近年来，我国油气对外依存度不断攀升，加之当今世界政治形势日趋复杂，保障我国的能源安全将显得尤为重要。在这一背景下，2019年国内石油公司纷纷制定了提升油气勘探开发力度2019-2025七年行动方案，明确表示将进一步加大风险勘探投资。我国中小盆地分布众多，总面积占陆上沉积盆地总面积的50%，因此中小盆地未来将是我国油气勘探的重要领域[1]。
准噶尔盆地外围分布有许多中小盆地，其中部分盆地已经发现了一批工业油气藏并建成投产，如柴窝堡盆地、三塘湖盆地和焉耆盆地；另有部分盆地在勘探过程中获得了油气显示，如和什托洛盖盆地、伊犁盆地等[2-4]。2003-2007年开展的全国新一轮油气资源评价以及2008-2012年开展的全国油气资源动态评价对准噶尔外围部分盆地进行了评价，研究表明盆地内烃源岩具有良好的生烃潜力[5]。2009年前人在和丰盆地南部发现了布龙果尔泥盆系古油藏，对于认识该区泥盆系成藏潜力具有重要意义[6]。此外，前人对新疆西北部地区的石炭系和侏罗系进行了大量研究，研究表明该区烃源岩有机地化特征显示良好，同时该区侏罗系碎屑岩储层和石炭-二叠系火山岩储层发育，展现出良好的油气勘探前景[7-11]。因此本文将在前人研究的基础上，结合野外剖面调查、地震、测井以及分析化验等资料，总结出准噶尔外围低勘探程度盆地烃源岩的发育特征并分析各盆地的油气资源潜力，以期为各盆地的油气勘探提供借鉴。
本文研究区为新疆北部准噶尔外围的精河盆地、塔城盆地、和什托洛盖盆地、和丰盆地、布尔津盆地、库普盆地以及后峡盆地（图1）。这些盆地都属于低勘探程度盆地，盆地内只进行过部分重磁电勘探、二维地震勘探和少数几口钻井。
图1 准噶尔盆地外围中小盆地分布图
新疆北部地区在古生代呈现“三块两带”的构造格局，自北而南依次为西伯利亚板块、哈萨克斯坦板块、塔里木板块及其间的准噶尔洋盆和南天山洋盆[12]。准噶尔盆地及外围中小盆地的发育受到板块碰撞和古亚洲洋演化的影响，主要经历了寒武纪—中志留世的北准噶尔洋伸展—消减旋回、晚志留世—早石炭世的克拉美丽有限洋盆拉张聚敛旋回、晚石炭世—三叠纪的古亚洲洋全面消亡、早侏罗世—古近纪的陆内断坳旋回以及新近纪—第四纪的压扭强挤压聚敛造山旋回[13]。准噶尔盆地外围盆地晚古生代地层发育较全，主要为泥盆系和石炭系，二叠系在部分盆地内出露。中生代地层各盆地发育程度不一，侏罗系在和什托洛盖盆地、库普盆地以及后峡盆地内广泛发育并且为盆地内主要的沉积盖层；三叠系和白垩系沉积厚度较薄，分布局限；部分盆地如塔城盆地、布尔津盆地以及和丰盆地缺失整个中生代地层（图2）。
图2塔城盆地综合柱状图（据孙相灿等，2017）
（1）烃源岩分布特征
各盆地内的野外露头和钻井等资料表明，准噶尔外围中小盆地内共发育泥盆系、石炭系、二叠系以及侏罗系四套烃源岩。
塔城盆地周缘与和丰盆地南缘露头泥盆系十分发育，主要为中泥盆统的呼吉尔斯特组和上泥盆统洪古勒楞组，其中呼吉尔斯特组主要形成于滨浅海、海陆过渡相环境，上泥盆统洪古勒楞组形成于海陆交互相沉积。泥盆系暗色泥岩总体上厚度较薄，塔城盆地北部马依阿因河剖面显示厚约50~125m[14]。石炭系中广泛发育的暗色泥岩是各盆地内重要的烃源岩，在塔城、布尔津、精河、和丰以及库普等盆地内均有发育，岩性以灰黑色凝灰质泥岩、沉凝灰岩、碳质泥岩为主，厚度普遍大于100m（表1）[2][14-19]。
表1 准噶尔外围盆地部分位置烃源岩发育厚度
盆地 |
发育位置 |
烃源岩层位 |
发育厚度（m） |
塔城盆地 |
马依阿因河 |
D |
50~125 |
塔参1井 |
C |
306 |
老风口 |
C |
150 |
塔参1井 |
P |
66 |
布尔津盆地 |
吉参1井 |
P |
