基本介紹
簡介,地質概況,陸地森林(沼澤)有機相,濕地草木混生(沼澤)有機相,覆水草本(沼澤)有機相,異地殘殖(漂浮沼澤)有機相,開闊湖盆藻質有機相,不同有機相的油氣生成潛力,
簡介
沉積有機相是國內外廣泛套用於油氣資源評價和盆地遠景預測的工具，由於它涵蓋了有機質的形成、演化及空間展布特徵，進而也成為油、氣、煤多種能源礦產綜合勘探的有效方法。但不同學者對有機相概念的理解不同，其使用範圍和劃相指標也存在較大差異。有機相的起源和發展與煤岩學密切相關，因此許多學者從煤相的角度來揭示烴源岩的有機相特徵，根據成煤沼澤類型劃分有機相，其劃相指標偏重於煤岩學特徵。金奎勵等據對吐哈盆地和準噶爾盆地烴源岩的研究，將有機相劃分為乾燥沼澤相、森林沼澤相、流水沼澤相和開闊水體相，並套用於煤成烴特別是煤成油的資源評價。油氣地球化學家更注重烴源岩的油氣生成潛力，其有機相的劃分主要反映地質體中有機質的富氫程度和生源特性。對有機相的研究開始重視有機質的沉積背景，即無機沉積岩的沉積特徵。
沉積有機相是有機質的沉積相，沉積相研究的基礎理論來源於沉積岩石學，同樣有機岩石學是研究有機相的重要理論依據和技術手段。沉積有機相的研究內容包括了沉積岩中有機質的岩石學特徵、地球化學特徵、生物學特徵、沉積環境及沉積岩體的展布特徵等諸多因素，其中最重要的是有機質的生源特徵。它不僅反映了有機質的生烴質量，也反映了有機質的形成環境。而有機岩石學的最基本單位一顯微組分是劃分有機質類型的基礎。顯微組分的數量直接反應了烴源岩的有機質豐度，顯微組分的光性和種類是烴源岩演化程度、生烴潛力、生源特徵及沉積環境最直觀的標誌。因此，以有機岩石學為基礎劃分的沉積有機相可以較好地反映地質體中有機質的數量、類型、成熟度和沉積環境及它們跟與其有成因聯繫的烴產物類型之間的關係。以有機岩石學研究為主要手段，結合沉積相和有機地球化學研究，對鄂爾多斯盆地三疊系延長組烴源岩和煤的有機相進行了綜合研究。
地質概況
鄂爾多斯盆地是發育於穩定克拉通盆地之上的大型疊合盆地，盆地的發展經歷了由古生代海相沉積到中生代內陸湖盆沉積的發展過程。其中，晚三疊世是盆地湖泊發育的鼎盛時期，發育了一套厚達1000-1500m的以河流和湖泊相為主的碎屑沉積，並構成了盆地內重要的成油和成煤地層。
晚三疊世時期，盆地周邊水系發育，河水攜帶碎屑物質從周邊的古隆起入湖，形成一系列向盆地中心發育的河湖三角洲裙和半深湖一深湖的沉積體系。延長組沉積經歷了完整的湖進一湖退過程。段是湖泊雛形階段，盆地快速沉降，底部為平原河流相巨厚塊狀長石砂岩，上部出現湖相深灰色泥岩，厚200-300m；沉積了富含大量湖生有機質的黑色泥頁岩和油頁岩，是延長組的主要生油岩，厚300~ 400m，是最大湖進期的沉積，發育了穩定的湖相泥岩;湖盆萎縮階段，由湖相逐漸過渡到河流三角洲沉積，頂部進入湖沼沉積，出現煤線和薄煤層，在陝北形成了我國晚三疊世重要的瓦窯堡煤系，厚150-300m。
