運用流體包裹體確定羌塘盆地昂達爾錯地區(qū)中侏羅統(tǒng)布曲組油氣成藏期次和時期

李俊威，李　琦，夏響華，葛東升，石亞蘭，王　興

(1.中國地質(zhì)大學(北京)海洋學院，北京　100083；2.中國地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心，非常規(guī)油氣地質(zhì)實驗室，北京　100037; 3.中海石油(中國)有限公司 天津分公司，天津　300452)

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運用流體包裹體確定羌塘盆地昂達爾錯地區(qū)中侏羅統(tǒng)布曲組油氣成藏期次和時期

李俊威1，李琦1，夏響華2，葛東升3，石亞蘭1，王興1

(1.中國地質(zhì)大學(北京)海洋學院，北京100083；2.中國地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心，非常規(guī)油氣地質(zhì)實驗室，北京100037; 3.中海石油(中國)有限公司 天津分公司，天津300452)

對羌塘盆地昂達爾錯地區(qū)中侏羅統(tǒng)布曲組儲集層流體包裹體樣品進行熒光觀測、顯微測溫、測鹽等系統(tǒng)測試分析，識別出兩期流體包裹體。第一期流體包裹體主要分布在裂縫充填的方解石脈中。第二期流體包裹體分布在方解石晚期微裂隙中。通過對與烴類共生的鹽水包裹體進行均一化溫度測試，兩期流體包裹體的均一溫度分布在64～198 ℃范圍內(nèi)，總體呈現(xiàn)出兩個明顯的溫度峰區(qū)：80～130 ℃、130～180 ℃。分析認為，研究區(qū)存在兩期規(guī)模較大的油氣運移。第一期以成熟度較低的油氣充注為主；第二期以高成熟度的油充注為主。結(jié)合研究區(qū)儲層埋藏史得出，研究區(qū)主要的油氣成藏期發(fā)生在距今100～156 Ma，即晚侏羅世至早白堊世。

羌塘盆地；布曲組；流體包裹體；均一溫度；油氣運移

0　引　言

近年來流體包裹體研究已廣泛應用于礦床學、構(gòu)造地質(zhì)學、石油勘探、地球內(nèi)部的流體遷移以及巖漿巖系統(tǒng)的演化過程等地學領(lǐng)域[1]，作為分析成礦條件的直接依據(jù)[2]，流體包裹體是目前地球科學研究中最為活躍的領(lǐng)域之一。礦物流體包裹體是礦物生長時，一部分成礦溶液(包括石油及天然氣)被包裹在礦物晶體缺陷或窩穴里，至今尚存在于礦物中，并與礦物有相界線的那一部分物質(zhì)[3]。作為研究地質(zhì)流體最為直接的天然樣品，流體包裹體研究可以準確揭示成巖成礦作用和油氣形成時的物理化學條件、地質(zhì)流體的性質(zhì)、物質(zhì)來源以及運移等信息[4]。油氣流體包裹體作為油氣運移過程中保存在儲層自生礦物中的微小石油樣品是研究油氣充注史的直接而有效的工具，通過油氣包裹體巖相學研究、熒光觀察、均一溫度測定、成分分析等方法可以確定油氣運移充注期次、油氣成藏時間以及油氣成熟度和來源[4]。

本文通過對羌塘盆地昂達爾錯地區(qū)布曲組地表露頭儲層裂縫及自生礦物中油氣包裹體類型及特征詳細分析，以均一溫度、不同的自身礦物及包裹體發(fā)育豐度等變化為依據(jù)，確定組合類型包裹體形成的不同期次及規(guī)模，進而對研究區(qū)布曲組儲集層中的油氣運移進行探討，為本區(qū)成藏條件評價研究提供依據(jù)。

1　地質(zhì)背景與樣品

羌塘盆地位于青藏高原北部班公湖-怒江縫合帶和可可西里-金沙江縫合帶之間，是在古特提斯洋和中特提斯洋消亡、板塊碰撞基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一個疊合盆地[5-7]，具有兩坳夾一隆的構(gòu)造格局[8-9]。羌塘盆地與著名的油氣富集區(qū)波斯灣一樣，盆地形成演化受特提斯洋構(gòu)造帶地球動力學背景的控制[10]，是目前我國陸上勘探程度最低的含油氣資源戰(zhàn)略選區(qū)[11]，盆地內(nèi)上二疊統(tǒng)、三疊系、侏羅系發(fā)育多套生儲蓋組合[12]，具有十分優(yōu)越的石油地質(zhì)條件。

