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富有机质的黑色页岩和油页岩的有机岩石学特征与生_排烃91701019

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有机质 黑色 页岩 油页岩 有机 岩石 特征 91701019
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文 章 编 号 : 100020550 (2006) 0120113210收 稿 日 期 : 2005203225;收 修 改 稿 日 期 : 2005207201富 有 机 质 的 黑 色 页 岩 和 油 页 岩 的 有 机 岩 石 学 特 征与 生 、 排 烃 意 义曾 庆 辉 1 钱   玲 2 刘 德 汉 1 肖 贤 明 1 田 辉 1   申 家 贵 1 李 贤 庆 3(1. 中 国 科 学 院 广 州 地 球 化 学 研 究 所 有 机 地 球 化 学 国 家 重 点 实 验 室   广 州   510640;2. 塔 里 木 油 田 分 公 司   新 疆 库 尔 勒   841000;3. 中 国 矿 业 大 学 煤 炭 资 源 教 育 部 重 点 实 验 室   北 京   100083)摘   要 用 近 代 有 机 岩 石 学 与 有 机 地 球 化 学 分 析 相 结 合 的 方 法 ,对 比 研 究 了 我 国 四 川 盆 地 等 下 古 生 界 富 有 机 质 沉 积的 海 相 黑 色 页 岩 ,和 渤 海 湾 盆 地 下 第 三 系 湖 相 油 页 岩 的 显 微 有 机 组 成 特 征 与 热 演 化 生 烃 、 排 烃 作 用 的 关 系 。 观 测 分 析结 果 表 明 :黑 色 页 岩 热 演 化 程 度 很 高 ,目 前 热 解 烃 含 量 很 低 ,但 残 余 有 机 碳 含 量 达 1% ~ 3% ,黑 色 页 岩 中 保 存 了 早 期生 油 阶 段 由 无 定 型 有 机 质 生 油 作 用 转 化 而 形 成 的 微 粒 体 有 机 质 ,和 未 排 出 的 石 油 演 变 而 来 的 残 余 沥 青 ,表 明 其 为 原 始生 烃 性 能 很 好 的 烃 源 岩 。 根 据 黑 色 页 岩 中 微 粒 体 和 残 余 沥 青 的 含 量 ,可 用 来 了 解 已 生 — 排 烃 量 和 再 沉 降 埋 深 过 程 中古 油 藏 储 层 沥 青 、 微 粒 体 和 残 余 沥 青 再 生 气 对 古 生 界 碳 酸 盐 气 藏 的 贡 献 。 富 有 机 质 沉 积 的 下 第 三 系 湖 相 油 页 岩 热 演化 程 度 不 高 ,游 离 烃 (. 2~ 1. 4 mg/g)和 热 解 烃 (~ 44 mg/g) ,有 机 碳 含 量 达 2. 4% ~ 8% ,是 生 油 性 能 很 好的 烃 源 岩 ,油 页 岩 中 不 仅 存 在 强 荧 光 的 藻 和 无 定 型 有 机 质 ,而 且 油 页 岩 的 纹 层 中 广 泛 存 在 富 有 机 质 的 荧 光 沥 青 ,反 映了 有 利 于 排 烃 运 移 的 信 息 ,表 明 是 本 区 生 油 贡 献 最 大 的 烃 源 岩 。 富 有 机 质 黑 色 页 岩 和 油 页 岩 的 沉 积 结 构 构 造 特 征 、 有机 质 的 赋 存 形 式 、 热 演 化 中 变 化 过 程 的 对 比 观 察 结 果 表 明 :其 生 烃 、 排 烃 作 用 既 有 很 多 相 似 性 ,又 有 一 定 差 别 。