新生界烃源岩特征与生烃演化

中新生界烃源岩分布及特征~

（一）烃源岩分布
经研究发现，合肥盆地中、新生界广泛发育有烃源岩，烃源岩岩性以青灰、灰绿、深灰、暗色的泥质岩为主。同地层分布一样，合肥盆地烃源岩也可以分成肥北地区和肥南地区两个大区。其中在肥北地区烃源岩主要发育于下侏罗统防虎山组、白垩系新庄组和邱庄组以及古近系定远组；而在肥南地区，烃源岩则发育于中侏罗统三尖铺组、上侏罗统黑石渡和下白垩统晓天组。合肥盆地中、新生界各组烃源岩累计厚度见表7-3，烃源岩平面分布见图7-8。
表7-3 合肥盆地中新生界烃源岩累计厚度表


古近系古新统定远组分布于定远、炉桥、梁园、舒城等地，其中以定远东兴一带最为发育。它是一套以湖泊相沉积为主的河湖相地层，岩性比较稳定，该组岩性可分五段，总厚可大于1810 m。潜在的生油岩以灰色、灰黑色泥岩、含膏泥岩、粉砂质泥岩为主。该组中灰色、灰黑色泥质岩类厚296 m，约占泥岩厚度的40%。在舒城凹陷合深2井、5井中分别发现了暗色泥岩，其厚分别为189.5 m，117 m。
上白垩统邱庄组主要分布于长丰—寿县一线，其他地方则零星分布。该组厚度变化较大，188～1300 m，但岩性变化较小。该组下部为一套棕红、紫红色河流相沉积，上部过渡为洪泛平原沉积、浅湖相沉积。在五河县邱庄剖面上可见一层青灰、灰紫红色薄层粉砂质泥岩夹棕黄色细粒长石砂岩，厚20.71 m。在合6井中，发育42层深灰色泥岩，单层厚度一般为2～6 m，最大单层厚度14 m，累计厚度180 m。泥岩中普遍含有石膏、灰质，少量分散状的黄铁矿微粒。
下白垩统新庄组分布面积较广，以盆地东北缘一带最为发育。为一套河湖相碎屑岩沉积。该组下部为冲积扇沉积，中部过渡为河流相沉积，上部发育浅湖相沉积，局部发育深湖相沉积。合深1井中，该组中上部发育泥质岩，总厚约905 m，据合深8、9井揭示，该组发育有深灰、灰黑色泥岩、页岩、灰质泥岩、泥灰岩及浅色灰岩。合9井生油层单层厚度一般10～15 m，最大单层厚度68.7 m，两口井累计厚度达600 m。在西王—章广一带出露的新庄组中，上段发育有灰绿色、黄绿色、棕紫色泥质粉砂岩、泥岩，厚度大于100 m，而在古城一带该组上段中发育灰绿色、灰色泥岩夹灰黄色泥灰岩透镜体，厚达448 m，在雨林集一带也有出露，但厚度减至50 m。

图7-8 合肥盆地中、新生界生油岩分布图

下白垩统晓天组仅出露于舒城县晓天一带，为火山口湖泊相沉积，厚约1169 m。该组发育多层泥质岩类，岩性为黄褐、灰绿、黄绿色、深灰色、灰黑色泥岩、粉砂质泥岩、页岩夹细碎屑岩为主，化石丰富。泥质岩类，累计厚度1039 m，其中暗色泥岩、页岩累计厚度约468 m，占该组泥岩厚度的45%。从沉积相分析结果看，该组下段为滨浅湖相沉积，而上段为半深湖相沉积，为生油岩有利的生成环境。
上侏罗统黑石渡组区内分布比较广泛，但厚度变化大。该组以河流湖泊相沉积为主，其底部发育冲积扇沉积，下部为河流相沉积，上部发育湖泊相沉积，故该组泥质岩类主要发育于上部湖泊相沉积之中。该组泥岩主要为灰绿色泥岩，厚度仅15 m。然而根据沉积环境分析，该组暗色泥岩分布范围和厚度应该远远大于这个数值。
中侏罗统三尖铺组主要分布于金寨、霍山等。野外观测在霍山伍家庙剖面中在中部发育有厚约172 m的泥质岩类，其中暗色泥岩厚仅17 m。根据东张村剖面来看，该组中有泥岩、泥晶灰岩，在含砾中粗砂岩中有油迹分布。从沉积相分析看，该组下部为河流相沉积，往上出现浅湖相沉积，上部发展为网状河流相沉积，由此可在推测该组下部浅湖相沉积中可能发育有较厚的暗色泥岩。
下侏罗统防虎山组，地面上仅出露于肥西防虎山一带，厚度大于400 m，主要为一套冲积扇相、河流相的沉积。根据地震等资料，曾有学者推断合肥盆地下侏罗统防虎山组暗色泥岩分布比较广泛（图7-9），但需进一步的钻孔资料的验证。

