中國海相烴源巖研究進(jìn)展及面臨的挑戰(zhàn)

摘 要

摘要：中國海相烴源巖研究成果豐富，在形成環(huán)境、生排烴機(jī)制、評價(jià)技術(shù)和勘探指導(dǎo)等方面都取得了顯著進(jìn)展，上述成果不僅發(fā)展了中國海相油氣勘探理論和技術(shù)方法，也提出了更多的挑戰(zhàn)
摘要：中國海相烴源巖研究成果豐富，在形成環(huán)境、生排烴機(jī)制、評價(jià)技術(shù)和勘探指導(dǎo)等方面都取得了顯著進(jìn)展，上述成果不僅發(fā)展了中國海相油氣勘探理論和技術(shù)方法，也提出了更多的挑戰(zhàn)。為利于今后深入研究和有效評價(jià)海相烴源巖，從中國海相烴源巖的形成環(huán)境、生排烴機(jī)制、綜合識別和動態(tài)評價(jià)技術(shù)、勘探理論等方面著重討論了近10a來的主要研究進(jìn)展，包括多元生烴和分散可溶有機(jī)質(zhì)等相關(guān)概念的提出、地球化學(xué)綜合判識和地球生物學(xué)評價(jià)體系等新方法及其地質(zhì)應(yīng)用、海相有機(jī)質(zhì)富集的動力學(xué)模式和不同類型烴源的多元生烴動態(tài)演化模式的建立等，并探討了傳統(tǒng)生烴理論面臨的挑戰(zhàn)、疊合盆地油氣勘探對成烴成藏理論的更高要求及能夠解決相關(guān)問題的基本思路或技術(shù)方法。
關(guān)鍵詞：中國；海相；優(yōu)質(zhì)烴源巖；形成機(jī)制；多元生烴；生物演化；地球化學(xué)；動態(tài)分析；勘探理論
    21世紀(jì)以來，中國海相烴源巖研究在形成環(huán)境、生排烴機(jī)制、評價(jià)技術(shù)和勘探指導(dǎo)等方面取得了顯著進(jìn)展，提出了多元生烴、分散可溶有機(jī)質(zhì)等新概念，建立了主要含油氣盆地海相烴源巖的形成模式及主控因素、地球化學(xué)綜合判識、地球生物學(xué)評價(jià)體系及測井識別、不同類型烴源的動態(tài)生排烴演化模式等，認(rèn)識到優(yōu)質(zhì)烴源巖(TOC≥2.0%)對油氣成藏的重要貢獻(xiàn)、對疊合盆地油氣分布的控制作用及對勘探指導(dǎo)意義更具內(nèi)涵。這些成果不僅發(fā)展了海相油氣勘探理論和技術(shù)方法，也提出了更多的挑戰(zhàn)。為此，筆者對近10a來國內(nèi)海相烴源巖的研究進(jìn)展及面臨的問題進(jìn)行著重討論，旨在對海相烴源巖更深入研究和有效評價(jià)起到借鑒作用。海相烴源巖研究進(jìn)展
1.1 優(yōu)質(zhì)烴源巖的形成機(jī)制研究
    近10a來，烴源巖形成機(jī)制研究成果顯著，發(fā)育環(huán)境、控制因素、成烴生物和判識指標(biāo)等均有新進(jìn)展：①海相碳酸鹽巖發(fā)育環(huán)境和構(gòu)造演化對優(yōu)質(zhì)烴源巖的控制作用、形成條件及發(fā)育模式[1～4]；②宏觀底棲藻類對生烴母質(zhì)的重要作用[5]；③新的分子地化指標(biāo)在烴源巖沉積環(huán)境研究中的應(yīng)用[6]；④恢復(fù)烴源巖發(fā)育環(huán)境的若干無機(jī)地化指標(biāo)[2、7]等，使對烴源巖評價(jià)從靜態(tài)描述、單一有機(jī)地化判識逐漸向主控因素與形成模式、有機(jī)與無機(jī)、正演與反演、地質(zhì)與生態(tài)學(xué)等多項(xiàng)指標(biāo)、不同學(xué)科的多層次綜合判識和動態(tài)分析發(fā)展，初步揭示了塔里木、南方中古生界優(yōu)質(zhì)烴源巖的形成機(jī)理和時(shí)空分布。可見，優(yōu)質(zhì)烴源巖的形成和分布并不是單一的以缺氧環(huán)境為主的保存模式或者以高生物產(chǎn)率為主的生產(chǎn)力模式嘲，而是不同層次、不同時(shí)期的地質(zhì)環(huán)境和生物演化協(xié)同控制的結(jié)果。