关 键 词   海 相 黑 色 页 岩   湖 相 油 页 岩   有 机 岩 石 学   生 排 烃 作 用   显 微 荧 光第 一 作 者 简 介   曾 庆 辉 男 1965年 出 生 博 士 研 究 生 石 油 、 天 然 气 地 质 及 地 球 化 学中 图 分 类 号 献 标 识 码   引 言地 层 剖 面 中 存 在 大 量 陆 生 和 水 生 有 机 质 的 富 集层 段 ,其 中 ,石 炭 — 二 叠 系 、 侏 罗 系 、 第 三 系 富 集 的 煤层 不 仅 是 我 国 重 要 的 固 体 可 燃 矿 产 ,而 且 煤 和 含 煤 岩系 也 是 我 国 很 多 大 气 田 的 重 要 源 岩 ;我 国 南 方 等 地 早古 生 界 海 相 水 生 有 机 质 富 集 的 黑 色 页 岩 ,不 仅 伴 生 有多 种 金 属 矿 产 [ 1, 2 ] ,而 且 认 为 是 四 川 盆 地 等 震 旦 系 、寒 武 系 、 石 炭 系 碳 酸 盐 岩 气 藏 的 源 岩 。 但 是 其 生 烃 机制 属 高 成 熟 干 酪 根 生 气 ,还 是 属 残 余 沥 青 、 储 层 沥 青或 古 油 藏 再 生 气 成 因 等 ,尚 有 不 同 认 识 [ 3~ 7 ] ;华 北 渤海 湾 盆 地 下 第 三 系 发 育 的 多 层 湖 相 水 生 有 机 质 富 集的 纹 层 状 油 页 岩 ,是 否 为 本 区 众 多 油 田 的 主 力 生 油岩 ,正 受 到 石 油 地 质 地 球 化 学 家 们 的 广 泛 关 注 [ 8 ] ,在以 往 传 统 生 油 岩 评 价 观 念 中 ,认 为 油 页 岩 之 所 以 富烃 ,是 由 于 难 排 烃 ,一 般 不 作 为 油 气 盆 地 的 重 要 烃 源岩 考 虑 。 因 此 本 文 试 用 近 代 有 机 岩 石 学 与 有 机 地 球化 学 方 法 ,对 比 研 究 海 相 富 有 机 质 沉 积 的 高 成 熟 度 黑色 页 岩 和 湖 相 富 有 机 质 沉 积 的 低 成 熟 度 油 页 岩 的 显微 有 机 质 的 赋 存 形 式 和 在 热 演 化 中 的 生 烃 演 变 规 律 ,为 探 讨 富 有 机 沉 积 在 地 质 历 史 中 的 生 排 烃 意 义 和 对油 、 气 田 的 贡 献 提 供 依 据 。2  富 有 机 层 的 岩 性 和 沉 积 条 件海 相 水 生 有 机 质 富 集 层 ,以 我 国 南 方 下 寒 武 统 梅树 村 组 、 牛 蹄 塘 组 、 下 志 留 统 龙 马 溪 组 等 发 育 的 黑 色页 岩 分 布 较 广 ,此 外 在 塔 里 木 盆 地 寒 武 系 也 存 在 有 重要 生 烃 意 义 的 黑 色 页 岩 。 各 地 黑 色 页 岩 的 岩 石 类 型主 要 有 粉 砂 岩 — 炭 质 页 岩 ,炭 泥 质 钙 质 岩 ,细 碎 屑 —硅 质 炭 质 和 硅 质 — 炭 质 岩 等 。 黑 色 页 岩 中 的 砂 泥 比一 般 小 于 8% ,沉 积 环 境 主 要 为 浅 海 陆 栅 相 、 闭 塞 海湾 盆 地 相 与 深 水 盆 地 相 。 在 南 方 地 区 ,由 西 向 东 ,碎屑 和 钙 质 含 量 降 低 ,硅 质 、 炭 质 含 量 增 高 。 各 地 黑 色页 岩 沉 积 构 造 的 共 同 特 征 是 纹 层 状 韵 律 结 构 比 较 明显 ,并 富 含 微 粒 分 散 状 和 条 带 状 的 黄 铁 矿 等 硫 化 物 纹层 。 在 粉 砂 质 — 炭 质 黑 色 页 岩 中 碎 屑 状 石 英 含 量第 24卷   第 1期2006年 2月 沉 积 学 报24  2006© 1994 ~ 35% ,有 机 碳 含 量 为 2% ~ 7% ;炭 质 — 白 云 质黑 色 页 岩 中 白 云 质 和 粉 砂 质 含 量 25% ~ 30% ,有 机碳 含 量 4% ~ 8% ;炭 质 — 硅 质 黑 色 页 岩 和 炭 质 — 钙质 — 硅 质 黑 色 页 岩 中 ,主 要 由 细 条 纹 状 炭 质 、 点 尘 状硅 质 、 细 粒 石 英 集 合 体 与 硅 质 、 泥 质 、 炭 质 集 合 体 组成 ,有 机 碳 含 量 可 高 达 19%以 上 。 