图7-9 合肥盆地下侏罗统防虎山组暗色泥岩推断厚度图

（二）烃源岩特征
1.下侏罗统防虎山组烃源岩特征
（1）有机质丰度：从防ZK-3、ZK-5和ZK-6井的炭质页岩、泥岩、含煤砂岩、含碳泥质粉砂岩等样品的测试结果可以看出（表7-4），防ZK-5井的炭质泥岩有机碳
表7-4 合肥盆地下侏罗统防虎山组有机质丰度表


8.14%，氯仿沥青“A”0.065%，总烃542×10-6，都达到较好生油岩标准；其他井及其他井段测试样品，有机碳含量在0.86%～5.35%之间，氯仿沥青“A”为0.008%～0.027%，总烃含量为（40～151.4）×10-6，属较差烃源岩。从上述样品的平均值看，有机碳3.83%，氯仿沥青“A”0.0262%，总烃含量190×10-6，该组烃源岩属较差生油岩。
热解结果显示生烃潜力（S1+S2）为0.32～0.59 mg/g均未达到烃源岩下限指标，其原因可能与有机质类型和热演化程度有关。按照Ⅲ型干酪根、Tmax600℃条件进行恢复，其原始生烃潜力So可达到6.72～12.39 mg/g达到较好生油岩标准。
（2）有机质类型：表7-4中可得H/C原子比为0.36～0.46，O/C原子比0.028～0.05，属Ⅲ型。防ZK-6井炭质粉砂岩的干酪根碳同位素为-21.54‰，表明该组为陆相沉积。从表7-5防虎山干酪根显微组分组成可得，镜质组占53.04%～75.06%，惰质组23.65%～40.64%，稳定组分4.03%～6.32%，可推知其干酪根类型为Ⅲ型。
表7-5 合肥盆地下侏罗统防虎山组干酪根显微组分


表7-6为防虎山组饱和烃组成特征表。从中可以看到防虎山组烃源岩中正构烷烃碳数范围在C14 ～C30之间，主峰碳为C16 ～C18。热演化程度高RO＞2%。随着热演化程度的增高，来自陆相植物的有机质中的正烷烃的重烃成分减少，轻烃成分增加，主峰碳前移，形成前峰型，显示明显的低碳优势。因此∑比值高，为1.34～35.35，与热演化程度相符（图7-10）。饱和烃中Pr/Ph0.4～1.03，平均0.79，说明防虎山组烃源岩形成于弱还原环境。
表7-6 合肥盆地下侏罗统防虎山组饱和烃组成特征及热演化参数表


综合上述各项参数分析，防虎山组的有机质类型以Ⅲ型为主，个别为ⅡB型。
（3）有机质热演化：从表7-6中可得防虎山组RO为2.21%～3.04%，Tmax为600℃，H/C原子比0.415～0.56，已进入过熟早期和晚期阶段。对煤而言，已达到贫煤—无烟煤演化阶段。

图7-10 合肥盆地下侏罗统防虎山组正烷烃分布曲线图

防虎山地区下侏罗统是由构造挤压从南部舒城凹陷之下冲断上来的，故其演化程度高是在预料之中的。据盆地模拟结果，盆地中部的侏罗系热演化程度大致为RO1.0%～2.0%，盆地中部可能存在较厚的暗色泥岩，煤层以及湖泊相的烃源岩，故应该有较好的生烃潜力（廖静娟，薛爱民，1994）。
2.上侏罗统黑石渡组生油岩
分析样品LI-7-R2采自落儿岭、钓鱼台剖面。该剖面岩性分三段：上段为深棕褐色泥岩夹灰岩结核；中段为砾岩、砂岩；下段深棕褐色泥岩、页岩。分析样品取自下段深棕褐色泥岩。
（1）有机质丰度：分析样品有机碳含量低，含量仅0.18%；氯仿沥青（A%）为0.0022%；其族组分饱和烃、芳烃、非烃、沥青质分别占17.41%、5.02%、42.15%、35.41%；产烃潜量（S1+S2）为0.02 mg/g，为非烃源岩。
（2）有机质类型：分析样品中饱和烃为17.41%、芳香烃为5.02%、饱/芳为3.4、非+沥为77.56%、非+沥/总烃指标为3.4等。母质类型以腐殖型为主体。依据热解分析数据的统计，也可以划分生油岩的母质类型。分析样品中降解率（D%）、氢指数（IH）以及产油气潜量（Pg）分别为0.92%、6 mg/g·Cot和0.02kg/t。上述指标均落入腐殖型范围。
根据样品红外光谱测试结果（图7-11）可以看出红外光谱上2921 cm-1、2851cm-1以及1463 cm-1波段上呈较强的吸收峰，1601 cm-1波段吸收较弱，1710 cm-1波段吸收峰略高。可以推断样品中生油岩的母质属于Ⅰ型。其推断的结果与依据族组分、岩石热解数据所作的推断相矛盾，考虑到有机碳含量太低（0.18%），族组分结构的分析，以及岩石热解的分析数据存在较大的误差，故以样品红外光谱测试结果为代表。

