邓 磊，文志刚，刘 蕴，董纹希，刘 聪

(1.长江大学工程技术学院，湖北 荆州 434020;2.长江大学，湖北 武汉 430100; 3.中国石油辽河油田分公司，辽宁 盘锦 124010)

漠河盆地漠河组天然气水合物潜在气源岩评价

邓 磊1，2，文志刚2，刘 蕴3，董纹希3，刘 聪3

(1.长江大学工程技术学院，湖北 荆州 434020;2.长江大学，湖北 武汉 430100; 3.中国石油辽河油田分公司，辽宁 盘锦 124010)

通过对钻井及露头剖面样品的分析，基于烃源岩的分布及有机质的丰度、类型、成熟度等指标，对漠河盆地漠河组天然气水合物潜在气源岩进行了深入剖析与有效评价，以期为该区天然气水合物的勘探提供理论依据。结果表明:漠河组分布稳定且连续，暗色泥岩沉积厚度大，由西至东逐渐减薄;总有机碳含量平均为1.85%，其中71.38%的样品被评价为中等及以上烃源岩;有机质类型以Ⅱ1、Ⅱ2型为主，少量为Ⅰ型;有机质热演化程度均已达到高成熟—成熟阶段。结合烃源岩厚度、丰度、类型及演化程度等特征将天然气水合物有利区划分为3类，龙河林场一带烃源岩沉积厚度大、丰度高、类型好、热演化程度高，可作为下一步勘探的首选目标区。

漠河盆地;漠河组;天然气水合物;烃源岩;有机质

0 引言

漠河盆地位于大兴安岭北部地区，北与俄罗斯毗邻，分属漠河、呼玛、塔河3县管辖，地理坐标为:东经121°07＇～125°45＇，北纬5°20＇～53°03＇。属大陆高寒气候，结冰期长达7个月左右，年平均气温为-4.9℃，为中国三大多年冻土分布区之一［1-2］。国外学者在俄罗斯、美国和加拿大等国的环北冰洋冻土区先后发现了9处天然气水合物产地，中国也于2009年在祁连山木里地区钻获天然气水合物实验样品，但与之同属多年冻土区的漠河盆地在天然气水合物的勘探上却鲜有突破［3-6］。究其原因，主要在于前人对漠河盆地研究程度较低，基础地质资料匮乏，未能有效研究区内潜在气源岩层。在区域地质调查及实验分析的基础上，深入剖析了漠河盆地潜在气源岩的有机地球化学特征，并对其进行了综合评价，以期对漠河盆地天然气水合物的勘探及战略选区提供一定指导。

1 区域地质概况

漠河盆地区域构造上位于兴蒙造山带额尔古纳地块东北部，兴安—布列亚中间地块的西侧，蒙古—额霍次克中生代褶皱带的南缘，呈东西向展布，长约300 km，宽约80 km，在中国境内面积约为21 500 km2，与北部俄罗斯境内的乌舒蒙盆地相连为同一盆地［6］。

漠河盆地为一中生代陆相盆地，中侏罗世为其主要的形成时期，在整个大兴安岭地区北部发育了巨厚的陆源碎屑沉积。中侏罗统由下至上依次发育绣峰组(J2x)、二十二站组(J2e)、漠河组(J2m)和开库康组(J2k)［6］。

2 烃源岩分布特征

受沉积相及岩相古地理控制，区内J2m分布范围广，发育一套灰黑—黑色中细粒岩屑长石砂岩、粉砂岩、细砂岩、泥岩夹砂砾岩及煤层，其暗色泥岩沉积厚度大，分布稳定，为区内潜在的供气源岩层。实测剖面分析表明:研究区J2m暗色泥岩厚度最大为1 300 m，最小处亦超过200 m;西部广泛分布于北极村—二道河一线，暗色泥岩沉积厚度均超过400 m;中部地区暗色泥岩整体沉积厚度较西部小，其中北红村一带沉积厚度最大，约700 m;东部地区则由于地壳抬升，地层遭受大面积剥蚀沉积厚度相对较小(图1)。