黑 色 页 岩 中 自 生矿 物 主 要 有 石 英 、 玉 髓 、 水 云 母 、 白 云 石 、 方 解 石 、 重 晶石 、 胶 磷 矿 、 碳 磷 灰 石 ,以 及 黄 铁 矿 等 多 种 金 属 硫 化物 [ 1 , 2 ]。 除 下 志 留 统 笔 石 黑 色 页 岩 的 层 面 上 往 往 保存 有 炭 化 笔 石 类 化 石 以 外 ,寒 武 系 黑 色 页 岩 中 — 般 很少 保 存 炭 化 生 物 残 体 化 石 ,三 叶 虫 等 底 栖 生 物 化 石 主要 保 存 在 含 炭 不 高 的 页 岩 中 。 各 类 黑 色 页 岩 的 岩 性和 沉 积 构 造 特 征 均 表 现 了 十 分 还 原 的 沉 积 环 境 ,对 有机 的 富 集 和 保 存 都 比 较 有 利 。渤 海 湾 盆 地 富 有 机 沉 积 的 第 三 系 湖 相 油 页 岩 ,以东 营 凹 陷 沙 河 街 组 沙 四 上 段 ( 和 沙 河 街 组 沙 三下 ( 发 育 的 褐 色 — 深 灰 色 纹 层 状 油 页 岩 为 代表 ,有 机 碳 含 量 为 2% ~ 8% ,具 有 十 分 发 育 的 水 平 层纹 构 造 和 由 泥 质 、 钙 质 和 黄 铁 矿 微 粒 组 成 的 韵 律 结构 ,表 现 了 湖 泊 水 体 比 较 宁 静 和 物 源 供 给 有 周 期 性 波动 的 沉 积 环 境 。油 页 岩 中 富 有 机 质 的 纹 层 ,主 要 由 发 强 黄 色 荧 光的 层 状 藻 、 结 构 藻 和 藻 类 成 因 的 荧 光 沥 青 组 成 ,藻 类等 浮 游 生 物 残 体 比 较 丰 富 ;富 泥 质 、 粉 砂 质 和 碳 酸 盐矿 物 的 纹 层 ,主 要 由 发 弱 黄 褐 色 荧 光 的 粘 土 、 微 粒 状石 英 和 微 晶 碳 酸 盐 矿 物 组 成 ;富 黄 铁 矿 的 纹 层 中 ,含粒 径 1~ 3μ 铁 矿 微 晶 ,呈 点 — 线 状 断 续 分 布 ,或 由 沿 层 理 分 布 的 草 莓 状 黄 铁 矿 微 晶 集 合 体 组 成 。表 明 是 沉 积 于 比 较 宁 静 的 咸 水 — 半 盐 水 环 境 ,并 有 水体 分 层 、 水 化 学 条 件 和 物 源 供 给 的 周 期 性 波 动 。 沉 积物 的 岩 石 类 型 有 浅 灰 褐 色 钙 质 页 岩 ,粉 砂 质 页 岩 和 褐色 — 灰 褐 色 油 页 岩 ,韵 律 层 序 明 显 。3  富 有 机 层 的 有 机 岩 石 学 特 征宏 观 上 两 类 富 有 机 层 的 沉 积 结 构 和 岩 石 组 合 有很 多 相 似 ,但 是 由 于 古 生 界 黑 色 页 岩 与 第 三 系 油 页 岩在 生 源 物 质 、 沉 积 环 境 、 成 岩 条 件 、 矿 物 组 合 ,特 别 是热 演 化 阶 段 的 不 同 而 具 有 各 自 的 有 机 岩 石 学 特 征 。3. 1  黑 色 页 岩 的 有 机 岩 石 学 特 征由 于 下 古 生 界 黑 色 页 岩 热 演 化 程 度 普 遍 很 高 ,海相 镜 质 体 反 射 率 . 5% ~ 4% ,黑 色 页 中 原 始有 机 质 组 成 、 形 态 结 构 和 分 布 形 式 都 发 生 了 很 大 的 变化 。 黑 色 页 岩 在 透 光 和 荧 光 下 主 要 为 不 透 明 和 无 荧光 的 黑 色 物 质 组 成 ,很 难 观 察 和 分 辨 原 始 有 机 母 质 类型 ,仅 有 少 数 热 演 化 程 度 相 对 较 低 的 样 品 ,在 激 光 —荧 光 下 可 见 弱 棕 黄 色 弱 荧 光 的 藻 类 残 体 [ 5 ]。 多 数 样品 主 要 采 用 M 显 微 镜 的 反 射 光 系统 ,并 用 100~ 125倍 的 高 分 分 辨 油 浸 物 镜 才 能 比 较有 效 地 观 察 黑 色 页 岩 的 显 微 有 机 组 分 的 类 型 和 分 布特 征 。