源岩至固体沥青迁移过程中微量元素变化特征及其气源示踪意义

本研究针对天然气源岩对比中微量元素行为机制不清的难题，以四川盆地南部灯影组固体沥青为研究对象，通过生物标志物对比、扫描电镜观察和微量元素分析，揭示了固体沥青中Pb-Cu-Sr等元素的富集规律与Rb-Co的贫化特征，首次将沥青微量元素划分为富集型、贫化型、稳定型（Ni-Zn-V-Mo-Cr-Sb）和波动型四类，证实稳定型微量元素可作为气源示踪的有效指标，为深层油气勘探提供了新的地球化学依据。

　　

在油气勘探领域，准确追溯天然气来源是锁定有利勘探靶区的关键。然而天然气分子结构简单，其组分和同位素易受热演化程度、热化学硫酸盐还原（TSR）等因素干扰，导致传统地球化学指标应用受限。固体沥青作为油气演化的"化石记录"，虽被广泛用于气源对比，但其中微量元素在源岩-沥青迁移过程中的分异规律尚不明确，制约着微量元素示踪技术的可靠性。

针对这一科学难题，来自四川省自然科学基金资助项目的研究团队，以四川盆地南部埃迪卡拉系灯影组固体沥青为天然实验室，创新性地将微量元素地球化学与有机岩石学相结合。通过系统分析上覆寒武系筇竹寺组源岩与灯影组固体沥青的微量元素分布特征，揭示了油气运移过程中元素地球化学行为的"黑箱"机制。相关成果发表于《Geoenergy Science and Engineering》，为深层-超深层油气勘探提供了新的技术思路。

研究采用多尺度分析技术：通过气相色谱-质谱（GC-MS）生物标志物对比确定沥青来源；运用扫描电镜（SEM）观察沥青中纳米级无机矿物赋存状态；结合聚类分析（Cluster analysis）解析元素赋存形式；采用主-微量元素测试技术建立元素迁移模型。所有样品均取自四川盆地南部灯影组DY2-DY4段及筇竹寺组钻井岩心。

【地质背景】研究表明，灯影组固体沥青主要赋存于溶蚀孔洞、裂缝及缝合线中，电镜显示其并非纯有机质，而是包含白云石、热液矿物（图4B-D）、石英等无机矿物的复杂体系。生物标志物指纹证实沥青主要来源于上覆筇竹寺组烃源岩，这种明确的源-储关系为元素迁移研究提供了理想条件。

【微量元素赋存状态】聚类分析创新性地将沥青中微量元素划分为四类：富集型（Pb、Cu、Sr）主要赋存于无机矿物；贫化型（Rb、Co）在迁移过程中显著流失；稳定型（Ni、Zn、V、Mo、Cr、U、Sb）主要存在于有机金属络合物（Organometallic complexes）中且行为稳定；波动型（Ba、Cs、Hf）则受矿物相变影响显著。这种分类首次系统阐明了不同元素在油气运移中的地球化学命运。

【气源示踪指标筛选】研究指出，稳定型微量元素因具有三大优势成为理想示踪剂：有机金属络合物赋存使其与烃类同源；迁移过程中分异程度低；抗热演化能力强。其中Ni/Co、V/Cr等比值在四川盆地中部灯影组-龙王庙组的气源对比中已显现应用潜力，本研究从理论上完善了其地球化学依据。

该研究建立了固体沥青微量元素分类体系，证实稳定型微量元素（Ni-Zn-V-Mo-Cr-Sb）是气源对比的可靠指标，解决了传统生物标志物在高温条件下易异构化的技术瓶颈。成果对四川盆地深层碳酸盐岩油气勘探具有直接指导意义，提出的元素赋存状态-迁移行为-示踪效能关联模型，为全球复杂构造区油气源对比提供了普适性方法学框架。研究团队特别强调，未来需结合Re-Os同位素定年技术，进一步验证微量元素示踪体系的时间分辨率。