康建威，余　谦，田晶春，闫剑飞，门玉澎，戚明辉

黔南坳陷下奥陶统油苗与沥青特征及其成藏史

康建威1，2，余谦2，田晶春1，闫剑飞2，门玉澎2，戚明辉3，4

（1.成都理工大学沉积地质研究院，成都610051；2.中国地质调查局成都地质调查中心，成都610081；3.页岩气评价与开采四川省重点实验室，成都610091；4.四川省煤田地质局，成都610072）

应用GC-MS和IRMS测试技术，对黔南坳陷下奥陶统红花园组油苗及沥青进行分析，对其成熟度及油源进行了分析对比，并探讨油气成藏史。研究表明，红花园组沥青为氧化成因，主要分布于研究区南部的丹寨—麻江地区；研究区北部的凯里地区以油苗显示为主，以下寒武统牛蹄塘组为主力烃源岩，以中下志留统翁项群页岩为次要烃源岩，具混源特征。受多期次构造活动的影响，研究区内的成藏史较为复杂，具多旋回的成藏-破坏特点，其中以晚燕山运动期的破坏活动最为强烈。

黔南坳陷；下奥陶统；红花园组；油苗；沥青；油源分析；成藏史

黔南坳陷夹持于黔中隆起与雪峰隆起之间（图1），古生界成藏条件优越，包括下寒武统牛蹄塘组（Э1n）在内的多套烃源岩为研究区提供了雄厚的成藏物质基础；上寒武统、下奥陶统红花园组（O1h）及中下志留统翁项群（S1-2w）砂岩储集层较为发育，是烃类的有效储集体。在地史上曾发生大规模的油气成藏事件，麻江古油藏就位于此［1］。十分活跃的构造运动，是影响研究区油气保存条件的最主要因素。下寒武统牛蹄塘组烃源岩沉积之后，主要经历了以升降为主的加里东运动期的都匀运动和广西运动，海西及印支运动期在研究区内表现相对较弱，而燕山运动晚期强烈的造山运动，基本奠定了研究区的构造面貌。

研究区油气显示丰富［1-2］，下奥陶统红花园组油气显示复杂，固、液态烃类并存，反映了复杂的油气充注系统和改造过程。前人虽已对研究区的油气显示做了较多的研究工作，并取得了不少新的认识［3-9］，但仍相对缺乏对下奥陶统红花园组的针对性地研究。红花园组作为研究区的主要储集层段，蕴藏着烃源岩及成藏等方面的重要信息，有必要对红花园组的油苗及沥青显示做进一步的深入分析。作者较为系统地对凯里、麻江及丹寨等地区的红花园组油苗及沥青显示点进行样品采集和资料收集，经过综合研究，对其成熟度及油源进行了分析对比，并探讨了其油气成藏史。

1　红花园组概况

受加里东运动期都匀运动的影响，研究区内红花园组与上覆中下志留统翁项群呈平行不整合接触。红花园组为台地边缘浅滩沉积，以高能生物碎屑灰岩为主，其重结晶作用强烈，原生孔隙不发育，储集空间以次生孔隙为主。分析表明，红花园组为低孔特低渗储集层，孔隙度为0.48%～5.93%，平均为1.77%，其中75%的样品孔隙度小于2.00%；渗透率为0.001 0～0.050 0 mD，平均仅为0.007 5 mD.成岩后期的溶蚀［10］及裂缝改造作用，是红花园组储集层发育的主控因素。

2　油苗与沥青的基本特征

野外调查资料表明［1-11］，研究区下奥陶统红花园组的沥青与油苗均产于溶洞或裂缝中，其产出部位受志留系与奥陶系不整合面控制，位于古风化壳岩溶区及浅埋深溶蚀带。此外，油气显示具有明显的地区性差异，如图1所示，在麻江—凯里以北多为液态的油苗，如虎47井即位于此；而在麻江—凯里以南则均为固体沥青显示。研究区的沥青呈渣状、粉末状，能污手并具一定的黏性，与热蚀变焦沥青存在明显差异。一般而言，焦沥青多呈棱角状和镶嵌状赋存于缝洞中，如川东北飞仙关组固体沥青［12］及金沙岩孔灯影组沥青［13］。