图7-11 上侏罗统黑石渡组LI-7-R2样品红外光谱图

从该样品饱和烃气相色谱分析中（图7-12），我们也可以看出其碳数范围C12～C35，主峰碳为C18 ，以藻类为主；轻重烃比值（）1.27，指示水生生物为主的母质类型；nC21 +nC22/nC28 +nC29比值2.14，指示湖生低等生物为主的有机质类型；奇偶优势（OEP）1.03，若以此值评价生油岩，可归于好的生油岩等级；姥鲛烷/植烷（Pr/Ph）值0.84，该比值小于1，与强还原环境有关。有人以Pr/nC17、Pr/nC18两数值来区分沉积环境，该样品Pr/nC17、Pr/nC18值分别为0.56、0.63落入湖泊相沉积范围。
（3）有机质热演化：分析样品由于有机碳含量太低，岩石热解中无法获取最高热解温度数据，也无法获取镜质体反射率等参数，给有机质热演化分析增加困难。从红外光谱中，1710 cm-1波段有较强的吸收峰，说明有机质热演化为未成熟和低成熟。来自饱和烃色谱奇偶优势OEP值约1.03，推断生油岩已成熟。从黑石渡组成岩阶段分布的结果为晚成岩A期，由此可粗略推断分析样品有机质已处于成熟阶段的早期。

图7-12 上侏罗统黑石渡组LI-7-R2样品饱和烃气相色谱图

综上分析可以看出尽管分析样品有机碳含量很低、氯仿沥青“A”含量很低，但是有机质类型好，有机质热演化也已进入成熟阶段。若考虑到分析样品已遭受到较强烈的氧化作用，致使有机碳大量流失，该组生油岩的评价等级应该有所提高。
3.白垩系烃源岩特征
（1）有机质丰度：根据大桥凹陷白垩系有机质丰度测试结果可以看出（表7-7）：下白垩统新庄组生油岩（根据合浅8井）有机碳含量0.437%～1.172%，平均0.77%；氯仿沥青“A”含量介于0.0026%～0.017%，平均0.0081%，除一块样品达到0.068%以外，其余样品均在0.02%以下；总烃含量（20～45）×10-6，平均29.75×10-6，除一块样品达到483×10-6；生烃潜力在0.13～0.24 mg/g，平均0.19 mg/g。总的来看，下白垩统新庄组生油岩有机质丰度呈高有机碳、低氯仿沥青“A”、低总烃、低生烃潜力，仅从有机碳含量指标看达到了好的生油岩标准外，其余各项指标均未达标，其原因可能是高演化所致。
表7-7 大桥凹陷白垩系有机质丰度表


上白垩统邱庄组生油岩有机碳含量0.158%～0.8084%，平均值0.42%，峰值0.4%～0.6%；氯仿沥青“A”含量0.076%～0.215%，平均0.118%，峰值0.1%～0.15%；总烃含量（24.9～740）×10-6，平均214×10-6，峰值（125～250）×10-6；生烃潜力S1+S2在0.41～1.51 mg/g，平均值1.0 mg/g。总的来看，上白垩统邱庄组生油岩呈低有机碳、高氯仿沥青“A”、低总烃、低生烃潜力的特点，说明有机碳转化为可溶有机质的能力较强，但本组生油层厚度较小，生烃潜力不大。
（2）有机质类型：下白垩统新庄组生油岩干酪根组分（表7-8）中，腐泥组占0～5%，壳质组一般在50%～79%之间，镜质组占15.7%～50%，个别样品中惰质占82.7%，H/C原子比0.36～0.6，O/C原子比13C的千分值均大于-22.4，综合上述指标，新庄组干酪根属Ⅲ型。
表7-8 大桥凹陷白垩系干酪根类型指标表


上白垩统邱庄组生油岩干酪根组分中，腐泥组、壳质组、镜质组所占比例分别为0.7%～4%、25.7%～62%、31%～66.7%，H/C、O/C原子比分别为0.36～0.6、0.15～0.26，氢指数均小于94 mg/g，干酪根δ13C为-22.0‰～-22.2‰。综合上述指标，该组干酪根属Ⅲ型。
下白垩统新庄组生油岩中饱和烃介于12.19%～56.61%，平均24.89%；芳烃含量11.63%～37.77%，平均19.85%；非烃含量9.18%～51.89%，平均32.89%；沥青质一般7.01%～46.95%，平均22.17%，饱和烃+芳烃含量可达44.74%。由于该组氯仿沥青“A”总量低，其绝对含量仍然很低。从表7-9可以看出，该组生油岩正构烷烃碳数范围在C14～C29之间，主峰碳C25～C19，Pr/Ph比值小于1，说明形成于还原环境。OEP值介于1.04～1.44之间，平均1.18，有人据OEP值评价生油岩，该组生油岩属较好生油岩。甾烷 C27/C29比值介于0.64～0.81之间，说明陆源高等植物占优。
表7-9 大桥凹陷白垩系生油岩可溶有机质类型表


