新西兰坎贝尔高原IODP Expedition 378 U1553D钻孔古新世深层岩芯中迁移烃类与原地有机质混合的地球化学证据

国际大洋发现计划（IODP）378航次在坎贝尔高原U1553D钻孔古新世最深层岩芯（579.94 m CSF-A）中发现油渍样本，通过气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）和生物标志物分析，首次揭示该区域存在由白垩纪或更老地层生成的油气垂向迁移现象，为南太平洋边缘油气系统研究提供关键线索。

　　

在浩瀚的南太平洋，坎贝尔高原一直被视为研究古气候和古海洋学的关键区域，但深部地层中的油气系统却长期笼罩在迷雾中。国际大洋发现计划（IODP）378航次的科学家们在此取得突破性发现——他们在U1553D钻孔579.94米深处捕获的油渍样本，如同打开了一扇窥探远古油气活动的窗口。这项发表在《Marine Geology》的研究，首次揭示了新西兰南部海域深部存在活跃的油气生成与运移过程，为理解南太平洋边缘的能源潜力提供了全新视角。

研究团队采用气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）和气相色谱-三重四极杆质谱（GC-QQQ-MS）分析油渍样本的分子组成，结合生物标志物和热成熟度参数，并与钻孔中古新世沉积物的原生有机质进行对比。通过解析n-烷烃分布、萜类化合物和甾烷的异构体特征，结合船上检测的甲烷和湿气数据，系统重建了油气运移路径和源岩性质。

混合烃类的双峰特征
油渍样本的n-烷烃呈现C₁₂
-C₁₇
（峰值在n-C₁₄
）和C₂₅
-C₃₇
（峰值在n-C₂₇
）的双峰分布，前者代表迁移的热成因轻烃，后者则源自古新世Unit Vb层段的原地沉积有机质。这种"古今交融"的指纹特征，首次证实了该区域存在油气垂向运移现象。

生物标志物的"时间胶囊"
≥C₂₇
的藿烷和甾烷生物标志物显示，油渍中保留着与围岩高度一致的未成熟信号：包括neohop-13(18)-烯、ββ藿烷和βαα甾烷等典型早期成岩产物。特别值得注意的是，28,30-双降藿烷（BNH）的异常富集（BNH/C₃₀
αβ藿烷比达1.24），暗示微生物主导的有机质转化可能与甲烷运移过程密切相关。

芳香烃揭示的热成熟度密码
C₁₁
-C₁₇
芳香化合物（如甲基萘、甲基菲）的热成熟度参数（如甲基菲指数MPI=0.43）指示早期-中期生油窗特征，明显高于围岩的生物标志物成熟度（VRE≈0.4%）。这种"成熟度倒置"现象，证实运移油气源自更深部已进入生油窗的源岩层。

源岩属性的分子侦探
姥植比（Pr/Ph=1.8）和高等植物参数（HPI=5.9）共同指向混有陆源有机质的海相源岩，其中松柏类植物输入的retene占比高达87.6%。而甲基十三烷（MTD）与甲基十四烷（MTeD）的分布模式（2-MTD/5-MTD=2.0）则排除了强微生物贡献的可能性。

运移屏障与地温梯度谜题
地球物理数据揭示，450-470 m CSF-A处的致密灰岩层（孔隙度最低值）构成天然屏障，阻止油气进入始新统。根据地温梯度估算（65-102°C/km），推测源岩可能位于1100-1750米深的白垩系或更老地层，这与邻近大南盆地（Great South Basin）的油气显示相呼应。

这项研究不仅首次证实坎贝尔高原深部存在活跃的油气系统，其创新性更体现在：

1. 建立了一套区分原位有机质与迁移油气的分子指标体系
2. 揭示了甲烷运移与微生物群落活动的潜在关联
3. 为南太平洋边缘盆地的油气资源评估提供了关键参数

正如研究者所言，未来需要通过深部钻探和地球物理勘探，揭开白垩纪"源岩层"的神秘面纱。这项成果也为全球被动大陆边缘的深部油气勘探提供了重要范式——即使在科学钻探的主要目标之外，那些意外发现的"油渍"也可能成为打开深部能源宝库的金钥匙。