黔北震旦系燈影組流體活動(dòng)與油氣成藏期次

楊平，謝淵，汪正江，李奇艷，劉家洪，張娣，楊智，印峰

（1.國(guó)土資源部成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所；2.國(guó)土資源部沉積盆地與油氣資源重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院；4.中國(guó)石化勘探南方分公司）

0 引言

黔北地區(qū)及其相鄰的四川盆地東南緣震旦系燈影組目前是南方油氣“下組合”天然氣勘探的重要目的層[1]，該地區(qū)燈影組時(shí)代老，且受多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)改造影響，具有成巖和成藏演化史復(fù)雜等特點(diǎn)。多源、多期成藏是中國(guó)南方疊合盆地碳酸鹽巖層系油氣成藏最重要的特征之一[2-3]，準(zhǔn)確厘定黔北燈影組油氣成藏期次，深入研究?jī)?chǔ)集層發(fā)育機(jī)理，建立流體活動(dòng)、孔隙演化與油氣成藏之間的耦合關(guān)系，是認(rèn)識(shí)其油氣富集規(guī)律的基礎(chǔ)和尋找優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層、油氣圈閉的重要手段。

前人對(duì)黔北燈影組古油藏基本石油地質(zhì)條件進(jìn)行了剖析[4-5]，而關(guān)于油氣成藏機(jī)理的研究尚顯不足，存在主要問題為：①流體活動(dòng)期次不清，需建立流體活動(dòng)與儲(chǔ)集層世代膠結(jié)物、溶蝕作用關(guān)系。②需進(jìn)一步研究?jī)?chǔ)集層孔隙演化與各期溶蝕機(jī)制及貢獻(xiàn)。③埋藏史、熱史恢復(fù)缺乏依據(jù)。④目前黔北燈影組儲(chǔ)集層流體包裹體測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)少，已知的溫度范圍不能很好地解釋油氣成藏期[6]。

本文采用流體包裹體、陰極發(fā)光、瀝青反射率、氧同位素分析及薄片觀察等技術(shù)方法，結(jié)合黔北地區(qū)沉積、構(gòu)造演化特點(diǎn)，探討黔北燈影組流體幕式活動(dòng)期次及儲(chǔ)集層溶蝕、白云石化機(jī)制與孔隙演化的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上分析油氣成藏期次，嘗試恢復(fù)油氣成藏與破壞過程。

1 石油地質(zhì)背景

黔北地區(qū)海相碳酸鹽巖層系經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。不同階段受不同構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)控制，形成了一系列斷裂、褶皺、不整合、古隆起、古斜坡及古巖溶。影響構(gòu)造-沉積格局的關(guān)鍵構(gòu)造事件為都勻運(yùn)動(dòng)、廣西運(yùn)動(dòng)、印支運(yùn)動(dòng)及燕山運(yùn)動(dòng)。都勻運(yùn)動(dòng)發(fā)生于奧陶紀(jì)末，是黔中隆起從水下發(fā)育演變?yōu)殛懮习l(fā)育的轉(zhuǎn)折期[7]。黔中隆起控制黔北地區(qū)及鄰區(qū)震旦系—下古生界油氣的成藏，尤其是加里東—海西期油氣成藏與黔中隆起形成的時(shí)間、范圍等密切相關(guān)，形成了麻江奧陶系—志留系古油藏、金沙巖孔[5]和仁懷大灣震旦系燈影組（Zdn）古油藏[8]。金沙巖孔古油藏位于黔中隆起北緣巖孔背斜（見圖1），燈影組上部為一套厚102 m的碳酸鹽臺(tái)地內(nèi)灘相藻屑、砂屑及鮞粒白云巖，靠近頂部發(fā)育厚9.79～20.05 m、有大量瀝青顯示的溶孔型優(yōu)質(zhì)儲(chǔ)集層。瀝青多充填于晶間溶孔、鑄?？?、粒內(nèi)孔、溶洞及裂縫體系中，儲(chǔ)集層殘余孔隙度為 2.03%～10.85%[9]。金沙巖孔燈影組古油藏是加里東期油氣成藏的重要證據(jù)，該古油藏與四川威遠(yuǎn)氣田、慈利南山坪古油藏[10]的成藏條件相似。有機(jī)碳同位素組成及V/Ni值顯示瀝青主要來自下寒武統(tǒng)牛蹄塘組（—C1n）黑色泥頁(yè)巖[9]。