上白垩统邱庄组生油岩中氯仿沥青“A”组成，饱和烃介于0.84%～12.41%，平均4.37%；芳烃含量有两高点，分别为30.59%，31.62%，其余样品在2.35%～8.33%，平均7.17%；非烃含量高达62.4%～92.47%，平均81.14%；沥青质一般0.25%～2.47%，平均1.31%。具有低饱和烃、低芳烃，低沥青质、高非烃的特点，其余特征与新庄组生油岩上相似，∑C21+C22/∑C28+C29比值9.31，暗示了湖生低等生物的数量已占主体（徐伟民，1993）。
（3）有机质成熟度：大桥凹陷白垩系有机质成熟度指标（表7-10）。下白垩统新庄组生油岩的RO为1.083%～1.321%，平均1.202%，Tmax497～499℃，平均498℃，属高成熟阶段。
表7-10 大桥凹陷白垩系有机质成熟度指标


上白垩统邱庄组有机质接近成熟，RO在0.473%～0.565%之间，平均0.516%，Tmax为432～486℃，平均为459℃。
4.古近系定远组烃源岩特征
古近系定远组烃源岩地化指标见表7-11。
（1）有机质丰度：定远组烃源岩有机碳含量0.21%～0.93%，平均0.59%；氯仿沥青“A”含量0.0092%～0.4078%，平均0.1787%；总烃含量（109～278）×10-6，平均163.5×10-6；生烃潜力S1+S2为0.08～1.41 mg/g，属中等—较好生油岩。
表7-11 合肥盆地古近系生油地化指标


（2）有机质类型：有机质显示Ⅱ-Ⅲ型干酪根特点，饱/芳比1.00～2.41，主峰碳C25～C27，δ13C-21.1%～-23.9 ‰。
（3）有机质成熟度：定远组生油岩RO为0.64～0.74，Tmax为428～464℃，平均440.2℃，接近成熟演化阶段。
（三）烃源岩评价
下侏罗统防虎山组，生油岩厚度露头上不足1 m。岩性以炭质页岩为主。有机3.83%，已达好的生油岩标准，氯仿沥青“A”0.0262%，总烃190×10-6，属较差烃缘源岩；有机质属Ⅲ型，镜质体反射率2.21%～3.04%，Tmax600℃，有机质热演化已进入过熟阶段。考虑到盆地中部可能存在较厚的暗色泥岩、煤层或湖泊相烃源岩，故该组应有较好的生烃潜力。
中侏罗统三尖铺组生油岩，厚仅17 m，岩性为暗色泥岩，有机质含量低，为0.06%，氯仿沥青“A”0.0099%，总烃16.83×10-6；有机质类型好，属Ⅰ型，有机质热演化已达成熟阶段，但该组生油岩厚度太小，分布局限，生油潜力不大。
上侏罗统黑石渡组，生油岩厚度15 m，岩性为灰绿色泥质岩。有机质含量低为0.18%，氯仿沥青“A”0.0022%，总烃4.84×10-6，各项指标均未达标；有机质类型好，有机质热演化也已进入成熟阶段，由于生油岩厚度太小，分布又局限，故生烃潜力不大。
下白垩统新庄组，生油岩厚约300 m，岩性以深灰、灰黑泥页岩为主。有机碳为0.77%，氯仿沥青“A”0.081%，总烃29.75×10-6，除有机碳含量达到好的烃源岩标准外，其余各项指标均未达标。有机质类型差（Ⅲ型），RO为1.202%，Tmax498℃，属高成熟阶段。该组分布较广，生油岩厚度较大，故该组生油潜力值得进一步探讨。
下白垩统晓天组，生油岩厚度468 m，岩性为暗色泥、页岩，从沉积相分析该组下段为滨浅湖相沉积，上段为半深湖沉积，为有利的生油环境，由于该组仅分布于火山口湖泊，故生烃潜力不大。
上白垩统邱庄组，生油岩厚约180 m，岩性为深灰色泥岩为主。有机碳0.42%，氯仿沥青“A”0.118%，总烃214×10-6；生烃潜力1.0 mg/g；有机质类型属Ⅲ型，但湖生低等生物含量增多；RO0.516%，Tmax459℃，有机质接近成熟。烃源岩属中等—较差等级。该组分布较广，厚度略薄，故该组生油岩潜力较大。
古近系定远组，生油岩厚约296.4 m，岩性为灰色、灰黑色泥质岩类。有机碳0.59%，氯仿沥青“A”0.1787%，总烃163.5×10-6，属中等—较好烃源岩；有机质呈Ⅱ—Ⅲ型；RO0.64%～0.74%，Tmax440.2℃，接近成熟演化阶段。该组分布局限，潜力不大。

