中国东北阜新盆地下白垩统沙海组湖泊页岩油富集与迁移机制：无机-有机地球化学与岩石学综合证据

《ACS Omega》：Lacustrine Shale Oil Enrichment and Mobility in the Lower Cretaceous Shahai Formation, Fuxin Basin (NE China): Integrated Inorganic–Organic Geochemical and Petrographic Evidence

页岩油生成与富集机制：以抚顺盆地沙岭组四段为例

　　### 中文解读：小盆地湖泊页岩油资源的潜力与地质特征分析

在当前全球非常规能源开发的背景下，湖泊页岩油系统成为研究的重要前沿。然而，多数研究集中于大型盆地中的深水湖泊页岩，对小型至中型盆地中油煤共存层的湖泊页岩油资源关注有限。辽宁省西部的阜新盆地就是一个典型的例子，该盆地以煤和石油资源共存而闻名。在阜新盆地的下白垩统沙海组中，第三段（K1sh3）和第四段（K1sh4）分别代表了典型的煤系和湖泊源岩。因此，K1sh4成为研究这类湖泊页岩油资源的理想对象。然而，到目前为止，对沙海组及其相关地质研究主要集中在常规砂岩储层、煤层气和页岩气上，而对页岩油潜力的探讨则相对不足。本文以阜新盆地的LFD1井中的23个K1sh4泥岩样本为基础，结合无机-有机地球化学和岩石学数据，评估页岩油生成潜力，重建古气候和古沉积环境，确定样本中有机质（OM）的生物来源，并揭示K1sh4湖泊泥岩中页岩油富集和流动性控制机制。

#### 页岩油生成潜力评估

研究发现，K1sh4泥岩具有高有机质丰度，主要由油型Ⅱ干酪根构成，且处于中成熟阶段，表明其具有显著的页岩油生成潜力。此外，通过无机元素和分子地球化学证据，研究确认了这些泥岩的沉积环境为温暖、半湿润至半干旱的古气候，沉积环境为稳定的、高度限制的、以淡水为主的湖泊环境，部分为咸水环境，具有弱氧化至弱还原的特征。这种沉积环境有利于有机质的积累和保存，从而为页岩油的富集提供了物质基础。同时，高ΣnC21-ΣnC22+比值和低陆源/水生比值（TAR）表明有机质主要来源于藻类和原核生物，而低的正构烷烃/三环萜烷比值则突显了原核生物的显著贡献。尽管K1sh4泥岩显示出良好的页岩油富集潜力，但其流动性受到有机质对页岩油的强吸附作用的限制。

#### 古气候与古沉积环境的重建

通过分析泥岩中的微量元素和分子地球化学数据，研究重建了K1sh4源岩的古气候和古沉积环境。结果表明，K1sh4源岩沉积时处于温暖、半湿润至半干旱的气候条件下，沉积环境为弱氧化至弱还原的缺氧环境。这种沉积环境的稳定性为有机质的保存提供了有利条件，同时其高限制性特征也影响了有机质的沉积和富集。研究进一步指出，K1sh4源岩的沉积环境可能受到重力流活动的影响，这些活动会带来大量的陆源物质，从而在一定程度上改变沉积环境的氧化还原状态。

#### 有机质的生物来源分析

有机质的生物来源对页岩油的生成和富集具有重要影响。研究发现，K1sh4源岩中的有机质主要来源于藻类和细菌，其中原核生物在有机质转化为碳氢化合物的过程中发挥了关键作用。相比之下，陆源高等植物的贡献相对较小。通过分析正构烷烃的比值（ΣnC21-ΣnC22+）和陆源/水生比值（TAR），研究进一步确认了藻类和细菌在有机质来源中的主导地位。此外，三环萜烷和甾烷的比值也表明了有机质的生物来源，其中三环萜烷的分布和甾烷的比值反映了湖泊环境中的有机质输入。

#### 页岩油富集与流动性分析

研究进一步探讨了K1sh4泥岩中页岩油的富集和流动性。尽管这些泥岩显示出良好的油含量，但其流动性受限于有机质对页岩油的强吸附作用。研究发现，油饱和指数（OSI）与ΣnC21-ΣnC22+比值呈负相关，与TAR呈正相关。这一关系表明，有机质的生物来源对页岩油的流动性具有内在控制作用。具体而言，当藻类和细菌的贡献较低时，有机质含量也较低，从而降低了页岩的吸附能力，提高了页岩油的流动性。同时，高OSI值通常对应于低ΣnC21-ΣnC22+比值和高TAR值，这可能表明样本中存在更大的孔隙和更好的储层连通性，从而改善了页岩油的流动性。

#### 结论

综合来看，K1sh4页岩油富集的潜力主要受到有机质来源、成熟度和沉积环境的影响。在合适的地质条件下，K1sh4源岩可以成为页岩油勘探的重要目标。然而，需要注意的是，成熟度对ΣnC21-ΣnC22+比值和TAR的影响可能导致其流动性阈值的变化。此外，不同盆地的地质条件和生物群落的发展特征也可能导致这些参数和成熟度（Ro）的流动性阈值出现差异。因此，在应用地球化学方法研究页岩油流动性时，需要针对每个盆地进行具体分析。研究还指出，K1sh源岩在辽宁西部和内蒙古东南部的多个小型和中型盆地中广泛分布，这些区域在有利的地质条件下也具有页岩油勘探的潜力。此外，该研究的发现对具有相似石油地质条件的沉积盆地的页岩油勘探具有参考价值。然而，由于本次研究仅针对K1sh4源岩中的特定层段，因此需要进一步的勘探研究以全面了解K1sh4源岩中的页岩油富集模式和流动性。此外，未来的研究应结合先进的非常规储层分析技术，如孔隙度分布和连通性特征，以更深入地揭示页岩油的流动性。