120 |
和丰盆地 |
洪古勒楞山西山 |
C |
34 |
库普盆地 |
库参1井 |
J |
201 |
库参1井 |
C |
108 |
精河盆地 |
阿克乔克 |
P |
389 |
南山煤矿 |
P |
84.1 |
和什托洛盖盆地 |
和参1井 |
J |
629 |
和参2井 |
J |
427.5 |
后峡盆地 |
阿1井 |
J2x煤 |
90.9 |
二叠系烃源岩在准噶尔盆地周缘分布较为局限，主要分布在塔城、精河和布尔津盆地（表1）。准噶尔盆地周边自早二叠世起几乎全部隆起成陆，区内进入内陆盆地演化阶段，发育多个陆相湖盆，局部存在残留海的沉积[20]。二叠系沉积环境以陆相沉积和海陆交互相沉积为主，广泛发育湖相、河流相暗色泥岩。
侏罗系烃源岩为准噶尔盆地及邻区的一套优质烃源岩，分布广，厚度较大。烃源岩主要发育层位为中、下侏罗统的八道湾组（J1b）、三工河组（J1s）和西山窑组（J2x），岩性以湖相和湖沼相泥岩、碳质泥岩及煤岩为主，具备煤系烃源岩特征。侏罗系烃源岩在和什托洛盖、库普和后峡盆地尤为发育，库普盆地库参1井钻揭侏罗系暗色泥岩累计厚度达201m，煤层累计厚度达 28.00m；和什托洛盖盆地3口参数井表明盆地中央坳陷内侏罗系烃源岩厚度较大，并且广泛发育煤层（图3）。
图3 和什托洛盖盆地侏罗系暗色泥岩和煤厚度等值线图
（2）烃源岩地球化学特征
1）有机质丰度
有机质丰度决定了盆地内烃源岩的生烃潜力，主要评价指标有总有机碳含量（TOC）、氯仿沥青“A”含量以及生烃潜量（S1+S2）等[21]。
泥盆系烃源岩在和丰盆地和塔城盆地广泛发育。和丰盆地南缘野外露头烃源岩有机质丰度指标显示TOC为1.13%~9.81%，平均为5.51%，部分炭质泥岩TOC为22.73%~57.01%；生烃潜量为0.03~6.59mg/g，均值为1.65mg/g，个别可达到112.7 mg/g；氯仿沥青“A”为0.01~0.77%，平均为0.248%。塔城盆地北部露头TOC为0.57%~1.15%，均值为0.9%；生烃潜量为0.02~0.66mg/g，均值为0.27mg/g。和丰盆地泥盆系烃源岩有机质丰度较高，总体上为好-极好烃源岩（图4a）。
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（a）泥盆系烃源岩 |
（b）石炭系烃源岩 |
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（c）二叠系烃源岩 |
（d）侏罗系烃源岩 |
图4 准噶尔外围盆地烃源岩有机质丰度综合评价图 |
石炭系烃源岩在塔城盆地塔参1井中TOC为0.33%~3.66%，平均为1.41%；氯仿沥青“A”为0.0061~0.1746%，平均为0.04%；生烃潜量为0.08~2.99mg/g，均值为1.06mg/g，总体上评价为中等-好烃源岩（图4b）。布尔津盆地吉参1井钻揭的石炭系烃源岩TOC介于0.24%~5.79%之间，部分炭质泥岩可达25.11%；氯仿沥青“A”含量为0.006%~0.490%，均值为0.052；生烃潜量为0.22~10.58mg/g，平均为2.47 mg/g，部分样品为34.21 mg/g，总体上评价为中等类型烃源岩（图4b）。
二叠系烃源岩有机质丰度较高，塔城盆地塔参1井钻揭的二叠系烃源岩TOC介于1.22%~2.82%，平均为1.84，生烃潜量（S1+S2）为1.03~4.97 mg/g，均值为2.64 mg/g；布尔津盆地二叠系烃源岩TOC分布范围较大，介于0.61~9.58%，部分样品为30.58%，生烃潜量为0.09~19.5mg/g，平均为5.31 mg/g；精河盆地阿克乔克和南山煤矿剖面TOC均较高，分别为0.68%~6.12%、0.26%~6.3%，生烃潜量（S1+S2）分别为0.01~0.48 mg/g、0.15~3.08 mg/g（图4c）。