华北地区古生界烃源岩经历了长达数亿年漫长的地质热演化历史。古生代为初期热演化生烃阶段，整个华北地台以面式升降为主，烃源岩热演化程度基本相同。进入中生代以后，随着区域隆升、沉降活动加剧，地台活化，各区块中生界沉积地层薄厚不一，源岩热变程度出现较大差异；特别是在燕山期—喜马拉雅期，受差异块断活动的影响，使得古生界地层在东部地区支离破碎，埋藏深浅不一，加之局部岩浆作用频繁，各区块烃源岩热演化程度差异更为明显，油气生成历程更为复杂多样。总观全局（表3-2-12），现今各烃源岩热演化程度和油气生成有如下特点。
1.总体上东西分区，南高北低
西部鄂尔多斯坳陷区和沁水块坳烃源岩整体热演化程度比较高，Ro值一般在1.5%～3.0%之间，Ro＞1.8%的高变质区占两个块坳区总面积的70%以上，Ro值在0.6%～1.3%的低变质区仅分布在鄂尔多斯东北部及西部（前印支期隆升区）边缘，占不到坳陷区总面积的13%。
南华北地区济源—开封—永城一线，实测Ro值最高达6.10%，位于Ro＞2.0%等值线圈定的高变质源岩分布区，占块坳总面积的50%以上。并以此为中心，呈对称环带状向四周递减，至东濮块坳北部，徐州、宿州、淮南和襄城-沈丘块坳东南部，Ro值降低为0.6%～1.0%。
渤海湾坳陷区烃源岩总体热演化程度，较以上两个地区明显变低。Ro值一般在0.6%～1.8%之间，在区域上过成熟区与低成熟区相间排布，Ro＞2.0%的过成熟源岩分布区占不到坳陷区总面积的20%，多出现在中、新生代沉积中心部位。海西期以后的古隆升区约占东部总面积的40%，Ro值一般在0.6%～0.8%之间，多停滞在古生代末期的热演化阶段。
2.垂向上两套烃源岩热变程度相近，并保持连续的热演化序列
由华北地区上古生界煤系源岩和下古生界奥陶系灰岩（表3-2-13、表3-2-14）有机质热演化程度对比所示：①同一地区，两套源岩实测Ro值非常接近，在纵向上形成比较连续的热演化序列。上古生界煤系源岩热变程度高的地区，下古生界灰岩热变程度则更高；反之，缺失上古生界或上古生界热演化程度较低的古隆升区，下古生界灰岩热变程度也较低。②两套烃源岩在垂向上的热演化差异，以镜质体反射率Ro值衡量，一般在±0.2%左右，表明两套源岩所经历的热演化进程完全一致。
表3-2-13 华北地区各区块山西组有机质成熟演化范围


续表


表3-2-14 华北地区下古生界中奥陶统灰岩热变程度


3.古生界烃源岩演化在时间上可分为两大阶段
1）古生代—三叠纪深成演化阶段
据程克明、钟宁宁等（1996）系统研究结果，华北古生界烃源岩有机质热演化主要经历了两个发展阶段，四种演化成因类型，并具有五种古地热-有机质热变系统（表3-2-15）。油气生成高峰期主要发生在前燕山期，主要依据是：
表3-2-15 古生界烃源岩有机质热演化历史阶段


第一，全区石炭-二叠系的最低煤种牌号为长焰煤—肥煤，不存在褐煤；在古生界源岩沉积后长期隆升—岩浆活动较弱的地区，如冀东唐山地区、临清西部巨鹿地区、鲁西隆起区，冀北隆起区、大同-静乐块坳、鄂尔多斯西缘的石嘴山-青铜峡-固原地区、东北缘的东胜-府谷地区和南华北的徐淮块隆、合肥块坳，镜质体反射率Ro值一般多在0.6%～0.8%之间，tmax值为424～442℃，色变指数T.A.I值≤3。表明中生界三叠纪末期，古生界烃源岩已全部成热，并进入低成熟—成熟早期生烃阶段。
第二，三叠系沉积厚度大的地区，烃源岩整体热演化程度高。由（图3-2-13）和表3-2-12、13所示，沁水块坳，鄂尔多斯中南部及南华北地区的济源—开封—太康一带，三叠系沉积厚达2000～3700m，为早中生代的沉积中心区。现今烃源岩热演化程度也在全区表现最高，Ro值普遍＞2.0%，最大值为4.0%～6.0%。而渤海湾、鲁西、徐淮、襄城—沈丘、合肥以及鄂尔多斯西北缘，三叠系厚度＜500m，烃源岩现今Ro值一般只在0.6%～1.2%之间。据TTI法和康南公式推算，沁水-济源-太康等高热变源岩区，在三叠纪末古生界Ro已达到1.2%～1.75%，基本上进入常规生油高峰后期———凝析油湿气阶段。

