沁水盆地陽曲地區(qū)流體包裹體特征及煤型氣成藏期次研究

和麗娜，唐書恒，張松航

（1.山西藍(lán)焰煤層氣集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西晉城048000；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)〈北京〉，北京100083）

沁水盆地陽曲地區(qū)流體包裹體特征及煤型氣成藏期次研究

和麗娜*1，唐書恒2，張松航2

（1.山西藍(lán)焰煤層氣集團(tuán)有限責(zé)任公司，山西晉城048000；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)〈北京〉，北京100083）

通過實(shí)驗(yàn)測(cè)試，分析了沁水盆地陽曲地區(qū)煤系地層中流體包裹體巖相學(xué)、組分、均一溫度、鹽度等特征，并運(yùn)用BasinMod軟件模擬了沁水盆地埋藏史、熱演化史。綜合以上研究成果，認(rèn)為沁水盆地陽曲地區(qū)煤型氣分2期成藏：第一期發(fā)生在晚三疊世—早侏羅世時(shí)期，距今約208～190Ma；第二期為燕山運(yùn)動(dòng)晚期深層侵入巖活動(dòng)后，且為主要的生成期和成藏期。

流體包裹體煤型氣盆地模擬成藏期次

流體包裹體是盆地中的沉積物在沉積成巖過程中捕獲周圍活躍的流體而形成。油氣包裹體的封閉性能好，一般不受后期次生變化影響，因此記錄了油氣運(yùn)移聚集時(shí)的古流體特征。本文通過對(duì)沁水盆地陽曲地區(qū)煤系地層中流體包裹體成巖序次的鑒定、熒光特征、均一溫度和鹽度測(cè)定及成分分析等，應(yīng)用盆地模擬技術(shù)，重建了該區(qū)埋藏史與熱演化史，研究了煤型氣成藏期次。

1 陽曲地區(qū)煤系地層流體包裹體特征

1.1 巖相學(xué)特征

包裹體主要類型有含烴鹽水包裹體、氣液烴包裹體、液烴包裹體。流體包裹體均成帶分布，形狀規(guī)則，大小不均，個(gè)體普遍較小，氣液比≤5%。

（1）山西組中砂巖中流體包裹體特征。山西組中砂巖粒間孔隙中不含油，無熒光顯示。砂巖中的成巖礦物依次為次生加大石英礦物和粒間方解石膠結(jié)物。主要發(fā)育兩期油氣包裹體：

第1期油氣包裹體發(fā)育于石英顆粒成巖次生加大期間，發(fā)育豐度中等，含油包裹體豐度（GOI）約為4%±。包裹體為環(huán)石英顆粒加大邊內(nèi)側(cè)（圖1）或沿切及石英顆粒加大邊的成巖期微裂隙成帶分布（圖2）。均為呈灰褐色、深褐色的液烴包裹體。

圖1 環(huán)石英顆粒加大邊內(nèi)側(cè)分布的液烴包裹體，單偏光，40×

圖2 沿切及石英加大邊的成巖期微裂隙分布的液烴包裹體，單偏光，63×

圖3 沿切穿石英顆粒微裂隙分布的氣液烴包裹體，單偏光，20×

第2期油氣包裹體發(fā)育于石英顆粒粒間方解石礦物膠結(jié)期后，發(fā)育豐度低（GOI約為2%±）。包裹體沿切穿石英顆粒及其加大邊的成巖期后微裂隙成帶分布（圖3）。包裹體中液烴呈淡黃色，顯示綠色熒光，氣烴呈灰色，無熒光顯示。其中，液烴包裹體占15%±，氣液烴包裹體占45%±，氣烴包裹體占40%±。

（2）太原組細(xì)砂巖中流體包裹體特征。砂巖粒間孔隙中不含油，無熒光顯示。但是砂巖中的部分雜基或粘土吸附稀油，顯示弱黃綠色熒光。主要發(fā)育2期油氣包裹體：

要做好發(fā)展的規(guī)劃，統(tǒng)籌推進(jìn)。梳理眾多“三農(nóng)”典型經(jīng)驗(yàn)的成功奧秘，往往是規(guī)劃先行，持續(xù)發(fā)力。堅(jiān)持一張藍(lán)圖繪到底，一任接著一任干，保持政策連續(xù)性，并根據(jù)發(fā)展的階段性特點(diǎn)，不斷深化改革。比如上述垃圾分類示范縣，在10多年的時(shí)間中，根據(jù)經(jīng)濟(jì)能力，從回收填埋到集中處理再到服務(wù)外包，一步步升級(jí)，逐漸解決垃圾難題。

第1期油氣包裹體發(fā)育于石英顆粒成巖次生加大期間，發(fā)育豐度低（GOI約為1%±）。包裹體為環(huán)石英顆粒加大邊內(nèi)側(cè)或沿切及石英顆粒加大邊的成巖期微裂隙成帶分布。均為呈灰褐色、深褐色的液烴包裹體。

