通过野外地质调查、地层时代的厘定和前人成果资料的综合分析^{[2, 3]}, 对前人划分的石炭系— 二叠系几个重要的地层单元间的角度不整合接触关系进行了修订, 明确了石炭系大哈拉军山组与阿克沙克组为整合关系, 下二叠统塔尔得套组角度不整合于石炭系各地层组之上, 下二叠统塔尔得套组与中二叠统晓山萨依组为平行不整合接触, 中二叠统晓山萨依组、哈米斯特组和铁木里克组均为整合接触(图2)。

图 2

Fig.2

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	图 2 伊宁盆地石炭系— 二叠系地层格架及演化图Fig.2 Framework and evolution of Carboniferous-Permian strata in Yining Basin

通过大量野外露头剖面实测, 以及对1∶ 20万区域地质报告描述的石炭系— 二叠系剖面的综合研究, 在地层对比研究的基础上, 建立了研究区石炭系— 二叠系地层综合柱状图, 并据此进行层序界面的识别和层序划分。研究区石炭系— 二叠系可划分为1个Ⅰ 级层序、4个Ⅱ 级层序(Sq1— Sq4)、7个Ⅲ 级层序(Ssq1— Ssq7)(图2), 层序特征反映石炭纪发育2次海侵旋回, 中— 晚二叠世发育2次湖侵旋回, 整体为水退的沉积序列。

石炭纪研究区沉积格局主要为“ 一谷一链” , 即整体为一个东西向裂谷, 北部发育近东西向岛链, 以滨浅海相为主, 其中浅海陆棚相沉积的暗色泥岩为主要烃源岩层之一; 中二叠世— 晚二叠世为陆相裂陷盆地, 以湖湘沉积为主, 向西开口, 一个沉降中心位于伊宁市南部一带, 呈近东西向展布, 湖湘沉积的暗色泥岩为主要烃源岩层之一。

1.3.1 烃源岩展布特征

伊宁盆地石炭系— 二叠系烃源岩主要为发育在下石炭统的阿克沙克组和中二叠统的铁木里克组。阿克沙克组烃源岩为浅海陆棚沉积的泥岩, 其平面分布主要受沉积相带的控制, 阿克沙克山剖面揭示烃源岩厚度达191 m, 整体上, 在盆地的中部地区厚度较大, 向南北两侧厚度减小。铁木里克组烃源岩为深湖— 半深湖沉积的泥岩, 其分布受湖泊范围、水体深浅、周围河流注入等因素的控制, 厚度介于0~600 m, 大部分为150 m以上, 塔姆其萨依剖面揭示烃源岩厚度为155 m, 整体上, 北部泥岩厚度大于南部泥岩厚度、东部厚于西部。

1.3.2 烃源岩地球化学特征

1.3.2.1 有机质丰度

TOC(总有机碳含量)是评价烃源岩有机质丰度的最直接指标^[4]。

根据25件地表露头样品的统计结果, 石炭系阿克沙克组暗色泥岩TOC部分范围在0.6%~2.2%之间, 主要分布在1.0%~1.5%, 平均值为1.2%, TOC平均含量> 2.0%的最好烃源岩厚度为7.0 m, TOC平均含量为1.0%~2.0%的好烃源岩厚度为122.05 m, TOC平均含量为0.6%~1.0%的中等烃源岩厚度为89.82 m(表1, 图3)。

表 1

Table 1

表 1(Table 1)

表 1 伊宁盆地石炭系阿克沙克组和二叠系铁木里克组烃源岩有机质丰度评价 Table 1 Total organic content of source rock in Timulike Formation of Permian and Akeshake Formation of Carboniferous, Yining Basin 层组 代表剖面 TOC/% (S1+S2)/(mg.g-1) 氯仿沥青"A"/% HC/10-6 综合评价 阿克沙克组 阿克沙克山 中等 琼阿希 好 铁木里克组 白石墩 好 塔姆其萨伊 最好

表 1 伊宁盆地石炭系阿克沙克组和二叠系铁木里克组烃源岩有机质丰度评价 Table 1 Total organic content of source rock in Timulike Formation of Permian and Akeshake Formation of Carboniferous, Yining Basin