許建華等利用羌塘盆地包裹體分析資料和埋藏史演化曲線，結(jié)合鏡下的油氣顯示，對油氣運移的相對時間進行研究，認為包裹體類型與時代有關(guān)，羌塘盆地內(nèi)油氣的生成是非常普遍的、豐富的[13]。盧明國等通過對羌塘盆地內(nèi)包裹體組合類型的分析，以均一溫度及不同自身礦物變化為依據(jù)，確定包裹體的形成期次，推算出盆地內(nèi)存在著三次較大規(guī)模的油氣運移[3]；楊平等對北羌塘盆地龍尾湖地區(qū)中侏羅統(tǒng)夏里組和上侏羅統(tǒng)索瓦組儲集層流體包裹體產(chǎn)狀、均一化溫度及有機包裹體熒光顏色等進行分析，認為該區(qū)存在著兩期大規(guī)模的油氣成藏[14]。占王忠等通過對羌塘盆地鄂斯瑪?shù)貐^(qū)索瓦組儲集層有機包裹體的熒光觀察以及成巖流體包裹體顯微測溫、測鹽等系統(tǒng)分析，認為該區(qū)存在三期油氣運聚，且以中-高成熟度油、氣充注成藏為主[12]。

羌塘盆地古生界至中生界發(fā)育多套烴源巖，中侏羅統(tǒng)布曲組(J2b)烴源巖在羌塘盆地廣泛分布，巖性以碳酸鹽巖為主，有機質(zhì)類型好，豐度高，成熟度高，埋藏較好，生油量大，是盆地油氣的主要來源之一[15-18]。南征兵等通過對羌塘盆地中侏羅統(tǒng)布曲組烴源巖進行綜合評價，測得碳酸鹽巖烴源巖有機碳含量平均為0.117%～0.68%，泥質(zhì)烴源巖有機碳含量平均為0.44%～4.64%，烴源巖鏡質(zhì)組反射率平均為0.98%～3.12%，綜合評價結(jié)果表明，布曲組為盆地最有利生烴層位[15]。

昂達爾錯地區(qū)(圖1)位于南羌塘坳陷內(nèi)，區(qū)內(nèi)中生代地層發(fā)育，地層單元總體走向近東西。區(qū)內(nèi)布曲組以碳酸鹽巖臺地相沉積為主，產(chǎn)腕足類、雙殼類、菊石類、珊瑚等化石[17]。位于本區(qū)的米多爾隴巴剖面(圖2)出露較完整的一套中侏羅統(tǒng)布曲組地層，剖面上部主要為淺灰色泥灰?guī)r與深灰色泥晶灰?guī)r的不等厚互層，含少量海百合、雙殼類、腕足類生物碎屑；剖面中部和下部主要為深灰色泥灰?guī)r與深灰色核形石灰?guī)r的不等厚互層，含少量介形蟲、腕足類、雙殼類和珊瑚類、棘皮類生物碎屑。

本次研究共采集了米多爾隴巴剖面布曲組儲集巖樣品共計10塊，其中核形石灰?guī)r2塊，泥晶灰?guī)r2塊，微晶灰?guī)r6塊，采樣點位詳見圖2。

對所采集的流體包裹體進行了顯微熒光觀察、均一溫度測量及鹽度測試，所有樣品測試均由核工業(yè)北京地質(zhì)研究院完成。流體包裹體顯微測溫、測鹽使用的儀器為英國Linkam公司的THMS600型自動冷熱臺，分析精度±0.1 ℃；顯微鏡為日產(chǎn)Nikon80i，配有100倍長焦工作鏡頭。

圖1　羌塘盆地構(gòu)造單元劃分及研究區(qū)位置示意圖Fig.1　Map showing the structural units of Qiangtang Basin and the location of the study area

圖2　羌塘盆地米多爾隴巴剖面及采樣點位示意圖Fig.2　Schematic cross-section of Miduoerlongba showing the distribution of sampling points

2　流體包裹體期次及特征

本區(qū)流體包裹體極其發(fā)育，在所采10塊儲集巖樣品中均發(fā)現(xiàn)有油氣包裹體并測定了與其共生的鹽水包裹體共計91個，測試詳細結(jié)果參見表1。

2.1流體包裹體期次

通過鏡下觀測可以識別出兩期流體包裹體。第一期流體包裹體主要分布在裂縫充填的方解石脈中(圖3a，b)，流體包裹體成群或成帶分布，包裹體形態(tài)規(guī)則，個體大小不等，包裹體發(fā)育豐度較高，大多高于5%，氣液比普遍小于5%，為多相烴類包裹體。第二期流體包裹體分布在方解石晚期微裂隙中(圖3c)，多呈串珠狀定向分布，包裹體形態(tài)規(guī)則，個體較大，包裹體發(fā)育豐度中等，一般不超過3%，氣液比一般大于7%，最高可達15%，含鹽水及氣態(tài)、液態(tài)烴類。

