准噶尔盆地位于哈萨克斯坦板块、塔里木板块和西伯利亚板块的交汇处,是我国第二大内陆盆地,独特的构造和盆地演化经历使得准噶尔盆地及其周边含有丰富的矿产和油气资源,是我国四大石油储量超过100亿吨的盆地之一。随着近年来一批大型石炭系油气田在准噶尔盆地陆续被发现,石炭系已经成为准噶尔盆地油气勘探的重点层系。
石炭纪是准噶尔地区由多岛洋的构造格局向统—湖盆转换的关键时期,复杂的构造背景使得准噶尔盆地石炭系油气资源具有两个特点:(1)埋深大,属于深层油气资源;(2)储层为火山岩。这两个特点使得搞清楚石炭系优质烃源岩的发育和分布规律成为石炭系油气勘探成功的关键。
本论文选取了准噶尔盆地周围5条石炭系烃源岩露头剖面,运用沉积学、岩石学和元素地球化学等方法,系统地分析每一条烃源岩剖面发育的沉积相、古生产力状况、氧化还原保存条件、古盐度和古气候等古环境要素,和每条剖面物源区的岩性、源区风化状况和盆地的类型。在此基础上,综合分析石炭系优质烃源岩发育和分布的主控因素。
准噶尔东部北缘沙尔布拉克剖面早石炭世南明水组烃源岩地层为弧后盆地深海-半深海的海底扇沉积;恰库尔特剖面早石炭世南明水组烃源岩地层为弧间盆地三角洲沉积;滴水泉剖面早石炭世滴水泉组烃源岩地层为弧间盆地海陆过渡带的三角洲沉积;双井子剖面晚石炭世巴塔玛依内山组烃源岩地层为大陆岛弧边缘海陆过渡带的潟湖-沼泽沉积。准噶尔盆地西北缘的哈拉阿拉特山剖面晚石炭世哈拉阿拉特山组烃源岩地层为弧前盆地深海-半深海浊流沉积。准噶尔盆地优质烃源岩主要为分布于五彩湾凹陷、滴水泉凹陷和乌伦古凹陷的早石炭世地层中,而分布于陆梁-卡拉麦里一带南侧,包括五彩湾凹陷、滴水泉凹陷、石钱滩凹陷和北三台凸起西斜坡的晚石炭世烃源岩也是准噶尔盆地重要的烃源岩。就沉积相带而言,海陆过渡相的三角洲、潟湖-沼泽是准噶尔盆地石炭系优质烃源岩发育最有利的相带。
准噶尔东部北缘的沙尔布拉克剖面早石炭世南明水组烃源岩具有高的古生产力强度,偏还原的保存条件,中等的有机碳含量(0.75%);恰库尔特剖面早石炭世南明水组烃源岩、滴水泉剖面早石炭世滴水泉组烃源岩和双井子剖面晚石炭世巴塔玛依内山组烃源岩具有中等偏低的古生产力强度、较多的陆源碎屑有机质供应和偏还原的保存条件,含有较高的有机碳含量(大于1%)。准噶尔盆地西北缘的哈拉阿拉特山剖面晚石炭世哈拉阿拉特山组具有较高的古生产力强度、较少的陆源有机质供应和氧化的保存条件,含有较低的有机碳含量(平均0.48%)。因此,准噶尔盆地石炭系烃源岩有机碳的富集与陆源有机质大量供应和较高的古生产力密切相关,但还原的保存条件贡献最大。