3. 1. 1  微 粒 体 是 黑 色 页 岩 中 有 机 质 赋 存 的 主 要 显 微组 份微 粒 体 是 一 种 次 生 成 因 的 显 微 组 份 ,主 要 由 富 有机 质 的 泥 质 烃 源 岩 中 的 藻 类 无 定 形 体 分 散 有 机 质 经热 演 化 生 烃 作 用 转 变 而 来 。 在 低 成 熟 阶 段 ,无 定 形 体有 机 质 主 要 分 散 在 泥 质 中 与 粘 土 矿 物 结 合 紧 密 ,如 果不 进 行 干 酪 根 提 取 ,在 显 微 镜 下 很 难 观 察 。 在 高 成 熟阶 段 ,由 于 黑 色 页 岩 经 历 了 较 强 的 成 岩 作 用 和 热 演 化生 烃 作 用 中 ,无 定 形 体 有 机 质 生 烃 的 残 余 缩 聚 成 大 量1μ ,反 射 率 较 高 的 球 状 微 粒 体 (见 图 版 Ⅰ 22,3, 4 ) ,根 据 其 光 性 特 征 , 可 进 一 步 划 分 成 微 粒 体 粒 体 B[ 5 ]。 前 者 颗 粒 较 大 ,各 向 异 性 明 显 ,由 生烃 潜 力 较 强 的 藻 类 体 、 藻 类 无 定 形 体 转 变 而 来 ,微 粒体 比 较 细 小 ,各 向 异 性 弱 主 要 由 菌 解 无 定 形体 转 变 而 来 。 由 于 我 国 早 古 生 代 海 相 黑 色 页 岩 的 成熟 度 较 高 ,微 粒 体 是 最 主 要 的 有 机 质 存 在 形 式 ,是 黑色 页 岩 成 烃 演 化 作 用 的 标 志 ,微 粒 体 反 射 率 也 可 作 为成 熟 度 指 标 [ 5. 12 ]。3. 1. 2  黑 色 页 岩 中 存 在 较 多 残 余 沥 青地 层 中 分 布 的 很 多 固 体 沥 青 ,主 要 为 油 气 生 成 演化 过 程 中 产 出 的 次 生 有 机 质 ,一 般 主 要 分 布 在 砂 岩 、碳 酸 盐 岩 等 各 类 储 层 的 孔 隙 、 裂 隙 或 油 气 运 移 通 道中 ,已 有 很 多 研 究 [ 4, 8 ]。 但 是 ,以 往 很 少 有 关 于 作 为烃 源 岩 的 黑 色 页 岩 中 赋 存 残 余 固 体 沥 青 的 研 究 和 报道 。 本 文 研 究 工 作 中 用 100~ 125倍 高 分 辨 油 浸 物 镜的 精 细 观 察 ,发 现 在 富 有 机 质 沉 积 的 下 寒 武 统 、 下 志留 统 等 黑 色 页 岩 中 不 仅 存 在 大 量 微 粒 体 ,而 且 在 粉 砂屑 等 矿 物 的 粒 间 ,存 在 比 较 广 泛 的 残 余 固 体 沥 青 ,(见 图 版 Ⅱ 21, 5, 7)。 其 成 因 主 要 由 于 黑 色 页 岩 是 原始 有 机 质 很 富 的 优 质 生 油 岩 ,在 生 油 阶 段 ,不 仅 有 大量 液 态 烃 类 流 体 排 出 ,而 且 生 油 岩 的 微 孔 隙 中 也 存 在未 排 出 的 残 留 烃 ,特 别 是 原 油 中 的 重 烃 、 沥 青 质 和 胶质 ,易 残 留 在 各 种 孔 隙 或 矿 物 晶 粒 间 ,并 进 一 步 经 热演 化 转 变 成 微 细 充 填 状 的 残 余 固 体 沥 青 。 它 类 似 于刘 德 汉 等 划 分 的 原 生 同 层 沥 青 [ 4 ]。 黑 色 页 岩 中 包 含大 量 残 余 固 体 沥 青 也 是 反 映 地 质 历 史 中 ,黑 色 页 岩 生411沉   积   学   报                                       第 24卷  © 1994 、 含 烃 的 重 要 标 志 。3. 1. 