根据66件地表露头样品的统计结果, 二叠系铁木里克组暗色泥岩TOC部分范围在0.7%~5.3%之间, 主要分布在3.0%~3.5%, 平均值为2.30%, TOC平均含量> 2.0%的最好烃源岩厚度为112.65 m, TOC平均含量为1.0%~2.0%的好烃源岩厚度为71.53 m, TOC平均含量为0.6%~1.0%的中等烃源岩厚度为25.44 m(表1, 图4)。

图3

Fig.3

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	图3 伊宁盆地石炭系阿克沙克组暗色泥岩有机地球化学剖面Fig.3 Organic geochemistry section of dark mudstone in Akeshake Formation , Carboniferous , Yinning Basin

图4

Fig.4

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	图4 伊宁盆地二叠系铁木里克组暗色泥岩有机地球化学剖面Fig.4 Organic geochemistry section of dark mudstone in Tiemulike Formation , Permian, Yinning Basin

S1+S2(生烃潜量)、氯仿沥青“ A” 、HC同样为烃源岩有机质丰度评价的重要指标, 但地表风化作用对于各参数的影响程度有所差异, 综合分析认为, 石炭系阿克沙克组暗色泥岩有机质丰度达到中等— 好, 二叠系铁木里克组暗色泥岩有机质丰度达到好— 最好。

1.3.2.2 有机质类型

受风化作用影响, 许多常规评价烃源岩有机质类型的指标难以准确划分露头样品的有机质类型, 如H/C— O/C、IH(氢指数)— T_max(最大热解峰温)等。C₂₇-C₂₈-C₂₉甾烷三角图是目前能够有效划分露头样品有机质类型的主要指标之一^①（① 汪双清.银额盆地及其邻区石炭— 二叠系烃源岩关键测试技术研究[R].北京:国家地质实验测试中心, 2014.）。通过对研究区代表剖面样品的测试结果进行统计分析得出, 石炭系阿克沙克组暗色泥岩有机质类型为Ⅱ ₂— Ⅲ 型, 二叠系铁木里克组暗色泥岩有机质类型以Ⅲ 型为主(图3, 图4)。

1.3.2.3 有机质成熟度

R_o(镜质体反射率)为公认度量有机质成熟度的有效指标^[5], T_max在一定程度上也可以反映有机质成熟度, 可作为有机质成熟度评价的参考指标^[6]。

根据22件样品的统计结果, 阿克沙克组暗色泥岩样品的T_max均介于450~580℃(图3), 处于高成熟生气阶段。根据10件样品统计结果, 二叠系铁木里克组暗色泥岩样品的R_o介于0.69%~0.82%, 处于低— 成熟阶段(表2, 图4), 具油气共生的特点。

表 2

Table 2

表 2(Table 2)

表 2 伊宁盆地二叠系铁木里克组Ro分析结果统计 Table 2 Ro of Tiemulike Formation, Permian, Yining Basin 序号 样品编号 岩性 Ro/% 1 14BSD-S4 灰色— 灰黄色 粉砂质泥岩 0.70 2 14BSD-S14 灰黑色粉砂质泥岩 0.71 3 14BSD-S19 灰黑色粉砂质泥岩 夹灰色粉砂岩 0.71 4 14BSD-S23 灰黑色粉砂质泥岩 0.69 5 14BSD-S27 灰黑色粉砂岩夹杂砂岩 0.76 6 14TMQSY-S3 粉砂质泥岩 0.81 7 14TMQSY-S9 煤/碳质泥岩 0.74 8 14TMQSY-S19 灰黑色粉砂质泥岩 0.81 9 14TMQSY-S27 黑色泥岩、页岩 0.82 10 14TMQSY-S39 灰黑色粉砂质泥岩 0.81

表 2 伊宁盆地二叠系铁木里克组Ro分析结果统计 Table 2 Ro of Tiemulike Formation, Permian, Yining Basin

1.3.3 综合评价

石炭系阿克沙克组暗色泥岩厚度较大, 分布范围广, 有机质丰度达到中等— 好, 有机质为Ⅱ ₂— Ⅲ 型, 热演化程度为高成熟。表明具备一定的生烃能力, 以生气为主。

二叠系铁木里克组暗色泥岩单层厚度较大, 分布范围较广, 有机质丰度达好— 最好, 有机质以Ⅲ 型为主, 演化程度低— 中等, 热演化程度为低成熟— 成熟。表明具备较好的生烃能力, 具油气共生, 以油为主的特点。