圖1 黔北燈影組儲(chǔ)集層分布與地層綜合柱狀圖

2 樣品采集與測(cè)試

流體包裹體與陰極發(fā)光樣品取自金沙巖孔燈影組上部，采樣剖面位于巖孔綠竹和巖孔箐口，主要巖性為含瀝青鮞粒白云巖、砂屑白云巖及細(xì)晶白云巖，局部含藻及藻屑；并于上述剖面及仁懷大灣等地采集用于常規(guī)薄片分析、固體瀝青及氧同位素分析的樣品，采樣位置及樣品編號(hào)詳見文獻(xiàn)[8-9]。使用 MDS600冷熱臺(tái)儀器（配Carl-Zeiss Axioplan2熒光顯微鏡）進(jìn)行流體包裹體的顯微測(cè)溫和測(cè)鹽，測(cè)溫誤差為±0.1 ℃。使用 CL8200MK5型陰極發(fā)光儀進(jìn)行陰極發(fā)光分析，工作束電壓為10 kV，束電流約為500 A。瀝青反射率檢測(cè)儀器為MPV-SP顯微鏡光度計(jì)。使用MAT253穩(wěn)定同位素比質(zhì)譜儀進(jìn)行氧同位素測(cè)定，精度為±0.2‰。

3 流體包裹體特征

金沙巖孔燈影組白云巖中各期次白云石、方解石及自生石英中可見數(shù)量不等的流體包裹體，主要類型為氣液兩相鹽水包裹體，從14個(gè)薄片（總共15個(gè)制片樣品）中獲得了包裹體均一溫度數(shù)據(jù)，在 7個(gè)薄片中獲得了14組鹽度及冰點(diǎn)資料（見表1）。這些包裹體主要賦存于較大的自形白云石及自生石英中，少量存于粗晶方解石中，大小為4.1～26.8 μm，氣液比主要為10%，部分為5%。在101個(gè)測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)中，石英中有70個(gè)，白云石中有24個(gè)，方解石中的包裹體較小，很難發(fā)現(xiàn)適用于測(cè)溫的較大包裹體。

表1 金沙巖孔燈影組儲(chǔ)集層流體包裹體測(cè)溫及測(cè)鹽數(shù)據(jù)

3.1 白云石內(nèi)的包裹體

鏡下觀察初步劃分兩類共4期白云石，第1類為微晶和鑲嵌狀半自形微晶白云石，為第1期；第2類為孔洞充填的白云石，根據(jù)成巖序列、白云石晶粒大小等可劃分為3期，即分別為第2、3、4期。第1期白云石中很難發(fā)現(xiàn)可供測(cè)溫的包裹體，孔洞中充填的2、3、4期白云石中流體包裹體發(fā)育，以氣液兩相鹽水包裹體為主，氣液比為5%～10%，根據(jù)流體包裹體的產(chǎn)狀、均一溫度、鹽度及密度可將包裹體劃分為 3期（見圖2）。

圖2 金沙巖孔燈影組各期膠結(jié)物中流體包裹體均一溫度、鹽度及密度分布

第Ⅰ期包裹體在沿孔洞邊緣或裂縫分布的第 2期白云石中發(fā)育，白云石顆粒較細(xì)，表面較臟，包裹體個(gè)體較小，多呈長(zhǎng)方形、圓狀及次圓狀。5個(gè)可供測(cè)溫的包裹體大小為 4.5～7.9 μm，均一溫度為 101.7～111.4 ℃，平均106.3 ℃，平均密度為0.95 g/cm3。

第Ⅱ期包裹體賦存于沿第 2期白云石邊緣分布的第3期白云石中，個(gè)別沿裂縫分布，白云石結(jié)晶粗大，包裹體較發(fā)育，多呈圓狀及次圓狀，串珠狀分布，大小為4.1～12.8 μm（共10個(gè)測(cè)定數(shù)據(jù)），均一溫度范圍為126.1～148.9 ℃，平均138.3 ℃，平均密度為0.94 g/cm3，個(gè)別包裹體的鹽度最大可達(dá) 16.7%，為爆發(fā)式流體活動(dòng)的特征。

第Ⅲ期包裹體主要發(fā)育在沿第2期及第3期白云石邊緣分布的粗晶白云石中，也常見于大型溶孔充填的粗—巨晶白云石中，即賦存于第 4期白云石中，包裹體多呈長(zhǎng)條、次圓及不規(guī)則狀，成群分布，包裹體大小為 6.8～22.1 μm（共 9個(gè)測(cè)定數(shù)據(jù)），均一溫度為178.4～225.1 ℃，平均 206.8 ℃，平均密度 0.86 g/cm3。

3.2 石英內(nèi)的包裹體

石英內(nèi)的流體包裹體以氣液兩相為主，氣液比為10%，亦可劃分為3期（見圖2）。

石英內(nèi)的第Ⅰ期包裹體與白云石中的第Ⅰ期包裹體同期形成，多呈長(zhǎng)方形、圓狀及次圓狀，沿裂隙或成群分布（見圖3a），包裹體大小為6.9～12.3 μm（共5個(gè)測(cè)定數(shù)據(jù)），鹽水包裹體均一溫度為87.1～110.8 ℃，平均密度為0.96 g/cm3。

