李忠雄，何江林，杜佰伟，汪正江

(1.中国地质大学 资源学院，武汉 430074；2.成都地质矿产研究所，成都 610082； 3.中国地质科学院 研究生院，北京 100037)

1 地质概况

羌塘盆地位于西藏自治区的北部，面积约16×104km2。盆地南、北分别以班公湖—怒江缝合带和拉竹龙—金沙江缝合带为界，盆地东、西以中生界地层逐渐尖灭线为界[1-2]。根据航磁异常和大地电磁(MT)基底测深资料，可以将羌塘盆地划分为3个次级构造单元，即北羌塘坳陷、中央隆起和南羌塘坳陷[3](图1)。盆地内主要发育3套地层：泥盆系—中三叠统为海相碳酸盐岩、砂泥岩夹火山岩、硅质岩组合；上三叠统—白垩系为滨浅海碎屑岩、碳酸盐岩台地、三角洲相碎屑岩夹膏盐组合；古近系—新近系为陆相碎屑岩组合。此外，盆地底部可能还存在未变质的下古生界地层。目前，中上侏罗统为盆地油气勘探主要目的层，自下而上，中统由雀莫错组(色洼组)、布曲组、夏里组碎屑岩、碳酸盐岩组成，上统自下而上由索瓦组、雪山组碳酸盐岩、碎屑岩组成[4]。

羌塘盆地目前处于石油地质普查——盆地评价的前期阶段，大量资料主要来源于野外地表地质剖面[5-6]，缺乏井下资料，但地表资料本身存在的局限性严重影响了对羌塘盆地乃至整个青藏高原油气资源的评价工作[7-8]。针对此问题，在北、南羌塘坳陷分别钻探羌资1井和羌资2井，以获取宝贵的地下石油地质资料。

羌资2井位于西藏双湖多玛乡桑嘎尔塘布背斜北翼，井口坐标大致为N：32°47′,E：89°14′，开孔层位是中侏罗统布曲组白云质泥晶灰岩、生屑泥晶灰岩[9]，终孔层位是中侏罗统色洼组粉细砂岩、泥岩，终孔井深为812 m。

色洼组地层位于井深611 m以下(未钻穿底部)，为一套紫红、紫灰色细碎屑岩，除偶见少量深灰色泥岩具有一定的生油能力外，其它岩类均不具有生油能力。

图1 羌塘盆地区域构造及钻井位置Fig.1 Tectonic settings of the Qiangtang Basin and the well positions in the northern Tibet

布曲组碳酸盐岩位于井深5～611 m之间(已钻穿底部，中下部夹少量细碎屑岩)，主要为灰色、深灰色鲕粒灰岩、砂屑灰岩、生屑灰岩、泥微晶灰岩、泥微晶白云岩等，均具有一定的生油能力，是本次生物标志化合物研究的重点。

笔者从布曲组碳酸盐岩中选择了30件泥微晶灰岩样品(其中有2件样品含沥青脉)到中石油西南油气田公司勘探开发研究院地质实验室作色—质联用(GC-MS)测试分析，以便探讨样品中生物标志化合物的来源、分布特征及地质意义。采样位置、样品编号及生物标志化合物特征见图2,表1。

2 生物标志化合物分布特征

GC-MS分析结果表明，样品中检出了丰富的正烷烃、类异戊二烯烃、萜类化合物和甾类化合物(图3)。

2.1 正烷烃

从表1中可以发现，碳酸盐岩饱和烃含量大多数明显高于芳香烃含量，并且具有较高的饱和烃/芳香烃比值，其比值最小值为0.18，最大值为3.62，平均值为1.63，有机质类型明显与低等水生生物的输入有关[10]。

碳酸盐岩样品中均检出具有相似分布特征的正烷烃系列，在GC图谱上具有以下特点：1)碳数分布比较完整，从nC10—nC35均有分布。2)主峰碳数以C17和C10为主，其次为C15,C16和C18。3)分布以单峰形态占优势；单峰型又分为前峰型和后峰型2种，并以前峰型为主；前峰型主峰碳数为C16或C17。4)奇偶优势比OEP值介于0.37～1.14之间，平均值为0.89，大多数接近平衡值1.00，无明显的奇偶碳数优势分布。5)具有较高的∑C21-/∑C22+比，比值范围为0.48～4.18，均值为2.28，除一件样品为0.48外，绝大多数大于1.0，说明轻烃组分占有绝对优势，有机质显然与低等水生生物的大量参与有关[11-12]。

2.2 类异戊二烯烃

所有的样品均检出丰富的类异戊二烯烃，其中最丰富、最重要的是姥鲛烷(Pr)和植烷(Ph), Pr/Ph值介于0.56～1.03之间，平均值为0.75，其中，绝大多数样品Pr/Ph值小于1.0，具有较为明显的植烷优势，仅在井深160 m和550 m处出现姥鲛烷、植烷平衡，其Pr/Ph值均为1.03。