图1 漠河盆地J2m暗色泥岩厚度等值线

3 烃源岩地球化学特征

3.1 有机质丰度

J2m烃源岩整体表现为高总有机碳含量，低生烃潜量、氯仿沥青“A”及总烃含量，其中生烃潜量为0.02～9.76 mg/g，平均为0.35 mg/g;氯仿沥青“A”为0.003 9%～0.044 1%，平均为0.014 0%;总烃含量为43.00～161.64 μg/g，平均为46.10 μg/ g。低氯仿沥青“A”与总烃含量可能为早期排烃过程中的液态产物在后期演化过程中大量气化所致，而低生烃潜量则可能为烃源岩在生烃后，部分烃类排出，导致生烃量急剧减少所致［7-10］。故研究主要选取总有机碳含量作为有机质丰度评价的主要指标，并结合生烃潜量、氯仿沥青“A”及总烃含量等参数辅助判断。

图2 漠河盆地J2m烃源岩有机质丰度综合评价

图3 漠河盆地J2m烃源岩总有机碳等值线

J2m暗色泥岩总有机碳含量为 0.09%～17.73%，均值达到1.56%，中等烃源岩的样品约占总数的19.47%，好烃源岩的样品约占26.34%，达到最好烃源岩标准的样品占25.57%(图2)。结合总有机碳含量平面分布图(图3)认为，研究区西部泥岩厚度大，分布连续，但遭受动力变质作用影响强烈，暗色泥岩已趋于板岩化，导致其热演化程度过高，各项指标偏低，总有机碳含量均小于0.4%;中部地区总有机碳含量较西部地区明显升高，平均为1.69%;东部地区剥蚀广泛，风化严重，且多为植被覆盖。综合判断，J2m烃源岩为中等—好的烃源岩。

3.2 有机质类型

3.2.1 有机质显微组分

由有机质显微组分的观察与统计(表1)可以看出:漠河盆地J2m烃源岩样品中腐泥组含量较高(43.0%～82.3%，平均为61.5%)，其次为镜质组(17.7%～47.0%，平均为34.5%)，而壳质组与惰质组含量普遍较低，基本没有显示，在一定程度上指示了该层位有机质保存较好，氧化程度较低，同时也反映区内沉积坏境为水体较深，较封闭的还原环境［11-12］。J2m烃源岩有机质类型主要为Ⅱ1、Ⅱ2型，二者所占比例相近，而Ⅰ型有机质仅占7%。

表1 漠河盆地J2m烃源岩有机质显微组分统计

3.2.2 岩石热解参数

对262块露头及岩心样品热解参数研究显示: J2m烃源岩氢指数(IH)为1.0～113.0 mg/g，平均为18.7 mg/g，降解潜率(D)为0.06%～9.49%，平均为1.76%，有机质类型主要为Ⅲ型，少量为Ⅱ2型;其西部地区有机质类型相对较好，Ⅱ2、Ⅲ型均有分布，中部地区有机质类型主要以Ⅲ型为主，有少量Ⅱ2型，东部地区样品较少，有机质类型主要为Ⅲ型(图4)。

图4 漠河盆地J2m烃源岩IH-Tmax(最高热解峰温)及D-Tmax有机质类型划分

3.2.3 生物标志化合物

研究区J2m烃源岩样品中孕甾烷与升孕甾烷含量较高，规则甾烷多呈现V字型或偏L字型分布，指示了以低等水生生物为主的混合母源特征。而在C27-C28-C29相对组成三角图(图5)中［13］，样品点集中分布于Ⅱ1—Ⅱ2型有机质区间，仅有个别样品落入Ⅲ型有机质区间，与有机质显微组分分析结果一致。

图5 漠河盆地J2m烃源岩甾烷C27-C28-C29相对组成

综上，利用岩石热解参数、有机质显微组分、生物标志物等方法分析区内烃源岩有机质类型，其结果存在一定差异，究其原因主要为动力变质作用导致的热演化差异所致。而岩石热解参数、生物标志物等分析方法中使用的各项参数指标，均受热演化程度影响较大，不能准确、有效地反映最终结果，故综合判断区内烃源岩类型为Ⅱ1—Ⅱ2型，少量为Ⅰ型。

3.3 有机质成熟度

3.3.1 镜质体反射率

通过对研究区露头及岩心样品的分析统计表明:区内 J2m样品的镜质体反射率为0.80%～3.54%，平均为2.02%，整体处于高—过成熟阶段;研究区东部地区样品Ro为0.99%～1.54%，平均为1.27%，烃源岩演化程度偏低，处在成熟阶段;中西部地区样品 Ro为0.80%～3.54%，平均为1.80%，有机质演化程度逐渐增高，普遍处于高—过成熟阶段。由此判断，研究区烃源岩样品有机质成熟度由东至西逐渐增加，热演化程度逐渐变高。而在研究区中部，通过对三零干线—小丘古拉河剖面的连续采样发现，由南至北、由深至浅烃源岩Ro也呈现递增的趋势，越靠近北部构造带，动力变质作用越强，热演化程度越高。