3  高 有 机 质 的 黑 色 页 岩 常 存 在 海 相 镜 质 体早 古 生 代 海 相 富 有 机 质 的 黑 色 页 岩 中 常 存 在 一种 透 镜 状 、 条 带 状 和 结 构 均 一 的 ,类 似 镜 质 体 的 显 微组 分 , 为 类 镜 质 体 [ 11 ] ,金 奎 励 、 肖 贤 明称 为 海 相 镜 质 体 或 类 镜 质 体 [ 7. 10 ] ,王 飞 宇 命 名 为 镜 状体 [ 9 ]。 这 种 显 微 组 分 的 反 射 率 常 用 作 成 熟 度 指标 [ 7. 9, 11 ]。关 于 海 相 镜 质 体 的 成 因 有 多 种 认 识 ,一 般 认 为是 来 源 于 藻 类 的 腐 殖 化 作 用 , ; 是 由 藻类 长 烷 基 衍 生 物 转 变 来 的 缩 合 沥 青 烯 状 的 沥 青 [ 11 ] ,还 有 人 认 为 是 一 种 前 油 沥 青 [ 13 ]。 王 飞 宇 等 认 为 是 富纤 维 素 的 褐 藻 组 分 在 还 原 环 境 下 ,藻 镜 质 体 凝 胶 化 作用 的 产 物 [ 10 ]。 这 种 海 相 镜 质 体 在 有 机 质 含 量 较 高 的黑 色 页 岩 中 比 较 常 见 ,主 要 呈 大 小 不 等 的 透 射 状 和 条带 状 顺 层 分 布 产 出 。 ( 见 图 版 Ⅰ 28 ) ,海 相 镜 质 体 反射 率 比 残 余 沥 青 低 。3. 1. 4  黑 色 页 岩 中 可 以 残 存 少 量 炭 化 生 物 残 体在 部 分 热 演 化 程 度 不 太 高 的 寒 武 系 和 奥 陶 系 黑色 页 岩 中 ,可 见 到 少 量 发 棕 色 荧 光 的 藻 类 残 体 ,以 及无 荧 光 的 炭 化 菌 类 残 体 [ 5 ] ,它 们 提 供 了 黑 色 页 岩 中水 生 生 物 的 生 源 信 息 。 黑 色 页 岩 中 还 见 一 些 反 射 率高 ,具 蜂 窝 状 结 构 的 碎 屑 状 有 机 质 ,非 常 类 似 陆 相 烃源 岩 中 的 丝 质 体 。 这 类 显 微 组 分 反 射 率 可 高 达7. 5% , 一 般 亦 在 4. 0%以 上 ,具 各 向 同 性 。 其 成 因 与 强 氧 化 条 件 有 关 或 为 再 循 环 有 机质 。 海 相 菌 类 体 一 般 个 体 较 大 ,仅 保 留 局 部 碎 片 ,有时 被 黄 铁 矿 化 。3. 1. 5  黑 色 页 岩 中 的 沥 青 反 射 率 和 反 射 率 色 散 特 征我 国 多 数 下 古 生 界 黑 色 页 岩 热 演 化 程 度 很 高 ,黑色 岩 系 中 的 固 体 沥 青 常 具 有 微 粒 状 镶 嵌 结 构 ,平 均 沥青 反 射 率 B . 5% ~ 4. 2% , (见 表 1) ,以 四 川 盆地 和 南 方 地 区 最 高 。图 1和 图 2为 四 川 盆 地 下 寒 武 统 黑 色岩 系 中 的 固 体 沥 青 反 射 率 和 沥 青 反 射 率 色 散 谱 的 测定 实 例 。 图 1固 体 沥 青 反 射 率 直 方 图 中 的 最 频 值 3. 75% ,沥 青 反 射 率 的 分 布 范 围 3. 28% ~4. 1%。图 2中 固 体 沥 青 的 反 射 率 色 散 谱 具 有 比 较 平 直的 特 征 ,在 波 长 546 沥 青 反 射 率 B 3. 72%。(测 定 条 件 : 3 光 度 计 , 50 × /0. 85倍 油 浸 物 镜 , o: 1149标 样 反 射 率 1. 24% ,光谱 测 量 波 长 范 围 420~ 700 量 光 纤 直 径 d = 0. 3。图 1  武 系 黑 色 页 岩 中 沥 青 反 射 率 ()直 方 图1  B )   武 系 黑 色 页 岩 中 沥 青 反 射 率 色 散 曲 线2  D in 2  油 页 岩 的 有 机 岩 石 学 特 征渤 海 湾 地 区 下 第 三 系 湖 相 油 页 岩 的 成 熟 度 一 般都 比 较 低 ,宏 观 上 为 黄 褐 色 — 灰 褐 色 ,水 平 层 理 发 育 ,在 荧 光 显 微 镜 下 显 微 组 分 荧 光 和 结 构 构 造 都 比 较 明显 。