川北地区二叠系大隆组烃源岩地球化学特征及沉积环境.pdf

第 35 卷 第 5 期2023 年 9 月岩性油气藏LITHOLOGIC RESERVOIRSVol.35 No.5Sept.2023郭谨豪等：川北地区二叠系大隆组烃源岩地球化学特征及沉积环境收稿日期：2023-03-03；修回日期：2023-05-11；网络发表日期：2023-07-06基金项目：国家自然科学基金“深层无机流体-有机质作用生气机制及同位素分馏效应”（编号：41973068）与中国石油科技项目“高过成熟烃源岩生排气机理与大气田（区）气源灶潜力评价研究”（编号：2021DJ0601）联合资助。第一作者：郭谨豪（1987），男，中国石油勘探开发研究院在读硕士研究生，研究方向为油气地球化学。地址：（100083）北京市海淀区学院路 20 号中国石油勘探开发研究院。Email：jinhao_。通信作者：胡国艺（1968），男，博士，教授级高工，主要从事油气地球化学研究工作。Email：。文章编号：1673-8926（2023）05-0139-14DOI：10.12108/yxyqc.20230514引用：郭谨豪，胡国艺，何坤，等.川北地区二叠系大隆组烃源岩地球化学特征及沉积环境 J.岩性油气藏，2023，35（5）：139-152.Cite：GUO Jinhao，HU Guoyi，HE Kun，et al.Geochemical characteristics and sedimentary environment of source rocks of PermianDalong Formation in northern Sichuan Basin J.Lithologic Reservoirs，2023，35（5）：139-152.川北地区二叠系大隆组烃源岩地球化学特征及沉积环境郭谨豪1，2，胡国艺1，2，何 坤1，2，米敬奎1，2，田连杰1，2，贺 飞1，2，郭楚媛3，卢梦蝶3（1.中国石油勘探开发研究院，北京 100083；2.中国石油集团公司 油气地球化学重点实验室，北京 100083；3.中国矿业大学（北京），北京 100083）摘要：通过对川北地区上二叠统大隆组 3 条野外剖面进行系统采样和地球化学特征分析，从沉积背景、热液活动与上升流、古气候和古盐度、水体环境等 4 个方面分析了烃源岩的沉积环境，并对有机质富集模式和勘探潜力进行了探讨。研究结果表明：川北地区二叠系大隆组烃源岩岩性主要为泥质、硅质泥灰岩，有效厚度为 1040 m，有机质丰度高、类型好，TOC 平均值为 4.58%，以2型为主，生烃潜力大，平均热解生烃潜量为 5.90 mg/g。盆地边缘广元地区长江沟剖面和西北乡剖面处于成熟阶段，Ro值分别为 0.72%和1.06%，盆地东部大两乡剖面平均 Tmax值为 604，达过成熟阶段，广元梁平海槽大隆组生气量达 432.381012m3，常规天然气资源量为1.701012m3，页岩气资源量达万亿方级，是一套生气潜力较大的海相优质烃源岩。研究区大隆组优质烃源岩形成于水体缺氧半局限循环的大陆边缘环境，经历了海槽发育雏形期和海槽发育扩展期 2期水体环境的演变，其中，雏形期呈现缺氧局部厌氧缺氧的非硫化夹硫化环境，有机质不发育；扩展期为贫氧缺氧主体厌氧缺氧环境，热液活动与上升流导致生物繁盛，火山喷发的酸性气体与半封闭水体环境共同造就了长时期大范围的厌氧硫化静海环境，有利于有机质的富集与保存，在西北乡和长江沟等斜坡陆棚区表现出较高的TOC 值，弱滞留硫化环境中TOC 值最大，中等滞留硫化环境次之，强滞留硫化环境中TOC 值最小。研究区大隆组页岩气和源于大隆组热解气的长兴组飞仙关组优质气藏为主要勘探方向。关键词：地球化学特征；生烃潜力；缺氧半局限环境；热液活动；有机质富集模式；大隆组；上二叠统；广元梁平海槽；川北地区中图分类号：TE122.1+13；P618.13文献标志码：AGeochemical characteristics and sedimentary environment of source rocksof Permian Dalong Formation in northern Sichuan BasinGUO Jinhao1，2，HU Guoyi1，2，HE Kun1，2，MI Jingkui1，2，TIAN Lianjie1，2，HE Fei1，2，GUO Chuyuan3，LU