1. 区域地质概况
雁石坪和温泉兵站是青藏线(109国道)和青藏铁路沿线上两个重要的集镇，位于青海省南部的格尔木市(图1)。雁石坪-温泉兵站地区所处的大地构造位置属于特提斯构造域东段的羌塘盆地的周缘地区，经历多期构造运动的改造 [1] 。该区地层发育是在前古生界的结晶基底和古生界褶皱基底之上，主要发育中生界的海相沉积，沉积厚度大。其中石炭系-白垩系主要以海相碳酸盐岩和碎屑岩为主，其上部的古近系-新近系为陆相砂、砾岩沉积。现阶段地表出露地层以侏罗系-第四系为主 [2] 。羌塘盆地及周缘地区是我国陆上油气勘探程度最低的区域之一，前人初步研究表明，其侏罗系地层可能存在较好的油气勘探前景 [3] [4] 。在青藏线雁石坪和温泉兵站一线，侏罗系地层出露较好，笔者在系统野外调研和采样分析测试的基础上，对雁石坪-温泉兵站地区侏罗系烃源岩的生油气潜力进行研究。
2. 地层特征及样品采集
雁石坪-温泉兵站地区侏罗系地层中，中-上侏罗统发育齐全，分布较广泛，而下侏罗统为一套中-酸性火山岩沉积，出露局限。中-上侏罗统自下而上包括：中侏罗统的雀莫错组(J2q)、布曲组(J2b)、夏里组(J2x)和上侏罗统的索瓦组(J3s)、雪山组(J3x)。中-上侏罗统整体为一套以碎屑岩、碳酸盐岩为主，夹少量火山岩、油页岩及石膏层的地层，垂向上岩性特征为“三砂夹两灰”，其中灰岩主要发育在J2b和J3s下部，其他组岩性以砂泥岩为主。
该次野外踏勘在研究区中-上侏罗统J2q-J3s共计采集烃源岩样品53件，其中暗色灰岩样品41件，暗色泥岩样品12件，具体分布为：J2q烃源岩样品14件(泥岩3件，灰岩11件)，J2b烃源岩样品24件(泥岩2件，灰岩22件)，J2x烃源岩样品5件(泥岩4件，灰岩1件)，J3s烃源岩样品10件(泥岩3件，灰岩7件)。顶部的J3x为红色的砂泥岩地层，不发育烃源岩。
3. 有机质丰度
目前烃源岩有机质丰度评价指标体系中，有机碳质量分数(w (TOC)，%)、生烃潜量(w (S1 + S2)，mg/g)等指标受热演化程度的影响较大。该次采集样品分析数据表明，实测的w (S1 + S2)整体很低，与w (TOC)严重偏离，表明其同样受到热演化程度的影响较大。为合理评价研究区侏罗系烃源岩的原始有机质丰度，需要对w (TOC)和w (S1 + S2)进行恢复。该研究选取夏新宇等 [5] 提出的w (TOC)恢复系数法对烃源岩的原始有机碳质量分数 (w (TOC)'，%)进行恢复；w (S1 + S2)根据程克明等 [6] 提出的降解率法进行恢复，得到原始生烃潜量(w (S1 + S2)'，mg/g)。恢复后的结果见表1。
雁石坪-温泉兵站地区侏罗系各层位烃源岩中，仅J2x泥岩和J2q灰岩整体达到了有效烃源岩的评价标准，其w (TOC)'均质分别为0.41%和0.49% (表1)，为有效烃源岩。其他层位仅有个别样品为有效烃源岩，整体为非烃源岩。值得注意的是，J2b中有1个灰岩样品w (TOC)为2.07%，其w (TOC)'高达3.35%，为优质烃源岩。由此可见，雁石坪-温泉兵站地区侏罗系地层中，J2x泥岩和J2q灰岩整体有机质丰度相对较高，为有效烃源岩 [7] [8] ，其他层位仅个别小层段有机质丰度较高，整体为非烃源岩。
Table 1. The statistics of organic matter abundance of Jurassic source rocks in Yanshiping-Wenquanbingzhan Area
表1. 雁石坪-温泉兵站地区侏罗系烃源岩有机质丰度统计
注：表中“0.09~0.41/0.20”为“最小值~最大值/平均值”
在分析的所有41个灰岩样品，w (TOC)'分布范围0.15%~3.35%，均值为0.39%；w (S1 + S2)'分布范围(0.45~3.26) mg/g，均值为1.33%。w (TOC)'均值接近了有效烃源岩下限标准(0.4%)，而w (S1 + S2)'均值相对较高，表明研究区侏罗系灰岩具一定的有机质丰度。而这其中，J2q灰岩样品的w (TOC)'均值和w (S1+S2)'均值分别为0.49%和2.33 mg/g (图2(a))，整体较其他层位灰岩有机质丰度高。
分析的12个暗色泥岩样品，w (TOC)'分布范围0.15%~0.52%，均值为0.32%；w (S1 + S2)'分布范围(0.54~2.97) mg/g，均值为1.24%。两个指标均值均较灰岩样品低，表明其有机质丰度相对较低。但是J2x泥岩样品的w (TOC)'均值和w (S1 + S2)'均值分别为0.41%和1.74 mg/g (图2(b))，整体达到有效烃源岩标准，较其他层位泥岩有机质丰度高。