總之，鄂爾多斯盆地延長組是油源岩和含煤岩系同盆共存的主要時期。從盆地的演化特點可以看出，油源岩主要形成於湖盆最發育的階段，含煤岩系則主要形成於晚期湖盆萎縮階段，發育了湖沼相的瓦窯堡煤系。
陸地森林(沼澤)有機相
該相主要發育於沖積平原環境和三角洲平原中，岩性以砂質泥岩為主，煤層厚度變化較大。這種環境經常暴露於潛水面之上，遭受氧化，所以單層厚度不穩定，生物保存程度差，只能形成貧氫煤。
顯微組分組成上以富含鏡質組、惰性組和貧殼質組為特徵;顯微煤岩類型以微絲煤和微鏡惰煤為主。惰性組主要由氧化絲質體和粗粒體組成，含量在30%-90%;鏡質組以均質鏡質體為主，植物結構保存程度差；殼質組含量一般低於5%。泥岩中的有機成分也是以富集惰性組和鏡質組為主要特徵，它反映了一種偏氧化的沼澤環境。
濕地草木混生(沼澤)有機相
該相主要發育於湖盆邊緣相帶中，如三角洲的分流間灣、前三角洲及湖泊邊緣沼澤相中，在湖泊萎縮、淤淺過程中特別發育。岩性多為灰黑色泥岩和腐殖一腐泥煤，單層厚度比較穩定，具有弱還原環境，有利於富氫煤的形成。有機質母質以草本威類植物為主，混生有木本植物。鏡質組和惰性組含量較濕地森林沼澤有機相要低，形成微三合煤或碳質泥岩、瀝青質的微亮煤。由於覆水相對較深，巨觀底棲藻類和浮游藻類較為發育。
同時，由於位於湖泊邊緣，水流作用較為強烈，導致植物強烈分解，形成以基質鏡質體為主體(或富氫鏡質體)的泥炭沼澤相，它相當於的“蘆葦沼澤”相。此相可富集大量的抱子體，凝膠化指數和鏡惰比較高，但由於水流作用的機械分解作用，導致結構保存指數很低。巨觀上表現為具有亮線紋理的亮煤，貝殼斷口;顯微煤岩類型為微亮煤、富抱子微亮煤等，均勻結構。
覆水草本(沼澤)有機相
此相發育於湖泊水體中，其有機質主要來源於草本植物或藻類體(多為巨觀底棲藻類)，由漂浮植物(浮游藻類)、水生動物及豐富的細菌物質聚集而成。其他如粘土、抱子、碎屑惰性體等由水流或風攜帶入湖，形成富含類脂組顯微組分的烴源岩和腐殖一腐泥煤、腐泥煤。這種相帶中的煤往往灰分含量較高，大部分形成的是劣質煤和碳質泥岩。煤和烴源岩均富含抱子體、角質體和藻類體。煤的顯微結構為碎屑結構;其煤岩類型主要是暗煤、微亮煤和藻煤，微三合煤、微抱子亮煤、微角質亮煤為多，鏡質組含量相對較小;煤中的瀝青質體、烴源岩中的礦物瀝青基質含量較高。
該相帶有機質的轉化方向取決於有機質的成熟度，既可以轉化形成良好的油源岩，也可以形成劣質煤和油頁岩。在延長組沉積中期，尤其是長:段，在盆地西南和南部，分布有厚層油頁岩，縱向上和水下扇體相疊置，岩心外表常掛“白鹽霜”和硫黃，可能生成於滯水半封閉環境。銅川地面油頁岩乾酪根鏡檢結果主要是無定形顆粒，見有顯微藻類，特別是巨觀底棲藻類相對發育。從鏡檢結果看，藻類來源的無定形占46. 50%，殼質組含量為2. 25，鏡質組含量為42. 25，惰性組含量為9. 00%;這種類型主要是由巨觀底棲藻類的性質所決定的，巨觀底棲藻類的生烴特點和性質介於顯微藻類和高等植物母質之間，故而表現為混合的特徵。
異地殘殖(漂浮沼澤)有機相