1.1.1有機(jī)質(zhì)富集動力學(xué)的探索性研究
    優(yōu)質(zhì)烴源巖是量豐質(zhì)優(yōu)的特殊沉積物(巖)，有機(jī)質(zhì)富集程度取決于有機(jī)質(zhì)輸入量和保存因子，前者又受控于初級生產(chǎn)力。初級生產(chǎn)力是控制太平洋沉積物有機(jī)質(zhì)含量的所有因素中的首要因素[9]。而原始產(chǎn)率與沉積物中有機(jī)質(zhì)富集程度之間并不總是存在穩(wěn)定的對應(yīng)關(guān)系，因?yàn)槌练e物中有機(jī)碳含量是初級生產(chǎn)力和沉積速率的函數(shù)，20～80m/Ma的沉積速率最有利于有機(jī)質(zhì)大量富集[2、4]。全新世不同沉積環(huán)境的有機(jī)碳堆積率與初級生產(chǎn)力和保存因子之間存在一個(gè)定量關(guān)系，但海洋沉積物中有機(jī)碳的保存因子變化大(0.001%～10%)，與沉積環(huán)境密切相關(guān)，如缺氧條件下保存因子超過2%[10]。可見，“什么樣的地質(zhì)環(huán)境和生態(tài)特征才是形成優(yōu)質(zhì)烴源巖的控制因素呢？”，這是個(gè)關(guān)鍵問題。為此，筆者將以“生物與環(huán)境之間的相互關(guān)系”為核心的生態(tài)學(xué)理念引入到烴源巖研究中，提出海相有機(jī)質(zhì)富集的動力學(xué)模式(圖1)，認(rèn)為優(yōu)質(zhì)烴源巖形成的實(shí)質(zhì)是在自然界有機(jī)碳循環(huán)過程中有機(jī)碳儲存于沉積物的速率(埋藏速率)，即單位時(shí)間單位面積內(nèi)有機(jī)物質(zhì)的埋藏量，是一個(gè)動力學(xué)問題，嘗試運(yùn)用下面動力學(xué)總方程式和示意圖概念性表示出有機(jī)碳埋藏速率與生物、環(huán)境之間復(fù)雜關(guān)系：
 

    顯然，要揭示優(yōu)質(zhì)烴源巖的形成機(jī)理，需要解決2個(gè)基本問題：有機(jī)碳埋藏速率和各種因素對其影響(即保存因子)。有機(jī)質(zhì)積聚和保存過程中，可能存在一臨界速率。使得系統(tǒng)發(fā)生物質(zhì)和能量轉(zhuǎn)換并形成富有機(jī)質(zhì)沉積物，這個(gè)過程發(fā)生在較低的溫度和壓力條件下，主要受控于生物演化(如時(shí)空上初級生產(chǎn)力的異常增減)，以及環(huán)境轉(zhuǎn)化作用(如區(qū)域上盆地性質(zhì)轉(zhuǎn)化、古地理變遷和氣候變化等，點(diǎn)上為沉積速率、氧化還原狀態(tài)的轉(zhuǎn)變等)。
1.1.2地質(zhì)環(huán)境對優(yōu)質(zhì)烴源巖形成的綜合控制作用
    長期以來，烴源巖形成機(jī)理研究一直存在“保存條件”與“生產(chǎn)力”間的爭論[8～9]，前者強(qiáng)調(diào)缺氧環(huán)境對有機(jī)質(zhì)保存的重要性，后者則認(rèn)為有機(jī)質(zhì)富集的關(guān)鍵是高生產(chǎn)力。實(shí)質(zhì)上，生產(chǎn)力和缺氧條件共同控制烴源巖形成[1～4]。目前，國內(nèi)外海相烴源巖形成機(jī)制研究已由單一盆地內(nèi)古環(huán)境恢復(fù)向宏觀和微觀2種尺度發(fā)展。宏觀上，以志留紀(jì)烴源巖為例，該套烴源巖主要發(fā)育在華南和北非、阿拉伯早志留世盆地，華南志留紀(jì)烴源巖發(fā)育受板塊運(yùn)動、板內(nèi)活動、3大古隆起、4個(gè)轉(zhuǎn)換期、沉積-生物相等5個(gè)因素的控制[3]，北非、阿拉伯盆地志留紀(jì)烴源巖形成則主要與全球氣候變化引起的海平面升降有關(guān)[11]。