火成岩侵入对日本秋田盆地晚中新世女川组泥岩地球化学特征的影响及其非典型油气生成意义

本研究针对火成岩侵入对有机质物理化学特性的影响这一关键科学问题，通过Rock-Eval热解分析和生物标志物分析等技术，揭示了日本秋田盆地女川组泥岩在同期侵入作用下的非典型油气生成机制。研究发现侵入带Tmax显著升高而TOC和HI降低，生物标志物比值呈现反转趋势，证实快速加热导致异构化反应失败而直接生成未成熟异构体。该研究为火山活动盆地油气系统提供了新的认识框架。

　　

在地球漫长的地质历史中，火成岩侵入事件如同炽热的"地质手术刀"，能够深刻改变周围沉积岩的物理化学特性。这种热力作用对富含有机质的泥岩/页岩影响尤为显著，可能触发非典型的油气生成过程。日本秋田盆地的晚中新世女川组泥岩作为重要的烃源岩，其内部普遍存在与沉积同期（约10Ma）的火成岩侵入体，这为研究"沉积-侵入"同步作用下的有机质热演化提供了绝佳窗口。然而，目前对这类特殊地质条件下有机质从微观到宏观尺度的响应机制仍不清楚，特别是当侵入事件与有机质沉积同时发生时，传统热成熟度评价体系是否依然适用？这些问题的解答对认识火山活动盆地的油气系统至关重要。

Akita大学的研究团队通过对Shin Yabase-1井的岩屑样品进行系统分析，综合运用岩石学观察、Rock-Eval 6热解分析、硅胶色谱分离和气质联用（GC-MS）等技术手段。研究选取女川组8个岩屑样品进行Rock-Eval热解，并筛选侵入带附近3个样品和1个未侵入样品进行生物标志物分析。通过对比侵入带与未侵入样品的有机地球化学参数差异，揭示了快速加热对干酪根和生物标志物的差异化影响。

研究结果部分，"女川组地层岩性特征与火成岩侵入体产状"显示，在1760-1780米处发现厚约10-15米的辉绿岩侵入体，与上覆未蚀变的绿色凝灰岩段形成鲜明对比。显微观察显示侵入体主要由斜长石和辉石组成，与围岩接触带可见沥青充填的微裂缝。

"有机质整体地球化学特征"部分数据显示，未侵入女川组泥岩平均TOC达2.70%，而侵入带骤降至0.13%。Tmax在未侵入样品中为417°C，侵入带飙升至484°C，HI从402降至147，PI则从0.09升至0.34，表明侵入导致有机质强烈热降解和烃类生成。

"分子地球化学特征"部分发现，侵入带三环萜烷（TT）系列发生显著变化：C₂₃ TT βα/αα比值从3.03升至6.11，C₂₄四环萜烷相对丰度增加。C₃₁升藿烷22S/(22S+22R)比值显示成熟趋势，但C₂₉甾烷20S/(20S+20R)比值仍保持低成熟特征（0.18-0.20），与Tmax显示的过成熟状态形成矛盾。

在"讨论"部分，研究提出三个核心机制解释上述现象：干酪根相关生成、异构化失败和热降解。快速加热（900-1200°C）使干酪根直接释放含未成熟异构体的沥青，而时间不足导致C₂₉甾烷20R→20S等异构化反应失败。三环萜烷系列的变化主要源于不稳定异构体的优先降解。研究建立的"非典型油气生成模型"显示，侵入体中心带高温使微分子直接蒸发，而干酪根吸收热量后快速裂解生成沥青，并通过微裂缝运移。

该研究发表在《Applied Geochemistry》的重要发现在于：首次证实同期火成岩侵入可激活沉积盆地的非典型油气系统，即使烃源岩与侵入事件同时形成。这一认识突破了传统油气生成理论对"时间-温度"关系的固有认知，为火山活动盆地的油气勘探提供了新的评价指标。特别是C₂₉甾烷20S%等生物标志物参数可作为鉴别"侵入相关"油气的有效指标，对日本秋田盆地及全球类似盆地的资源评价具有重要指导意义。研究还启示，在评价高热流盆地的油气潜力时，需特别关注火成岩活动对有机质热演化的"加速"与"抑制"双重效应。