全 文 ：文章编号:1000-0747(2006)06-0687-05
酒西坳陷下白垩统湖相碳酸盐岩生烃研究
熊英1 ,程克明1 ,马立元2
(1. 中国石油勘探开发研究院;2. 中国科学院地质与地球物理研究所兰州油气资源研究中心)
基金项目:中国石油玉门油田公司“酒泉盆地下白垩统油气生成研究中的几个问题”
摘要:酒西坳陷下白垩统赤金堡组和下沟组属湖相碳酸盐岩沉积 ,主要发育一套纹层状泥质白云岩和白云质泥岩 ,泥质白云
岩中有机纹层(藻纹层)结构发育 ,但非均质性很强。烃源岩中有机质纹层分布与其生烃潜量正相关 ,显示出其间的成生联
系。油源对比研究表明:在母源先质 、生源环境 、水体介质和热成熟作用等方面 ,均反映出酒西坳陷下白垩统下沟组藻纹层泥
质白云岩与该区已发现的“主体原油”之间的亲缘关系 ,藻纹层泥质白云岩是其主要烃源岩。富含有机质纹层的烃源岩不仅
是优质烃源岩 , 由于其生烃物质的层状富集 ,在生、排烃过程中 ,更有利于微裂缝的形成和排烃。图 7表 2 参 11
关键词:酒西坳陷;藻纹层碳酸盐岩;下白垩统;湖相碳酸盐岩;非均质性
中图分类号:TE122. 1　　　文献标识码:A
Hydrocarbon generation of Lower Cretaceous lacustrine carbonate
in Jiuxi Depression
XIONG Ying1 , CHENG Ke-ming1 , MA Li-yuan2
(1. Research Institute of Petroleum Exploration &Development , PetroChina , Bei jing 100083 , China;2. Lanzhou Research
Center f or Petroleum and Natural Gas Resources , Instituteo f Geology and Geophy sics , CAS , Gansu 730000 , China)
Abstract:Lowe r Cretaceous Chijinpu and Xiagou Fo rmations in the Jiuxi Depression mainly consist o f laminated ar gillaceous
dolomite s and do lomitic mudstones depo sited in lacustrine environments. The arg illaceous dolomite contains highly
hetero geneous org anic laminas (a lg al-lamina). The distribution of o rganic laminas in source r ocks is positively related w ith
hydrocarbon genetic potential , w hich shows a gene tic relationship be tw een them. During oil-source co r relation , the
bio lo gical ma rke rs showed that the oil in this area is predominantly o rig inated from the a lg al-laminated ar gillaceous
dolomite s o f the Low er Cretaceous Xiagou Forma tion with evidences from parental materia ls , sedimental environments and
thermal matura tion , etc. The rocks rich in o rganic laminas can no t only w o rk as good sour ce rocks , but also enhance the
fo rmation of micro-fractures between gaps and help the hydro ca rbon expulsion during the hydro carbon gene ration and
expulsion processes thanks to the laminated distribution of o rg anic ma te rials.