Mengdie3（1.PetroChina Research Institute of Petroleum Exploration and Development，Beijing 100083，China；2.Key Laboratoryof Petroleum Geochemistry，CNPC，Beijing 100083，China；3.China University of Mining and Technology（Beijing），Beijing 100083，China）Abstract：Through systematic sampling and geochemical characteristics analysis of three field profiles of Upper140岩性油气藏第 35 卷第 5 期Permian Dalong Formation in northern Sichuan Basin，the sedimentary environment of source rocks was analyzedfrom four aspects of sedimentary background，hydrothermal activity and upwelling，paleoclimate and paleosalinity，and water environment，and the organic matter accumulation model and exploration potential were discussed.The results show that：（1）The Permian Dalong Formation in northern Sichuan Basin has argillaceous and siliceous source rocks with an effective thickness of 10-40 m，a high abundance of organic matters（the average contentof organic carbon is 4.58%），good types of organic matters（type 2organic matter is dominant），and great hydro-carbon generation potential（the average pyrolysis hydrocarbon generation potential is 5.90 mg/g）.The Changjiang-gou profile and Xibeixiang profile in Guangyuan area at the margin of Sichuan Basin are in mature stage，with Rovalues of 0.72%and 1.06%，respectively.The average Tmaxvalue of Daliangxiang profile in the eastern part of thebasin is 604，reaching an over mature stage.The gas generation of Dalong Formation in Guangyuan-Liangpingtrough reaches 432.381012m3，with conventional natural gas resource of 1.701012m3and shale gas resourcein trillions of cubic meters，which is a set of marine high-quality source rocks with large gas potential.