胶莱盆地东北部白垩系烃源岩特征与评价

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.083

现代地质 ›› 2023, Vol. 37 ›› Issue (05): 1358-1368.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2022.083

胶莱盆地东北部白垩系烃源岩特征与评价

可行¹^,²^,³(), 赵青芳¹^,³(), 吴飘¹^,³, 杨传胜¹^,³, 廖晶¹^,³, 龚建明¹^,³

1.青岛海洋地质研究所,山东青岛 266237
2.山东科技大学地球科学与工程学院,山东青岛 266590
3.青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室,山东青岛 266237

收稿日期:2022-05-06 修回日期:2022-10-15 出版日期:2023-10-10 发布日期:2023-11-14
通讯作者: 赵青芳,女,硕士,高级工程师,1980年出生,地球化学专业,主要从事海洋油气地球化学研究。Email:zqingfang@mail.cgs.gov.cn。
作者简介:可行,男,硕士,1995年出生,地球化学专业,主要从事地球化学研究。Email:1132720355@qq.com。
基金资助:
崂山实验室科技创新项目(LSKJ202203401);山东省自然科学基金项目(ZR2020MD071);国家自然科学基金项目(42076220);中国地质调查局地质调查项目(DD20230317)

Characteristics and Evaluation of Cretaceous Source Rocks in the Northeastern Jiaolai Basin

KE Xing¹^,²^,³(), ZHAO Qingfang¹^,³(), WU Piao¹^,³, YANG Chuansheng¹^,³, LIAO Jing¹^,³, GONG Jianming¹^,³

1. Qingdao Institute of Marine Geology, Qingdao, Shandong 266237, China
2. School of Earth Sciences and Engineering, Shandong University of Science and Technology, Qingdao, Shandong 266590, China
3. Laboratory for Marine Mineral Resources, Qingdao National Laboratory for Marine Science and Technology, Qingdao, Shandong 266237, China

Received:2022-05-06 Revised:2022-10-15 Online:2023-10-10 Published:2023-11-14

摘要/Abstract

摘要：

胶莱盆地具有页岩气形成条件和勘探潜力,本研究对胶莱盆地莱阳凹陷和海阳凹陷中部、西南部的白垩系莱阳组水南段和逍仙庄段露头泥页岩进行了系统采样与有机地球化学测试,以期为后续盆地内页岩气的研究和勘探提供基础资料。数据分析得出研究区白垩系莱阳组烃源岩总体品质中等-差。莱阳凹陷水南段仅有22%的样品为有机质丰度中等的Ⅱ₂型成熟烃源岩,海阳凹陷中部水南段仅有16%的样品为有机质丰度较差的Ⅱ₂型成熟烃源岩,海阳凹陷西南部水南段仅有22%的样品为有机质丰度较差的Ⅱ₂型低成熟烃源岩,除去以上达到有效烃源岩标准的样品,其余样品均为非烃源岩。通过分析各项有机地球化学参数,认为本次样品遭受了强烈的风化淋漓作用,导致各项参数普遍偏低,在该区烃源岩评价中的作用有限,但可提供一份基础资料作为在胶莱盆地莱阳组研究的参考。露头样品相对于井下样品品质差异较大,部分构造稳定的露头区可能烃源岩保存条件较好。结合大量前人研究成果综合分析认为,莱阳组水南段烃源岩在后期遭受了强烈的风化,使露头样品的测试结果表现为不利于有机质保存的氧化环境,而井下样品的测试结果则表明烃源岩形成于还原环境且生源以藻类为主,所以莱阳组烃源岩的实际品质可能优于本次样品,因此推测莱阳组水南段存在一套较好的烃源岩。

关键词: 胶莱盆地, 白垩系莱阳组, 水南段烃源岩, 有机地球化学

Abstract:

Previous research shows that the Jiaolai Basin has shale gas formation conditions and exploration potential.This study encompasses systematic sampling and organic geochemistry analysis on shale outcrops in the Shuinan and Xiaoxianzhuang members of the Cretaceous Laiyang Formation in the middle and southwestern Laiyang Sag and Haiyang Sag in the Jiaolai Basin.The study aims to contribute basic data to future shale gas research and exploration in the basin.Data analysis shows that the overall quality of local Cretaceous Laiyang Formation source rocks is medium to poor.For the Shuinan Member, only 22% of the samples from the Laiyang depression are type Ⅱ₂ mature source rocks with medium organic matter abundance, only 16% of the samples from the central Haiyang depression are type Ⅱ₂ mature source rocks with low organic matter abundance, and only 22% of the samples from the southwest Haiyang depression are type Ⅱ₂ low mature source rocks with low organic matter abundance.Except for certain samples that meet the effective source rock standard, the remaining samples from these three sampling spots are non-source rocks.Through analyzing the various organic geochemical data, we considered that the samples have undergone from strong weathering and dripping, resulting in generally low content, which plays a limited role in the evaluation of local source rocks.However, our study can contribute basic data as a reference for sampling in the Laiyang Formation of the Jiaolai Basin.The quality of outcrop samples differs greatly from that of core samples, and some outcrops with stable structures may have better preservation conditions of source rocks.Combined with the comprehensive analysis of a substantial published data, we considered that the source rocks in the Shuinan Member (Laiyang Formation) underwent strong weathering in the late stage, and thus the samples show an oxidizing environment that is not conducive to organic matter preservation.Meanwhile, our results on core samples show that the source rocks were formed in the original environment and the source rocks are mainly algae, so the actual quality of Laiyang Formation source rocks may be much better than this sample.Therefore, we speculated that there is a set of good source rocks in the Shuinan Member of Laiyang Formation.

Key words: Jiaolai Basin, Cretaceous Laiyang Formation, source rock of Shuinan Member, organic geochemistry

中图分类号:

P618.13

可行, 赵青芳, 吴飘, 杨传胜, 廖晶, 龚建明. 胶莱盆地东北部白垩系烃源岩特征与评价[J]. 现代地质, 2023, 37(05): 1358-1368.

KE Xing, ZHAO Qingfang, WU Piao, YANG Chuansheng, LIAO Jing, GONG Jianming. Characteristics and Evaluation of Cretaceous Source Rocks in the Northeastern Jiaolai Basin[J]. Geoscience, 2023, 37(05): 1358-1368.

图/表 13

图1 胶莱盆地构造单元及取样点位置图(据文献[11]修改)

Fig.1 Location of structural units and sampling spots in the Jiaolai Basin (Modified after reference [11]).

图2 胶莱盆地莱阳组地层综合柱状图

Fig.2 Comprehensive stratigraphic column of Laiyang Formation in the Jiaolai Basin