而微觀上主要表現(xiàn)為薄層級沉積組分分析及有機(jī)質(zhì)富集機(jī)理探討，查明沉積物中有機(jī)質(zhì)賦存形式明顯具有多樣性，有機(jī)質(zhì)與黏土礦物結(jié)合并不完全是簡單的表面吸附或者靠氫鍵、靜電作用等鍵合方式相互結(jié)合，而是部分有機(jī)質(zhì)進(jìn)入黏土礦物層間，形成了更為穩(wěn)定的有機(jī)質(zhì)黏土復(fù)合體[12]。
    形成機(jī)制的眾說紛紜顯示出海相優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育的多樣性和非均質(zhì)性，也反映了這些宏觀因子間的相對獨(dú)立與相互關(guān)聯(lián)。烴源巖形成決不是某一孤立環(huán)境的產(chǎn)物，而取決于綜合環(huán)境因子，應(yīng)從全球性構(gòu)造運(yùn)動、古氣候變化到區(qū)域性構(gòu)造單元、古地理、古洋流，最后落實(shí)到盆地內(nèi)具體的環(huán)境參數(shù)來考慮，是不同時(shí)空尺度的各種環(huán)境因子間相互依賴和相互制約的耦合關(guān)系的具體體現(xiàn)。因此，如何解析這種耦合關(guān)系是烴源巖形成機(jī)理研究的關(guān)鍵。
1.1.3生物演化對優(yōu)質(zhì)烴源巖形成的控制作用
    生物作為有機(jī)質(zhì)來源。其組成、數(shù)量直接控制了烴源巖發(fā)育程度。沉積巖中有機(jī)質(zhì)含量的多少與許多因素有關(guān)，但生物產(chǎn)率還是首要因素。在傳統(tǒng)烴源巖研究中，主要關(guān)注正常條件下生物產(chǎn)量變化，而很少涉及重大生物演化事件所造成的生產(chǎn)力和埋藏量的突變。近年來，經(jīng)古生物學(xué)研究，在華南識別出古生代3大生物滅絕和3次大型輻射事件[13]。從生態(tài)學(xué)角度可以預(yù)測寒武紀(jì)早期生物爆發(fā)和晚奧陶世生物絕滅事件中初級生產(chǎn)者——浮游植物的發(fā)生和滅絕必將導(dǎo)致各級消費(fèi)者和分解者的滅絕和復(fù)蘇，進(jìn)而影響有機(jī)質(zhì)產(chǎn)率及其組成。據(jù)此思路，生物演化事件與優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育之間必然存在一種內(nèi)在聯(lián)系，體現(xiàn)在相應(yīng)層位的地球化學(xué)和生物地層學(xué)特征上。
    生物的多樣性及生物體內(nèi)有機(jī)組成不同決定了沉積有機(jī)質(zhì)組成的差異性，這是影響烴源巖質(zhì)量的一個(gè)重要因素。其核心問題是成烴生物，包括藻類、細(xì)菌和高等植物等。古生代浮游藻類是廣泛存在的[14]，甚至發(fā)生了一系列輻射事件[13]，是公認(rèn)的主要成烴生物，如奧陶系烴源巖的重要生烴母質(zhì)-粘球形藻[15]。微體浮游生物的演化史表明[13～14]：全球性烴源巖發(fā)育時(shí)代往往與浮游藻類繁盛時(shí)期相對應(yīng)，從寒武紀(jì)到志留紀(jì)疑源類十分繁盛。如早寒武世是以海洋微體浮游生物為主的初級產(chǎn)率，相應(yīng)的在中亞和我國廣泛發(fā)育下寒武統(tǒng)烴源巖；至早志留世時(shí)初級生產(chǎn)力組成具多樣化，除浮游生物外，還有隱孢子及其他菌藻類，這一時(shí)期國內(nèi)外同樣發(fā)育優(yōu)質(zhì)烴源巖，如北非、中東和中國南方下志留統(tǒng)烴源巖；從侏羅紀(jì)-新近紀(jì)是溝鞭藻、硅藻和顆石藻繁盛時(shí)代，也是全球性優(yōu)質(zhì)烴源巖發(fā)育時(shí)期，如中東和西西伯利亞盆地侏羅系烴源巖。