（2）Thehigh-quality source rocks of Dalong Formation in the study area were formed in a continental margin environmentwith semi-limited cycle of water hypoxia，and experienced two stages of the evolution of water environment，inclu-ding embryonic stage and expansion stage of the trough development.In the early stage，there was anoxic-localanaerobic-anoxic unvulcanized and sulphide environment，and organic matter was not developed.In the middleand late stages，there was an oxygen-poor-anoxic-main anaerobic-anoxic environment.Organic matter enrichment was closely related to hydrothermal activity and upwelling.The acid gas from volcanic eruptions and thesemi enclosed water environment jointly formed a long-term and large-scale anaerobic hydrodesulfurization environment，which was conducive to the enrichment and preservation of organic matters.It shows a high TOC valuein the slope shelf areas such as Xibeixiang and Changjianggou.The TOC value is the greatest in the weak sulfuration environment，followed by the moderate sulfuration environment，and the TOC value is the smallest in astrong retention vulcanization environment.（3）Shale gas of Dalong Formation and high-quality reservoir gasfrom Changxing-Feixianguan Formation in Guangyuan-Liangping trough are the main exploration directions.Key words：geochemical characteristics；hydrocarbon generation potential；hypoxic semi-limited environment；hydrothermal activity；organic matter enrichment model；Dalong Formation；Upper Permian；Guangyuan-Liangpingtrough；northern Sichuan Basin0引言川北地区经勘探实践证实发育海陆叠合的多套地层，目前已经在多个层系中获得了工业气流，是四川盆地天然气勘探的重点领域1-2。海相优质烃源岩的发育是形成大型油气田的必要物质基础，针对川北地区多套海相烃源岩的地球化学特征和发育环境，以往开展了大量研究工作，主要集中在寒武系和二叠系烃源岩2。近年来，对上二叠统大隆组烃源岩的研究逐渐得到重视。李红敬等3从有机质富集机理入手，提出大隆组沉积于厌氧、缺氧环境，高生物生产力与海底热液流体活动有关；刘康林等4认为大隆组以深水相为主，广旺地区濒临深水海湾边缘，已接近台地边缘；李牛等5研究发现，在大隆组中部有机碳（TOC）、过剩铝，Cu，Ni 和 Cd 等含量出现高值，具备优质烃源岩特征，指出该烃源岩层发育于上升流盛行的地区；腾格尔等6发现龙门山构造带北段发育二叠系栖霞组茅口组碳酸盐岩、大隆组和寒武系底部泥质优质烃源岩；夏茂龙等7和付小东等8均发现四川盆地北缘大隆组烃源岩具有较高的有机质丰度，有机质类型以 和型为主，是一套海槽优质烃源岩，具有生油生气的潜力；何贵松等9指出大隆组为裂陷盆地深水台凹泥岩-灰质泥岩互层型，生烃潜力大、物性好；张毅等10提出上寺剖面大隆组有机质类型划分为形态有机质、弥散有机质和沥青，认为表层生产力增加及底层海水缺氧控制了TOC的变化；胡国艺等11通过对 2 条大隆组剖面的详细分析后，提出川北地区大隆组发育优质烃源岩，是该地区天然气主要气源之一。