为 了 进 一 步 研 究 油 页 岩 的 荧 光 性 质 ,用 3 光 度 计 ,进 行 了 结 构 藻 类 体 、 层 状 藻 体 、藻 无 定 型 有 机 质 、 矿 物 荧 光 沥 青 的 荧 光 光 谱 测 定 。 实验 条 件 :光 源 100W 汞 灯 , 外 激 发 滤 光 器 A,(40 ~ 380 测 量 波 长 范 围 420 ~ 685 L 0 × /0. 75 , 效 正 光 源 色 温2800℃ 。 主 要 测 定 结 果 见 图 3。藻 质 体 的 荧 光 光 谱 和 紫 外 光 照 射 下 荧 光 强 度 的变 化 特 征 ,对 于 研 究 镜 质 体 反 射 率 受 抑 制 优 质 烃 源 岩的 成 熟 度 有 重 要 意 义 [ 14, 15, 16 ]。 样 品 荧 光 测 定 结 果 表明 :由 于 油 页 岩 的 成 熟 度 低 ,藻 类 荧 光 光 谱 的 Q 值(650 500 在 0. 27~ 0. 45左 右 ,主 峰 波 长 在534~ 535 右 ,谱 峰 半 高 宽 在 152~ 173 右 。 图 32A ,为 状 油 页 岩 ,结 构 藻 类 体 的(从 粒 藻 ) Q = 0. 386; (图 版 Ⅱ 21) ;图 32 油 页 岩 ,层 状 藻 类 体 的 Q = 0. 578略 比 结 构 藻 类511第 1期                 曾 庆 辉 等 :富 有 机 质 的 黑 色 页 岩 和 油 页 岩 的 有 机 岩 石 学 特 征 与 生 、 排 烃 意 义© 1994 (图 版 Ⅱ 22) ;受 分 解 较 强 的 无 结 构 藻 类体 的 图 32C) ,较 结 构 藻 类 体 的 Q 值 高 ; 状 油 页 岩 中 泥 质 富 有 机 质 层 的 矿 物 荧 光 沥 青 的图 32F: Q = 1. 002)较 碳 酸 盐 岩 层 的 矿 物 荧 光 沥青 的 (图 32J: Q = 0. 649)。 而 且 在 泥 质 富 有 机质 层 样 品 荧 光 的 正 光 变 和 负 光 变 都 比 较 明 显 ,一 般 新磨 制 的 油 页 岩 样 品 有 比 较 明 显 地 负 光 变 (见 图 版 Ⅱ 26) ,表 明 油 页 岩 样 品 中 含 未 挥 发 的 游 离 烃 ,放 置 一 段时 期 以 后 的 油 页 岩 样 品 则 有 比 较 明 显 地 正 光 变 (见图 版 Ⅱ 25)。图 3  结 构 藻 类 体 、 层 状 藻 类 体 、 无 定 性 有 机 质 、 矿 物 荧 光 沥 青 的 荧 光 光 谱 曲 线注 : A, B, C. 结 构 藻 类 体 的 油 页 岩 , D, E, F. 层 状 藻 类 体 的 油 页 岩 ,H, I, J. 质 和 碳 酸 盐 纹 层 状 油 页 岩 ,谱 图 中 横 坐 标 为 波 长 ( ,纵 坐 标 为 相 对 强 度3  of m B, C. D, E, F. , I, J. 2is Y( 2is 三 系 富 有 机 质 的 湖 相 油 页 岩 的 显 微 荧 光 综合 观 察 结 果 有 以 下 主 要 特 征 : ,(1) 油 页 岩 中 保 存 有 大 量 层 状 藻 类 体 、 结 构 藻 类体 和 藻 屑 体 ,在 荧 光 显 微 镜 下 ,微 细 的 层 状 藻 和 结 构藻 类 体 发 较 强 的 黄 色 荧 光 ,常 沿 纹 层 理 顺 层 分 布 ,图版 Ⅱ 21, 2。(2) 油 页 岩 中 黄 色 荧 光 无 定 型 有 机 质 ,与 藻 类 残体 、 荧 光 沥 青 紧 密 共 生 ,构 成 富 有 机 的 强 荧 光 纹 层 ,夹在 弱 荧 光 的 泥 质 纹 层 、 粉 砂 质 纹 层 和 碳 酸 盐 矿 物 纹 层中 (见 图 版 Ⅱ 27, 8)。