圖3 燈影組各期膠結(jié)物中流體包裹體特征

石英中的第Ⅱ期包裹體與白云石中的第Ⅱ期包裹體同期形成，多呈圓狀及次圓狀串珠、成群或沿裂隙分布（見圖3b），大小為4.7～23.7 μm（共36個(gè)測(cè)定數(shù)據(jù)），均一溫度范圍為130.5～163.0 ℃，平均145.8 ℃，平均密度為0.93 g/cm3。

石英中的第Ⅲ期包裹體與白云石中的第Ⅲ期包裹體同期形成，多呈圓狀及次圓狀，成群或串珠狀分布（見圖3c），包裹體大小7.1～26.8 μm（共29個(gè)測(cè)定數(shù)據(jù)），其均一溫度略低于同期白云石，為 166.9～218.5 ℃，平均199.1 ℃，平均密度為0.86 g/cm3。

3.3 方解石內(nèi)的包裹體

方解石內(nèi)的包裹體數(shù)據(jù)均來自薄片YQ-2-1（見圖3d），樣品中裂隙被亮晶方解石充填成脈。亮晶方解石中流體包裹體較發(fā)育，以氣液兩相鹽水包裹體為主，氣液比為 10%，多成群分布，均一溫度為 95.3～116.4 ℃，平均106.1 ℃（共7個(gè)測(cè)定數(shù)據(jù)），冰點(diǎn)為?3.8～?3.0 ℃（2個(gè)測(cè)定數(shù)據(jù)），鹽度（NaCl質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為4.9%～6.1%。方解石中低溫與低鹽度包裹體既可能形成于石油初始成藏階段，也可能形成于晚期油氣藏抬升破壞階段。多期流體活動(dòng)或白云石化作用會(huì)改造早期形成的方解石，現(xiàn)今裂隙中充填的方解石應(yīng)是晚期氣藏抬升破壞過程中儲(chǔ)集層流體釋放與地表淡水進(jìn)入后形成的，其形成時(shí)間晚于白云石及石英中的包裹體，相當(dāng)于第Ⅳ期。

4 地?zé)崽荻扰c熱史

本次研究采用等效鏡質(zhì)體反射率作為主要古溫標(biāo)，另外通過分析燈影組儲(chǔ)集層包裹體均一溫度的分布特征，結(jié)合其在關(guān)鍵構(gòu)造運(yùn)動(dòng)時(shí)刻的埋藏深度和與之對(duì)應(yīng)的包裹體均一溫度來恢復(fù)黔北地區(qū)熱史。埋藏史曲線中地層厚度采用遵義幅1∶200 000地質(zhì)調(diào)查報(bào)告中的震旦系—中生界各組厚度，金之鈞等[11]的研究表明黔中隆起晚侏羅世—早白堊世（J3—K1）構(gòu)造抬升時(shí)刻為距今97 Ma，因此距今97 Ma以來的構(gòu)造抬升史可參考四川盆地東南部丁山 1井埋藏史曲線[12]。由于金沙巖孔上侏羅統(tǒng)—下白堊統(tǒng)已遭剝蝕，其原始地層厚度采用鄰區(qū)桐梓幅及丁山 1井相關(guān)資料，主要依據(jù)如下：①川東南—黔中隆起晚侏羅世—早白堊世構(gòu)造抬升時(shí)刻為距今97 Ma，表明黔北地區(qū)在晚侏羅世—早白堊世仍維持湖相沉積。②遵義幅、桐梓幅及丁山1井所在的綦江幅中下侏羅統(tǒng)厚度變化較小，且具有相似的巖性及沉積環(huán)境。

瀝青反射率（Rb）測(cè)試結(jié)果表明，金沙巖孔固體瀝青的平均瀝青反射率（Rba）為2.95%～3.86%（6個(gè)薄片），仁懷大灣瀝青平均瀝青反射率為2.95%～3.56%（2個(gè)薄片）。根據(jù)公式Ro= 0.668Rb+ 0.346[13]換算得到金沙巖孔固體瀝青等效鏡質(zhì)體反射率（Ro）值為2.32%～2.92%，平均為2.64%；仁懷大灣固體瀝青Ro值為2.32%～2.72%，平為2.52%。上述資料表明黔北燈影組瀝青熱演化程度較高，儲(chǔ)集層曾經(jīng)歷了高溫?zé)嵫莼饔谩Ｇ备鞯貐^(qū)燈影組儲(chǔ)集層瀝青等效鏡質(zhì)體反射率普遍低于上覆牛蹄塘組（見表 2），這可能是由于燈影組儲(chǔ)集層油氣成藏過程中形成的超壓抑制了有機(jī)質(zhì)演化[14]。這種超壓現(xiàn)象也普遍存在于四川威遠(yuǎn)燈影組氣藏的演化過程中[15]，因此本研究采用金沙巖孔牛蹄塘組烴源巖平均等效鏡質(zhì)體反射率（Roa=3.77%）作為恢復(fù)古地溫的主要指標(biāo)，該值與周邊各剖面牛蹄塘組等效鏡質(zhì)體反射率非常接近，數(shù)據(jù)可信度較高。