第2期油氣包裹體發(fā)育于石英顆粒成巖次生加大期后，發(fā)育豐度中等（GOI約為3%±）。包裹體為沿切穿石英顆粒及其加大邊的成巖期后微裂隙成帶狀或線狀分布，或由于溶蝕成因成群分布于長(zhǎng)石顆粒中。包裹體中液烴呈淡黃色，顯示綠色熒光，氣烴呈深灰色，無熒光顯示。其中，液烴包裹體占5%±，氣液烴包裹體占45%±，氣烴包裹體占50%±。

1.2 流體包裹體顯微激光拉曼光譜分析

顯微激光拉曼光譜分析是一種非破壞性測(cè)定物質(zhì)分子成分的微觀分析技術(shù)。本次油氣包裹體組分分析使用儀器為L(zhǎng)ABHR-VIS LabRAM HR800顯微激光拉曼光譜儀。測(cè)試樣品為切穿石英顆粒的微裂隙成帶分布呈深灰色的氣體包裹體。

太原組包裹體內(nèi)測(cè)試的物質(zhì)組合為CH4+CO2、CH4、CH4+C、CO2+C+N2+CH4。在煤化作用過程中，CO2為早期的產(chǎn)物，而包裹體內(nèi)與氣體共存的碳質(zhì)瀝青（CH4+C、CO2+C+N2+CH4）的存在，說明包裹體在煤化作用早期被捕獲后，后期由于溫度升高而經(jīng)歷了次生變化。熱演化程度變高，是油氣中—低成熟的標(biāo)志（施偉軍，2009），為煤成油作用的標(biāo)志。

山西組內(nèi)油氣包裹體測(cè)試組分有CH4+C2H6、CH4+C2H6+C6H6、CH4+CO2，為煤化作用早中期的產(chǎn)物。

2 陽曲地區(qū)煤型氣成藏期次

2.1 流體包裹體均一溫度和鹽度分析

實(shí)驗(yàn)測(cè)試均一溫度的包裹體類型為與油氣包裹體共生的含烴鹽水包裹體，測(cè)試儀器使用LINKAM THMS600型冷熱臺(tái)。

實(shí)驗(yàn)測(cè)不同深度和年代的地層鹽水包裹體均一溫度有2個(gè)主峰，山西組為≤55℃～65℃和85℃～95℃（圖4）；太原組為≤60℃～70℃和110℃～120℃。而結(jié)合對(duì)應(yīng)的鹽度（圖5）分析，捕獲包裹體的時(shí)間是不連續(xù)的。

圖4 山西組地層包裹體均一溫度

圖5 山西組地層包裹體鹽度

2.2 單井盆地模擬結(jié)果

根據(jù)前人（任戰(zhàn)利，2005；肖暉，2007；承金，2009）對(duì)沁水盆地地史研究成果，結(jié)合本次測(cè)試所得Ro及井溫?cái)?shù)據(jù)，使用Basinmod軟件對(duì)沁水盆地E103井進(jìn)行了單井模擬。模擬的盆地埋藏史及熱史結(jié)果如圖6所示。

陽曲地區(qū)在地質(zhì)演化過程中經(jīng)歷了多期地層沉降和抬升剝蝕，在晚二疊紀(jì)末—三疊紀(jì)埋藏速率最大，在三疊紀(jì)末煤層最大埋深超過3000m，之后地層抬升遭受剝蝕。燕山運(yùn)動(dòng)時(shí)期，深成侵入巖的熱流活動(dòng)，使地層劇烈增溫，在侏羅紀(jì)晚期和白堊紀(jì)初期，地層溫度達(dá)到最高。

3 結(jié)論

綜合沁水盆地陽曲地區(qū)流體包裹體特征及盆地模擬結(jié)果，認(rèn)為沁水盆地陽曲地區(qū)煤型氣主要成藏期次分為2期，且為非連續(xù)成藏。其中，第一期為距今約208～190Ma，有機(jī)質(zhì)受深成變質(zhì)作用成熟后，地層抬升剝蝕，煤系地層上覆壓力降低，油氣發(fā)生解吸，向鄰近儲(chǔ)層排烴；第二期為燕山運(yùn)動(dòng)晚期深層侵入巖活動(dòng)后，有機(jī)質(zhì)受熱變質(zhì)作用生成大量煤型氣，且為煤型氣主要的生成期和成藏期。

圖6 E103井埋藏史及熱演化史

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A

1004-5716(2015)10-0071-03

2015-06-18

2015-06-23

和麗那（1985-），女（漢族），山西晉城人，技術(shù)員，現(xiàn)從事煤層氣開發(fā)相關(guān)工作。