(3) 有 机 质 含 量 高 的 油 页 岩 中 ,也 含 少 量 陆 源 有机 质 碎 屑 和 棕 黄 色 混 合 型 无 定 型 有 机 质 ,在 荧 光 显 微611沉   积   学   报                                       第 24卷  © 1994 。4  黑 色 页 岩 和 油 页 岩 的 生 排 烃 性 能4. 1  黑 色 页 岩 的 生 排 烃 性 能4. 1. 1  色 页 岩 生 排 烃 性 能 的 有 机 岩 石 学 信 息富 含 有 机 质 的 黑 色 页 岩 实 际 上 是 地 质 历 史 中 的优 质 生 油 页 岩 ,经 过 大 量 生 油 以 后 转 变 而 来 的 过 成 熟烃 源 岩 。 目 前 ,黑 色 页 岩 的 黑 色 程 度 ,一 方 面 取 决 于炭 化 残 余 有 机 质 的 含 量 ,另 一 方 面 与 微 粒 黄 铁 矿 的 含量 有 关 ,炭 化 有 机 质 的 含 量 高 和 微 粒 黄 铁 矿 含 量 多 ,页 岩 越 黑 。黑 色 页 岩 已 生 、 排 烃 的 信 息 ,主 要 反 映 在 目 前 黑色 页 岩 中 微 粒 体 有 机 质 和 残 余 沥 青 的 含 量 和 分 布 。黑 色 页 岩 中 微 粒 体 含 量 越 高 ,不 仅 表 明 原 始 有 机 质 含量 高 ,而 且 已 生 烃 的 量 多 。 一 般 由 低 等 水 生 生 物 成 因的 干 酪 根 转 变 而 来 的 微 粒 体 ,约 为 原 始 有 机 质 的30% ~ 40%即 Ⅰ 型 和 Ⅱ 酪 根 的 降 解 率 可 达60% ~ 70%。黑 色 页 岩 早 期 生 油 阶 段 的 排 烃 性 能 ,主 要 表 现 在目 前 黑 色 页 岩 中 残 余 沥 青 的 含 量 和 分 布 形 式 ,如 果 黑色 页 岩 中 残 余 沥 青 和 微 粒 体 有 机 质 含 量 高 ,则 表 明 黑色 页 岩 早 期 生 烃 量 大 ,排 烃 率 低 ;而 黑 色 页 岩 中 微 粒体 多 ,残 余 沥 青 少 则 排 烃 率 高 。 因 此 根 据 目 前 黑 色 页岩 中 的 微 粒 体 和 残 余 沥 青 的 含 量 ,用 物 质 平 衡 法 原 理可 大 致 推 算 黑 色 页 岩 已 生 、 排 烃 量 。单 位 体 积 :生 烃 量 =微 粒 体 × 体 积 ;排 烃 量 =微 粒 体 × 残 余 沥 青 1. 5~ 2. 5, 1. 2~ 1. 5据 高 科 1井 等 下 寒 武 统 黑 色 页 岩 的 显 微 观 测 ,微粒 体 十 分 丰 富 ,残 余 沥 青 约 为 微 粒 体 有 机 质 的 1 /3,表 明 黑 色 页 岩 曾 有 大 量 生 烃 和 排 烃 事 实 (见 图 版 Ⅰ 21~ 5)。4. 1. 2  黑 色 页 岩 的 生 排 烃 性 能 的 热 解 分 析 结 果据 我 国 四 川 盆 地 、 塔 里 木 盆 地 震 旦 系 和 早 古 生 界黑 色 页 岩 的 有 机 碳 和 热 解 分 析 的 的 测 定 结 果 (见 表1) ,黑 色 页 岩 的 残 余 有 机 碳 含 量 达 1. 5% ~5. 9% ,多 数 达 3%左 右 ,但 是 ,烃 产 率 2的 含 量都 很 低 (0. 03~ 0. 13 mg/g) ,反 映 了 黑 色 页 岩 是 经 历了 早 期 生 油 阶 段 和 后 期 热 演 化 生 气 阶 段 的 过 成 熟 烃源 岩 的 基 本 特 征 。表 1  黑 色 页 岩 有 机 碳 和 热 解 分 析 结 果  l da ta l of 地 区 井 号 井 深 /m 层 位 岩 性 % (mg/g) (mg/g) %1 四 川 盆 地 高 科 1 4963. 01 ∈ 1 粉 砂 质 黑 色 页 岩 1. 80 0. 07 0. 02 3. 