表2 黔北地區(qū)燈影組與牛蹄塘組瀝青反射率

應(yīng)用Ro值恢復(fù)最高古地溫（或古地?zé)崽荻龋┑姆椒ɑ蚬捷^多，本次研究選用了 3種常用方法：① Karweil-Teichmuliler圖解法，即利用溫度、Ro、有效恒溫時(shí)間 3者間的關(guān)系恢復(fù)最高古地溫。從金沙巖孔地層沉積演化史來看，其有效恒溫時(shí)間約為50 Ma，在距今約97 Ma時(shí)達(dá)到最高溫度，之后開始迅速抬升剝蝕。利用該方法得到晚侏羅世—早白堊世最高溫度為222 ℃。②Hood等[18]認(rèn)為烴源巖成熟度或Ro值主要取決于所經(jīng)歷的最高古地溫和在不低于最高古地溫15 ℃范圍內(nèi)的受熱時(shí)間，提出了用有機(jī)質(zhì)變質(zhì)標(biāo)尺和有效受熱時(shí)間來衡量最高古地溫的方法。根據(jù)Hood圖版及有效受熱時(shí)間（60 Ma）得到最大古地溫為270 ℃。③根據(jù) Shibaoka等[19]提出的古地溫計(jì)算公式：Tc=（lgRo+0.87?0.149lgt0）/0.004 5，計(jì)算得到古地溫為231 ℃，較利用Hood圖版恢復(fù)的最高古地溫低，與利用Karwei1-Teichmuliler圖解法估算的溫度較接近。

由表 1可見，金沙巖孔孔洞充填白云石中流體包裹體最高均一溫度為225.1 ℃，因此認(rèn)為采用Shibaoka公式或Karweil-Teichmuliler圖解法恢復(fù)古地溫相對(duì)適中。設(shè)地表平均溫度為20 ℃，估算J3—K1（最大埋藏深度7 660 m）對(duì)應(yīng)的地?zé)崽荻葹?.75 ℃/100 m。

將Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期包裹體均一溫度分別投影在埋藏史-熱史圖中，發(fā)現(xiàn)包裹體均一溫度可以和加里東中晚期（O1—S1）、印支期（P2—T2）及燕山早期（J1—J2）燈影組埋深形成較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，反映 3期埋藏增溫引起的生烴及流體活動(dòng)。3期流體包裹體均一溫度并非連續(xù)分布，而是在特定的溫度范圍出現(xiàn)一定的“斷點(diǎn)”，如第Ⅱ期與第Ⅲ期之間缺乏163.0～166.9 ℃的數(shù)據(jù)，這是構(gòu)造抬升造成生烴停滯和流體活動(dòng)急劇減少導(dǎo)致的，因此5 000 m深度對(duì)應(yīng)的溫度約為165 ℃，對(duì)應(yīng)的地?zé)崽荻燃s為2.90 ℃/100 m，加里東中晚期古地?zé)崽荻却蠹s為3.18 ℃/100 m，表明古地?zé)崽荻嚷猿尸F(xiàn)降低的趨勢(shì)（見圖4），現(xiàn)今地?zé)崽荻冉抵?.71 ℃/100 m（丁山1井的實(shí)測(cè)值）。

