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我国有近300万平方公里的碳酸盐岩分布,特别是华北中上元古界海相碳酸盐岩分布广泛,且沉积岩层巨厚。同时,在华北中上元古界地层发现了多处油苗、沥青显示,因而对华北中上元古界生烃潜力评价是一个有待探讨的课题,本文对华北北部中上元古界可能烃源岩的元素组成特征、有机质碳同位素组成、有机质丰度及生烃潜力进行了综合研究,进而探讨它们之间的关系。 通过对华北北部中上元古界可能烃源岩元素组成特征的研究得出: (1)绝大部分高钙碳酸盐岩有机质丰度总体较低,低钙泥质岩有机质丰度较高。但铁岭组和下马岭组部分高钙岩石也具有较高有机质丰度。 (2)磷、铜、锌、镍、钡元素含量与有机质丰度总体上呈正相关关系,而元素锶及Al2O3含量与有机质丰度呈反相关关系;铁的氧化物含量与有机质丰度没有相关关系。另外,元素钒的丰度与有机碳含量也表现出很好的相关性。一般来说,元素Cu、Zn、Ni、P、Ba等在海相沉积中富集一般与内源有关,所以地球深部流体对有机质的富集和保存具有一定作用。 (3)有机碳含量与Cu+Co+Ni含量和Ti/Fe比值表现出较好的正相关性。而与以及Al/(Al+Mn+Fe)比值表现出较好的反相关性。因为在海底热流体活动区,上述元素含量以及元素比值要比正常海水偏大和偏小,说明在该区中上元古界烃源岩形成过程中,热水流体活动对有机质的富集具有一定的贡献。 通过对华北北部中上元古界可能烃源岩有机质碳同位素组成特征的研究表明: (1)该区可能烃源岩有机质相对富集轻碳同位素,其δ13C值分布范围在-26.8‰~-34.4‰之间,其中85%以上的样品分布在-29‰~-33.5‰范围内。不同岩性中有机质碳同位素组成有一定的差异,泥质岩有机质碳同位素组成比碳酸盐岩的有机质碳同位素组成要轻。 (2)干酪根碳同位素组成几乎不受热成熟作用的影响,而干酪根碳同位素组成和有机碳含量总体上具有较好的负相关关系。 (3)根据有机质碳同位素组成可以判断出有机质来源于以海相藻类为主的生物组合,其干酪根类型为Ⅰ型和ⅡA型,即为腐泥型和腐殖-腐泥型干酪根。 (4)有机质氢指数和其碳同位素组成的反相关性比较明显,说明有机质氢指数一 越大,有机质源岩形成环境还原条件越强。有机质氧指数和其碳同位素组成的正 相关性也比较明显,即有机质氧指数越大,有机质源岩形成环境氧化条件越强。 (5)从串岭沟组、团山子组到大红峪组,随着地质时代由老到新,其有机质碳 同位素组成有变重的趋势。而蓟县系及其以上地层有机质碳同位素组成,随着地 质时代由老到新,总体上有变轻的趋势。下马岭组、铁岭组、洪水庄组要比其它 层位更富集轻碳同位素。 通过对华北北部中上元古界有机质丰度和生烃潜量的分析可知: 门)该区可能烃源岩有机碳含量分布在0刀3%~16.47%范围内,其中41%以上 的样品有机碳含量大于0.5%。部分可能烃源岩有机碳含量大于0,5%的层位主要 有下马岭组、铁岭组及洪水庄组,高于庄组和雾迷山组有机碳含量都小于0.5%。 ()该区可能烃源岩生油潜量分布在 0.Zing/g~84.83mg屹,其中近 40%的样品 生油潜量大于 0.Zing/g。生油潜量大于 0.Zing/g的层位主要有下马岭组、铁岭组, 有小部分雾迷山组、高于庄组及洪水庄组生油潜量大于0.Zing/g。 (3)烃源岩中有机碳含量和生烃潜量几乎不受源岩成熟度的影响。而烃源岩有 机碳含量和其生油潜量呈明显的正相关关系。 (4)根据热解数据分析干酪根类型为*型、Ill型,只有一小部分样品的干酪根 类型为二型,与根据碳同位素组成特征得到的干酪根类型有很大差别卜其中原因 可能有:一是,样品主要采自地表,遭受了长时间的风化、氧化作用,致使样品 中有机质氧含量增高,类型变差。二是,由于有机质碳同位素受热演化程度影响 小,而干酪根类型受热演化程度的影响较大,干酪根类型在热演化过程中变差的 缘故。三是,中上元古界烃源岩多属于陆表海沉积,水体浅而动荡,水体中氧使 沉积有机质的氢含量相对降低,氧含量相对增加,故导致其氢指数降低,氧指数 增加,干酪根类型变差。 万 青白口系的下马岭组和蓟县系的铁岭组部分烃源岩具有较高的有机质含量 和生油潜量,属于好的烃源岩。雾迷山组和高于庄组的有机碳含量和生油潜量较 低,为较差烃源岩。洪水庄组一部分有机碳含量较高,这部分样品为较好的烃源 岩。铁岭组碳酸盐岩为较差生油岩。串岭沟组有机质丰度相对较低,热演化程度 高,属于较差烃源岩。