姥鲛烷、植烷以及姥植比( Pr /Ph)可作为沉积环境及介质酸碱度的重要标志[13-17]。研究区样品的Pr/Ph平均值为0.75，可能说明有机质形成于较强的还原环境和一定的盐度条件中。Pr/nC17和Ph/nC18分别为0.13～0.72和0.13～1.07，均值分别为0.39和0.58，表现出热演化程度较高的特征。另外，Pr/nC17和Ph/nC18在剖面上具有非常明显的同步分布规律(图4)，说明两者之间具有非常好的相关关系。

图2 羌塘盆地羌资2井布曲组地层特征及有机地化样品采样位置Fig.2 Stratigraphic characteristics of the Buqu Fm and organic geochemical sample position from Well QZ2 in the Qiangtang Basin

表1 羌塘盆地羌资2井碳酸盐岩有机地化及生物标志物参数Table 1 Comprehensive organic geochemical types and biomarker parameters of the Buqu Formation carbonate rocks from Well QZ2 in the Qiangtang Basin

续表1

注：Ⅰ=ΣnC21-/ΣnC22+；Ⅱ=三环萜烷/C30藿烷；Ⅲ=莫烷/C30藿烷；Ⅳ= C31升藿烷22S/(22S+22R)；Ⅴ=γ-蜡烷/C30藿烷；Ⅵ=孕甾烷/C29-ααα-20R甾烷；Ⅶ= C29ββ/(ββ+αα)；Ⅷ= C2920S/(20S+20R)；Ⅸ=ααα-20R甾烷∑C27/∑C29。

图3 羌塘盆地羌资2井碳酸盐岩饱和烃色谱和萜、甾烷质量色谱图Fig.3 Saturated hydrocarbon chromatogram, terpane and sterane mass chromatogram of carbonate rocks from Well QZ2 in the Qiangtang Basin

2.3 萜类化合物

所有的样品均检出丰富的五环三萜类化合物(藿烷系列)和三环萜烷，以及少量四环萜烷，其相对丰度五环三萜烷>三环萜烷>四环萜烷。五环三萜烷碳数分布范围C27—C35，均以C30藿烷成分占优势；三环萜烷碳数分布范围为C19—C30，以C21或 C23为主碳峰；在样品中均检出有γ-蜡烷的存在，但含量较小，剖面上其最大值出现在580 m处，315 m处出现第二大值；未检出代表典型陆源输入的奥利烷和羽扇烷[11]。

图4 羌塘盆地羌资2井布曲组碳酸盐岩生物标志化合物参数综合柱状图图中罗马数字意义为：Ⅰ=∑nC21-/∑nC22+; Ⅱ=三环萜烷/C30藿烷; Ⅲ=莫烷/C30藿烷；Ⅳ= C31升藿烷22S/(22S+22R)；Ⅴ=γ-蜡烷/C30藿烷；Ⅵ=孕甾烷/C29-ααα-20R甾烷；Ⅶ= C29ββ/(ββ+αα)；Ⅷ= C2920S/(20S+20R)Fig. 4 Comprehensive biomarker parameters columns of the Buqu Fm carbonate rocks from Well QZ2 in the Qiangtang Basin

长侧链三环萜烷来源于细菌类或藻类等低等水生生物,海相烃源岩含有较高的三环萜烷，三环萜烷/五环三萜烷比值可达0.1～1.0,一般为0.35～0.50[18]。四环萜烷一般被认为是陆源输入标志物,但在华北蓟县震旦系和塔里木盆地寒武、奥陶系碳酸盐岩海相烃源层中也相继发现了C24四环萜烷，因此低等生物同样也可能是C24四环萜烷的重要来源[19]。因此，上述萜类化合物特征总体反映了样品的原始有机母质具有菌藻类等低等水生生物输入的特征。

γ-蜡烷是一种C30的三萜烷，主要通过还原原生动物和光合作用细菌的四膜虫醇形成[20]，通常被作为盐湖相和海相沉积环境及水体分层的标志[21]。羌资2井碳酸盐岩中γ-蜡烷普遍存在，但相对含量较低，γ-蜡烷/αβC30藿烷值均小于0.3，介于0.04～0.25之间，比林金辉[11]研究的藏北中侏罗统海相油页岩的γ-蜡烷/C30藿烷值(均在0. 2以下，水体盐度正常)稍高，反映了碳酸盐岩沉积时水体有一定盐度，但盐度并不是很高。在剖面上(图4)γ-蜡烷/αβC30藿烷值分布除在130 m和380 m出现明显低值点外，其余位置分布较为平稳，波动不大，说明水体盐度相对较为稳定，而明显低值点的出现说明盐度可能受到某种外来影响。

