有机质丰度

1.上古生界烃源岩

上古生界地层为海陆交互相及河流—湖泊三角洲相的石炭—二叠系含煤岩系，其烃源岩类型包括煤、暗色泥岩和灰岩。其中灰岩发育于本溪组和太原组，煤和暗色泥岩发育于本溪组、太原组和山西组，在下石盒子组也有少量存在。从厚度上，煤和暗色泥岩沉积厚度较大，分布广，是其主要的烃源岩，灰岩次之。据统计，中部气田石炭—二叠系烃源岩厚度一般为80～150m，其中煤层厚10～20m，暗色泥岩厚为60～110m。

中部气田石炭—二叠系泥质烃源岩厚度尽管不太大，但其有机质丰度高，除炭质泥岩（有机碳含量一般超过5%）外，大部分暗色泥岩的有机碳含量分布在2%～4%之间（图2-4），且地区间差别不大，都有高的有机质丰度。

石炭系灰岩主要集中发育于太原组中上部，在横山—志丹地区厚25～40m，东部厚25～50m。灰岩的显著特点是含生物碎屑，有机质丰度高，有机碳含量一般为0.5%～3%，平均为1.0%左右。

石炭—二叠系烃源岩具有高的可溶有机质丰度，表现在氯仿沥青“A”和总烃含量等指标上（表2-3）。暗色泥岩的氯仿沥青“A”含量平均值在0.0633%～0.1004%之间；总烃含量为195.84×10^-6～348.60×10^-6，而煤的氯仿沥青“A”和总烃的含量都较泥岩要高，有机碳平均为53.48%～63.13%，氯仿沥青“A”平均为0.6469%～1.0782%，总烃含量平均为2406.60×10^-6～3219.63×10^-6。石炭系碳酸盐岩也具有较高的氯仿沥青“A”含量（0.0543%～0.0879%）和总烃含量（276.20×10^-6～418.04×10^-6）。

图24　鄂尔多斯盆地石炭—二叠系暗色泥岩有机碳含量（%）平面分布图（据夏新宇等，2000）

表2-3　鄂尔多斯盆地石炭—二叠系烃源岩有机质丰度统计表

（据戴金星等，1997）

从表2-3还可以看出，鄂尔多斯盆地上古生界不同层位烃源岩有机质丰度存在较显著的差异，非均质性明显。以暗色泥岩为例，太原组和本溪组的可溶有机质丰度和烃转化率都高于山西组，这种差异与其沉积环境、物源条件及热演化程度有关，因为从晚石炭世至晚二叠世，由于沉积环境、沉降幅度和沉积速率的变化，有机相逐渐变差，反映在还原程度、有机质丰度乃至有机质性质上逐渐变差，同时石炭系烃源岩热演化程度比二叠系烃源岩高，高的热演化程度有利于有机质转化成烃。

2.下古生界烃源岩

鄂尔多斯盆地奥陶系海相碳酸盐岩厚度大，在中部地区可达500～800m（冯增昭等，1998）。这套源岩厚度在盆地中东部最大，一般在350～550m之间，最厚达650m，并且大部分是泥质含量较低的白云岩和灰岩，个别地区存在泥灰岩。

对630多块奥陶系马家沟组碳酸盐岩样品的有机碳含量数据统计表明（图2-5），28%的样品有机碳含量为0.10%～0.15%,25%的样品有机碳含量为0.15%～0.20%，有机碳含量为0.20%～0.30%的样品约占31%，有机碳含量＞0.30%的样品约占12%，个别样品（占2.4%）有机碳含量达到0.50%。

图2-5　鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组碳酸盐岩的有机碳含量分布

鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组烃源岩有机碳含量的平面分布见图2-6。总的来看，奥陶系海相碳酸盐岩有机碳含量大多在0.1%～0.3%之间，且东部地区较中部和西缘地区略高。

由于碳酸盐岩烃源岩有机质丰度评价至今尚没有一个统一的标准，国内外学者提出的有机碳含量下限值差别很大，最小的为0.03%，最大的可达0.50%，一般为0.10%～0.30%（程克明等，1996；包建平等，1996），因此碳酸盐岩烃源岩有机质丰度评价仍然是一个有待解决的难题。针对这一情况，陈义才等和马振芳等综合利用热模拟实验法、生烃潜力计算法、罐装岩屑—酸解烃法、全烃地球化学法及残余气饱和度法，考虑到油源岩和气源岩的不同、有机质热演化程度的差别等对有机质丰度评价的影响，确定了鄂尔多斯盆地下古生界碳酸盐岩烃源岩有机碳丰度分级评价标准（表2-4）。

图2-6　鄂尔多斯盆地马家沟组烃源岩的有机碳含量（%）等值线图

按此标准（表2-4）评判，鄂尔多斯盆地下古生界海相碳酸盐岩本身多数样品就已达到了烃源岩标准，有部分样品属较好—好的气源岩。陈义才等在“九五”前期的攻关成果也表明，鄂尔多斯盆地奥陶系马家沟组不论是泥灰岩、灰岩和白云岩，其有机碳含量基本都大于0.1%，高值区可大于0.3%。按碳酸盐岩有机质丰度评价标准（表2-4），奥陶系海相碳酸盐岩就有相当部分应该属于较好—好的烃源岩。

表2-4　鄂尔多斯盆地下古生界碳酸盐岩烃源岩有机碳丰度评价标准

生烃潜量（S₁+S₂）也是评价烃源岩的重要指标。使用该指标评价时必须考虑成熟度的因素。鄂尔多斯盆地472个热解数据分层位分岩性统计结果见图2-7。平凉组泥灰岩S₁+S₂值平均0.39mg/g,S₁+S₂值分布于0.4mg/g以上者占30%；灰岩S₁+S₂值平均0.38mg/g，分布于0.1～0.2mg/g者约占60%；马家沟组泥灰岩生烃潜量S₁+S₂值平均0.12mg/g，分布于0.1～0.2mg/g区间占40%,0.2～0.4mg/g区间占20%,＜0.1mg/g占40%；灰岩S₁+S₂值平均0.17mg/g,＜0.1～0.2mg/g者占48%,0.1～0.2mg/g占近30%,＞0.2mg/g占22%；白云岩S₁+S₂值平均0.14mg/g。寒武系S₁+S₂值最低，平均0.11mg/g,0.05～0.1mg/g占50%,＞0.1mg/g占近30%。

按照烃源岩的生烃潜量（S₁+S₂）评价标准（程克明等，1996），平凉组为差—中等生烃潜力源岩，马家沟组基本为中等生烃潜力源岩，寒武系为中等—差的生烃潜力源岩。