3.3.2 生物标志化合物

卢双舫等［14］认为，正构烷烃碳优势指数(CPI)与奇偶优势(OEP)可作为成熟度参数，当其值大于1.20时样品未成熟，研究区J2m烃源岩对应参数平均值分别为1.07和0.90，均小于1.20 (表2);Huang D F等［15-21］将甾烷成熟度参数B1(C29甾烷αββ含量与C29甾烷αββ、C29甾烷ααα含量之和的比)和B2(C29甾烷ααα20S含量与C29甾烷ααα20S、C29甾烷ααα20R含量之和的比)的低熟至成熟边界分别定为 0.25～0.43，0.27～0.42，而区内 J2m烃源岩对应参数的平均值为0.45和0.50(表2)。结合上述生物标志化合物特征，表明区内J2m烃源岩均已进入成熟阶段。

表2 漠河盆地J2m烃源岩生物标志物成熟度参数统计

综合上述分析，Ro与Tmax均反映研究区内J2m烃源岩热演化程度较高，普遍处于高—过成熟阶段，而生物标志化合物由于受到成熟度及异构化反应平衡点的影响，其结果与二者略有差异，但亦指示烃源岩均已成熟，故判断漠河盆地J2m烃源岩正处于高—过成熟阶段。

4 有利勘探区划分

从烃源岩的总有机碳分布及热演化程度入手，结合暗色泥岩展布规律及构造发育特征，对区内J2m天然气水合物有利勘探区进行了初步划分，并按等级将其划分为3类。

(1)Ⅰ类有利勘探区。位于龙河林场附近，区内J2m沉积厚度大，暗色泥岩厚度普遍大于300 m，最厚处为700 m，总有机碳含量为1.00%～1.50%，烃源岩热演化程度高，多处于高成熟阶段，局部受到动力变质作用影响处于过成熟阶段;断裂发育，为区内的天然气的聚运提供了有效通道。

(2)Ⅱ类有利勘探区。位于小丘古拉河以西地区，构造上位于推覆构造中部，靠近前锋带。区内J2m烃源岩厚度为300～600 m，其总有机碳含量略低于Ⅰ类有利勘探区，集中分布于1.0%左右。

(3)Ⅲ类有利勘探区。位于北极村及邻近地区，J2m烃源岩虽沉积厚度大，但钻井揭示其有机质丰度较低，且热演化程度过高。此外，该区地处推覆构造带的根部，动力变质较为普遍，糜棱岩化及板岩化作用发育，构造破坏程度较高。

5 结论

(1)漠河盆地J2m暗色泥岩，总有机碳含量为0.09%～17.73%，平均为1.85%，达到中等烃源岩标准以上的样品占总数的71.38%;有机质生源表现为以低等水生生物为主的混合母源特征，有机质类型以Ⅱ1、Ⅱ2型为主，少量为Ⅰ型;Ro与Tmax均反映出烃源岩正处于高—过成熟阶段。由于其沉积厚度大、分布稳定、有机质丰度较高，可作为区内潜在的有效烃源岩层。

(2)将研究区J2m天然气水合物有利勘探区初步划分为3类，中部龙河林场一线烃源岩厚度大、丰度高、热演化程度较高、动力变质发育程度较弱，可作为下一步天然气水合物勘探的首选目标区;小丘古拉河以西则因其有机质丰度略低于龙河林场而作为备选区;西部北极村一线强烈的变质作用导致烃源岩有机质丰度低且热演化程度过高，故作为勘探的风险区。

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编辑张 雁

TE122.1

A

1006-6535(2015)05-0033-05

20150407;改回日期:20150810

中国地质调查局国家海洋地质专项“东北冻土天然气水合物资源勘查”(2014GZH-003-24-5);中国地质调查局项目“中国中东部构造体系控油作用研究”(1212011120965);长江大学工程技术学院科学研究发展基金项目“漠河盆地中侏罗统天然气水气物气源岩研究”(15j0101)

邓磊(1983-)，男，讲师，2006年毕业于中国地质大学(北京)材料科学与工程专业，现为长江大学矿产普查与勘探专业在读博士研究生，主要从事油气地球化学方面的研究与教学工作。

10.3969/j.issn.1006-6535.2015.05.006