2.4 甾类化合物

碳酸盐岩中检出的甾烷类化合物主要成分为规则甾烷(C27—C29)，次为孕甾烷(C21—C22)，重排甾烷(C27—C29)量少未检出。除一件样品(含沥青脉泥晶灰岩)外，其余样品规则甾烷C27—C28—C29呈“V”字型分布，∑(C27+C28)>∑C29，∑C27/∑C29介于0.67～1.22之间，该比值在剖面上呈无规律的波状分布，即C27优势或 C29优势在剖面上间隔出现。

地质体中的甾烷主要是在成岩过程中，由藻类、浮游动植物及高等植物的甾酸衍生而来，甾烷一旦形成，不同碳数之间的甾烷不可能发生明显的相互转化，因此，甾烷是研究烃源岩母质类型的重要参数。一般来讲，C27和C28甾烷通常来源于低等水生生物和藻类[22]，而C29甾烷则不总是来源于陆源高等植物[23]，单体碳同位素的研究结果也支持这种认识[24]。分析表明，样品干酪根主要由来源于低等水生生物的显微组分组成。因此，本文认为羌资2井碳酸盐岩的生物母质主要来源于低等水生生物，是否有陆源高等植物参与仍需作进一步研究。

3 生标物与有机质成熟度的关系

羌资2井碳酸盐岩镜质体反射率Ro值介于0.99%～1.29%之间，平均值1.14%(图2)，有机质热演化进入成熟阶段；在剖面上Ro值的分布也非常平稳(仅在沥青脉发育的位置有微小波动)，并随深度增加，Ro值也有增加的趋势，反映了有机质的正常热演化过程。

生物标志化合物在成岩作用和有机质演化过程中，岩石中的甾烷、萜烷分子会发生 “异构化反应”，如甾烷的ααα型向αββ型、藿烷的ββ型向βα型和αβ型转换，侧链上R型向R+S型的差向异构化等。因此，这些不同构型化合物的相对丰度就能用作判断有机质成熟度的参数，常用的有C31αβ22S/(22S+22R)、甾烷的C29ααα20S/(20S+20R)和C29αββ/(αββ+ααα)等[25]。通常认为，生油门限C29ααα20S/(20S+20R)和C29αββ/(αββ+ααα)两参数值约为0.25，到生油高峰达到平衡，前一比值为0.52～0.55，后一比值为0.7左右[26]。但在碳酸盐岩等缺乏粘土矿物的岩石中，该比值一般偏低[27]。

羌资2井碳酸盐岩剖面中(图4)，甾烷C29ααα20S/(20S+20R)和C29αββ/(αββ+ααα)两比值的分布特征较为近似，数值线条平稳且波动不大，说明整个剖面具有一致或相似的热演化程度；两比值分别介于0.27～0.45和0.31～0.43之间，平均值分别为0.41和0.38，均已大大高于生油门限值，但未达到热演化平衡值0.52～0.55。总体上说明有机质已达成熟阶段但未到过成熟阶段，与镜质体反射率Ro值反映的结果非常相似。

上述研究结果不支持地表地质剖面研究中得到的有机质已经达到高成熟或过成熟阶段的认识[28-29]。

4 结论

1)羌资2井碳酸盐岩中富含正烷烃、类异戊二烯烷烃、萜类化合物和甾类化合物。正烷烃具有低碳数优势，轻烃组分占有绝对优势；植烷优势较为明显；γ-蜡烷普遍存在，但相对含量较低；甾烷主要为规则甾烷，并显示微弱C27优势或 微弱C29优势。

2)碳酸盐岩有机母质主要来源于菌、藻类等低等水生生物，不能确定是否有陆源高等植物参与其中。

3)碳酸盐岩沉积环境总体为还原—弱还原的微咸水海相环境，海水盐度基本正常。

4)镜质体反射率和生物标志化合物均显示井下碳酸盐岩有机质处于成熟阶段，该结论不支持地表样品研究中得出的有机质处于高成熟或过成熟阶段的认识。

致谢：本文是国家油气专项“青藏高原油气资源战略选区调查与评价”子课题“羌塘盆地石油地质资料浅钻施工及测试分析”的部分研究成果，是课题全体人员辛勤劳动的集体成果。课题在实施过程中得到了“羌塘盆地扎仁区块1∶5万石油地质构造填图”项目组全体成员的大力帮助，西藏地勘局第二地质大队也为课题的顺利完成提供了有力支持。在此，谨向为本课题顺利实施、本文顺利完成给予帮助和支持的同志和相关单位致以衷心的感谢。

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