尽管川北地区大隆组烃源岩研究取得了一些进展，但对区域不同相带的有机地球化学特征差异、烃源岩发育环境的横向变化规律及有机质富集模式等还需要深化认识。通过对川北地区发育于不同沉积相带的长江沟、西北乡和大两乡 3 条剖面系统测量、取样和地球化学分析评价，探讨该区大隆组主力烃源岩的生烃潜力、沉积环境和有机质富集模式，以期为川北地区油气勘探提供借鉴。1地质概况川北地区位于四川盆地北部，在构造上属于龙泉山背斜带北部，西缘为龙门山北段冲断带，北部为米仓山台缘凸起带，基底为前震旦系，沉积地层郭谨豪等：川北地区二叠系大隆组烃源岩地球化学特征及沉积环境2023 年141从震旦系到白垩系均有分布，经历了新元古代早中生代的克拉通盆地构造及晚三叠世以来的多期陆内构造演化过程，发育了海陆叠合的多套地层，具有多套生储盖组合1-2，分别为下寒武统、上奥陶统下志留统、下二叠统和上二叠统生储盖组合。目的层段上二叠统大隆组烃源岩分布于四川盆地北缘相对狭窄的呈北西南东向长条状展布的广元梁平海槽中，埋藏深度为 4 0005 000 m，主要为开阔台地、斜坡陆盆相沉积（图 1a），发育一套海陆过渡沉积环境下的产物，岩性组合复杂，泥岩图 1川北地区上二叠统大隆组沉积相分布（a）及 LB1 井岩性地层综合柱状图（b）（根据文献 2 修改）Fig.1Distribution of sedimentary facies of Upper Permian Dalong Formation（a）and stratigraphic column of well LB1（b）in northern Sichuan Basin类、灰岩类等均有发育（图 1b）2。2典型剖面大隆组地层特征对剖面或单井进行地球化学系统采样分析是明确烃源岩纵向分布的重要途径。川北地区单井烃源岩系统取心资料缺乏，故以盆地周缘发育斜坡深水陆棚盆地相的 3 个典型露头剖面为代表，通过系统采样进行烃源岩地球化学分析和生烃评价。2.1长江沟剖面长江沟剖面位于广元市剑阁县上寺村长江沟，构造上属于矿山梁背斜东南翼。该剖面大隆组为深水陆棚沉积，出露良好，沉积地层连续，是我国二叠系三叠系的重要剖面之一。该剖面出露的二叠系自下而上依次为中二叠统梁山组（P2l）、栖霞组（P2q）和茅口组（P2m），上二叠统吴家坪组（P3w）和大隆组（P3d）。大隆组厚度约 27 m，底部与下伏吴家坪组青灰色厚层状细晶石灰岩呈平行不整合接触，中间夹薄层风化壳；下部以黑色中层状硅质泥灰岩为主，单层厚度为 2025 cm，岩性坚硬，富含菊石（图 2a，2b）；中部为薄层黑色灰质泥岩（图 2c），见菊石化石，充填方解石脉；上部为灰黑色泥质灰岩夹灰岩透镜体（图 2d），硅质泥灰岩层理发育，上部颜色逐渐变浅（黑色变为灰色）；顶部见浅黄色软性铝土质泥岩，与上覆飞仙关组呈平行不整合接触（图 3a）。泥岩中碳酸盐质量分数为 26.6%42.3%，平均为 36.6%；硅质质量分数为 25.3%47.0%，平均为 36.3%；黏土质量分数为 12.5%25.2%，平均为18.1%，表现为高脆性矿物、低黏土矿物的特征，属于中钙-中硅泥岩。岩相以硅质岩相和灰质岩相为主。2.2西北乡剖面西北乡剖面位于广元朝天西北乡。剖面出露的大隆组为深水陆棚沉积，岩性主要为黑色泥质灰岩、硅质灰岩、灰质泥岩，总厚度约为 22 m。大隆组下部与下伏吴家坪组青灰色厚层状细晶石灰岩呈平行不整合接触，中间夹薄层风化壳；下部为黑色中层状泥质灰岩和硅质灰岩（图 2e），硅质灰岩层理注：1.龙门山台缘断褶带；2.米仓山台缘凸起；3.大巴山台缘断褶带；4.龙泉山背斜；5.川北低平断褶带；6.川中平缓断褶带；7.川西南低陡断褶带；8.川东高陡断褶带；9.川南低陡断褶带；10.湖北湖南贵州台缘断褶带；11.峨眉山凉山断块带。10地层系三叠系二叠系统下统上统组飞仙关组大隆组吴家坪组段二段一段GR/API0250深度/m岩性岩相中低碳-高硅-低钙泥岩富碳-高硅-低钙泥岩沉积相浅水陆棚深水陆棚层序一级二级体系域TSTTSTHST5 3805 3905 4005 4105 420HST浅水陆棚高碳-中硅-中钙泥岩AB（a）（b）10深水陆棚盆地142岩性油气藏第 35 卷第 5 期图 2川北地区典型剖面上二叠统大隆组岩性照片Fig.2Lithologies of typical profiles of Upper Permian Dalong Formation in northern Sichuan Basin发育；中部为薄层泥岩、中层状灰质泥岩及灰岩透镜体（图 2f，2g）；上部为泥质灰岩（图 2h），颜色逐渐变浅（黑色变为灰色），顶部与上覆三叠系飞仙关组呈平行不整合接触（图 3b）。