圖4 黔北金沙震旦系古油氣藏?zé)崾芳把莼^程

5 膠結(jié)作用

根據(jù)陰極發(fā)光原理，結(jié)合幕式流體活動(dòng)特點(diǎn)與鏡下礦物結(jié)構(gòu)，按地質(zhì)時(shí)間的先后關(guān)系，將黔北燈影組儲(chǔ)集層膠結(jié)物劃分為6個(gè)世代（見圖5）。第1世代膠結(jié)物為顆粒之間的粉晶白云石，后期被桐灣期表生巖溶部分改造，但仍見連片不規(guī)則殘留，陰極發(fā)光較昏暗，與海水Mn2+含量低有關(guān)，表明成巖流體與海水關(guān)系密切。第 2世代膠結(jié)物為桐灣期表生巖溶作用后沉淀的方解石，淺埋過程中發(fā)生重結(jié)晶及白云石化，但保留殘余孔洞及縫隙，為后期有機(jī)酸溶蝕及油氣充注創(chuàng)造了條件。陰極發(fā)光為亮橙色，具環(huán)帶狀結(jié)構(gòu)，表明高 Mn2+、Fe2+含量及淡水成因特征。第 3世代膠結(jié)物為圍繞或包圍固體瀝青的粉—細(xì)晶白云石。牛蹄塘組烴源巖在低熟階段形成大量有機(jī)酸及液態(tài)烴進(jìn)入燈影組，有機(jī)酸主要對(duì)第1世代及第2世代膠結(jié)物進(jìn)行溶蝕并重新沉淀結(jié)晶，形成以白云石、自生石英為主的膠結(jié)物，所捕獲的液態(tài)烴及鹽水包裹體均一溫度為87.1～111.4 ℃。受儲(chǔ)集層中桐灣期殘留淡水稀釋作用影響，白云石及方解石內(nèi) Mn2+、Fe2+的含量及陰極發(fā)光強(qiáng)度介于第1世代及第2世代之間，包裹體平均鹽度僅為5.47%。第4世代膠結(jié)物在成因、結(jié)構(gòu)及成分上與第 3世代類似，主要受生烴高峰階段的大量流體活動(dòng)影響而形成，儲(chǔ)集層溫度較第3世代高30～40 ℃。該世代膠結(jié)物主要為白云石及石英，通過對(duì)此前膠結(jié)物的部分交代、溶解與結(jié)晶形成。在少數(shù)較粗大粒間孔中，晶體明亮粗大，大小一般為0.1～2.0 mm，且白云石在偏光顯微鏡下具波狀消光，陰極發(fā)光較強(qiáng)，多呈亮橙黃色，可能與深埋藏環(huán)境有機(jī)酸選擇性溶蝕有關(guān)。第 5世代膠結(jié)物形成于深埋環(huán)境下。隨著溫度增加，儲(chǔ)集層中液態(tài)烴裂解，重組分形成的高溫固態(tài)焦瀝青充填部分孔隙，輕組分裂解演化為濕氣。另外在牛蹄塘組烴源巖生氣階段，含氣烴流體進(jìn)入儲(chǔ)集層殘余孔隙。因此，受儲(chǔ)集層液態(tài)烴裂解和烴源巖生氣階段流體活動(dòng)的影響，形成了具有高溫成因的白云石及石英。白云石結(jié)晶粗大，大小一般為0.1～4.0 mm，流體包裹體具有最大的均一溫度與鹽度。第 6世代膠結(jié)物是晚期方解石及硅質(zhì)，形成于氣藏破壞階段。由于喜馬拉雅早期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的抬升作用，儲(chǔ)集層溫度與壓力逐漸下降，儲(chǔ)集層流體中的SiO2發(fā)生沉淀[20]，同時(shí)淡水進(jìn)入儲(chǔ)集層形成方解石。野外露頭及鏡下觀察發(fā)現(xiàn)部分張裂縫中方解石結(jié)晶粗大，陰極發(fā)光較強(qiáng)，呈亮橙色，條帶狀硅質(zhì)普遍沿裂縫充填，且均無瀝青充填，反映了氣藏破壞階段的流體活動(dòng)特征。

圖5 黔北燈影組儲(chǔ)集層世代膠結(jié)物與多期溶孔

6 溶蝕作用

第 1期為震旦紀(jì)晚期桐灣期表生巖溶作用。大氣淡水對(duì)尚未完全固結(jié)成巖的沉積物（藻、砂屑顆粒、藻紋層等）中的不穩(wěn)定礦物如文石、高鎂方解石等進(jìn)行組構(gòu)選擇性溶蝕，形成鑄?？住⒘?nèi)溶孔及溶洞，隨后部分被亮晶方解石充填，部分殘余孔隙被保留。

第2～3期溶蝕作用為埋藏環(huán)境下幕式流體活動(dòng)帶來的有機(jī)酸非組構(gòu)選擇性溶蝕作用，形成了粒內(nèi)、粒間、晶間溶孔及溶縫和溶洞等，并伴隨瀝青的充填。

第 4期溶蝕作用形成超大孔隙、粒內(nèi)粒間溶孔、晶間溶孔、溶縫和溶洞。其孔隙空間干凈、無瀝青，部分被粗晶白云石及石英充填，表明第 4期溶蝕作用發(fā)生于天然氣充注階段。埋藏環(huán)境下有機(jī)酸溶蝕及自生石英沉淀的化學(xué)方程式為[21]：2KAlSi3O8（鉀長(zhǎng)石）+2H++H2O→AlSiO5(OH)4（高嶺石）+4SiO2+2K+。下寒武統(tǒng)黑色泥巖中普遍含有一定量的鉀長(zhǎng)石、斜長(zhǎng)石及黏土礦物[2]，在酸性條件下很容易發(fā)生長(zhǎng)石及黏土礦物溶蝕作用，并形成SiO2沉淀，因此當(dāng)含SiO2的酸性流體進(jìn)入儲(chǔ)集層時(shí)即發(fā)生石英的沉淀，隨后酸性流體造成了早期的碳酸鹽膠結(jié)物重溶與結(jié)晶。