242 四 川 盆 地 高 科 1 4171. 05 ∈ 1 粉 砂 质 黑 色 页 岩 3. 81 0. 05 0. 03 3. 693 四 川 盆 地 高 科 1 4974. 06 ∈ 1 粉 砂 质 黑 色 页 岩 3. 11 0. 012 0. 02 3. 784 四 川 盆 地 高 科 1 5351. 66 Z2 d 钙 质 黑 色 页 岩 2. 14 0. 15 0. 23 3. 925 四 川 盆 地 威 106 2781 ∈ 1 粉 砂 质 黑 色 页 岩 5. 93 0. 11 0. 02 4. 306 四 川 盆 地 威 28 2975 Z2 d 钙 质 砂 质 黑 色 页 岩 3. 91 0. 08 0. 02 4. 307 四 川 盆 地 资 4 4313 ∈ 1 粉 砂 质 黑 色 页 岩 2. 00 0. 05 0. 04 4. 808 塔 里 木 盆 地 库 南 1 5350 ∈ 1 粉 砂 质 黑 色 页 岩 2. 25 0. 63 0. 19 2. 309 四 川 盆 地 五 科 1 5251 砂 质 黑 色 页 岩 2. 76 0. 06 0. 01 3. 5010 四 川 盆 地 五 科 1 5256 砂 质 黑 色 页 岩 3. 23 0. 08 0. 08 3. 5011 四 川 盆 地 五 科 1 5257 砂 质 黑 色 页 岩 2. 76 0. 10 0. 04 3. 56剖 析 黑 色 页 岩 的 热 演 化 历 程 表 明 :我 国 四 川 盆 地和 塔 里 木 盆 地 等 下 古 生 界 黑 色 页 岩 ,主 要 经 历 了 加 里东 运 动 以 前 的 大 量 生 油 阶 段 以 后 的 广 泛 抬 升 ,和 海西 — 燕 山 期 的 再 沉 降 埋 深 的 叠 加 热 演 化 过 程 的 再 生烃 作 用 (见 图 4)。据 表 2低 成 熟 沥 青 的 模 拟 实 验 结 果 和 图 4四 川盆 地 热 演 化 史 分 析 ,下 古 生 界 黑 色 页 岩 在 海 西 — 燕 山期 的 再 生 烃 作 用 ,主 要 为 生 气 作 用 ,其 气 源 物 质 不 仅包 括 微 粒 体 干 酪 根 生 气 ,而 且 包 括 古 油 藏 和 储 层 沥青 、 残 余 沥 青 生 气 的 重 要 贡 献 。 例 如 四 川 盆 地 乐 山 —龙 女 寺 古 隆 起 ,震 旦 — 寒 武 系 碳 酸 盐 岩 地 层 中 大 量 储层 沥 青 的 生 气 作 用 ,和 黑 色 页 岩 中 残 余 沥 青 的 生 气 作用 对 本 区 震 旦 — 寒 武 系 碳 酸 盐 岩 气 藏 可 能 都 有 重 要贡 献 。711第 1期                 曾 庆 辉 等 :富 有 机 质 的 黑 色 页 岩 和 油 页 岩 的 有 机 岩 石 学 特 征 与 生 、 排 烃 意 义© 1994   四 川 盆 地 高 科 21井 地 层 埋 藏 史4 of   沥 青 热 模 拟 实 验 的 烃 产 率 和 组 成  en im en 拟 沥 青 A 沥 青(氯 仿 不 溶 物 ) 产 气 率温 度/℃含 量/%族 组 分 分 析饱 和 烃 芳 烃 非 烃 沥 青 质含 量/%反 射 率/%产 气 量/%烃 含 量/%未 加 热 98. 4 1. 80 14. 3 43. 1 40. 8 1. 60 0. 05 0. 0 7. 3 2. 4 20. 1 39. 1 38. 4 2. 60 0. 05 0. 10 7. 0 3. 3 30. 1 28. 7 37. 9 2. 40 0. 052 0. 60 3. 8 8. 0 36. 9 19. 1 36. 0 75. 0 0. 601 1. 20 78. 4375 10. 9 7. 2 50. 3 34. 5 8. 0 70.
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