泥岩中碳酸盐质量分数为 2.8%22.3%，平均为13.4%，硅质质量分数为35.0%77.8%，平均为55.3%，黏土质量分数为4.9%21.4%，平均为 13.5%，脆性矿物含量较高，属于低钙-高硅泥岩。岩相以硅质岩相和灰质岩相为主。2.3大两乡剖面大两乡剖面位于广元市旺苍县三江镇大两乡，大隆组发育盆地相，沉积厚度约为50 m，底部与下伏吴家坪组青灰色灰岩呈平行不整合接触，中间夹薄层风化壳；下部以黑色薄层状泥页岩、泥灰岩和厚层状灰岩为主（图2i，2j）；中部为黑色薄层状泥岩、页岩及灰岩透镜体（图2k，2l），泥灰岩层理发育，见沥青；顶部为灰岩，剖面上部颜色逐渐变浅（黑色变为灰色），见菊石化石，顶部与上覆飞仙关组呈平行不整合接触（图 3c）。泥岩中碳酸盐质量分数为19.1%32.7%，平均为 23.4%；硅质质量分数为40.4%69.1%，平均为 58.9%；黏土质量分数为5.3%10.5%，平均为 8.1%，表现为高脆性矿物、低黏土矿物的特征，属于低钙-高硅泥岩。岩相以硅质岩相和灰质岩相为主。3烃源岩地球化学特征及生烃潜力3.1有机质丰度有机质丰度是油气勘探中烃源岩评价的重要标志之一，其高低反映了烃源岩中有机质的富集程度。目前常用的有机质丰度评价指标包括总有机碳含量（TOC）、热解生烃潜量（S1+S2）、氯仿沥青“A”含量、总烃量等。本文主要采用 TOC 和热解生烃潜量来判识烃源岩有机质丰度。对川北地区长江沟剖面大隆组19 块岩样进行分析可知，TOC 值为 0.60%13.12%，平均值为5.51%，其中74%的样品TOC 值大于 2.00%，为优质烃源岩，主要分布在大隆组中下部，累计高丰度优质烃源岩厚度约为15 m。S1+S2值为 0.0541.82 mg/g，平均值为12.96 mg/g（图 3a，表 1），反映烃源岩有机质含量很高，且TOC 值和S1+S2呈正相关关系（图 4），说明该烃源岩成熟度没有进入高成熟过成熟阶段。（a）长江沟-3深黑色中层状硅质泥灰岩，含黄铁矿颗粒；（b）长江沟-6深黑色叶状硅质泥灰岩；（c）长江沟-8黑色薄层灰质泥岩；（d）长江沟-16黑色中层状泥质灰岩，含方解石条带；（e）西北乡-3黑色中层状泥质灰岩；（f）西北乡-6硅质灰岩间夹薄层泥岩；（g）西北乡-10黑色中层状灰质泥岩，方解石条带；（h）西北乡-17灰黑色薄层状泥质灰岩；（i）大两乡-6黑色薄层状泥页岩；（j）大两乡-15厚层状灰岩；（k）大两乡-24黑色薄层状页岩；（l）大两乡-30黑色薄层状泥岩，见沥青。（a）（b）（c）（d）（e）（f）（g）（h）（i）（j）（k）（l）郭谨豪等：川北地区二叠系大隆组烃源岩地球化学特征及沉积环境2023 年143图 3川北地区 3 条露头剖面上二叠统大隆组烃源岩地球化学特征综合柱状图Fig.3Geochemical characteristics of source rocks of Upper Permian Dalong Formation in three outcropprofiles in northern Sichuan Basin表 1川北地区上二叠统大隆组烃源岩有机地球化学参数统计Table 1Organic geochemical parameters of source rocks of Upper Permian Dalong Formation in northern Sichuan Basin剖面名称长江沟西北乡大两乡总计有机质丰度TOC/%0.6013.12/5.51（19）2.5613.76/6.30（20）0.6616.61/3.29（33）0.6016.61/4.58（72）（S1+S2）/（mg g-1）0.0541.82/12.96（19）0.1018.95/7.82（20）0.031.06/0.20（33）0.0341.82/5.90（72）有机质类型HI/（mg g-1）43.15419.84/279.82（19）23.00161.38/118.3（20）4.0151.02/10.48（33）4.01419.84/116.84（72）13C/-28.4-25.3/-26.9（14）-28.0-25.2/-27.0（24）干酪根类型2，少量12，少量12，2，少量1有机质成熟度Tmax/433439/435（19）438451/446（19）597608/604（29）Ro/%0.721.06/成熟阶段成熟成熟过成熟注：最小值最大值/均值（样品数/个）。