有機(jī)酸溶蝕（2～4期溶蝕）主要受控于幕式流體活動(dòng)，各期溶蝕與充填作用分別發(fā)生于淺埋藏深度段（2 100～2 900 m）、中等埋藏深度段（3 200～5 000 m）及深埋藏深度段（5 200～7 600 m）。各期溶蝕作用之后發(fā)生相應(yīng)的充填作用，并表現(xiàn)為多期次溶蝕-充填復(fù)合疊加，埋藏環(huán)境下各期有機(jī)酸溶蝕和油氣充注主要圍繞早期巖溶殘留的孔洞進(jìn)行，均表現(xiàn)為有機(jī)酸溶蝕—油氣充注—充填3個(gè)過程，這3個(gè)過程幾乎同時(shí)進(jìn)行且可以互相佐證。

7 白云石特征

第 1期白云石包括菱型微晶和鑲嵌狀半自形微晶白云石，相當(dāng)于第 1世代膠結(jié)物，陰極發(fā)光較弱且昏暗，常保留原始沉積物的構(gòu)造特點(diǎn)，屬于準(zhǔn)同生海底成巖環(huán)境產(chǎn)物。第2期白云石呈粉晶—細(xì)晶，自形—半自形，屬淺—中埋藏環(huán)境產(chǎn)物，相當(dāng)于第3世代膠結(jié)物，包裹體均一溫度為101.7～111.4 ℃，在加里東中晚期烴類流體首次充注儲(chǔ)集層時(shí)形成。第3期白云石呈細(xì)—中晶，多呈自形或半自形，有潔凈環(huán)邊，有時(shí)還具有環(huán)帶構(gòu)造，常破壞原巖組構(gòu)，屬中—較深埋藏環(huán)境產(chǎn)物，相當(dāng)于第4世代膠結(jié)物，包裹體均一溫度為126.1～148.9 ℃，在印支期烴類流體第2次充注儲(chǔ)集層時(shí)形成。第4期白云石呈中—粗晶，多為自形晶，與第2～3期白云石不同，晶體充填的孔隙普遍較大，孔壁干凈且無瀝青充填，屬深埋藏環(huán)境產(chǎn)物，相當(dāng)于第5世代膠結(jié)物，包裹體均一溫度為178.4～225.1 ℃，形成于早—中侏羅世深埋藏高溫演化階段。

依據(jù)Vasconcelos等[22]提出的白云石-水氧同位素溫度分餾方程（1 000 lnαd-w=2.73×106T2+0.26）可以估算白云石形成時(shí)的古溫度（見表 3）。該方程式中最重要的參數(shù)是由白云石氧同位素及白云石形成時(shí)古流體氧同位素計(jì)算的分餾系數(shù)。Veizer等[23]依據(jù)古生代腕足化石及前寒武紀(jì)化石中氧同位素資料，提出古生代海水中氧同位素組成顯著低于現(xiàn)代海水，并隨著地質(zhì)年代變新逐漸變輕。Wallmann等[24]依據(jù)上述資料推算了寒武紀(jì)—現(xiàn)今海水氧同位素組成的變化情況，認(rèn)為震旦紀(jì)晚期—早寒武世（距今約550～540 Ma）5 000 m與3 000 m深度海水的δ18O值（SMOW）約為?7.6‰和?6.2‰。研究區(qū)燈影組的沉積環(huán)境為碳酸鹽臺(tái)地或淺灘，處于弱蒸發(fā)環(huán)境，蒸發(fā)性海水較正常海水具有較高的δ18O值[25]，因此本次研究假設(shè)黔北燈影組沉積時(shí)古海水的δ18O值約為?5‰。

表3 黔北地區(qū)燈影組白云巖（白云石及方解石）氧同位素組成及白云石形成溫度估算

充填白云石包含了2～4世代膠結(jié)物，而3～4世代白云石膠結(jié)物為埋藏作用產(chǎn)物，與之進(jìn)行氧同位素交換的不再是海水而是地層水，因此本文采用四川威遠(yuǎn)氣田地層水氧同位素主要分布范圍（3.2‰～5.9‰）[27]的初始值進(jìn)行計(jì)算。盡管以3.2‰作為燈影組埋藏階段儲(chǔ)集層地層水的氧同位素組成仍然具有一定的主觀性，但白云石化流體的氧同位素組成每變化1‰，只能導(dǎo)致溫度計(jì)算結(jié)果約 5～8 ℃的變化[28]。對(duì)于最大古埋深接近8 000 m、最大古溫度超過220 ℃的黔北燈影組（見圖4），這一溫度偏差仍然在可以接受的范圍內(nèi)，換言之，白云石化流體氧同位素組成取值的局部偏差對(duì)溫度計(jì)算結(jié)果并沒有明顯的影響。

