羌塘盆地土門地區(qū)凍土及地層水特征研究

田光龍?李超

摘 要：羌塘盆地是青藏高原內(nèi)部海相地層保存最為完整，也是我國(guó)最大的中生代海相含油氣盆地，具有良好的油氣前景。本文根據(jù)野外對(duì)凍土及地層水特征的觀察，查閱前人資料，結(jié)合樣品室內(nèi)分析結(jié)果，重點(diǎn)討論了土門地區(qū)凍土及地層水的存在證據(jù)和部分形成條件。結(jié)果顯示該區(qū)氣源充足，有天然氣水合物的存在痕跡，屬于熱成因的油型氣，資源潛力巨大，具有良好的勘探前景。

關(guān)鍵詞：羌塘盆地；凍土；地層水

1 凍土地表地貌特征

多年凍土在我國(guó)可歸納為2種分布類型：高海拔多年凍土和高緯度多年凍土（徐學(xué)祖等，1999）。青藏高原凍土區(qū)則屬于前者。被認(rèn)為是世界中、低緯度地帶面積最大、海拔最高的凍土區(qū)。多年凍土區(qū)是天然氣水合物成藏分布的主要地域（庫(kù)新勃等，2007）。

1.1 冰緣地貌

本次在地質(zhì)調(diào)查過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)存在多處凍脹和融沉作用導(dǎo)致的冰緣地貌。具體有：

1）石環(huán)及斑土群

石環(huán)及斑土群均是多年凍土的地貌標(biāo)志之一。部分學(xué)者認(rèn)為斑土是石環(huán)發(fā)育的初級(jí)階段，二者同屬凍融分選地貌。而本次在研究區(qū)發(fā)現(xiàn)有8處石環(huán)及斑土群。巖石直立或半直立，近似呈六邊形或橢圓態(tài)勢(shì)，單個(gè)面積一般約20-30m2，中間由于軟性土質(zhì)收縮而形成斑土。

2）凍脹丘及凍脹草丘

凍脹丘（又稱冰堆丘）形成過(guò)程可視為地下水受凍結(jié)地面和下部多年凍土層的遏阻，在薄弱地帶凍結(jié)膨脹，使地表變形隆起。凍脹草丘的形成與凍脹丘類似，只是由于草根密集處地下水聚集較多，因此凍脹效應(yīng)最為明顯，從而展現(xiàn)為拱起的草丘。也是凍脹冰緣地貌，研究區(qū)內(nèi)的凍脹丘及凍脹草丘形態(tài)近圓形或橢圓形，單個(gè)發(fā)育面積約20-30 m2。

3）冰楔

除上述2種冰緣地貌外，在工區(qū)內(nèi)的4處銻礦開(kāi)發(fā)洞內(nèi)均發(fā)現(xiàn)了第3種凍脹冰緣地貌——冰楔，冰楔是經(jīng)由地表水周期性注入到裂隙中再凍結(jié)，促使裂隙不斷擴(kuò)大并為冰體所填充，形成的上寬下窄的楔形脈冰。

以上在研究工區(qū)內(nèi)發(fā)現(xiàn)的多處凍土凍脹與融沉作用導(dǎo)致的冰緣地貌，說(shuō)明研究區(qū)凍土較為發(fā)育，尤其是在夏季存在的冰楔，進(jìn)一步表明研究區(qū)不僅發(fā)育季節(jié)性凍土，同時(shí)更發(fā)育永久性凍土。一定規(guī)模的凍土發(fā)育為天然氣水合物的形成與保存提供了有利保障（李偉華等，2011）。

1.2 土壤酸解烴分析

1）酸解烴原理

酸解烴方法是用來(lái)探測(cè)烴類氣體的地球化學(xué)異常的方法，其核心是分析沉積物中碳酸鹽礦物包裹體及其晶體缺陷或不連通孔隙內(nèi)的烴類氣體含量，可以用酸解方法來(lái)分析沉積物中的烴類氣體成分和含量，查明是否存在烴類氣體異常，探測(cè)其底下是否有天然氣水合物或常規(guī)油氣的存在，并可通過(guò)分析分子組成及其甲烷碳同位素值來(lái)探討烴類氣體的成因與來(lái)源（張志攀等，2006）。

2）測(cè)試結(jié)果與分析

本次在工作區(qū)內(nèi)的凍脹丘、凍脹草丘及泉附近獲取了20件地表土壤樣品（已剝?nèi)ケ韺油?5cm），結(jié)果表明，多數(shù)凍脹丘和油苗泉附近的烴類氣體含量相對(duì)較高（6-20），單個(gè)樣品酸解烴中甲烷、乙烷和丙烷總量都基本超過(guò)90μL/kg（正常土壤烴含量上限），且油苗泉附近的土壤烴含量更高，為600-900μL/kg（16-20），是正常土壤含量上限的7-10倍，說(shuō)明該區(qū)存在異常油氣顯示的土壤暈圈，證實(shí)了該區(qū)氣源供給較為充足。

之后再進(jìn)一步對(duì)氣檢測(cè)含量相對(duì)較高的6件樣品進(jìn)行了甲烷碳同位素測(cè)試分析，目的在于初步判斷氣源。測(cè)試結(jié)果表明，6件甲烷同位素總體處于-35‰～-55‰之間，基本集中于-45‰左右，呈現(xiàn)出油型氣為主、煤型氣為輔、生物氣極少的氣源貢獻(xiàn)。

2 地層水性質(zhì)

地層水亦稱油層水是指油藏邊部和底部的邊水和底水、層間水以及與原油同層的束縛水的總稱。地層水是與天然氣、石油密切接觸的地層流體，因?yàn)殚L(zhǎng)期在地層中與巖石和原油接觸的緣故，通常含有較多的金屬鹽類，如K鹽、Na鹽、Ca鹽、Mg鹽等，尤其以K鹽、Na鹽最多，亦稱之為鹽水。地層水中含鹽是其與地面水的最大區(qū)別（張志攀等，2011）。由于研究區(qū)內(nèi)目前沒(méi)有地層水測(cè)試資料，只能通過(guò)泉間接反映其特征，在泉水表面我們可以看到溢油花現(xiàn)象。

3 小結(jié)

經(jīng)過(guò)對(duì)于凍土區(qū)凍融作用產(chǎn)生的石環(huán)，班土群，冰脹丘等的觀察，我們可以初步確認(rèn)研究區(qū)凍土較為發(fā)育，而在4處礦洞內(nèi)廣泛發(fā)育的凍脹冰緣地貌-冰楔更是進(jìn)一步表明了研究區(qū)在發(fā)育季節(jié)性凍土的同時(shí)更是發(fā)育永久性凍土，完全滿足天然氣水合物的形成條件之一的低溫條件。

而在之后的土壤酸解烴及組分測(cè)試分析中，我們發(fā)現(xiàn)樣品中烴類氣體含量普遍偏高，是正常土壤上限的7-10倍。證實(shí)了該區(qū)氣源充足。另一方面，泉烴檢測(cè)中，上升泉和下降泉中豐富的水溶甲烷含量也再次證實(shí)了研究區(qū)完全滿足天然氣水合物的形成條件之一的氣源條件，而地層水也是天然氣水合物形成的良好流體條件。

綜上所述，研究區(qū)氣源充足，符合天然氣水合物的基本形成條件。

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