二等（良好）区：土壤质量良好区主要分布于研究区西北部，总体较少，区域面积共计约２４７．５６ｋｍ２，约占全区面积的２４．６７％。该类土壤建议因地制宜进行特色开发，比如菜屯镇南部和肖庄镇北部地区，目前种植了圆铃大枣、西瓜等茌平县特色农产品，可向土壤特征相似程度较高的贾寨镇、洪官屯镇、杨官屯乡的部分地区扩大特色农产品的种植区域，以提高茌平县农业经济结构的多样性。三等（中等）区：土壤质量中等区分布少，主要在西北部的菜屯镇、肖庄镇以及杨官屯乡有零星分布，区域面积共计约１３．６７ｋｍ２，约占全区面积的１．３６％。该类土壤可根据元素的丰缺情况进行科学施肥，改善土壤养分，提高农作物产量和经济效益。从而可见，研究区土壤综合条件较好，总体表现为一等优质。4鄂尔多斯盆地甘泉地区上古生界烃源岩地球化学特征及生烃潜力4.1TOC含量甘泉地区本溪组暗色泥岩TOC质量分数为0～11.9%，平均为1.9%，约41%的样品TOC质量分数小于0.6%，47%的样品TOC质量分数大于1.5%，根据含煤地层烃源岩有机质丰度评价标准，接近半数的样品为中等或以上级别的烃源岩；煤层TOC质量分数为0.9%～8.8%，平均为2.8%，所有样品均为有效烃源岩，其中55%的样品为中等或以上级别的烃源岩。山西组暗色泥岩TOC质量分数为0～20.8%，平均约为2.7%，62%的样品为中等或以上级别的烃源岩；煤层TOC质量分数为1.3%～63.5%，平均为5.1%，57%的样品为中等或以上级别的烃源岩。4.2生烃潜力分析依据甘泉地区上古生界本溪组86个样品及山西组55个样品的有机质类型、TOC含量、生烃潜量、成熟度分析结果以及烃源岩分布累计厚度，综合分析认为：①本溪组烃源岩有机质类型以腐殖型Ⅲ类为主，接近半数样品的TOC含量为中等及以上，接近半数样品的生烃潜量（S1+S2）达中等及以上，处于高成熟至过成熟阶段，处于大量生气热演化阶段，同时，烃源岩在平面上广泛分布，累计厚度主要为10～20m，整体具有较高的生烃潜力。②山西组烃源岩以腐殖型Ⅲ类和腐泥型Ⅱ2类为主，占比大于70%，约60%以上样品的TOC含量为中等或以上，半数以上样品的S1+S2达中等及以上，整体处于高成熟至过成熟阶段，同时，烃源岩累计厚度主要为50～80m，最大可达125m，且在平面上均有分布，具有较强的生烃潜力，整体而言优于本溪组烃源岩。综上所述，甘泉地区上古生界具有良好的天然气勘探开发潜力，应进一步加强开发，寻找优势产区。此外，甘泉地区上古生界山西组生烃潜力更优，为下一步勘探的接替层位。结束语综上所述，研究区土壤综合质量较好。地球化学等级一等优质等级，占全区面积的７３．９６％；二等良好等级，占全区面积的２４．６７％，未出现较差和劣质等级土壤。研究区较好的土壤质量条件为现代农业生产增产高质提供良好的基础。Reference[1]史鹏,高潮,祁攀文,孙德瑞,许小强.鄂尔多斯盆地甘泉地区山西组泥页岩有机地球化学特征与评价[J].石化技术,2017,24(07):156-157.[吴海燕,曹红霞,于珺,孙建博,乔向阳,强娟,尚婷,罗腾跃.鄂尔多斯盆地吴起—甘泉地区奥陶系古地貌恢复研究[J].非常规油气,2018,3(04):40-47.[3]刘鹏,林桂芳,袁芳政.鄂尔多斯盆地志丹-甘泉地区奥陶系风化壳古地貌恢复[C]//.2018年全国沉积学