目前，關(guān)于低溫和高溫白云石化環(huán)境的溫度界限仍然存在爭(zhēng)議。如果以80 ℃[29]作為低溫和高溫白云石化環(huán)境的界限，黔北地區(qū)燈影組中以第 1世代白云石為主的致密粉晶白云巖的形成溫度為 19.7～40.5 ℃（見表 3），因此第 1世代白云石的形成溫度應(yīng)該在20 ℃左右，屬于近地表環(huán)境低溫白云石化流體成因，應(yīng)為原生或準(zhǔn)同生白云石。

充填白云石的形成溫度與其流體包裹體均一溫度具有非常相似的分布范圍。例如仁懷大灣充填白云石的形成溫度為87.6～109.2 ℃（見表3），與白云石第1期包裹體溫度101.7～111.4 ℃相近；金沙巖孔箐口充填白云石的形成溫度為127.9～156.7 ℃，與白云石第2期包裹體溫度126.1～148.9 ℃基本相同。

含瀝青溶孔白云巖由于既具有低溫成因的第 1世代白云石，同時(shí)溶孔中大量充填了后期中—深埋藏白云石，因此δ18O值無論取?5‰還是 3.2‰，所估算的溫度均為第 1世代白云石與充填白云石的中間值，也進(jìn)一步說明第 1世代白云石與埋藏階段充填白云石具有不同的形成溫度。

8 油氣成藏演化過程

黔北燈影組儲(chǔ)集層充填物流體包裹體均一溫度、6世代膠結(jié)物的特征及次序、4期溶蝕作用及4期白云石揭示了4個(gè)含烴流體活動(dòng)期，表明存在3個(gè)油氣成藏期和1個(gè)氣藏破壞期。

第 1期為淺埋藏油氣初次充注階段（距今 470～428 Ma）。牛蹄塘組烴源巖進(jìn)入生烴門限，含烴流體在黔中隆起的控制下，沿?zé)粲敖M與牛蹄塘組間的不整合面由隆起的北斜坡向構(gòu)造高部位運(yùn)聚成藏。富含液態(tài)烴、有機(jī)酸及SiO2的流體進(jìn)入桐灣期遭受淡水溶蝕及白云石（方解石）充填后殘余的孔洞，有機(jī)酸溶蝕擴(kuò)大了殘余孔洞，溶蝕對(duì)象包括第1、2世代白云石。該過程中形成了第 3世代白云石與石英，賦存的流體包裹體的均一溫度和鹽度較低，但密度較高。

第2期為中等埋深油氣二次充注階段（距今252～228 Ma）。牛蹄塘組烴源巖進(jìn)入二次生油階段，處于輕質(zhì)油—濕氣階段，儲(chǔ)集層中第 1期充注的液態(tài)烴還未大量裂解，形成輕質(zhì)油氣藏。在第1次生油過程中，干酪根消耗了大部分產(chǎn)生有機(jī)酸的官能團(tuán)，因此二次生油過程中有機(jī)酸的含量急劇減少。富含液態(tài)烴及SiO2的流體主要溶蝕孔隙中的第2、3世代白云石，并形成了第 4世代白云石與石英。賦存的流體包裹體均一溫度較高，鹽度變化大，密度適中。

第 3期為深埋天然氣充注階段（距今 177～145 Ma）。牛蹄塘組烴源巖隨著埋藏深度及溫度的增加相繼進(jìn)入濕氣及干氣演化階段，同時(shí)儲(chǔ)集層中液態(tài)烴已開始大量裂解成氣，形成氣藏及固體瀝青。富含氣態(tài)烴及SiO2的流體主要溶蝕充填于孔隙中的第2、4世代白云石，形成了超大孔及第5世代粗晶白云石與石英，賦存的流體包裹體均一溫度和鹽度最高，但密度低。

