尼日利亚尼日尔三角洲地区原油的生物标志物特征分析

《Journal of African Earth Sciences》：Biomarker fingerprinting of crude oils from Niger Delta depobelts, Nigeria

Niger Delta盆地28个原油样本通过GC/GC-MS分析，生物标志物显示海洋与陆地有机质混合来源，沉积环境为三角洲过渡带，热成熟度处于早期至高峰油窗，并识别出高氧化源岩主导的A油族与混合来源的B油族，排除降解和蒸发分馏影响，揭示了复杂烃源与运移过程。

　　在尼日尔三角洲盆地的研究中，科学家们对来自四个沉积带的28个原油样本进行了详细分析，以评估其来源输入、沉积环境、热成熟度以及生成后的地质变化。通过气相色谱（GC）和气相色谱-质谱联用（GC–MS）等分析方法，研究者发现这些原油样本中存在多种生物标志物的特征，这些特征为识别不同来源的有机物质提供了关键线索。研究结果表明，原油中的一些生物标志物特征，如oleanane/hopane比值大于0.2、低的homohopane指数、C29 ααα-甾烷的主导地位以及丰富的C30 hopane，显示出海洋和陆源有机质的共同贡献。同时，C27甾烷的升高则表明存在藻类输入，而C29甾烷的主导地位则暗示了植物来源的显著增加，这与三角洲过渡环境的特征相吻合。

研究还指出，甾烷异构化比值表明这些原油的生成过程发生在早油窗到峰值油窗之间，而hopane参数则进一步确认了这一热成熟度的水平。通过分析生物标志物参数，特别是oleanane、甾烷/hopane以及异戊二烯/正烷烃比值，研究者识别出了两种不同的原油类型。第一种类型（Family A）表现出较高的oleanane/hopane比值和较低的甾烷/hopane比值，这表明其主要来源于氧化环境中的陆源有机质。相比之下，第二种类型（Family B）则来自混合来源，具有较低的oleanane/hopane比值和变化的甾烷/hopane比值。这种分类表明，原油类型的差异更多地反映了源岩埋藏历史和盆地演化的不同，而不是单一的热应力作用。

研究还指出，总离子色谱图（TICs）和特定离子监测（m/z 191、217）显示，这些原油样本中并未发现生物降解、蒸发性分馏或水洗等现象。然而，研究者也注意到，一些细微的二次迁移或成分混合效应仍然无法完全排除。这些发现强调了尼日尔三角洲盆地内油气生成与聚集的复杂性，这种复杂性是由多种有机输入、沉积环境以及生成后的地质过程共同塑造的。

尼日尔三角洲盆地以其丰富的石油资源而闻名，其最大沉积厚度估计在9000到12000米之间，具体取决于地理位置，总面积约为75000平方公里。盆地的沉积带主要由褶皱、同步沉积断层（即生长断层）以及沉积物供给与沉降速率的相互作用所控制。此外，研究表明，油气储层通常位于“富油带”中，这些带从西北向东南延伸，并与划分海洋和大陆地壳的边界相吻合，同时也与最大沉积物堆积方向一致。然而，由Agbada形成体同步沉积变形形成的三角洲峡湾则通常与地层圈闭相关，这些圈闭是尼日尔三角洲最常见的储油位置之一。尽管如此，关于盆地内石油的来源仍存在争议，同时成功地进行油与源岩之间的关联仍然面临挑战。

一个主要的难题是，在三角洲块中缺乏成熟的源岩样本。目前在尼日尔三角洲盆地进行的钻探活动很少能到达产生聚集油气的源岩。此外，研究者观察到，在储层内部和跨储层之间存在复杂的二次和三次迁移路径，这可能导致来自不同成熟度水平的油混合。一些研究者还发现，某些生成的石油与被认为是其源岩的岩石之间存在地球化学差异，这些差异可能掩盖了聚集油的来源，从而对油与源岩之间的关联构成严重障碍。生物标志物作为环境适应性强且具有独特来源的化合物，能够帮助解决这些问题，为尼日尔三角洲盆地内生成的石油提供起源信息。这些信息可用于对石油系统的地球化学预测，从而检测不同环境下的油源和降解过程。

因此，对来源特征和环境适应性强的生物标志物进行地球化学分析，可以为检测油源并区分不同油类提供重要数据。同时，追踪降解过程在广泛环境中的应用也具有重要意义。这些研究不仅有助于理解尼日尔三角洲盆地内石油系统的形成机制，还为未来油气勘探提供了科学依据。通过分析这些生物标志物，科学家们可以更准确地判断油源，从而优化勘探策略。

此外，生物标志物的识别和量化，即所谓的生物标志物指纹分析，已经成为全球范围内用于表征原油及其源岩的重要手段。在盆地分析中，生物标志物在建立油与源岩之间的关联方面起到了至关重要的作用，这一方法已经被广泛应用于数十年来。例如，通过分析生物标志物和同位素特征，研究者发现尼日尔三角洲的石油主要来源于陆源和近海源岩。在之前的研究中，有学者通过分析oleanane含量来识别尼日尔三角洲的原油，认为其形成于新生代或晚白垩纪时期。这些研究进一步支持了尼日尔三角洲石油的多元来源，表明其可能受到不同沉积环境和有机质类型的影响。

在研究中，科学家们还注意到，一些研究人员利用生物标志物和金刚烷类化合物的分布和比值，结合同位素、正烷烃和非环烷烃的分析，提出尼日尔三角洲的石油可能来源于“三角洲块”中的沉积物，并从白垩纪源层迁移至三角洲储层。这些研究进一步表明，尼日尔三角洲的石油可能具有复杂的来源和迁移路径。然而，也有研究者认为，石油当前的分子组成或生物标志物成熟度指标可能是由于转化和/或污染活动的影响，这些活动可能使得这些指标无法准确反映其真实来源。

通过对尼日尔三角洲的多个油田进行研究，科学家们发现，这些油田的石油可能具有不同的来源，这表明它们可能受到不同沉积环境和有机质类型的影响。例如，一些研究指出，尼日尔三角洲的石油可能来源于丰富的海洋有机质，这些有机质控制了深水油池的形成；另一些则表明，三角洲内部的陆源有机质在盆地的广泛区域中普遍存在；还有一些研究则认为，浅水油池的形成可能受到不同源岩有机质的影响。这些发现进一步支持了尼日尔三角洲石油来源的多样性，同时也强调了其地球化学特征的复杂性。

研究还指出，通过对不同沉积带的代表性石油样本进行气相色谱扫描，可以观察到饱和组分（正烷烃和非环烷烃）的分布情况。这些扫描结果显示，正烷烃在nC14到nC25范围内占主导地位，其中最大峰出现在nC15或nC17，而nC22则出现在远离陆地的油田中。一些沿海沉积带和其它沉积带的双峰分布也表明可能存在混合来源，但大多数研究的石油色谱图显示其具有单峰分布。这些结果进一步支持了尼日尔三角洲石油的多元来源，同时也表明其生成过程受到多种因素的影响。

总体而言，这项研究通过详细的生物标志物分析，为尼日尔三角洲盆地内石油的分类和系统描述提供了重要依据。研究不仅揭示了石油的来源，还提供了关于沉积环境、热成熟度以及生成后的地质变化的信息。这些信息对于更好地理解尼日尔三角洲的石油系统具有重要意义，并为未来的油气勘探提供了科学支持。通过分析这些生物标志物，科学家们可以更准确地判断油源，从而优化勘探策略，提高油气发现的成功率。此外，这些研究还强调了地球化学分析在识别石油来源和评估盆地演化中的重要性，为油气资源的可持续开发提供了理论基础。