地层系三叠系二叠系统下统上统组飞仙关组大隆组厚度/m27.24采样点岩性TOC/%w（S）/%Tmax/S1+S2/（mg g-1）13C干酪根/U/ThMo/UV/ScNi/Co V/（V+Ni）w（Mo）/TOCw（Mo）/10-6w（U）/10-6水体环境（a）长江沟剖面（b）西北乡剖面（c）大两乡剖面吴家坪组1052400 500 1030-29-2510 202650010 200.510 3020040020 40地层系三叠系二叠系统下统上统组飞仙关组大隆组厚度/m33.54采样点岩性TOC/%w（S）/%Tmax/S1+S2/（mg g-1）13C干酪根/U/ThMo/UV/ScNi/Co V/（V+Ni）w（Mo）/TOCw（Mo）/10-6w（U）/10-6水体环境吴家坪组1052400 5001030-29-2510 202650010 200.510 3020040020 40地层系三叠系二叠系统下统上统组飞仙关组大隆组厚度/m50.42采样点岩性TOC/%w（S）/%Tmax/S1+S2/（mg g-1）V/CrU/ThMo/UV/ScNi/Co V/（V+Ni）w（Mo）/TOCw（Mo）/10-6w（U）/10-6水体环境吴家坪组1052400 500103051010 202650010 200.510 3020040020 400401.004041.001.00144岩性油气藏第 35 卷第 5 期图 4川北地区 3 条典型剖面上二叠统大隆组烃源岩 S1+S2与 TOC 交会图Fig.4Cross plot of S1+S2and TOC of source rocks ofUpper Permian Dalong Formation in three outcropprofiles in northern Sichuan Basin西北乡剖面大隆组累计采集岩样 20 块，TOC为2.56%13.76%，平均值为6.30%，TOC 大于 2.00%的优质烃源岩主要分布在大隆组中下部，累计高丰度优质烃源岩厚度约为 20 m。S1+S2值为 0.1018.95 mg/g，平均值为 7.82 mg/g，烃源岩有机质含量较高（参见图 3b，表 1），TOC 值与S1+S2呈正相关关系（图4），烃源岩没有进入高成熟过成熟阶段。大两乡剖面累计采集岩样33块，TOC为0.66%16.61%，平均值为3.29%，56%的样品TOC 值大于2.00%，总体上该剖面 TOC 值小于长江沟剖面和西北乡剖面。高丰度烃源岩主要分布在大隆组上部和下部，累计高丰度烃源岩厚度约为25 m。S1+S2值为 0.031.06 mg/g，平均值为 0.20 mg/g（参见图 3c，表 1），反映该剖面烃源岩热解生烃能力较差，这与热演化程度高有关。川北地区3条剖面72块烃源岩样品TOC值整体较高，平均值可达4.58%，累计高丰度烃源岩厚度为 1525 m，大隆组中下部烃源岩优于上部。平面上西北乡剖面烃源岩有机质丰度最高，高丰度优质烃源岩厚度居中；大两乡剖面有机质丰度最低，高丰度优质烃源岩厚度较大；长江沟剖面烃源岩有机质丰度居中，高丰度优质烃源岩厚度较小。3.2有机质类型不同类型有机质的结构和化学组成存在差异，进而影响了烃源岩的生烃潜力、生烃产物特征以及生烃过程。有机质丰度相同的烃源岩若有机质类型不同，其生烃能力也可能存在较大的差异，烃源岩有机质类型也是烃源岩评价的重要参数之一。通过热解参数氢指数（HI）和干酪根碳同位素对研究区大隆组烃源岩有机质类型进行分析。长江沟剖面和西北乡剖面 HI 为 23.00419.80 mg/g，HI和Tmax图版（图 5）显示其为型有机质，而大两乡剖面大隆组烃源岩成熟度高，HI比较低，仅为 4.0151.02 mg/g，不适于用 HI 判识烃源岩有机质类型。