這些說明海洋浮游生物演化對烴源巖發(fā)育程度及其時(shí)空分布具重要控制作用。其中，溝鞭藻是現(xiàn)代海洋浮游生物的重要成員之一，它的數(shù)量僅次于硅藻。確鑿的溝鞭藻化石記錄始于晚三疊世，但前寒武紀(jì)至泥盆紀(jì)富有機(jī)質(zhì)的沉積巖中具豐富的甲藻甾類烴，與溝鞭藻有親緣關(guān)系[16]。筆者在普光氣田普光5井的上二疊統(tǒng)吳家坪組烴源巖(PC5-280-2)抽提物中也檢測出甲藻甾烷和4a-甲基-24乙基膽甾烷，記錄了溝鞭藻類的起源、演化及其對成烴貢獻(xiàn)。正因?yàn)樵谕矶B世，川東北發(fā)育了富含這些菌藻類的一套海相優(yōu)質(zhì)烴源巖，為普光氣田提供了主要來源，與川南龍?zhí)睹合禑N源巖形成了鮮明對照[17]。底棲藻類如紅藻、褐藻等近年來也備受關(guān)注，這些宏觀藻類被認(rèn)為一類重要成烴母質(zhì)，其輸入是前泥盆紀(jì)干酪根類型偏腐殖型的主要原因[5]。細(xì)菌對生烴的貢獻(xiàn)也是公認(rèn)的，但細(xì)菌作為生態(tài)系統(tǒng)中重要的分解者對沉積有機(jī)質(zhì)也起改造作用，在成巖早期隨著埋藏深度和環(huán)境變化，微生物生態(tài)系統(tǒng)亦發(fā)生演替并形成喜氧細(xì)菌帶、硫酸鹽還原菌帶和甲烷菌帶等生物化學(xué)環(huán)境，每一環(huán)境都以一種占優(yōu)勢的代謝作用為特征，不僅控制生物氣生成[18]，而且分解沉積有機(jī)質(zhì)而影響烴源巖質(zhì)量[19]。
    生物既受制于地質(zhì)環(huán)境，又能改變地質(zhì)環(huán)境。在生物演化過程中，雖然每次大滅絕和輻射事件的原因和過程不盡相同[13]，但生物與環(huán)境之間的相互制約和相互依存的因果關(guān)系的存在卻是公認(rèn)的。生物演化事件通常與地質(zhì)事件相伴發(fā)生，如奧陶紀(jì)末生物滅絕與海平面上升、氧化還原環(huán)境變化和上升流密切相關(guān)[11、13]，將生物圈與地球其他圈層相互影響、相互反饋的這種關(guān)系，從理論上高度概括為“生物地質(zhì)學(xué)”[20]。海相優(yōu)質(zhì)烴源巖與重大生物演化和地質(zhì)事件在時(shí)空分布及成因上存在辯證關(guān)系，對這一關(guān)系的解析，可能為優(yōu)質(zhì)烴源巖形成機(jī)理研究和時(shí)空分布預(yù)測提供一個(gè)重要途徑。
1.2 分散可溶有機(jī)質(zhì)烴源的提出和多元生烴轉(zhuǎn)化理論
    中國海相層系在多期構(gòu)造背景下普遍存在多種形式烴源共存且相互轉(zhuǎn)化、連續(xù)或疊置生烴過程及成藏貢獻(xiàn)的接替，呈現(xiàn)出“多源復(fù)合、多階連續(xù)”[18]的油氣形成演化特點(diǎn)，構(gòu)成了中國特色的海相多元生烴機(jī)制，將其可歸納為來源的多樣性、轉(zhuǎn)化的接替性、過程的多期性和成因的復(fù)合性(圖2)。塔里木、四川盆地都發(fā)育多套海相烴源巖形成了現(xiàn)今大中型油氣田的主要來源。這些烴源(巖)層中，除不同類型的干酪根外，還有古油藏和源巖內(nèi)外的分散可溶有機(jī)質(zhì)等再生烴源，甚至可能存在有機(jī)酸鹽的貢獻(xiàn)，體現(xiàn)出烴源類型的多樣性。