除上述油氣成藏階段的 3幕流體活動(dòng)外，喜馬拉雅早期也存在 1個(gè)流體活動(dòng)期，期間儲(chǔ)集層烴類、流體逸散，與淡水一起沿構(gòu)造裂縫發(fā)生滲透。在野外地質(zhì)露頭及鏡下均可見沿裂縫先后充填的硅質(zhì)條帶與方解石，根據(jù)方解石形成溫度可以估算天然氣藏破壞的深度。依據(jù)周根陶等[30]提出的氧同位素分餾方程（1 000 lnαc-w=20.6×103/T?34.71）及劉子琦等[26]獲得的貴州中西部大氣降水δ18O值，估算淡水方解石形成的溫度為41.2～86.3 ℃，其形成深度為782～2 446 m。根據(jù)方解石中賦存流體包裹體的均一溫度（95.3～116.4 ℃）及從丁山 1井獲取的井下地?zé)崽荻龋?.71℃/100 m），估算出天然氣藏遭到破壞的深度約為2 779～3 557 m。限于采樣位置及方解石中包裹體數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，天然氣藏的實(shí)際破壞溫度與深度范圍可能比估算值寬。研究表明天然氣藏埋深約3 600 m時(shí)（距今42 Ma）開始破壞，儲(chǔ)集層流體釋放，約2 800 m時(shí)淡水進(jìn)入儲(chǔ)集層，天然氣藏已破壞殆盡。因此研究認(rèn)為3 600 m可能是黔北地區(qū)燈影組天然氣藏保存的臨界深度，2 800 m為氣藏保存的最淺深度。

勘探實(shí)踐表明，丁山1井（燈影組頂埋深3 490 m）燈影組下部（4 578.0～4 603.0 m）水體總礦化度為253.00～333.37 g/L，均為 CaCl2型，表明該井段處于水文地質(zhì)封閉環(huán)境。寒武系陡坡寺組（相當(dāng)于黔北高臺(tái)組）—清虛洞組（2 792～2 819 m）水體礦化度較低，為 7.35～9.61 g/L，為 Na2SO4型，該井段的保存條件曾遭受過破壞。林1井（燈影組頂界埋深2 580 m）燈影組白云巖2 799.18～2 866.55 m層段水體礦化度為29.9 g/L，為NaHCO3型，表明該處燈影組儲(chǔ)集層受到了大氣降水下滲的影響，地層水處于交替停滯帶，保存條件較差。綜上所述，本文提出3 600 m的氣藏保存理想埋深與實(shí)際勘探結(jié)論基本吻合。埋深大于3 600 m時(shí)，保存條件相對(duì)較好，水型一般為CaCl2型，埋深小于3 600 m時(shí)，保存條件遭受不同程度的破壞。

9 結(jié)論

黔北燈影組儲(chǔ)集層中發(fā)育 4期流體包裹體，均一溫度分別為 87.1～111.4 ℃、126.1～163.0 ℃、166.9～225.1 ℃和 95.3～116.4 ℃，反映了兩期油氣充注、1期天然氣充注和晚期天然氣藏破壞過程。利用實(shí)測(cè)瀝青反射率、包裹體均一溫度估算出黔北地區(qū)早古生代—中生代古地?zé)崽荻燃s為3.18～2.75 ℃/100 m。

燈影組儲(chǔ)集層中發(fā)育6個(gè)世代的膠結(jié)物和4期白云石，經(jīng)歷了4期溶蝕作用。不同埋深環(huán)境下的3期流體活動(dòng)帶來的有機(jī)酸對(duì)早期古巖溶的殘余孔隙及充填物具有復(fù)合疊加溶蝕作用。第 1世代白云石為近地表低溫準(zhǔn)同生成因，第3～5世代膠結(jié)物、第2～4期溶蝕作用、第2～4期白云石及第1～3期包裹體分別對(duì)應(yīng)于3幕流體活動(dòng)與油氣成藏。

燈影組經(jīng)歷了3個(gè)油氣成藏期，即加里東中晚期（距今470～428 Ma）、印支期（距今252～228 Ma）和燕山早期（距今 177～145 Ma）。燈影組氣藏遭受破壞的時(shí)間約為距今42 Ma，深度約為2 779～3 557 m，3 600 m埋深可能是黔北地區(qū)燈影組天然氣藏保存的理想深度。

致謝：成都地質(zhì)礦產(chǎn)研究所王劍、余謙及丘東洲研究員為本研究提出了很好的意見，中國(guó)石化無錫石油地質(zhì)研究所等單位在樣品測(cè)試方面給予了支持，在此一并表示感謝。

符號(hào)注釋：

Rb——瀝青反射率，%；Rba——平均瀝青反射率，%；Ro——瀝青等效鏡質(zhì)體反射率，%；Roa——平均瀝青等效鏡質(zhì)體反射率，%；Tc——烴源巖經(jīng)歷的最高古地溫，℃；t0——烴源巖熱演化時(shí)間，Ma；αd-w——白云石-水氧同位素分餾系數(shù)；T——白云石形成時(shí)的古溫度，℃；αc-w——方解石-水氧同位素分餾系數(shù)。

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