张奎华，宋明水，曹忠祥，王越，张关龙，薛雁

（1.中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院，山东 东营 257015；2.中国石化胜利油田分公司，山东 东营 257000）

0 引言

博格达地区准噶尔盆地与吐哈盆地在中二叠统为水体相通的统一沉积体系[1-2]，广泛发育厚层黑色泥页岩、油页岩，不仅为重要的烃源岩层系，同时也具备页岩油、页岩气及致密油等非常规油气勘探潜力[3-4]。西博格达山北麓中二叠统芦草沟组分布有丰富的油页岩，具有工业开采价值的油气资源约有 50×108t[5]。 在吐哈盆地4.62×108t的探明储量中，有1×108t来自中二叠统塔尔朗组[6]。近年来，针对准噶尔盆地南缘与吐哈盆地北缘中二叠统的层序地层[7-9]、沉积相特征[10-13]研究相对较多，烃源岩层系的沉积环境[14-16]、地球化学特征[17-18]等方面也开展了一定的研究，但缺乏系统对比，而且对优质烃源岩纵向发育层段不明确，制约了该区下一步的油气勘探。本文通过野外地质调查、室内薄片鉴定及地球化学分析测试，系统研究了准噶尔盆地与吐哈盆地中二叠统泥页岩层系的岩性特征、沉积环境、总有机碳质量分数（TOC）及生烃潜量（S1+S2）等，以期为该区油气勘探提供参考。

1 地质概况

研究区位于博格达山与伊林黑比尔根山周缘（见图1）。吐哈盆地西北缘发育塔尔朗组，准噶尔盆地南缘发育芦草沟组和红雁池组，塔尔朗组相当于芦草沟组与红雁池组。塔尔朗组自下而上划分为一段、二段、三段和四段，芦草沟组自下而上划分为一段、二段和三段。

图1 研究区构造纲要

2 岩性特征

芦草沟组三段与塔尔朗组三段以半深湖—深湖亚相沉积为主，发育了厚层的泥页岩、油页岩，其TOC与S1+S2较高，为研究区重要的烃源岩层段（见图2）。

图2 博格达地区中二叠统芦草沟组与塔尔朗组泥页岩岩性特征

西博格达山北缘芦草沟组三段广泛发育厚层深灰色泥页岩、油页岩夹白云岩（见图2a，2b），厚度分布在150～250 m。泥页岩单层厚度分布在4～10 m，具页状构造（见图2c），纹层间距为0.2～1.0 mm。泥页岩主要由粉砂级的石英、长石、黏土矿物和有机质组成，含少量的碳酸盐矿物。长英质矿物质量分数为48.0%～85.0%，平均61.4%，粒径一般为0.02～0.60 mm，磨圆呈次棱角—次圆状，分选性好。黏土矿物质量分数为10.6%～50.0%，平均32.5%，呈棕褐色纹层状分布。灰（云）质矿物质量分数为0～33.0%，平均6.1%，以泥晶形态分布于长英质矿物之间。

吐哈盆地西北缘塔尔朗组三段广泛发育深灰色泥页岩、油页岩夹石灰岩（见图2c，2d），厚度分布在60～140 m。泥页岩单层厚度分布在2～6 m，具页状构造，由泥晶方解石纹层、黏土纹层和粉砂-黏土混合纹层组成，泥晶方解石质量分数一般为1.0%～76.8%，平均29.9%，纹层连续性较好，呈弯曲状，厚度分布在0.03～0.12 mm，与黏土、粉砂纹层分界清晰（见图2f）。黏土质量分数为1.0%～42.4%，平均19.7%，黏土纹层分布在0.01～0.03 mm，连续性较差。粉砂质量分数为14.0%～76.0%，平均50.3%，纹层厚度较大，常呈断续分布的透镜状，一般为0.2～0.4 mm，黏土分布在粉砂之间。

3 沉积环境

3.1 古盐度

本次研究主要通过分析露头剖面泥页岩内的Sr/Ba值（质量比）来判断芦草沟组与塔尔朗组的古盐度，Sr/Ba值小于0.6为淡水环境，0.6～1.0为半咸水环境，大于1.0为咸水环境。西博格达山周缘芦草沟组三段Sr/Ba值分布在 0.4～5.6，平均值为 1.7（见图 3a）。 红雁池、井井子沟等剖面Sr/Ba值小于0.6的样品约占13.0%，0.6～1.0的样品约占28.3%，大于1.0的样品约占58.7%。吐哈盆地北缘塔尔朗组三段Sr/Ba值分布在0.4～6.6，平均值为1.2（见图3b）。 塔尔朗沟、艾维尔沟等剖面Sr/Ba值小于0.6的样品约占23.6%，介于0.6～1.0的样品约占41.9%，大于1.0的样品约占34.5%。综合分析认为：芦草沟组三段以咸水环境为主，间歇性出现半咸水环境；塔尔朗组三段以半咸水—咸水环境为主，间歇性出现淡水环境。