图 5川北地区 3 条典型剖面上二叠统大隆组烃源岩 HI与 Tmax图版Fig.5Relationship between HI and Tmaxof source rocksof Upper Permian Dalong Formation in three outcropprofiles in northern Sichuan Basin岩石热解氢指数HI、干酪根H/C原子比能够反映烃源岩有机质类型，但受成熟度的影响较大，难以区分高成熟过成熟阶段烃源岩母质类型，而干酪根碳同位素组成几乎不受成熟度的影响，可用来进行有机质类型划分12-13。碳同位素划分有机质类型的标准14：型干酪根13C 值为-35.0-30.0，1型干酪根13C 值为-30.0-27.5，2型干酪根13C 值为-27.5-25.0；型干酪根13C-25.0。长江沟和西北乡剖面 38 个样品干酪根13C 值为-28.4-25.2，平均值为-26.9，大部分样品干酪根13C 值为-28.0-26.0（参见表 1）。根据该分类方案，研究区大隆组烃源岩有机质类型主要为2型，部分为1型。3.3有机质成熟度成熟度是有机质在埋藏过程中的热演化程度，在达到一定热演化程度后烃源岩才开始生烃，且在不同的热演化阶段生成不同的烃类产物，因此可以通过成熟度来划定生烃门限与产物类型。镜质体反射率（Ro）和热解最高峰温（Tmax）是常用的有机质成熟度研究指标。研究区大隆组烃源岩成熟度变化大。梁狄刚等13指出区内广元矿山梁二叠系烃源岩成熟度较1 0009008007006005004003002001000HI/（mg g-1）400450500600550650Tmax/21TOC/%S1+S2/（mg g-1）长江沟剖面郭谨豪等：川北地区二叠系大隆组烃源岩地球化学特征及沉积环境2023 年145低，王顺玉等15认为大巴山米仓山南缘二叠系烃源岩现今处于过成熟阶段。长江沟剖面19块烃源岩样品Tmax为 433439，平均值为 435，实测 Ro值为 0.72%，处于烃源岩生油门限，成熟度较低。西北乡剖面19 块烃源岩样品Tmax值为 438451，平均值为 446，实测 Ro值为 1.06%，成熟度较长江沟剖面高，处于大量生油阶段。大两乡剖面 29块烃源岩样品的 Tmax值为 597608，平均值为604，表明该区域大隆组烃源岩成熟度非常高，已进入过成熟阶段。3.4生气潜力评价研究区大隆组在龙门山、米仓山及大巴山前都有出露，在广元梁平海槽有效烃源岩厚度一般为1040 m，面积约 3.50104km2，分布范围较广（图 6），是一套非常重要的优质海相页岩类烃源岩。大隆组烃源岩不仅是油气来源，也是油气聚集的主要场所，构成烃源岩的主要矿物成分为碳酸盐、石英和硅质等脆性矿物，页岩中层理裂缝发育，有利于形成优质页岩气层。本文从烃源岩生气强度、总生气量及天然气资源量这 3 方面来评价其生气潜力。图 6 川北地区上二叠统大隆组海相烃源岩厚度分布（据文献 2 修改）Fig.6Thickness distribution of marine source rocks ofUpper Permian Dalong Formation in northernSichuan Basin（1）烃源岩生气强度研究区广元梁平海槽大隆组在盆地内部大面积处于高成熟过成熟阶段16，天然气为主要产物。在大隆组烃源岩生烃热模拟实验基础上，计算油产率和气产率（图 7）。按热模拟产烃率法可计算总生气强度：Gg=HCrRg 103（1）式中：Gg为烃源岩生气强度，m3/km2；H为烃源岩厚度，m；为烃源岩密度，t/km3；Cr为烃源岩残余有机碳平均质量分数；Rg为烃源岩的气产率，m3/（t TOC）。广元梁平海槽中大隆组有效烃源岩厚度H为1040 m，页岩密度为2.7 t/km3，3 条剖面烃源岩平均Cr值为4.58%，Rg值取本次热模拟烃气产率333 m3/（t TOC）。根据王明筏等16的研究，大隆组钻井样品实测Ro为 2.01%2.60%，多数井Ro值约为 2.50%，故取Ro=2.50%时的累计产气率。根据式（1）计算得到总生气强度为（21165）108m3/km2，达到了大气田形成的生气强度（大于20108m3/km2）。图 7川北地区上二叠统大隆组海相烃源岩热模拟生油气量Fig.7Gas generation chart of marine source rock of Upper Permian Dalong Formation in northern Sichuan Basin（2）烃源岩总生气量烃源岩生气量可由热模拟产烃率法计算：Qgas-gen=ShCrCfRg 10-6（2）式中：Qgas-gen为天然气生气量，m3；S 为烃源岩面积，km2；h为烃源岩平均厚度，m；Cf为有机碳恢复系数。