四川盆地埃迪卡拉系（即震旦系）灯影组已发现威远和安岳等大型-超大型天然气田（图1a和b），且近年来在震旦-寒武地层又陆续有天然气重大发现，显示该区域深层油气资源潜力巨大。明确该区深层油气的烃源及其形成演化过程对于进一步推动深层油气勘探开发具有重要意义。前人利用生物标志物、总有机碳同位素组成（δ13Corg）以及沥青Re-Os同位素年龄等指标，将该区深层油气的来源锁定在了埃迪卡拉系与下寒武统烃源岩（图1b）。然而，受过高的热演化程度以及沉积和古生物演化上的连续性的影响，以往难以有效区分埃迪卡拉系与下寒武统烃源岩。加之次生蚀变和多期构造活动等因素的制约，四川盆地深层古油藏的油气来源一直存在较多的争议。
图1 四川盆地埃迪卡拉纪-早寒武世的油气地质概况及样品分布情况
针对上述问题，中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室耿安松研究员团队的方新焰博士后，在吴亮亮副研究员的指导下，联合成都理工大学邓宾教授以及中国石油集团川庆钻探工程有限公司的梁霄博士，以川中古隆起-北斜坡-川北隆起区灯影组储层固体沥青为桥梁深入研究了川中-川北深层下组合油气系统的烃源和演化问题（图1a）。
研究表明，四川盆地固体沥青均属原油热裂解成因固体沥青（即焦沥青）。其中川中高石梯构造带和北斜坡地区的灯影组固体沥青主要是轻质/凝析油的热解产物，而川中威远构造带和川北米仓山隆起区的灯影组固体沥青主要来源于正常原油或重质原油的裂解。随后，基于本团队近年来提出的华南上扬子地区震旦系与寒武系两套主力烃源岩的三大区分指标，即δ13Corg值、键合态规则甾烷和微量元素的分布特征，开展了进一步的烃源判识研究。基于未被TSR蚀变影响的固体沥青的δ13Corg值，推断川中地区（包括川中古隆起和北斜坡，下同）的灯影组固体沥青与下寒武统烃源岩存在较强的亲缘关系，而与震旦系烃源岩（尤其是陡山沱组）关系较弱（图2）。此外，川中地区灯影组固体沥青中键合态规则甾烷的分布都以“V”型或C29-规则甾烷占优势为特征，与灯三段-下寒武统烃源岩存在较强的相似性，而川北米仓山隆起区主要以C27-规则甾烷占优势，指示陡山沱组来源（图2）。同样，微量元素分布模式也反映川中地区的灯影组固体沥青与下寒武统烃源岩相近，而且川中古隆起区的灯影组固体沥青以铕（U）元素占主峰，这也与下寒武统麦地坪组烃源岩一致，而北斜坡区是以钼（Mo）元素为主峰，与下寒武统筇竹寺组烃源岩相吻合（图2）。
综上，本研究表明川中古隆起地区的灯影组固体沥青主要来源于下寒武统麦地坪组，北斜坡地区灯影组固体沥青主要来源于下寒武统筇竹寺组，而川北米仓山隆起区的灯影组固体沥青主要来源于埃迪卡拉系陡山沱组（图3）。
图2 基于三大对比指标的川中-川北深层下组合烃源研究
研究团队做了进一步的构造和埋藏史分析，研究揭示了不同区域内灯影古油藏（即固体沥青）的烃源受控于烃源岩的展布及源储配置关系（图3）。基于本研究成果并结合区域地质背景可以预见，川中古隆起以北-川北隆起区前缘深层（如灯影组、寒武系沧浪铺组、泥盆系、二叠系-三叠系地层）是非常有潜力的深层油气勘探前景地区。本研究基于高演化固体沥青的地球化学特征成功地揭示了川中-北部地区灯影组古油藏的来源和成因机制，为该区域深层油气的进一步勘探指明了方向，有效促进了四川盆地深层油气资源的勘探与开发。
图3 燕山晚期（白垩纪）四川盆地不同构造单元内埃迪卡拉系灯影组古油藏模式图
该研究得到了国家自然科学基金（41972150）、中国科学院战略性先导科技专项（XDA14010103）和中国科学院广州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室自主课题（SKLOGA2020-1）等项目的资助。研究成果近期发表在油气领域国际期刊《Marine and Petroleum Geology》上。
论文信息：Xinyan Fang(方新焰); Bin Deng(邓宾); Ansong Geng(耿安松); Shufen Liu(刘淑芬); Pufan Wang(王普凡); Xiao Liang(梁霄); Yun Li(李芸); Bin Cheng(程斌); Wenmin Jiang(蒋文敏); Liangliang Wu*(吴亮亮), 2023. Geochemical properties, mechanism of formation, and source of solid bitumen in the Ediacaran Dengying Formation from the central to northern Sichuan Basin, China[J]. Marine and Petroleum Geology, 159, 106573.
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