Key words:Jiuxi Depression;algal-lamina ted carbonate;Low er Cre taceous;lacust rine ca rbonate;heterg eneity
　　酒泉盆地是位于祁连山过渡带的中 、新生代山前
断陷盆地[ 1] ,包括酒西坳陷和酒东坳陷 ,两坳陷总面积
约 11 100km2 。该区地层主要有:中 、下侏罗统龙凤山
群 ,下白垩统赤金堡组 、下沟组及中沟组 ,渐新统火烧
沟组 、白杨河组 ,中 、上新统疏勒河组 ,第四系。其中 ,
下白垩统是主要烃源层 ,中 、下侏罗统的生烃条件尚需
进一步研究。
1 下沟组纹层状泥质白云岩及白云质泥
岩特征
　　研究证明 ,酒泉盆地下白垩统赤金堡组和下沟组
属湖相碳酸盐岩沉积[ 1 , 2] ,主要发育纹层状泥质白云岩
和白云质泥岩 。纹层状泥质白云岩中的泥质物质主要
成分是泥级斜长石[ 3] ,在阴极发光下发蓝 、绿 、黄色光 ,
多呈纹层状分布 ,纹层厚 0. 03 ～ 10mm(一般厚 5mm),
少量分散分布于以白云岩为主的纹层中;X 衍射分析
表明 ,泥级斜长石含量为 6. 5%～ 63. 2%。一般暗色泥
质白云岩和白云质泥岩中纹层比较发育 ,纹层的组成
可分为二元纹层和三元纹层(见图 1)。
图 1　纹层状泥质白云岩三元纹层结构示意图
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　　石　油　勘　探　与　开　发
　2006 年 12 月　　　　 　　　　PETROLEUM EXPLORATION AND DEVELOPMENT　　　　　 　　Vol. 33　No. 6
　　二元纹层主要由泥晶白云岩纹层和泥质纹层组
成 ,亦可由泥晶白云岩纹层与极薄的有机质纹层或由
泥质纹层与有机质纹层构成 。三元纹层主要由白云岩
纹层 、泥质纹层和有机质纹层组成 ,分布不规律 ,一般
为有机质纹层(含黏土)上覆白云岩纹层 ,再上是泥质
纹层(含泥质长英质或粉砂)(见图 1)。图 2 是酒西坳
陷窿 105井下白垩统下沟组(K 1g)4504. 9m 深度的深
灰色泥质白云岩薄片资料 。为了进一步观察纹层的结
构组成 ,并区分碳酸盐矿物所发荧光和有机质纹层所
发荧光的区别 ,笔者分别采用透射光 、蓝光激发荧光和
阴极发光等不同条件对同一薄片相同视域进行镜下观
察。透射光观察结果见图 2a;阴极发光观察结果见图
2b ,发桔黄色光的是泥晶白云岩 ,发其他颜色光的为长
英质 ,有机质和黏土 、铁白云石不发光;蓝光激发荧光
观察结果见图 2c ,藻纹层(以圆球藻为主 ,含少量沟鞭
藻 ,圆球藻属绿藻门 ,绿枝藻科)发亮黄色荧光 ,矿物沥
青基质发褐色荧光 。由图 2 可见 ,该层段有机质纹层
比较发育 ,是富烃源岩的标志之一 。
图 2　窿 105 井下白垩统有机质纹层泥质白云岩薄片照片
2 青 2-4 井等井下白垩统有机质纹层分
布与生烃潜力关系
为了查明酒西坳陷下白垩统烃源岩中有机质纹层
的分布特点及其与烃源岩生烃潜力的相关联系 ,进一
步从生物标记化合物分布特征的角度探索其与该区油
源的直接关系 。本文选择了酒西坳陷青 2-4井 ,对其下
白垩统所有取心层段采用每米岩心取 1个试样的“密
集取样法” ,对每个试样分别进行了有机碳含量和岩石
热解分析 ,并在蓝光激发条件下进行有机质纹层和藻
纹层分布面积在荧光薄片上所占百分比的定量统计
(荧光薄片为垂直层理切片)。
青 2-4井是酒西坳陷青西凹陷取心最多的探井之
一 , 但其岩心主要分布于下白垩统下沟组下部
(K 1 g2 1 —K 1g1 1)。为了较全面了解酒西坳陷下白垩统
烃源岩中藻纹层分布及其与生烃潜量关系 ,还在该井
附近选择了窿 8 井和窿 102 井的中沟组(K1 z)、窿 8