图3-2-13 华北地区三叠系等厚图

上述结果表明：三叠纪时期，是古生界烃源岩有机质热演化最活跃的时期，也是一次油气生成的高峰期。在总体上奠定了现今华北地区古生界源岩有机热变程度东西分区、南高北低的基本面貌。
2）燕山期—喜马拉雅期差异演化阶段
这阶段主要发生在晚燕山期—喜马拉雅期断陷区内，变质作用明显，使古生界源岩发生了二次成烃。
区域构造演化史研究结果证实，燕山期—喜马拉雅期构造运动，在华北东部地区表现最为强烈，差异块断活动造成构造的分隔性，中、新生界沉积厚度变化极大，古地温场的不均衡性愈加明显。对于大部分地区古生界烃源岩而言，由于前一阶段奠定的有机质变质程度甚高，新生界厚度尚未达到补偿古地温所需的厚度，实际上有机质成烃演化已趋于停滞。但在古生界原始煤级较低，而且新生界沉积厚度较大的断陷内，发生了二次深成变质作用，使古生界烃源岩再度演化生烃，主要表现如下。
（1）平面分布上，东部地区古生界烃源岩热演化程度随新生界地层增厚而变高。在东濮、黄骅、文安、济阳、临清等第三系断槽区，古生界烃源岩热变程度，由其原始背景值Ro≈0.6%～0.8%分别升高至1.3%～1.8%，并由断槽中心向周边Ro呈环带状递减。但总体而言，这种二次深成变质生烃区的范围，被块断格局和沉降深度所限定，不呈大面积连续分布。这是东部地区与鄂尔多斯坳陷区生烃条件最显著的差异之一，从而决定了两者之间资源分布特点和规模的差别。
（2）纵向上具有“两段式”重叠热演化特征
秦建中等（1991）对苏桥-文安地区C—P煤层、炭质泥岩，以及老第三系暗色泥岩镜质体反射率Ro值随埋藏深度变化关系对比研究后发现：当埋深＞2900m时，C—P煤系Ro值随埋深增加变质程度增大的热演化曲线斜率，与老第三系源岩Ro-深度曲线斜率趋于一致，少数样品点由于受岩浆烘烤，热变程度很高，但不影响古生界总体热演化曲线的形态。特具意义的是，当埋深＜2900m时，老第三系的曲线斜率与＞2900m时曲线斜率一致，而C—P煤系曲线斜率趋近于零，即在＜2900m深度范围内Ro值保持在0.6%左右，并不随埋深增加而增加（图3-2-14、3-2-15）。这表明：①苏桥地区上古生界源岩在前第三纪曾经发生过一次生烃作用，当时的有机质成熟度Ro=0.6%；②在新生代二次深成变质过程中，它并不随着原来一次生烃的热演化轨迹继续生烃，而是埋藏到一定深度范围后，其Ro值沿着第三系源岩热演化轨迹演化，发生二次生烃作用，而且二次生烃量，足以形成目前苏桥地区相当规模的原生油气藏。
张春荣等（1995）在研究济阳块坳下古生界碳酸盐岩Ro值随埋深二次成烃演化，朱家蔚、许化政等（1987）对东濮块坳煤系二次成烃演化；程克明等（1996）对黄骅块坳古生界二次成烃演化（图3-2-15）；韩云生等（1992）对倪丘集断陷石炭二叠系煤系二次演化生烃研究，也均发现类似于苏桥地区的情况。这表明古生界二次生烃作用在华北地区具有普遍现象。
4.四种不同成因类型的生烃区
（1）中生代以来持续沉降型深成变质作用
如鄂尔多斯坳陷区、济源块凹、丘县块凹等。这些地区中生代以来的沉积演化基本相似，T—K1总的厚度约5000～6000m，K2—E济源＜6000m、丘县＞7000m。

图3-2-14 苏桥地区C—P、E 镜煤反射率随深度变化图


图3-2-15 黄骅块坳 镜煤反射率随深度变化图

丘县块凹烃源岩变质程度基本上受埋深所控制，三叠纪末Ro在0.6%～0.7%之间（据巨鹿地区钻井资料），而到中生代末（K1末）Ro在2.32%左右（据馆深1井资料），丘县块凹深洼部位由于K2—E厚度巨大，推测Ro可达4.0%以上。
同样的埋深条件，如果在正常地温梯度情况下，中生代末煤系Ro值可达到2.5%～3.0%，但济源块凹目前已达到6.0%，这除了中生界之上又沉积了5000～6000m的新生界地层，使其烃源岩有机质进一步演化变质以外，还与本区以断裂为通道的地下水热液活动和岩浆侵入烘烤变质作用有关。
（2）在第一阶段深成变质作用基础上，叠加有岩浆热液变质及岩浆烘烤作用引起的烃源岩有机质进一步演化。
如济源-太康块坳、沁水块坳等。
地下水热液变质作用，其热源来自地球深部的岩浆库或上地幔，以深断裂作为深部岩浆和热流上涌通道，并为地下水深循环提供了条件。以此因素形成的高变质带位于南华北北缘济源—开封—永城一线，与焦作-商丘深断裂毗邻，并出现了济源-郑州、开封-兰考、永城三个无烟煤高变质圈闭（图3-2-16）。这种高变质圈闭往往位于与北北东向断裂与焦-商断裂交叉部位，反映了断裂、岩浆、地下水深循环作用的相互依存关系。