前人对于羌塘盆地中部坳陷区的烃源岩研究表明，其J2b、J2x和J3s等都发育有较好的烃源岩，特别是在坳陷的沉积中心，还发育一定范围的优质烃源岩 [3] 。研究区处于羌塘盆地周缘地区，其沉积环境与物源特征与坳陷区有较大的差别，这也是雁石坪-温泉兵站地区侏罗系烃源岩有机质丰度整体较盆地中心坳陷区低的原因。
(a) 灰岩 (b) 泥岩
Figure 2. The average of w (TOC)' and w (S1 + S2)' of Jurassic source rocks in Yanshiping-Wenquanbingzhan Area
图2. 雁石坪-温泉兵站地区侏罗系烃源岩w (TOC)'均值和w (S1 + S2)'均值分布
4. 有机质类型
不同类型的有机质，在热演化生烃的过程中，其产物的数量和性质都有较大的差异。研究有机质类型的方法较多 [9] ，该次利用干酪根的显微组分和碳同位素资料进行研究。干酪根显微组分是在显微镜下直接观测烃源岩中有机质显微组分的组成情况，腐殖型和腐泥型有机质显微组分差异明显，常用类型指数(It)表示。研究区侏罗系各组12件烃源岩干酪根显微组分组成分析结果(表2)表明，主要以镜质组和腐泥组为主，整体镜质组略微占优，两者占到显微组分体积分数的95%以上。其次含极少量的惰质组，体积分数不高于5%；没有发现壳质组组分。It值分布范围：20.3~38.7，均值为3.5。结果表明，侏罗系各组烃源岩有机质类型为II2-III型，为偏腐殖型有机质。
干酪根碳同位素(δ
13C
/‰)组成主要取决于其生物先质的碳同位素组成，同样可以反映沉积有机质的性质。研究区侏罗系各组烃源岩样品中干酪根δ
13 C
分布范围−24.5‰~−21.0‰，均值为−23.5‰，整体为III型有机质。考虑到较高的热演化程度对碳同位素的分馏作用 [9] ，认为研究区有机质类型应该为II2-III型有机质。
秦建中 [10] 对羌塘盆地上三叠统-侏罗系烃源岩的有机相研究表明，羌塘盆地不同构造位置，其有机相类型不同。雁石坪-温泉兵站地区落入其II2(混源有机相)-III型(木本相)有机相的范围，主体属于III型(木本相)，这也与该次研究认识相符。
Table 2. The macerals and carbon isotope of kerogen in Jurassic source rocks from Yanshiping-Wenquanbingzhan Area
表2. 雁石坪-温泉兵站地区侏罗系烃源岩干酪根显微组分和碳同位素分析
5. 热演化程度及综合评价
一个地区主力烃源岩所处的热演化阶段，与区域油气勘探前景及勘探目标的选择密切相关。研究区侏罗系烃源岩中灰岩样品的最高热解峰峰温(tmax)分布范围392~600℃，均值为476℃；泥岩tmax分布范围413~600℃，均值为
512 ℃
。表明研究区侏罗系烃源岩整体处于高成熟-过成熟热演化阶段。烃源岩干酪根H/C原子比分布范围0.26~0.58，均值为0.42，同样表明侏罗系烃源岩整体处于高成熟-过成熟热演化阶段。
秦建中等 [3] 对羌塘盆地不同地区7762个样品的镜质体反射率(Ro)、tmax、包裹体均一温度等项目研究表明，羌塘盆地北羌塘坳陷的东部地区(雁石坪-温泉兵站地区)侏罗系烃源岩主体处于高成熟-过成熟热演化阶段，与该文的研究结论相符。同时多个学者 [10] [11] 指出，羌塘盆地中生界烃源岩从中部的沉积坳陷向盆地边缘，相同层位热演化程度有增加的趋势，主要与盆地边缘或断裂带附近不均衡压力变形作用有关。
综上所述，雁石坪-温泉兵站地区侏罗系地层中，J2x泥岩和J2q灰岩整体有机质丰度较高，达到有效烃源岩标准，其他层位有机质丰度较低；有机质类型为II2-III型有机质，为偏腐殖型有机质；烃源岩热演化程度较高，主体处于高成熟-过成熟热演化阶段。由此可见，雁石坪-温泉兵站地区侏罗系烃源岩主要以生气为主，能够为研究区天然气水合物的形成提供较潜在的气源条件。
6. 结论
1) 雁石坪-温泉兵站地区侏罗系地层暗色碳酸盐岩和泥岩发育；烃源岩样品的有机质丰度研究表明，J2x泥岩和J2q灰岩整体有机质丰度较高，达到有效烃源岩标准，其他层位烃源岩有机质丰度较低，主体为非烃源岩。
2) 烃源岩中干酪根类型研究表明，研究区侏罗系烃源岩有机质类型为II2-III型有机质，为偏腐殖型有机质，较有利于生气。烃源岩热演化程度分析表明，主体热演化程度较高，处于高成熟-过成熟热演化阶段。
3) 综合分析认为，雁石坪-温泉兵站地区侏罗系J2x泥岩和J2q灰岩作为烃源岩，能够为该区天然气水合物成藏提供较有利的气源条件。
基金项目
中国地质调查局地质调查项目(GZH201400304)；长江大学青年基金项目(2015cqn42)。
NOTES
*通信作者。