表1 胶莱盆地下白垩统烃源岩干酪根显微组分统计

Table 1 Kerogen macerals of Lower Cretaceous source rocks in the Jiaolai Basin

采样地点	层段	岩性	壳质组(%)	镜质组(%)	惰质组(%)	类型指数	有机质类型
海阳凹陷中部	水南段	绿灰色页岩	83	10	7	27.00	Ⅱ₂
海阳凹陷中部	水南段	灰色泥岩	87	6	7	32.00	Ⅱ₂
海阳凹陷中部	水南段	深灰色泥岩	90	6	4	36.50	Ⅱ₂
海阳凹陷中部	水南段	绿灰色泥岩	94	2	4	41.50	Ⅱ₁
海阳凹陷中部	水南段	黑色泥岩	88	5	7	33.25	Ⅱ₂
海阳凹陷中部	水南段	黑色泥岩	86	8	6	31.00	Ⅱ₂
莱阳凹陷	逍仙庄段	灰绿色泥岩	65	25	10	3.75	Ⅱ₂
莱阳凹陷	逍仙庄段	绿灰色泥岩	75	19	6	17.25	Ⅱ₂
莱阳凹陷	水南段	深灰色页岩	84	10	6	28.50	Ⅱ₂
莱阳凹陷	水南段	深灰色页岩	93	4	3	40.50	Ⅱ₁
莱阳凹陷	水南段	深灰色页岩	92	5	3	39.25	Ⅱ₂
莱阳凹陷	水南段	深灰色页岩	8l	12	7	24.50	Ⅱ₂
莱阳凹陷	水南段	灰绿色页岩	78	16	6	21.00	Ⅱ₂
莱阳凹陷	水南段	绿灰色页岩	80	13	7	23.25	Ⅱ₂
莱阳凹陷	水南段	灰色页岩	89	6	5	35.00	Ⅱ₂
海阳凹陷西南部	水南段	黑色页岩	91	5	4	37.75	Ⅱ₂
海阳凹陷西南部	水南段	黑色页岩	91	4	5	37.50	Ⅱ₂
海阳凹陷西南部	水南段	绿灰色泥岩	92	3	5	38.75	Ⅱ₂
海阳凹陷西南部	水南段	黑色泥岩	92	3	5	38.75	Ⅱ₂
海阳凹陷西南部	水南段	深灰色泥岩	93	3	4	40.25	Ⅱ₁
海阳凹陷西南部	水南段	绿灰色页岩	93	3	4	40.25	Ⅱ₁

图3 胶莱盆地莱阳组烃源岩IH/IO图

Fig.3 IH / IO diagram of source rocks of Laiyang Formation in the Jiaolai Basin

图4 胶莱盆地莱阳组烃源岩样品范氏图

Fig.4 Van der Waals diagram of source rocks of Laiyang Formation in the Jiaolai Basin

图5 胶莱盆地莱阳组干酪根类型碳同位素判定结果

Fig.5 Carbon isotope compositions of kerogen types of Laiyang Formation in the Jiaolai Basin

表2 胶莱盆地下白垩统烃源岩有机质热演化数据

Table 2 Thermal evolution data of organic matter from Lower Cretaceous source rocks in the Jiaolai Basin

采样点	层段	R_o (%)	CPI	OEP	T_max ( ℃)	热演化程度
海阳凹陷中部	水南段	0.97	1.12	1.08		成熟
海阳凹陷中部	水南段	1.74	0.85	0.92		高成熟
莱阳凹陷	逍仙庄段	0.61	1.56	1.63		低成熟
莱阳凹陷	水南段	0.83	1.05	1.09	495	成熟
莱阳凹陷	水南段	1.03	1.06	1.11	505	成熟
莱阳凹陷	水南段	0.88	1.13	1.07	510	成熟
莱阳凹陷	水南段	0.84	1.04	1.10		成熟
莱阳凹陷	水南段	0.96	1.13	1.15		成熟
海阳凹陷西南部	水南段	0.51	1.96	1.74		低成熟
海阳凹陷西南部	水南段	0.5	1.88	2.01		低成熟
海阳凹陷西南部	水南段	0.7	1.76	1.83		低成熟
海阳凹陷西南部	水南段	0.56	2.12	2.30		低成熟

表3 胶莱盆地下白垩统莱阳组烃源岩有机质族组分及热解参数

Table 3 Organic matter group components and pyrolysis parameters of Lower Cretaceous Laiyang Formation source rocks in the Jiaolai Basin