接替性和多期性則表現(xiàn)為2個(gè)方面：①烴源巖演化初期干酪根是生烴主體，由不溶有機(jī)質(zhì)向油氣轉(zhuǎn)化，隨熱演化加強(qiáng)，不同形式賦存的液態(tài)烴成為主要輕烴來源，由重?zé)N向輕烴，液態(tài)烴向氣態(tài)烴轉(zhuǎn)化，至過成熟均趨于甲烷化和石墨化；②多期構(gòu)造作用下同一套烴源層還可發(fā)生多期次的生排烴過程，尤其二次生排烴是廣泛存在的一種生烴機(jī)制。針對這些復(fù)雜的生排烴演化特點(diǎn)，提出了有機(jī)質(zhì)“接力成氣”機(jī)理，指成氣過程中生氣母質(zhì)的轉(zhuǎn)換和生氣時(shí)機(jī)與貢獻(xiàn)的接替[21]；明確了分散可溶有機(jī)質(zhì)是疊合盆地重要的一類氣源灶，通過生烴模擬實(shí)驗(yàn)確定了分散可溶有機(jī)質(zhì)作為氣源的生烴潛力和評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[22]。顯然，多元生烴轉(zhuǎn)化過程和可溶有機(jī)質(zhì)晚期成氣特點(diǎn)將烴源巖的生氣過程延續(xù)到更高的演化階段，有利于高熱演化烴源巖區(qū)油氣勘探，對拓展勘探領(lǐng)域有重要意義。成因的復(fù)合性，一方面體現(xiàn)在生烴機(jī)制的多樣性，如深層氣藏有干酪根熱降解、不同賦存狀態(tài)的可溶有機(jī)質(zhì)熱裂解等多種成因，還可能存在有機(jī)-無機(jī)相互作用下的復(fù)合成因，特別是外源氫的加入和硫酸鹽熱還原反應(yīng)(TSR)等都具有重要影響。研究表明，普光氣田的天然氣主要來自原油裂解，也有干酪根裂解和TSR生成天然氣的貢獻(xiàn)，與其鄰近的清溪?dú)獠貏t主要來自干酪根高溫裂解氣。另一方面體現(xiàn)在多元生烴影響因素的復(fù)雜性，認(rèn)為多元生烴機(jī)制的主控因素并不限于經(jīng)典油氣生成理論中強(qiáng)調(diào)的溫度 時(shí)間因素，而受溫度、壓力、流體和空間等多項(xiàng)因素的綜合控制，為揭示高熱演化條件下油氣生成和聚集的動力學(xué)機(jī)制提供了重要依據(jù)。

1.3 海相烴源巖的綜合識別和動態(tài)評價(jià)技術(shù)
    針對我國海相層系高演化多套烴源的客觀地質(zhì)條件，多項(xiàng)指標(biāo)的綜合應(yīng)用和動態(tài)分析是解決多元生烴轉(zhuǎn)化和多期成藏過程示蹤分析的重要途徑。
1.3.1綜合識別
    近年國內(nèi)學(xué)者從不同學(xué)科，采用多種技術(shù)手段開展了海相烴源巖的綜合研究，例如，基于“地質(zhì)環(huán)境與生物演化協(xié)同控制烴源巖形成”的觀點(diǎn)，建立了采用有機(jī)與無機(jī)的綜合參數(shù)結(jié)合地質(zhì)實(shí)際來重塑烴源巖形成環(huán)境，進(jìn)而預(yù)測烴源巖品質(zhì)及分布的地球化學(xué)綜合評價(jià)方法[2]；充分發(fā)揮地球生物學(xué)的特色，建立了優(yōu)質(zhì)烴源巖的地球生物學(xué)評價(jià)體系[23]，其核心是地球生物相的半定量評估方案，推薦出地球生物相的二維命名法。包括生境型、生物組成和生產(chǎn)力、古氧相以及埋藏效率等確定一個(gè)地球生物相的主要參數(shù)；烴源巖的測井識別一直是備受關(guān)注的技術(shù)，隨著測井技術(shù)的迅速發(fā)展，識別烴源巖層段和有機(jī)質(zhì)豐度的研究已有突破性的進(jìn)展。也認(rèn)識到對有機(jī)質(zhì)類型及成熟度預(yù)測中可能發(fā)揮其獨(dú)特的作用。這些方法的提出，從形成機(jī)理和正演角度評價(jià)深埋烴源巖提供了一個(gè)新的理論思維，拓展了烴源巖的評價(jià)技術(shù)方法，是傳統(tǒng)的有機(jī)地球化學(xué)評價(jià)的重要補(bǔ)充。
1.3.2動態(tài)分析