3.2 古氧化还原条件

Jones 等[19]运用因子分析法认为，V/（V+Ni）值（质量比）大于0.77为缺氧、极贫氧环境，0.66～0.77为贫氧、次富氧环境，小于 0.60 为富氧环境。Thomas等[20]认为：高 V/（V+Ni）值（大于 0.84）反映水体分层，底层水为缺氧环境；中 V/（V+Ni）值（0.54～0.82）为水体分层不强的厌氧环境；低 V/（V+Ni）值（0.46～0.60）为水体分层弱的贫氧环境。不同学者划分水体氧化还原条件的标准虽有所差异，但都认为水体还原程度越强，V/（V+Ni）值越大。西博格达山周缘芦草沟组三段V/（V+Ni）值分布在 0.61～0.99，平均值为 0.82（见图 3c）。

图3 博格达地区中二叠统芦草沟组与塔尔朗组泥页岩微量元素质量分数比

红雁池、井井子沟等剖面V/（V+Ni）值介于0.60～0.77的样品占21.6%，大于0.77的样品占75.7%。吐哈盆地北缘塔尔朗组三段V/（V+Ni）值分布在 0.61～0.93，平均值为0.74（见图3d）。塔尔郎沟、艾维尔沟等剖面 V/（V+Ni） 值介于 0.60～0.77 的样品占 70.9%，大于0.77的样品占25.5%。综合分析认为：芦草沟组三段以极贫氧环境为主，水体分层性较强；塔尔朗组三段以贫氧环境为主，水体分层性较弱。

4 烃源岩地球化学特征

西博格达山周缘准噶尔盆地芦草沟组三段泥页岩有机质质量分数较高，主要顺着黏土纹层富集，在粉砂级长英质矿物内质量分数相对较低（见图4a，4b）。红雁池、井井子沟等剖面的TOC分布在0.4%～14.5%，平均值为4.2%（见图5a）。其中，TOC介于1.0%～2.0%的样品占23.2%，大于2.0%的样品占71.0%。S1+S2分布在 0.2～99.8 mg/g，平均值为 16.3 mg/g（见图 5b），分布在 0.1～1.0 mg/g的样品占 15.9%，1.0～20.0 mg/g的样品占53.6%，大于20.0 mg/g的样品占30.0%。

吐哈盆地北缘塔尔朗组三段泥页岩有机质质量分数较高，有机质在黏土矿物与泥晶方解石纹层内富集（见图4c）。塔尔朗沟、艾维尔沟剖面的TOC分布在0.1%～10.3%，平均值为2.5%。其中，TOC介于1.0%～2.0%的样品占25.0%，大于2.0%的样品占52.1%（见图 5c）。S1+S2分布在 0.1～27.0 mg/g，平均值为 6.1 mg/g（见图 5d），分布在 0.1～1.0 mg/g的样品占 22.9%，分布在1.0～20.0 mg/g的样品占70.8%，大于20.0 mg/g的样品占6.3%。

总体上看，芦草沟组三段与塔尔朗组三段泥页岩为好—优质烃源岩，芦草沟组三段烃源岩品质更优。结合泥页岩层段厚度、岩性特征以及古沉积环境认为：芦草沟组三段沉积期西博格达山周缘水体深度更大，形成了稳定的盐度分层，缺氧条件优越，优质烃源岩更为发育；塔尔朗组三段沉积期吐哈盆地北缘水体深度相对较小，水体分层稳定性差，在贫氧、极贫氧环境下发育好—优质烃源岩。

图4 博格达地区中二叠统芦草沟组与塔尔朗组有机质富集特征

图5 博格达地区中二叠统芦草沟组与塔尔朗组泥页岩地球化学特征

5 结束语

博格达山周缘芦草沟组三段与吐哈盆地西北缘塔尔朗组三段为重要烃源岩层系。芦草沟组三段发育厚层泥页岩夹薄层白云岩，形成于水体分层较强的咸水极贫氧环境，有机质在泥页岩黏土纹层中富集，TOC平均可达4.2%，为优质烃源岩。塔尔朗组三段发育厚层泥页岩夹薄层灰岩，形成于水体分层较弱的半咸水—咸水贫氧环境，有机质在泥页岩黏土纹层和方解石纹层中富集，TOC平均为2.5%，为好—优质烃源岩。研究结果表明，博格达山北缘芦草沟组三段的烃源岩品质更优。