和什托洛盖盆地烃源岩分析化验资料表明：侏罗系烃源岩八道湾组（J1b）煤系泥岩有机质丰度较高，TOC为0.25%~6.8%，均值为2.07%，生烃潜量为0.075~7.21mg/g，均值为2.46mg/g；三工河组（J1s）泥岩总有机碳含量（TOC）主要分布于0.2~12.6%，平均为1.9%，和参1井地化分析资料表明该组泥岩生烃潜量均值为3.34mg/g；西山窑组（J2x）暗色泥岩TOC主要介于0.35~12.63%之间，平均为2.17%；生烃潜量（S1+S2）主要介于0.02~9.27mg/g，平均为1.38mg/g（图4d）。此外，库普盆地中-下侏罗统泥岩露头TOC为0.07~6.67%，煤岩TOC可达65.6%，表明具有一定的生烃潜力。
2）有机质类型
烃源岩中的有机质类型则决定着烃源岩质量的优劣，不同类型的有机质，所生成的油气类型及潜力也存在较大的差别[21]。烃源岩岩石热解氢指数（IH）和最高热解峰温（Tmax）等能够很好的划分有机质的类型。
准噶尔外围各盆地内烃源岩氢指数（IH）普遍较低，多数样品均小于200 mg/g。IH- Tmax分类图版反映了泥盆系烃源岩有机质类型为Ⅲ型腐殖型；石炭和二叠系烃源岩有机质类型均以Ⅱ2-Ⅲ型为主，明显偏腐殖型；侏罗系八道湾组（J1b）、三工河组（J1s）以及西山窑组（J2x）煤系泥质烃源岩有机质类型则主要以Ⅲ型为主，部分为Ⅱ2型（图5）。
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（a）石炭系烃源岩 |
（b）泥盆系和二叠系烃源岩 |
（c）侏罗系烃源岩 |
图5 准噶尔外围盆地烃源岩IH-Tmax有机质类型划分图
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3）有机质成熟度
有机质成熟度是表示沉积有机质的热演化程度，有机质只有达到一定的热演化程度才能开始大量生油气，常用的判别成熟度的指标有镜质体反射率（Ro）、最高热解峰温（Tmax）和一些生物标志化合物等[22]。
和丰盆地南缘泥盆系样品Tmax值为405~600℃，平均为520.9℃；塔城盆地塔参1井钻揭的石炭系烃源岩样品Tmax值427~490℃，平均为462.1℃，布尔津盆地吉参1井石炭系烃源岩样品Tmax值为428~542℃，平均为460℃；塔参1井二叠系烃源岩样品Tmax值为451~546℃，均值为462.7℃，吉参1井二叠系烃源岩样品Tmax值为421~544℃，平均为470.5℃；和什托洛盖盆地侏罗系八道湾组（J1b）、三工河组（J1s）以及西山窑组（J2x）烃源岩样品Tmax值分别为414~486℃、428~441℃和428~441℃。从Tmax值来看，泥盆系烃源岩总体上处于过成熟阶段，石炭和二叠系烃源岩总体上处于高成熟阶段，侏罗系则处于低成熟-成熟阶段（图5）。
从各烃源岩层位的镜质体反射率（Ro）值来看，泥盆系烃源岩多数样品Ro>2.0%，总体上处于过成熟阶段；塔城盆地和库普盆地内石炭系烃源岩Ro分别为1.51~1.72%、1.35~1.87%，表明石炭系烃源岩处于高成熟阶段；二叠系烃源岩除塔参1井Ro为0.72~0.81外，其余样品均大于1.3，总体处于成熟-高成熟阶段；和什托洛盖侏罗系烃源岩Ro为0.40~0.77%，库普盆地侏罗系烃源岩Ro为0.60~0.98%，表明侏罗系烃源岩总体上处于低成熟-成熟阶段（图6）。