   對于烴源巖的動態(tài)評價(jià)而言，有機(jī)質(zhì)豐度下限值、熱演化史及生烴產(chǎn)率都是關(guān)鍵參數(shù)。碳酸鹽烴源巖有機(jī)碳含量下限值，經(jīng)過前幾年的熱烈討論認(rèn)識上趨于統(tǒng)一，認(rèn)識到工業(yè)性烴源巖不必很厚，但總有機(jī)碳含量(TOC)應(yīng)大于等于0.4%～0.5%[24]。近年來，基于大量的生排烴實(shí)驗(yàn)研究，建立了海相烴源巖及再生烴源的多元生烴動態(tài)演化模式[25]，發(fā)現(xiàn)不同類型古油藏及分散可溶有機(jī)質(zhì)的再生烴氣能力有差異，其與巖性、賦存形式、物性及演化程度等密切相關(guān)，并證實(shí)了可溶有機(jī)質(zhì)再生烴過程是干酪根生烴的延續(xù)，當(dāng)其達(dá)到高過成熟時(shí)，是輕烴的主要來源。
   有機(jī)質(zhì)熱史能否有效恢復(fù)關(guān)系到烴源(巖)的成烴成藏過程及潛力分析的有效性，是動態(tài)分析的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但各種古溫標(biāo)的地質(zhì)應(yīng)用一直存在缺陷。如何將記錄不同溫度的古溫標(biāo)有效組合，綜合反演復(fù)雜的溫度史，是日前復(fù)原盆地?zé)崾芬粋€(gè)可行途徑，如選出鏡質(zhì)體/瀝青反射率、伊利石結(jié)晶度、包裹體均一溫度和(U-Th)/He年齡等古溫標(biāo)，以及H/C原子比、生烴活化能等輔助指標(biāo)，建立了烴源巖熱史恢復(fù)指標(biāo)體系，開展了川東北地區(qū)熱史恢復(fù)、剝蝕量計(jì)算和普光氣田成藏過程分析，取得了良好效果[26]。
1.4 海相烴源巖的勘探理論
   一個(gè)國家油氣工業(yè)的儲量主要取決于探明的大中型油氣田的多少，而優(yōu)質(zhì)烴源巖的存在與否則是一個(gè)盆地能否形成大中型油氣田的物質(zhì)基礎(chǔ)。早在20世紀(jì)50—60年代，我國學(xué)者就提出了“陸相生油”理論、“源控論”和“選凹定帶”的勘探方法，發(fā)現(xiàn)了大慶、勝利等一批大中型油田，證實(shí)了陸相地層能夠形成大油田。步入21世紀(jì)以來，海相油氣勘探也取得重大突破，塔河油田、靖邊氣田和普光氣田等相繼發(fā)現(xiàn)都證實(shí)了該領(lǐng)域的巨大潛力。毋庸置疑，這些油氣田的形成密切受優(yōu)質(zhì)烴源巖的發(fā)育及分布控制。在塔里木，寒武系 奧陶系的優(yōu)質(zhì)烴源巖是塔河、塔中等大中型油氣田的主要來源[24，27～28]。下寒武統(tǒng)、下志留統(tǒng)和二疊系的優(yōu)質(zhì)烴源巖為四川盆地眾多天然氣田的形成提供了雄厚的物質(zhì)基礎(chǔ)[3，29]。
    國外富油氣的區(qū)域分布同樣受制于優(yōu)質(zhì)烴源巖的時(shí)空展布。在伏爾加-烏拉爾油區(qū)，羅馬什金、阿爾蘭等大油田都產(chǎn)在TOC≥2.0%的上泥盆統(tǒng)烴源巖范圍內(nèi)，西西伯利亞盆地巨大石油儲量的80%來自侏羅系的Bazhenov組烴源巖(TOC為7%～11%，厚度介于20～25m)[30]；下志留統(tǒng)底部富有機(jī)質(zhì)“熱”頁巖(TOC達(dá)17%，厚度小于等于25m)是北非古生界烴類的80%～90%的來源[11]。顯然，富油氣區(qū)的大油氣田主要來自幾米至數(shù)十米厚的異常富有機(jī)質(zhì)優(yōu)質(zhì)烴源巖貢獻(xiàn)。全球中、古生界海相烴源巖構(gòu)成了全球80%以上油氣儲量，其中油氣富集區(qū)主力烴源巖多以這種富有機(jī)質(zhì)層段出現(xiàn)，厚度一般小于30m[31]?