井 、柳 4 井的 K 1g 2 2 —K1 g3 1 和窿 110 井 、窿 111 井的
K 1g 0的岩心进行烃源岩中藻纹层分布及其与有机碳含
量和生烃潜量的相关关系的研究(见表 1)。综合分析
青西凹陷这些井下白垩统各层组烃源岩有机碳含量 、
生烃潜量和藻纹层分布面积等(见表 1),下沟组上段
(K 1 g3)最好 ,不仅藻纹层分布和生烃潜量为各井之冠
(5. 25%和9. 45mg /g),且其生烃潜量已达好烃源岩标
准;中沟组(K 1 z)次之;下沟组中段和下段(K 1 g2 —
K 1g 1)最差。需要说明的是 ,从藻纹层分布看来 ,青 2-4
井已接近青西凹陷边缘 ,该区深凹陷应在柳沟庄一带 ,
柳 4井的资料说明 ,深凹陷区藻纹层应更为发育。
表 1　酒西坳陷下白垩统各层组烃源岩藻纹层分布
与生烃潜量对比表
层位 有机碳含量(%)范围 平均值
生烃潜量(mg /g)
范围 平均值
藻纹层分布面积(%)
范围 平均值
K 1 z 0. 6～ 3. 0 2. 09(5) 0. 5～ 10 8. 72(5) 0～ 4. 28 2. 51(5)
K 1g3 0. 6～ 3. 0 1. 66(6) 0. 5～ 10 9. 45(6) 0～ 12. 45 5. 25(6)
K 1g2 0. 4～ 3. 0 0. 83(17) 0. 5～ 10 2. 34(17) 0～ 2. 68 0. 36(17)
K 1g1 0. 4～ 5. 0 1. 55(56) 0. 5～ 10 5. 89(56) 0～ 6. 25 0. 47(59)
　注:括号内为样品数
　　对比青 2-4井等井较系统的烃源岩岩心分析资料
(见图 3),发现同一分析系统的分析结果呈正相关关
系 ,如岩石热解和有机碳分析系统分析的烃源岩有机
碳含量和生烃潜量呈正相关关系;又如镜下鉴定系统
分析的烃源岩藻纹层分布和有机质含量(包括水生藻
类加陆源高等植物残屑)亦呈正相关关系 。但两个系
统分析得到同一烃源岩的不同参数(如同一烃源岩中
藻纹层分布和有机碳含量)的相关性并不明显 。从成
生关系分析它们应有一定的相关性 ,烃源岩有关参数
的层组平均值亦反映如此。如下白垩统烃源岩藻纹层
含量以下沟组上段最高 ,该井烃源岩的生烃潜量亦以
下沟组上段最大 ,达好烃源岩标准 。而中沟组和下沟
组中 、下段藻纹层含量依次变小 ,相应烃源岩的生烃潜
量也依次减小 。为什么单个烃源岩试样的藻纹层含量
与相应的生烃潜量并不显示正相关关系  笔者认为这
可能反映宏观与微观分析的差异:层段平均和成生关
系属宏观分析;而陆相烃源岩有机质丰度变化(特别是
藻纹层分布的非均质性)应属问题的本质 ,或应属微观
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图 3　酒西坳陷青 2-4 井等井下白垩统各层组烃源岩藻纹层 、有机碳和生烃潜量对比图
层次的变化。实际上图 3所示的藻纹层含量 、有机碳
含量和生烃潜量的纵向变化亦清楚表明 ,某些相邻烃
源岩上述参数可相差 2 ～ 3个数量级 ,进一步表明陆相
烃源岩有机质丰度变化的非均质性十分显著 ,这也为
烃源岩定量评价中准确确定烃源岩厚度和选择代表性
参数提出了值得进一步深入研究的难题。
3 藻纹层碳酸盐岩与油源
关于酒西坳陷的油源前人已作了大量研究[ 4-6] 。
笔者近几年利用生物标记物进行的油源对比研究表
明 ,该区下白垩统有两套主要烃源岩 ,对应两类原油。
一类原油的生物标记物特征是三环萜烷不发育 ,三环
萜烷 /五环三萜烷值一般为 0. 03 ～ 0. 2;降新藿烷
(C29T s)和 C30重排藿烷不发育 , C29 T s /C30藿烷和 C30
重排藿烷 /C30藿烷值一般小于 0. 1;伽马蜡烷含量中
等 ,伽马蜡烷指数(伽马蜡烷 /C30藿烷)一般为 0. 1 ～