图3-2-16 南华北地区山西组有机质成熟度分布示意图

岩浆热变质作用是岩浆体与烃源岩接触直接烘烤而形成的热变质系统。这种变质作用在沁水块坳表现较为突出，据地面调查及磁力资料，发现航磁ΔTa图上于盆地边缘的太原西山、阳泉、襄垣、阳城、霍县、祁县等出现一系列磁力高（图3-2-17）及在沁水块坳内部由高精度磁力测量发现的沁县-张店正磁异常体。这些均反映出岩浆岩存在的可能，其中祁县磁力高已被钻井和地震资料证实为燕山期侵入体（二长岩），其刺穿石炭系底界的面积达200km2以上。
由于火山岩侵入的不均一性，造成烃源岩热演化程度在平面上差异较大。如沁水块坳东部Ro值一般＞2.0%，西部介于1.0%～1.5%之间，北部太原—阳泉及南部晋城—阳块一带Ro高达3%～5%。
除沁水块坳以外，在华北其他地区燕山期侵入岩体也较普遍，但岩体规模不大，因此影响范围也不大。如北京西山、太原、西山、邯邢煤田、沧参1井、鲁西及徐淮隆起区的局部侵入体等，这些侵入体造成了煤系地层局部高变质圈闭。
（3）喜马拉雅期为主的二次生烃区
主要出现在渤海湾坳陷区的黄骅、文安、东濮、济阳和临清东部地区，以及南华北的商丘-黄口、襄城-沈丘等块坳。其共同之处是，前第三纪原始成熟度较低，Ro背景值多在0.5%～0.8%之间，残余生烃潜力较大，晚燕山期—喜马拉雅期的差异块断活动，使古生界源岩再度被深埋，发生二次深成热变质而大量生烃（表3-2-16）。所不同的是，由于各区二次生烃的起点条件（如一次生烃后的Ro值等）不同，加载在古生界烃源岩上覆的新生界厚度不一，加上局部地区岩浆岩侵入体的烘烤，使各地古生界烃源岩有机质热演化程度和生烃产物略有差别。在黄骅、文安、商丘-黄口和襄城-沈丘等块坳，源岩二次热变程度稍低，多处于成熟—高成熟阶段，生烃产物以常规油、轻质油和湿气为主。东濮、济阳和临清等块坳，源岩二次热变程度较高，多处于高成熟—过成熟早期阶段，生烃产物以湿气和干气为主。

图3-2-17 沁水块坳Ro异常与岩浆岩体及深部磁异常的关系

（4）印支期后的持续隆升区
主要出现在鲁西、冀北、徐淮、邢衡隆起等地，古生界烃源岩热演化和生烃作用主要发生在古生代—早中生代，由于其古埋藏深度浅，原始煤级和现今煤级都比较低（Ro=0.6%～0.8%），加之新生界加载厚度薄，也难以具备二次生烃的基本条件。
总起来看，华北古生界烃源岩有机质热演化峰值期具有西南早，东北晚，多期叠加的特点。鄂尔多斯、沁水、济源-太康等一次生烃区，油气的富集成藏有赖于燕山期以后的保存条件。渤海湾等二次生烃区油气富集成藏，一是取决于二次生烃规模，二是储盖层条件。印支期以来的持续隆升区，由于其生烃时期早，热演化程度低，总体上对油气富集成藏不利。
表3-2-16 华北古生界烃源岩二次生烃条件对比表

研究区新生界为一套红色地层，烃源岩基本上不发育，仅中牟、黄口、成武、鱼台凹陷有小范围的新生界暗色泥岩分布。其厚度小，有机质丰度低，成熟度低，生烃能力差，资源潜力小。

1.中牟凹陷的新生界烃源岩

（1）新生界烃源岩的分布

在中牟凹陷，出现暗色泥岩的层位有古近系沙河街组和孔店组。共有9口井钻遇沙河街组，Es₄、Es₂均为红层，Es₁见有少量暗色泥岩，Es₃钻遇暗色泥岩最多（表6-38）。

表6-38 中牟凹陷沙三段暗色泥岩统计

沙三段暗色泥岩在杜营次凹内和东吴次凹都有发育，但横向变化很快，展布面积较小（图6-47）。例如，在开参2井，暗色泥岩厚265.67m，占地层35.7%；在杜2井，暗色泥岩厚139.5m，占地层17.1%。在与开参2 井相距仅2km的开参4 井，暗色泥岩厚度为61.5m，占地层15.4%；至开参6井，暗色泥岩厚度迅速减薄至1.5m。因此推断，杜营次凹基本上是独立的生油凹陷。西部东吴次凹沙三段暗色泥岩厚度较小，开参3井钻遇52m，推测向南会有所增加，考虑到当时东吴的广大地区主要为河流－泛滥平原发育区，暗色泥岩厚度一般不会太大。岩相分析结果表明，开参2井和杜2井的沙三段沉积物最细，处于半深湖相。孔店组地层在杜营次凹缺失，在东吴次凹开深1井钻遇（未穿），在中下部夹75m的灰色泥岩，仅占地层总厚的4.4%。

图6-47 中牟凹陷沙三段有效烃源岩厚度（m）图

（2）烃源岩有机地球化学特征

1）有机质丰度：测试资料表明（表6-39），沙三段暗色泥岩有机碳含量为0.04%～1.01%，平均为0.12%～0.39%，氯仿沥青“A”为0.0018%～0.0515%，平均为0.0069%～0.0413%，为较差生油岩；孔店组暗色泥岩有机碳为0.01%～0.84%，平均为0.14%，氯仿沥青“A”平均为0.0035%，为非生油岩。