图1　研究区构造区划及红花园组油气显示点

有机地球化学方面，红花园组油苗及沥青的饱和烃均具单峰—前峰型分布特征（表1），主峰碳数多为nC15或nC16，饱和烃轻重比（ΣnC21-/ΣnC21+）多大于2，以轻质烃组分占绝对优势。油苗（沥青）有机碳同位素组成明显偏轻，均小于-30‰，反映出海相烃类的特点。类异戊二烯烷烃中姥植比表明烃类形成于氧化—还原交替的环境。

表1　黔南坳陷下奥陶统红花园组油苗及沥青部分有机地球化学参数

3　油苗与沥青的成熟度

沥青的宏观特征表明，其受热程度并不是太高；热解分析实验结果显示沥青仍具有较高的热解烃（S2）产出（表1），相对低的沥青镜质体反射率（0.464%～0.966%）也证实其具较低的成熟度（表1），而热蚀变焦沥青往往难有热解烃产出。因此，研究区内的沥青是油苗受暴露氧化所致，应为氧化沥青。

一般认为，原油族组成中饱和烃含量、非烃含量的高低与原油成熟度密切相关，原油成熟度越高，饱和烃含量越高，非烃含量越低；相反，则饱和烃含量越低，非烃含量越高。研究区沥青及油苗的饱和烃含量在50%～80%，饱和烃与芳烃之比大于3；反映成熟度特征的奇偶优势为0.95～1.10，奇偶优势不明显。红花园组油苗的C29αββ/C29（ααα+αββ）为0.67，与平衡值（0.67～0.71）［14］相仿。这些有机地球化学特征表明，油苗与沥青已具成熟特征。

4　油苗与沥青的烃源岩分析

前人的研究成果表明，研究区红花园组的沥青及油苗主要来源于下寒武统牛蹄塘组［1，3，6］。实验数据表明，红花园组油苗具有偏轻的碳同位素组成（-32.2‰～-30.6‰）。而牛蹄塘组烃源岩的干酪根碳同位素值为-33.72‰～-31.63‰，平均为-32.19‰，同具偏轻的特点。由此可见，红花园组油苗与牛蹄塘组烃源岩的碳同位素组成相仿，二者具亲缘关系，与前人的认识一致。此外，根据文献［15］的研究成果，研究区还存在多套烃源岩系，通过对比下二叠统栖霞组（P1q）烃源岩碳同位素值（-28.67‰），与红花园组油苗及沥青存在明显差别。

油苗、沥青及烃源岩中Pr/nC17和Ph/nC18，通常用来研究母质类型、形成环境和成熟度［16-18］。沥青的Pr/ nC17和Ph/nC18偏小，分布范围相对集中，为0.1～0.4；而油苗的Pr/nC17和Ph/nC18分布范围变化较大，为0.3～1.1.通过对比可以看出（图2），翁项群油苗与丹寨和麻江红花园组沥青的Pr/nC17和Ph/nC18相当，可能为同源，而凯里落棉及凯里凯棠的红花园组部分油苗则与牛蹄塘组烃源岩明显具亲缘关系。此外，尚有部分油苗的参数介于上述二者之间，反映出混源的信息。由此可见，沥青与油苗的烃源岩存在一定的差异。