這是一種特殊的有機相類型，它可以形成於覆水草本沼澤有機相，也可形成於開闊湖盆，是由水流將陸地沼澤或湖泊邊緣沼澤中的泥炭帶入異地沉積場所所致。在異地搬運過程中，泥炭經過氧化、分選而選擇性保存穩定組分，因此特別富集抱子體、角質體等，往往形成角質殘殖煤、抱子煤或燭煤，並含有一些藻類等低等生物形成的有機質以及由類似前身物質轉變而來的瀝青質體，類脂組含量一般在10%以上，藻類體主要是一些淡水的皮拉藻。煤的類型可由高殼質組含量的腐殖煤過渡到腐泥煤，且常含有較多的粘土礦物。暗色泥岩中的有機質組成和煤相似，一般角質體的形態不完整，含有較多的黃鐵礦，鏡質組含量常常低於50%。總之，該相的有機質先質主要是一些水生植物及浮游生物遺體和外來的高等植物的樹葉、抱子和花粉等，它處於一種低腐殖酸的水下沉積環境。
開闊湖盆藻質有機相
該相中的有機顯微組分主要是藻類體、瀝青質體和礦物瀝青基質，可見有少量的高等植物碎屑,H/C原子比大於1. 4,氫指數在600 mg /g以上，主要形成碳質泥岩或瀝青質泥頁岩或油頁岩，發育於淺湖的泥坪和半深湖環境，為深水沉積。該相具有很高的生油潛力。類體及瀝青質體含量較高，最高可達80%左右。
由於有機相和沉積相的密切關係，因此這些有機相在時空上也互為過渡，發生有規律的相序遞變。根據上述分析結果，按照有機質沉積時的覆水和氧化一還原程度，延長組沉積有機相模式為陸地森林沼澤相一濕地森林沼澤相一濕地草木混生沼澤相一覆水草本沼澤相一開闊湖盆藻質相一異地成因沼澤相，相應的沉積相序列為沖積平原相一三角洲相一湖泊相。其中，濕地森林沼澤相和開闊湖盆藻質相是三疊系最重要的有機相，也是延長組成油和成煤的主要有機相類型。
不同有機相的油氣生成潛力
煤、油、氣是有機相中有機質轉化的產物，其轉化方向主要取決於母質類型。油氣生成潛力則是由有機質豐度和類型共同確定的，即是由組成各有機相的顯微組分特徵和數量決定的。開闊湖盆藻質相的主要顯微組分是藻類體(浮游藻類)，覆水草本(沼澤)有機相的主要母質是水生草本厥類植物和巨觀底棲藻類，它們的特徵顯微組分主要是富氫的基質鏡質體和藻類體(浮游藻類和底棲藻類);濕地草木混生(沼澤)有機相以草本厥類植物和木本植物為母源，顯微組分組成特徵是高含量的富氫基質鏡質體和類脂組;濕地森林(沼澤)有機相的原始植物類型主要是木本植物，主要的顯微組分是鏡質體;陸地森林(沼澤)有機相由於經常暴露無遺於氧化環境，因此其顯微組分組成富含惰性組。
岩石熱解實驗結果表明，油氣生烴潛力以浮游藻類和樹脂體最高，其他類型的油氣生成潛力順序依次為高等植物類脂組、巨觀藻類、富氫鏡質體、鏡質體和惰性組。以浮游藻類為主體母質的開闊湖盆藻質有機相的油氣生成潛力是森林泥炭沼澤相的母質鏡質組生油潛力的5-20倍。根據生烴潛力結果比較來看，開闊湖盆藻質有機相主要生油；而陸地森林(泥炭沼澤)有機相和濕地森林(泥炭沼澤)有機相主要成煤乾酪根的腐殖型氣;覆水草本植物(沼澤)有機相偏生油相，異地殘殖(漂浮沼澤)有機相和濕地草本混生(沼澤)有機相則偏成煤相，但都具有相當的油氣生成潛力。