0. 3 ,显示其母岩属微咸水沉积;重排甾烷不发育 ,重排
甾烷 /规则甾烷值一般小于 0. 1;甾烷组成(20R-C27 、
20R-C28 、20R-C29)分布为对称或不对称“V”字型 ,表明
其母源前身物为水生生物及陆源高等植物兼而有之;
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甾烷 C29 20S /(20S+20R)值一般为 0. 45 ～ 0. 50 ,尚未
达异构化终点 ,表明烃源岩成熟度较低;C30甲基甾烷和
甲藻甾烷较发育 ,且以 C30 3-甲基甾烷为主(占 40%～
70%)。这类原油就是酒西坳陷现已发现的“主体原
油” ,其主要烃源岩就是该区下白垩统下沟组烃源岩。
随着勘探进一步深入 ,该区还发现另一类原油 ,三环萜
烷较发育 ,三环萜烷 /五环萜烷值一般大于 0. 2;源于菌
类生源的 C29 Ts 和 C30重排藿烷较发育 ,其与 C30藿烷
之比值前者一般大于 0. 1 ,后者一般大于 0. 06;伽马蜡
烷指数一般大于 0. 3 ,最高达 0. 7以上 ,表明其母岩已
属半咸水环境沉积;重排甾烷较发育 ,重排甾烷 /规则
甾烷值一般大于 0. 1 ,最高达 0. 4;表征成熟度的甾烷
C2920S /(20S+20R)值一般为 0. 56 ～ 0. 58 ,表明其已达
异构化终点 。油源对比研究表明 ,这类原油主要源于
赤金堡组烃源岩。为了证明上述认识的可靠性并进一
步探索藻纹层碳酸盐岩与原油的直接关系 ,本文选择
了酒西坳陷柳 8井等有关井下沟组藻纹层泥质白云岩
(见表 2)进行色谱-质谱分析 ,并将其生物标记化合物
分布特征与酒西坳陷“主体原油”进行对比 ,现将结果
分述如下。
表 2　酒西坳陷下沟组藻纹层泥质白云岩层状藻类体含量
井号 层位 井深(m) 层状藻类体含量(%) 样品名
柳 8 K 1g 4899. 12 9. 1 柳 8井(1)
柳 8 K 1g 4975. 74～ 4975. 88 5. 3 柳 8井(2)
柳 4 K 1g 4269 12. 6 柳 4井
青 2-4 K 1g 3905～ 3907 6. 5 青 2-4井(1)
青 2-4 K 1g 4181 3. 2 青 2-4井(2)
　注:在薄片上统计的层状藻类体不包括陆源有机质
3. 1降新藿烷与 C30重排藿烷分布关系
图 4是酒西坳陷柳 8 井等井下沟组藻纹层泥质白
云岩和“主体原油”中 C30重排藿烷与降新藿烷的分布
关系图 。前已述及 ,酒西坳陷“主体原油”的降新藿烷和
C30重排藿烷均不甚发育 ,由图 4中亦可看出 ,除具混源
特征的窿4井和窿 8井原油相对较富含 C30重排藿烷和
降新藿烷之外 ,柳 8井和柳 4井的富含藻纹层泥质白云
岩中该类化合物的含量比“主体原油”更为贫乏 。虽然青
2-4井 4181m 深度烃源岩样品由于藻纹层含量较低
(3. 2%)而远离主体原油 ,但其余烃源岩均与“主体原油”
的分布十分接近 ,显示其间有一定的亲缘关系 。
3. 2三环萜烷与 Ts /Tm 分布关系
烃源岩中的三环萜烷既与菌藻生源有关 ,又与其
热成熟度有关[ 7 , 8] 。柳 8井 2 个富含藻纹层泥质白云
岩样品的三环萜烷 /五环三萜烷与 Ts /Tm 的关系几乎
与“主体原油”组成同一亲缘圈(见图 5),表明其间的成
生关系。
图 4　柳 8 井等井藻纹层泥质白云岩和“主体原油”中
降新藿烷与 C30重排藿烷分布关系
图 5　柳 8 井等井藻纹层泥质白云岩和“主体原油”中
三环萜烷 /五环三萜烷与 Ts /Tm 关系
3. 3 甾烷 C2920S /(20S+20R)与重排甾烷分布关系
烃源岩和原油中的重排甾烷既受其热成熟度影响 ,
又与烃源岩中酸性物质的催化密切相关[ 9 , 10] 。图 6中除