图2　黔南坳陷下奥陶统油苗、沥青中Pr/nC18与Ph/nC17相关性（其中凯里凯棠油苗参数引自文献［8］）

图3　黔南坳陷红花园组沥青、油苗和烃源岩单体碳同位素曲线（WY-SY1，WY-SY2，KL-Y2数据引自文献［19］）

红花园组沥青的单体碳同位素组成则明显偏重于油苗（图3），与牛蹄塘组烃源岩具可比性。而红花园组油苗则与牛蹄塘组烃源岩的差异性较大，明显偏轻，差值在3‰以上，与翁项群油苗具较好的相关性。红花园组油苗的单体碳同位素组成及其曲线分布形态与翁项群油苗一致（图3），反映出红花园组油苗与翁项群油苗具同源关系，均源于同层系的翁项群页岩［11］。与上述认识一致，即红花园组油苗也在一定程度上受翁项群页岩的影响，具混源特征。此外，沥青的单体碳同位素组成由丹寨往麻江具逐渐偏轻的趋势（图3），反映出受翁项群页岩的影响逐渐增强。由此可见，红花园组油苗和沥青在研究区南部为牛蹄塘组单源供烃，往北翁项群页岩则参与其中，且具逐渐加强的趋势。

5　成藏史分析

加里东运动期发生的2次构造运动，对研究区的油气成藏产生了重要影响。早期的都匀运动，造成中—上奥陶统缺失；晚期的广西运动，在研究区内表现为缺失上志留统，中下志留统翁项群与上覆地层呈平行不整合接触［20］。黔中隆起及麻江背斜雏形形成于都匀运动，为有利的油气聚集指向区［20］。此时下寒武统牛蹄塘组烃源岩虽已进入主力生油期（图4），但奥陶系的储集层尚未形成。正如前述，下奥陶统红花园组基质十分致密，并不具备储集意义，其储集能力的形成与都匀运动密切相关。都匀运动的抬升作用对奥陶系造成不同程度的剥蚀（剥蚀幅度一般在100～200 m）［20］，使红花园组间接或直接暴露地表，遭受风化淋滤，生成大量的溶蚀孔洞，形成风化壳型岩溶储集层，为油气聚集提供了储集空间。另一方面，都匀运动的发生形成了一定规模的断裂，如贵定—凯里断裂［20］，为牛蹄塘组烃源岩生成的烃类运移进入红花园组储集层提供了通道，此断裂也是油气显示差异的界限。都匀运动后，研究区进入相对稳定的沉降期，沉积了潮坪相砂泥质的中下志留统翁项群。翁项群下部以潮间—潮下亚相砂岩为主，具一定的储集意义，在麻江地区有大量的沥青发现［1］；上部为潮上泥坪沉积，既为红花园组的直接盖层，也是一套次要的烃源岩层，影响着奥陶系的油气分布。至此，在研究区内形成了良好生、储、盖组合及圈、运匹配关系，以麻江为代表的古油藏发生了第一次油气运聚成藏。

发生于加里东运动末期的广西运动活动范围大、时限长，对研究区内早期形成的古油藏产生了重大的破坏作用，如麻江古油藏。志留系遭受不同程度的剥蚀，原先的盖层被破坏，致使油气散失并暴露地表遭受氧化，在下奥陶统红花园组储集层中形成氧化沥青。来自红花园组储集层原生石英的流体包裹体分析数据，也支持这一认识［4］。此时形成的氧化沥青也为后来的油气再次聚集形成了封堵条件，阻止奥陶系油气发生垂向运移进入上覆地层中。这是在研究区发生的第一次油藏破坏事件。海西运动期发生了多次构造抬升事件，以缓慢沉降为主（图4），对烃源岩热演化起到了加速作用。此阶段牛蹄塘组烃源岩热演化进入生油晚期，翁项群页岩尚处于未成熟阶段。

图4　麻江—都匀地区寒武系—二叠系埋藏史

印支运动期以快速沉降为主（图4），牛蹄塘组烃源岩进入生气阶段，翁项群页岩及二叠系烃源岩也相续达到生烃门限。此时，翁项群页岩生产油气向下运移进入红花园组，由于其分布受早期古地理格局的严格控制，油气主要有限地分布于相对构造高部位的麻江—凯里地区（潮上带）。因此，主要影响着研究区北部的油气分布，在研究区表现为混源特征。油源对比分析表明，二叠系烃源岩生成的油气并未运移进入红花园组，野外的宏观调查资料也显示研究区的泥盆系、石炭系残余地层中至今尚未发现油气显示，而如果二叠系烃源岩生成的烃类发生向下运移事件，那么必然会在上述地层中存在运移痕迹。此时，麻江古油藏发生了第二次油气运聚事件。

