如何划分烃源岩的有机质类型？

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烃源岩的有机质类型是有机质的质量指标，它对烃源岩的生烃潜力起着重要作用。通常，烃源岩的有机质类型的经典划分为三分法，即采用煤化学中藻类体、孢子体和镜质体三种显微组分在范氏图上的演化轨迹，将有机质类型划分为Ⅰ型(腐泥型)、Ⅱ型(过渡型)和Ⅲ型(腐殖型)有机质。鉴于我国陆相地层生油岩的特殊性，我国普遍采用有机质三类五分的划分方案(表4-4)。

表4-4 有机质类型划分标准

(据黄第藩、李晋超，1984)

一、干酪根元素组成

干酪根是烃源岩中提纯浓缩的有机物质，其主要组成元素有C、H、O、N、S，其相对组成与干酪根的性质密切相关，因此利用H/C原子比和O/C原子比确定干酪根的类型是当前广泛使用的方法之一。Tissot等(1984)的研究表明，在所有类型的干酪根中，对1000个碳原子，相应存在500～800个氢原子，其次为氧原子，为25～300个，氮和硫是相对较少的原子，每1000个碳原子只伴有5～30个硫原子和10～35氮原子。

图4-6 江汉盆地低熟烃源岩干酪根元素图

由图4-6可以看出，江汉盆地低熟烃源岩H/C比多为1.2～1.6，O/C 比为0.05～0.30，多为Ⅰ型、Ⅱ型有机质。总体上讲，有20%样品属Ⅰ₁有机质，30%的样品属Ⅰ₂型有机质，45%样品属Ⅱ型有机质。进一步分析表明，江汉盆地各层段低熟烃源岩有机质类型有一定的差异(表4-5)。潜一段烃源岩有50%样品落入了Ⅰ₁型有机质的范围内，16%的样品落入Ⅰ₂型有机质范围内；而潜四段烃源岩有66%样品为Ⅱ型有机质，33%样品为Ⅰ₂型有机质，从总体上看，潜一段、潜二段烃源岩好于潜三段、潜四段烃源岩。

表4-5 江汉盆地低熟烃源岩元素分析结果

对于盐湖环境烃源岩来说，由于干酪根中S—S键、S—C键的离解能较C—C键的离解能低，因而干酪根中有机硫的含量对其低熟油的生成具有重要的意义。Orr(1986)依据美国加利福尼亚Monterey页岩的干酪根元素的分析结果，提出了高硫干酪根的概念，他将干酪根中有机硫含量在8%～14%或S/C比大于0.4 的干酪根定为高硫干酪根(表4-6)，并认为Santa Maria盆地和Santa Barbara沿岸的高硫干酪根是加利福尼亚地区高硫重质原油的烃源岩。

表4-6 依据干酪根中有机硫含量划分干酪根类型

(据Orr，1986)

江汉盆地潜江组烃源岩干酪根中，有机硫含量介于 3.974%～11.654% 之间，S/C比介于0.02～0.08(图4-7)，这表明潜江组烃源岩干酪根既有高硫干酪根，也有中等—低硫干酪根。潜江组富硫的重质原油与其干酪根中高的有机硫含量有着成因联系。

图4-7 江汉盆地潜江组烃源岩干酪根S/C原子比、O/C原子比组成图

二、岩石热解资料

岩石热解资料也可有效地区分有机质类型。邬立言等(1986)绘制了一系列的图版来划分有机质类型。黄第藩等(1991)也曾用I_H、I_O与S₂/S₃之间的X型图版来划分有机质类型。图4-8是江汉盆地烃源岩氢指数与T_max关系图，从图中可以看出，江汉盆地烃源岩多属Ⅰ型、Ⅱ型有机质。图4-9是江汉盆地古近系烃源岩热解氢指数分布直方图，由图可见，潜一段烃源岩主要是Ⅱ₁型，其次为Ⅲ₁型有机质，15个样品平均氢指数为753mg烃/g有机碳，明显好于其他各层段；潜二段烃源岩，Ⅰ₁型和Ⅱ型有机质各占36%，其次为Ⅰ₂型，13个样品的平均氢指数为666mg烃/g有机碳；潜三段烃源岩Ⅱ型有机质占44.4%，其次为Ⅰ₂型，为33.3%，9个样品的平均氢指数为500mg烃/g有机碳；潜四段烃源岩Ⅲ₁型为33.3%，其次为Ⅰ₂型，为25%，12个样品平均氢指数为402mg烃/g有机碳。新沟嘴组烃源岩样品少(仅有2个)，尚嫌代表性，为Ⅲ型有机质。这与岩石热解X型图版对江汉盆地烃源岩有机质类型的划分基本是一致的(图4-10)。

图4-8 江汉盆地烃源岩氢指数与T_max分类图版

图4-9 江汉盆地烃源岩岩石热解氢指数分布直方图

图4-10 江汉盆地烃源岩岩石热解分类X型图版

三、甾烷相对组成

甾烷类生物标志物在成岩及深成作用初期结构不易变化，能较好地反映生物先驱物组成的本来面貌，因而也是确定有机质类型的定性参数。目前，人们广泛采用ααα-20 R构型的C₂₇、C₂₈和C₂₉三个碳数甾烷的相对组成的变化来划分母质类型。一般而言，低等水生生物以富含C₂₇甾烷为特征，而高等陆生植物以C₂₉甾烷为主，其次是C₂₈甾烷。图4-11是江汉盆地古近系甾烷相对组成图。由图中可以看出，潜一段、潜二段烃源岩多属Ⅰ型、Ⅱ型有机质，潜三段、潜四段多属Ⅱ型有机质。

图4-11 江汉盆地烃源岩甾烷相对组成三角图

四、利用全岩显微组分组成判断有机质类型

全岩分析所得的烃源岩显微组分相对组成乃是有机质类型的客观反映。如前所述，江汉盆地烃源岩显微组分组成中具有“惰性组分贫乏”的特点，镜质组、壳质组、腐泥组三者之间不同比例的配比关系反映了其生源的特点。如图4-12所示，约有40%的样品腐泥组含量大于50%，另约有60%的样品腐泥组含量在0～50%之间，表明江汉盆地烃源岩以Ⅱ、Ⅰ型有机质为主。

图4-12“壳质组+腐泥组”、腐泥组、矿物沥青基质含量与有机质类型关系图

需要指出的是，全岩分析中矿物沥青基质这一显微组分相当于干酪根组分中的无定形组分。然而，由于隐含在矿物沥青基质中的有机质的“量”和“质”无法直接检测，因而会影响到对矿物沥青基质的评价。研究表明，矿物沥青基质含量往往与干酪根制备过程中回收的无定形物质的量呈明显的正相关关系，且与可溶有机质中微生物生源的输入量变化趋势一致(王铁冠等，1995)。因而，矿物沥青基质含量也应该作为与低等生源有机质有关的因素纳入类型评价。

图4-12 是江汉盆地古近系烃源岩腐泥组含量、“壳质组+腐泥组”含量与矿物沥青基质含量之间的关系，从图中，可以看出，潜二段、潜一段烃源岩中Ⅰ型有机质所占比例较高，而潜三段、潜四段和新沟嘴组烃源岩则以Ⅱ型有机质为主。

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