二叠系芦草沟组页岩有机质富集机制：盐湖沉积环境对生物标志物分布的控制作用

针对盐湖相页岩有机质富集机制争议，研究人员通过系统地球化学分析（GC-MS、Rock-Eval等），揭示芦草沟组γ-/β-胡萝卜烷(C40H78)源自蓝细菌，低碳数化合物为热演化产物，提出两阶段富集模式（保存条件控制→生物生产力主导），为非常规油气勘探提供理论依据。

　　

【研究背景】
二叠系芦草沟组页岩作为全球优质烃源岩，其有机质富集机制长期存在争议。传统观点认为高盐环境抑制生物活动，但近年发现该地层富含γ-胡萝卜烷和β-胡萝卜烷等特殊生物标志物，暗示微生物活动可能扮演关键角色。更矛盾的是，部分学者主张这些化合物源自陆源有机质，而另一些研究则指向光合细菌。这种认知分歧严重制约了油气资源评价精度。

为解决这一科学难题，来自中国石油勘探开发研究院的Yin Fu团队联合多家机构，对三塘湖盆地马朗凹陷Malu 1井的12个岩心样本展开多维度分析。研究发现盐湖沉积环境通过"保存-生产力"双阶段协同控制有机质富集，相关成果发表于《Organic Geochemistry》。

【关键技术】
研究采用气相色谱-质谱联用(GC-MS)分析生物标志物分布，结合Rock-Eval热解评估有机质丰度(TOC 1.82-9.31%)和类型（Ⅰ-Ⅱ₁型干酪根）。通过n-烷烃、萜烷、甾烷分布模式追溯有机质来源，并利用元素地球化学指标（如C₂₆TT/C₂₅TT）重建古环境。

【研究结果】

◆ TOC和Rock-Eval
样品显示优异生烃潜力（S₁+S₂达87.02 mg/g），成熟度处于生油窗（T_max 438-452℃）。氢指数(HI)与氧指数(OI)交叉验证了有机质以水生生物为主。

◆ 生物标志物特征
γ-胡萝卜烷和β-胡萝卜烷优势分布（C₄₀）伴随C₁₃-C₂₅低碳数衍生物，证实后者为前者的热裂解产物。甾烷/藿烷比值（0.11-0.35）表明原核生物（如蓝细菌）贡献占主导。

◆ 沉积环境分期
阶段Ⅰ（3460-3550m）以强还原、高盐为特征，有机质保存条件优越；阶段Ⅱ（3550-3659m）绿藻输入增加，生产力成为富集主控因素。β-胡萝卜烷/C₃₀藿烷比值证实古湖泊盐度梯度变化。

【结论与意义】
该研究首次阐明芦草沟组胡萝卜烷化合物的微生物起源机制，建立"保存-生产力"动态耦合模型：早期（阶段Ⅰ）缺氧环境促进有机质保存，后期（阶段Ⅱ）火山碎屑输入的营养元素刺激蓝细菌勃发，形成特殊生物标志物组合。这一发现不仅修正了传统高盐环境抑制有机质积累的认知，更为陆相页岩油气"甜点区"预测提供了新的地球化学指标——β-胡萝卜烷异常高值区可能指示优质烃源岩发育带。研究同时指出，C₄₀胡萝卜烷的热稳定性使其成为有效的成熟度标尺（β-胡萝卜烷/n-C₂₁比与镜质体反射率呈正相关），这对深层-超深层油气资源评价具有重要实践价值。