；跓N源巖的控制作用，國外學(xué)者提出了以“源”為核心的含油氣系統(tǒng)[32]，其在預(yù)測含油氣區(qū)帶和油氣藏分布等方面顯示出良好效果，現(xiàn)已成為國外一項(xiàng)重要的勘探方法。從強(qiáng)調(diào)“烴源巖的關(guān)鍵作用——決定一個(gè)地區(qū)有沒有油氣的根本前提”而言，此勘探理論較其早10a提出的“源控論”并無本質(zhì)上的區(qū)別。這一切皆表明優(yōu)質(zhì)烴源巖研究對富含油氣盆地的重要性，優(yōu)質(zhì)烴源巖層及其“生烴灶”控制著大中型油氣田的形成與分布，又是各國非常規(guī)油氣的主要勘探目標(biāo)。這也同樣表明，源控論或含油氣系統(tǒng)并不存在“海相與陸相”之分和“適與不適”之爭，關(guān)鍵是否與地質(zhì)實(shí)際相符。與國內(nèi)外中新生代盆地不同，我國中占生界海相層系在多期構(gòu)造和高過成熟等地質(zhì)背景下普遍存在烴源巖形成環(huán)境的多樣性、沉積(沉降)與生烴中心的差異性、成烴轉(zhuǎn)化的多元性和成藏改造的多期性之特點(diǎn)，這就要求在源控論或含油氣系統(tǒng)的區(qū)域勘探思路上賦予更多的內(nèi)涵和特色，得以更加完善和升華，達(dá)到各成藏條件的綜合、動態(tài)分析效果，如油氣成藏體系一劃等跳出傳統(tǒng)含油氣系統(tǒng)的局限，更適合于中國海相油氣地質(zhì)的特殊性，對油氣地質(zhì)理論的完善和勘探指導(dǎo)更具現(xiàn)實(shí)意義。
2 海相烴源巖研究面臨的挑戰(zhàn)和展望
    烴源問題是海相烴源巖研究的核心問題。于酪根晚期成烴理論是常規(guī)油氣生成演化規(guī)律的核心，以此衍生的油氣潛力評價(jià)方法成為近代油氣勘探的主要指導(dǎo)思想和準(zhǔn)則，也取得了重要成效。長期以來，我國海相油氣勘探中，烴源巖評價(jià)、油氣源對比及資源評價(jià)等主要集中在“巖”上，均以干酪根為主的生烴理論基礎(chǔ)上，致使：①發(fā)育多套烴源巖仍不能確定其有效性；②找到了大油氣田還不清楚其主要來源；③資源潛力有較大不確定性和認(rèn)識上的分歧等，這給干酪根晚期生烴理論提出了挑戰(zhàn)。
    近年來的研究揭示南方、塔里木盆地的多元生烴轉(zhuǎn)化過程，認(rèn)識到干酪根晚期成烴理論模式忽略了可溶有機(jī)質(zhì)對油氣田形成的貢獻(xiàn)，已證實(shí)再生烴源是中國高演化海相層系油氣富集成藏的重要來源之一，無論分散型還是聚集型都可成為油氣成藏的主要來源，如普光氣田有原油裂解氣的重要貢獻(xiàn)是基本共識。
    對傳統(tǒng)理論更多的質(zhì)疑主要來自國內(nèi)外深層油氣田(藏)的發(fā)現(xiàn)，尤其是塔里木盆地塔深1井深入地底8000m左右處仍存在液態(tài)烴，傳統(tǒng)理論對類似深層油氣的埋藏深度和烴類相態(tài)分布無法合理解釋，包括生烴演化過程及其影響因素、生烴死亡線等關(guān)鍵問題。顯然，深層油氣的形成與分布較中淺層更加復(fù)雜，所涉及參數(shù)并不“主要是有機(jī)質(zhì)的性質(zhì)和溫度對時(shí)間的關(guān)系”，還受深層流體壓力、相態(tài)和空間因素的影響。目前，對深層多元生烴機(jī)制及其示蹤技術(shù)仍處于探索階段，對再生烴烴源的生排烴過程、運(yùn)聚機(jī)理和天然氣富集規(guī)律等尚不清楚，跳出傳統(tǒng)的源巖及其干酪根研究向多元生烴轉(zhuǎn)化和動態(tài)示蹤轉(zhuǎn)變是海相烴源(巖)研究的一項(xiàng)重要任務(wù)，也是勘探所需的必然發(fā)展趨勢。