青2-4井(2)样品外 ,柳 8井 、柳 4井 、窿 8井和青 2-4井
(1)的4个藻纹层泥质白云岩样品的 C29甾烷异构化参数
与重排甾烷 /规则甾烷靠近“主体原油”分布 ,充分显示它
们在烃源岩所受酸性物质的催化作用和热成熟作用方面
均存在相似的条件。这从母源环境的角度进一步说明藻
纹层泥质白云岩是该区“主体原油”的主要烃源岩。
图 6　柳 8 井等井藻纹层泥质白云岩与“主体原油”中
甾烷异构化参数与重排甾烷分布关系
3. 4 甾烷 C2920S /(20S+20R)与 C29ββ /(ββ+αα)分布关
系
由图 7可知 ,除窿 4井和窿 8井混源油及青 2-4井
(2)岩样较远离“主体原油”外 ,柳 8井 2个藻纹层泥质
690 石油勘探与开发 油气勘探　　　　　　　　　　　　　　　Vol. 33　No. 6　
白云岩与“主体原油”构成亲缘圈 ,显示其间具十分紧
密的成生联系 ,柳 4井和青 2-4井(1)藻纹层泥质白云
岩样品除了显示运移距离远近的 C29 ββ /(ββ+αα)值较
小外 ,其成熟度参数仍与“主体原油”相一致 。
图 7　柳 8 井等井藻纹层泥质白云岩与主体原油中甾烷
C29 20S /(20S+20R)与 C29ββ /(ββ+αα)分布关系
　　综上所述 ,通过对酒西坳陷下白垩统藻纹层碳酸
盐岩与油源关系研究 ,特别是对柳 8 井等井藻纹层泥
质白云岩和该区“主体原油”相关生物标记化合物分布
特征的对比表明 ,在母源先质 、生源环境 、沉积介质 、还
原作用和热成熟度等方面 ,酒西坳陷下白垩统下沟组
藻纹层泥质白云岩和“主体原油”之间均表现出较明显
的亲缘关系和成生联系 ,藻纹层碳酸盐岩应是“主体原
油”的主要烃源岩 。特别是柳 8 井和柳 4 井等的藻纹
层泥质白云岩表现得尤为显著。值得提出的是中国相
当部分优质烃源岩多具有有机纹层结构[ 11] ,其不仅展
示了有机质的丰度 ,而且从微裂缝排烃的角度 ,顺层富
集的有机质更有利于生烃增压 ,使烃源岩局部产生强
大压力 ,造成微裂缝排烃。因此 ,具有有机纹层结构的
优质烃源岩更有利于已生烃类的富集和排出。
4 结论
酒泉盆地下白垩统赤金堡组和下沟组主要发育纹
层状泥质白云岩和白云质泥岩 ,其中藻纹层比较发育 ,
是富烃源岩的标志之一 。为了进一步探索藻纹层泥质
白云岩与酒西坳陷现已发现的“主体原油”的直接关
系 ,选择了酒西坳陷柳 8 井等有关井下沟组藻纹层泥
质白云岩进行色谱-质谱分析 ,并将其生物标记化合物
分布特征与酒西坳陷“主体原油”进行对比。降新藿烷
与 C30重排藿烷分布关系 、三环萜烷与 T s /Tm 分布关
系 、甾烷 C2920S /(20S+20R)与重排甾烷分布关系 、甾
烷 C2920S /(20S+20R)与 C29 ββ /(ββ+αα)分布关系从
母源先质 、生源环境 、沉积介质 、还原作用和热成熟度
等方面说明 ,酒西坳陷下白垩统下沟组藻纹层泥质白
云岩应是“主体原油”的主要烃源岩 。具有有机纹层结
构的优质烃源岩更有利于已生烃类的富集和排出。
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第一作者简介:熊英(1972-),女 ,湖北汉川人 ,中国石油勘探开发研
究院高级工程师 ,从事油气地球化学研究。地址:北京市海淀区学院路
20号 ,石油地质实验研究中心 ,邮政编码:100083;电话:(010)62098619。
E-m ail:xiong_ ying@pet rochina. com. cn
收稿日期:2005-06-23　　修回日期:2006-06-26
(编辑 、绘图　王孝陵)
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