燕山运动早期，翁项群页岩处于生油的高峰期。此时，红花园组的埋深达到最大（约3 700 m），经历的最高地层温度约为142℃.按照热模拟实验的动力学参数推算，油藏中的原油开始裂解的温度为160～190℃［21］。由此可见，在此地质条件下不足以使原油发生裂解，液态烃类得以保存。燕山运动晚期，研究区发生强烈的造山运动，致使麻江古油藏被完全破坏。在贵定—凯里断裂以南，地层整体抬升明显，剥蚀强烈，形成了氧化沥青区；而在北部，抬升作用相对较弱，并在局部形成相对稳定的块体，具有较好的保存条件，大量的液态油苗多发现于此。

综上所述，研究区以下寒武统牛蹄塘组为主力烃源岩，以翁项群页岩为辅，发生了2次液态烃类聚集、1次气态烃类聚集、2次破坏事件，其中以晚燕山运动期的破坏最为强烈，并形成现今的古油藏面貌。多期次的构造抬升活动，造成下奥陶统红花园组埋深未达到油型裂解气的门限，油气地球化学特征也指示了研究区内油苗及沥青的受热程度并不太高，因此，研究区并不具备形成焦沥青的条件。

6　结论

（1）多期次的构造活动使黔南坳陷下奥陶统红花园组埋深未达到油型裂解气的门限，红花园组沥青为氧化沥青。

（2）研究区存在下寒武统牛蹄塘组和中下志留统翁项群2套烃源岩，以牛蹄塘组为主力烃源岩，翁项群页岩生成的油气主要影响北部麻江—凯里一带的油气分布。

（3）研究区分别在都匀运动和印支运动时期发生了2次液态烃类聚集事件，在燕山运动早期发生气态烃类聚集事件。经历燕山运动晚期的强烈构造活动后形成现今古油藏面貌。

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（编辑顾新元）

Characteristics of Oil Seepages and Bitumen of Lower Ordovician and Its Hydrocarbon Accumulation History in Southern Guizhou Depression

KANG Jianwei1，2，YU Qian2，TIAN Jingchun1，YAN Jianfei2，MEN Yupeng2，QI Minghui3，4
（1.Research Institute of Sedimentary Geology，Chengdu University of Technology，Chengdu，Sichuan 610051，China；2.Chengdu Geological Survey Center，China Geological Survey，Chengdu，Sichuan 610081，China；3.Sichuan Key Laboratory of Shale Gas Evaluation and Exploitation，Chengdu，Sichuan 610091，China；4.Sichuan Coalfield Geology Bureau，Chengdu，Sichuan 610072，China）

Using GC-MS and IRMS testing technologies，the paper analyzes oil seepages and bitumen，correlates their maturity and oil sources，and discusses hydrocarbon accumulation history in Lower Ordovician Honghuayuan formation in southern Guizhou depression.The result shows that the oxidized bitumen in Honghuayuan formation is mainly found in Danzhai-Majiang area in the southern study area；while the Kaili area in the northern study area with oil shows occuing widely，oil shows occur widely，and is of mixture source characteristics by the fact that the major source rocks appear in Niutitang formation of the Lower Cambrian，the secondary hydrocarbon source rocks are found in Wengxiang shale of the Middel-Lower Silurian.Under the influence of multi-stage tectonic activities，the hydrocarbon accumulation history is relatively complex and featured with accumulation-destruction of multicycles，among which the destruction is the strongest during the late Yanshan Movement period.

southern Guizhou depression；Lower Ordovician；Honghuayuan formation；oil seepage；bitumen；oil-source analysis；hydrocarbon accumulation history

TE112.114

A

1001-3873（2016）05-0507-05DOI：10.7657/XJPG20160502

2016-04-20

2016-07-07

中国地质调查局“四川盆地下古生界海相页岩气基础地质调查”（121201010000150004）

康建威（1980-），男，河南鄢陵人，博士研究生，沉积与油气地质，（Tel）13880968098（E-mail）best_kang@163.com