广元梁平海槽中大隆组有效烃源岩平均厚度h为 20 m，其分布面积为 3.50104km2（参见图 6），Cf取值1.516，其他参数与生烃强度计算参数一致，计算得出总生气量为 432.381012m3，说明大隆组烃源岩生气潜力较大，具备规模供烃能力。（3）天然气资源量按常规天然气与非常规页岩气 2 类资源对研究区天然气资源量进行评价。常规天然气资源量计算如下：Qg=Qgas-genKg（3）式中：Qg为常规天然气资源量，m3；Kg为运聚系数（第 4 次资源评价时西南气田龙岗刻度区大隆组上覆飞仙关组聚集系数取值 3.93，本次 Kg=3.93）。由式（3）计算出的川北地区大隆组常规天然气资源量可达 1.701012m3，具有可观的常规天然气勘探潜力。由于川北地区大隆组勘探程度较低，非常规页岩气资源量的计算缺乏必要的参数，难以进行准确等效 Ro/%油产率/（mg g-1 TOC-1）C1-5产率/（mL g-1 TOC-1）暗色泥页岩厚度/m40302010泥页岩厚度等值线/m沉积相分界线地名露头10146岩性油气藏第 35 卷第 5 期的计算，故按照四川盆地志留系五峰组奥陶系龙马溪组页岩气评价方法进行粗略估算：Qg=AZ 10-4（4）式中：Qg为非常规天然气资源量，m3；A 为有效页岩面积，km2；Z 为刻度区页岩气资源丰度，m3/km2。根据五峰组龙马溪组页岩气的勘探开发成果，厚度大于 30 m 的页岩具有较好的天然气开发条件。川北地区大隆组页岩厚度大于 30 m的分布面积 A 约为 2 500 km2；Z 值按照五峰组龙马溪组页岩气平均资源丰度取 4.00108m3/km2。由式（4）计算得出页岩气的资源量约为 1.001012m3。综合分析认为，川北地区大隆组页岩气资源量规模较大。4沉积环境根据川北地区特定的地质背景，与有机质富集相关的因素主要包括区域构造背景、热液活动与上升流驱动、气候变化与古盐度、水体氧化还原条件等方面。4.1沉积背景La/Ce 值可以用来判断硅质岩的沉积环境，硅质岩中 La/Ce 值约 1.00 时为大陆边缘环境；La/Ce值为 2.003.00时为大洋盆地；硅质岩La/Ce值大于3.50为洋中脊周围17-19。川北地区大隆组硅质岩发育，长江沟、西北乡和大两乡 3 条剖面的 La/Ce 值为 0.361.67，平均值为 0.65，更接近于 1.00（表 2），说明硅质岩形成于大陆边缘环境。4.2热液活动与上升流沉积环境的变化可能导致沉积过程中某些微量元素异常富集或严重亏损，因此，可以通过一些微量元素的变化来指示沉积环境20-21。表 2川北地区上二叠统大隆组 3 条典型剖面微量元素比值统计Table 2Trace element ratio parameters of Upper Permian Dalong Formation in three outcrop profilesin northern Sichuan BasinU常常在热水沉积中富集，而Th为陆源输入，在陆源快速沉积中含量相对较低22，U/Th可用来判识沉积类型。通常，U/Th1.00指示热液沉积，U/Th1.00 指示正常的海相沉积物23。3条剖面中U/Th平均值都大于 1.00，最高达 264.32，其中位于海槽主体部位的大两乡剖面的 U/Th平均值最大达28.99（表2，图 8），表明该区域晚二叠世沉积物受热液活动的影响最大，具有热液沉积的特征。Sc 主要来自陆源碎屑输入，在火山岩喷发物中的含量较低，质量分数一般为（2.55.0）10-6；Cr 在地幔中含量最高，质量分数为（1 6002 000）10-6。3 条剖面样品中 Sc 的平均质量分数为 410-6，Cr的平均质量分数为 19010-6，说明 Sc 以轻微无明显富集为特征，反映与火山喷发有关，而 Cr 富集程度较低，指示无明显的火山喷发影响。因此，用 Sc/Cr值可判别火山热液活动的影响程度，地壳中 Sc/Cr图 8川北地区上二叠统大隆组 lgTh-lgU 关系（据文献 23 修改）Fig.8Relationship between lgTh and lgU of UpperPermian Dalong Formation in northern Sichuan Basin注：最小值最大