采样点	层段	TOC(%)	氯仿沥青“A”(%)	S₁(mg/g)	S₂(mg/g)	S₁+S₂(mg/g)
海阳凹陷中部	水南段	0.21	0.0008	0.01	0.01	0.02
海阳凹陷中部	水南段	0.19	0.0012	0.01	0.01	0.02
海阳凹陷中部	水南段	0.16	0.0015	0.01	0.01	0.02
海阳凹陷中部	水南段	0.15	0.0019	0.01	0.01	0.02
海阳凹陷中部	水南段	0.52	0.0016	0.05	0.01	0.06
海阳凹陷中部	水南段	0.45	0.0008	0.01	0.01	0.01
莱阳凹陷	逍仙庄段	0.l	0.0014	0.01	0.01	0.02
莱阳凹陷	逍仙庄段	0.18	0.0026	0.0l	0.01	0.02
莱阳凹陷	水南段	1.3	0.0023	0.01	0.19	0.2
莱阳凹陷	水南段	0.21	0.0035	0.0l	0.01	0.02
莱阳凹陷	水南段	0.4	0.0015	0.01	0.01	0.02
莱阳凹陷	水南段	1.6l	0.0032	0.01	0.22	0.23
莱阳凹陷	水南段	0.34	0.0007	0.01	0.01	0.02
莱阳凹陷	水南段	0.07	0.0008	0.01	0.01	0.02
莱阳凹陷	水南段	0.46	0.0017	0.02	0.01	0.03
海阳凹陷西南部	水南段	0.14	0.0004	0.01	0.01	0.02
海阳凹陷西南部	水南段	0.18	0.0006	0.01	0.01	0.02
海阳凹陷西南部	水南段	0.14	0.0018	0.01	0.01	0.02
海阳凹陷西南部	水南段	0.35	0.0300	0.01	0.01	0.02
海阳凹陷西南部	水南段	0.14	0.0039	0.01	0.01	0.02
海阳凹陷西南部	水南段	0.23	0.0011	0.01	0.01	0.02

图6 胶莱盆地莱阳组烃源岩TOC评价结果

Fig.6 TOC evaluation results of Laiyang Formation source rocks in the Jiaolai Basin

图7 本次取样点露头剖面 (a)为莱阳水南段粉砂岩裂隙中的沥青;(b)为海阳水南段灰黑色泥岩

Fig.7 Outcrop profile of this sampling point

表4 莱阳凹陷水南段烃源岩饱和烃气相色谱参数

Table 4 Gas chromatographic parameters of saturated hydrocarbon in Lower Cretaceous Shuinan Member of Laiyang depression

主峰碳	OEP	CPI	$w (C 21 + C 22) w (C 28 + C 29)$	$w (P r) w (n C 17)$	$w (P h) w (n C 18)$	$w (P r) w (P h)$
16	1.05	1.09	0.97	1.36	1.41	1.04
18	1.06	1.11	1.16	0.69	0.79	1.32
25	1.13	1.07	0.94	3.03	1.66	1.70
26	1.04	1.10	0.80	0.44	0.60	1.29
17	1.13	1.15	1.12	0.23	0.40	0.98
18	1.05	1.09	0.74	0.32	0.47	1.13

表4 莱阳凹陷水南段烃源岩饱和烃气相色谱参数

Table 4 Gas chromatographic parameters of saturated hydrocarbon in Lower Cretaceous Shuinan Member of Laiyang depression

主峰碳	OEP	CPI	$w (C 21 + C 22) w (C 28 + C 29)$	$w (P r) w (n C 17)$	$w (P h) w (n C 18)$	$w (P r) w (P h)$
16	1.05	1.09	0.97	1.36	1.41	1.04
18	1.06	1.11	1.16	0.69	0.79	1.32
25	1.13	1.07	0.94	3.03	1.66	1.70
26	1.04	1.10	0.80	0.44	0.60	1.29
17	1.13	1.15	1.12	0.23	0.40	0.98
18	1.05	1.09	0.74	0.32	0.47	1.13

图8 莱阳凹陷露头及井下样品沉积环境判别图(莱孔1井数据据刘洪营等[3])

Fig.8 Sedimentary environment discrimination diagram of outcrop and downhole samples in Laiyang depression

图9 莱孔1井水南段烃源岩C27、C28、C29甾烷组成(据文献[3])

Fig.9 Sterane composition of C27, C28 and C29 for source rocks in Shuinan Member of well Laikong 1 (After reference [3])

参考文献 21

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