    有關(guān)烴源巖評價(jià)方面，同樣需要突破常規(guī)研究思路和評價(jià)方法，加強(qiáng)優(yōu)質(zhì)烴源巖形成機(jī)理和動態(tài)、綜合分析研究。海相優(yōu)質(zhì)烴源巖形成機(jī)理研究雖已取得一些進(jìn)展，但仍處在探索階段，還存在發(fā)育層位時(shí)代不清，沉積環(huán)境不清，母質(zhì)不清和控制因素層次不清等眾多科學(xué)問題。烴源巖動態(tài)分析技術(shù)中，熱史恢復(fù)技術(shù)還存在不確定性，有些古溫標(biāo)如(U-Th)/He、自由基濃度和聲發(fā)射的技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用研究等剛剛起步，再生烴源的多元生烴動態(tài)演化模式尚需勘探實(shí)踐的檢驗(yàn)，高過成熟和碳酸鹽巖烴源巖的測井識別技術(shù)的理論假設(shè)有待完善。
    因此，從不同的時(shí)空尺度上，從動力學(xué)背景、地質(zhì)環(huán)境與生物演化的耦合關(guān)系以及有機(jī)質(zhì)富集動力學(xué)分析，深入研究海相優(yōu)質(zhì)烴源巖的形成機(jī)理，提出發(fā)育模式，并借助于當(dāng)前先進(jìn)的質(zhì)譜、激光和電子顯微等分子級或微區(qū)原位分析技術(shù)，深化優(yōu)質(zhì)烴源(巖)層中有機(jī)質(zhì)類型及其賦存狀態(tài)、礦物組成和沉積微觀結(jié)構(gòu)等研究，探索具有特殊生源、環(huán)境意義的生物標(biāo)記物，既有助于追溯生烴母質(zhì)的來源和演化，又對進(jìn)一步揭示海相烴源巖質(zhì)量的控制因素和形成機(jī)理可能是一個(gè)重要突破口，也對非常規(guī)油氣藏的勘探研究提供更豐富的地球化學(xué)信息。通過某一套烴源(巖)的不同地區(qū)同一時(shí)期或同一地區(qū)不同時(shí)期熱史、生烴成藏史的有效恢復(fù)及多元生烴動態(tài)演化模式的合理應(yīng)用，進(jìn)而按照活動論的觀點(diǎn)從形成機(jī)理、多元生烴轉(zhuǎn)化到多期聚集成藏進(jìn)行動態(tài)、綜合評價(jià)，這對我國海相層系中預(yù)測烴源巖的有效性、資源潛力及豐富成烴成藏理論等方面將產(chǎn)生重要影響。
3 結(jié)束語
    綜上所述，通過“十五”、“十一五”的攻關(guān)研究和勘探實(shí)踐，中國海相烴源巖的理論研究、評價(jià)技術(shù)均取得了長足的發(fā)展，認(rèn)識到地質(zhì)環(huán)境和生物演化對海相優(yōu)質(zhì)烴源巖形成的協(xié)同控制作用，揭示了中國古生界海相碳酸鹽巖層系在多期構(gòu)造背景下的多元生烴轉(zhuǎn)化及其多期成藏作用機(jī)理，發(fā)展并完善了高過成熟海相烴源巖的有效識別和動態(tài)評價(jià)技術(shù)。這些成果的取得是中國特色海相碳酸鹽巖生烴成藏理論的重要補(bǔ)充和勘探技術(shù)的進(jìn)步。
    然而，中國烴源巖研究仍面臨著眾多挑戰(zhàn)：找到了大油氣田但其主力烴源巖尚不清楚、深層油氣生成及其保存機(jī)制尚無揭示、資源潛力預(yù)測仍存在不確定性等，未來的發(fā)展必需借助于國家能源需求和由油價(jià)高位波動等帶來的長期持續(xù)的油氣勘探高投入和穩(wěn)定發(fā)展，把握生烴成藏的核心問題和勘探開發(fā)實(shí)際需求，切實(shí)需要將成烴與成盆、成藏作為一個(gè)含油氣系統(tǒng)來動態(tài)研究烴源巖問題。
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(本文作者：騰格爾 中國石化石油勘探開發(fā)研究院無錫石油地質(zhì)研究所)