表6-39 中牟凹陷沙三段烃源岩有机质丰度

2）有机质类型：沙三段干酪根镜检仅分析了中1井一个样品，所获结果为类脂体57.8%，镜质体21.68%，壳质体14.74%，惰质体5.78%，类型指数43，定为Ⅱ₁型干酪根。据杜1井和开参3井生油岩热解分析结果，沙三段生油岩为腐殖型生油岩（表6-39）。

（3）有机质热演化特征

中牟凹陷沙三段烃源岩热演化方面的资料较少（表6-40）。杜1井2979.9～3400m的沙三段，生油岩热解峰温T_max在435～441℃之间，孢粉色变指数（T4I）为3.67（3003.65m处），表明处于生油阶段。中1井2911～3016m 处的沙三段，T_max为303～435℃，也已进入生油阶段；3054～3607m的沙四段，T_max为435～471℃，同样处于生油气阶段。总之，沙三段目前处于成熟阶段。

表6-40 中牟凹陷古近系有机质类型及热演化程度

据西北大学研究，中牟凹陷生油门限为2400m，结合中牟凹陷埋藏史分析，杜营次凹沙三段生油岩在上新世中期（Ng沉积晚期）进入生油门限，现今仍处于生油窗内，东吴次凹沙三段于上新世中期（Ng沉积晚期）进入生油门限，部分地层目前已进入湿气凝析油阶段。

2.黄口凹陷的新生界烃源岩

（1）烃源岩分布与有机地球化学特征

黄口凹陷的新生界仅在沙二段发育有暗色地层。沙二段现今埋深一般在1300m 以下，向西到商丘次凹，沙二段底界埋深可达1400m。沙二段岩性主要由深灰、浅灰色泥岩、含膏泥岩组成，厚度270～800m，西厚东薄，暗色泥岩最厚361.5m。

黄口凹陷沙二段暗色泥岩有机质丰度差别较大（表6-41），具西高东低的特点。例如，东部的丰参1井沙二段暗色泥岩有机碳平均为0.06%，中西部商1井和黄3井的沙二段生油岩有机碳平均为0.5%～0.6%；在西部黄2井，沙二段生油岩有机碳平均达1.06%。

（2）烃源岩有机质热演化特征

丰参1井和商1井沙二段烃源岩R_o值较低，为0.42%～0.45%。在黄口凹陷中部的商1井中，井深小于1250m 时，T_max低于435℃；井深大于1250m 时，T_max大于435℃。而在东部的丰参1井，沙二段烃源岩的T_max为366℃，低于生油门限值，显然还处于未成熟阶段。由此推测，沙二段在西部商丘次凹的深凹部位，可能存在少量成熟烃源岩，其他地区均处于未成熟阶段。

表6-41 黄口凹陷沙二段有机质丰度

3.成武凹陷和鱼台凹陷的新生界烃源岩特征及评价

在成武凹陷和鱼台凹陷的新生界沙三段和沙四段中也发育有泥岩。其中，在成武凹陷的成参1井和成参2井所见全为红色泥质岩，不具备生油条件。在鲁2井和鲁3井见有暗色泥岩，但厚度较小。其中，鲁3井见沙三下段暗色泥岩厚81m，占地层的40.6%；沙四段暗色泥岩厚81.5m，占地层的52.4%；孔店组暗色泥岩厚53m，占地层的16.8%。鲁2井沙二段暗色泥岩厚127m，占地层厚度的25.4%。但这两个井均钻于较高部位，推测凹陷中心暗色泥岩厚度可能会增大。

鲁2井沙二段暗色泥岩埋深在1800m 以上，未进入成熟门限。沙三段和沙四段生油指标较低，有机碳平均为0.24%，二价硫平均为0.76%，发光沥青为2.37×10^-3，属氧化－弱还原环境，基本不具备生油条件。推测鲁2井附近或成参2井以南不具备生油条件。

鲁3井沙三下段与沙四段暗色泥岩生油指标皆低，有机碳平均分别为0.25%和0.23%，基本也不具备生油条件。该井在成武次凹边缘，推测凹陷中心部位可能具备生油条件。

总之，成武凹陷新生界沙三下段和沙四段暗色泥岩生油指标低，属差生油岩。

鱼台凹陷尚未进行石油地质钻探，但有不少钾盐钻孔，丰钾2井完钻井深1296.28m，揭示沙河街组三－四段厚度为928.78m。据有关资料分析，沙河街组三－四段中下部暗色泥岩有机质丰度较好，有机碳为0.63%～1.06%，氯仿沥青“A”为0.0214%～0.0608%，总烃为（73.4～146.76）×10^-6，残余生油潜量为0.38～3.09mg/g（表6-42），属差－较好生油岩。

表6-42 鱼台凹陷丰钾1井和丰钾2井古近系有机质丰度统计

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