對所采集的流體包裹體進行顯微熒光觀測，發(fā)現(xiàn)第一期流體包裹體絕大部分為無熒光顯示或熒光顯示極其微弱的褐色液烴包裹體，還有少量深灰色的氣烴包裹體；第二期流體包裹體以液烴包裹體為主，顯示強淺藍綠色、藍白色熒光(圖3d)，少量包裹體顯示淺褐黃色熒光，而且在部分樣品中可見顯示較強淺藍綠色熒光的中輕質(zhì)油(圖3e)和無熒光顯示的瀝青(圖3f)。

2.2流體包裹體均一溫度特征

礦物流體包裹體在形成時所擄獲的流體是均勻體系，隨著溫度、壓力的下降，包裹體內(nèi)流體收縮、分離而成氣、液兩相。室內(nèi)通過顯微鏡下的加熱臺對包裹體加溫到均一相，恢復到形成時的溫度，這時的溫度就叫均一溫度(Th)，一般可視為成礦溫度的下限值。因此包裹體的均一溫度是充填礦物形成溫度的反映[13]。在包裹體共生的各類型流體中，相對而言，鹽水包裹體均一溫度的穩(wěn)定性較高。因此，盡量選取與有機包裹體共生的鹽水包裹體進行均一溫度測定[19]。

表1　羌塘盆地昂達爾錯地區(qū)中侏羅布曲組鹽水包裹體測試數(shù)據(jù)

注：樣品測試由核工業(yè)北京地質(zhì)研究院完成。

圖3　羌塘盆地昂達爾錯地區(qū)布曲組包裹體顯微特征Fig.3　Microscopic photographs of fluid inclusions in Angdaercuo area, Qiangtang Basina.早期裂縫充填方解石脈內(nèi)成帶分布的含烴鹽水包裹體，樣號MP06-1R1；b.早期裂縫充填方解石脈內(nèi)成群分布的液烴包裹體，樣號MP07-1R1；c.晚期裂隙中呈串珠狀分布的氣液烴包裹體，樣號MP-01-R2；d.晚期裂隙中成帶分布的液烴包裹體，顯示強淺藍色、藍白色熒光，樣號MP-01-R2；e.晚期裂隙中因富含有機質(zhì)而顯示淺藍綠色的熒光，樣號MP08-1R1；f.晚期裂隙中充填褐色的瀝青，無熒光顯示

圖4　羌塘盆地昂達爾錯地區(qū)中侏羅布曲組流體包裹體均一溫度分析直方圖Fig.4　Histogram of homogeneous temperatures of fluid inclusions in the Buqu reservoirs of Angdaercuo area，Qiangtang Basin

鹽水包裹體均一溫度統(tǒng)計分析(圖4)表明，研究區(qū)布曲組儲集層鹽水包裹體均一溫度分布在64～198 ℃之間，分布比較連續(xù)，總體呈現(xiàn)出兩個明顯的溫度峰區(qū)：80～130 ℃和130～180 ℃。

包裹體均一化溫度存在著較大溫差的峰值反映了油氣運移的多期性，結(jié)合熒光觀測分析結(jié)果表明，研究區(qū)布曲組儲集層存在兩期規(guī)模較大的油氣充注。第一期主要為大量無熒光顯示和熒光顯示微弱的液烴包裹體和少量氣烴包裹體，共生的鹽水包裹體均一溫度主要分布在80～130 ℃之間，表明該期存在大規(guī)模的油氣充注；第二期為大量顯示強淺藍綠色、藍白色及淺褐黃色熒光的液烴包裹體，共生的鹽水包裹體均一溫度主要分布在130～180 ℃，表明有大量高成熟度的油充注。

3　油氣成藏時期的確定

流體包裹體是在晶體生長或者在晶體裂縫愈合過程中，被捕獲存在于晶格缺陷中的成礦流體，因此流體包裹體均一溫度可以作為捕獲時古溫度的近似值，是原始成巖環(huán)境的地質(zhì)溫度計[20]。將與各期油包裹體共生的鹽水包裹體均一溫度投影到對應區(qū)域的埋藏史曲線圖上，就可以間接確定油氣成藏期次[21]。

在已知古地溫梯度后，利用流體包裹體的均一溫度，可以計算地層某點的古埋藏深度，其公式如下：

hi=(ti-t0)/Δt+h0

(1)

式中：Δt是古地溫梯度(℃/100 m)，本文取 4.0 ℃/100 m；ti-t0是相鄰樣品中同期包裹體形成溫度之差(℃)；hi是地層某點i的古埋藏深度(m)；h0是參照點的古埋藏深度(m)。

表2羌塘盆地昂達爾錯地區(qū)中侏羅統(tǒng)布曲組古埋藏深度

Table 2Palaeoburial depth of Buqu Formation in Angdaercuo area, Qiangtang Basin

樣號測點數(shù)均一溫度/℃古埋藏深度/mMP01-R21071～1621275～3550MP06-1R1698～1581950～3450MP07-1R15123～1372575～2925MP08-1R11389～1631725～3575MP09-1R1995～1611875～3525MP10-1R1564～1511100～3275MP11-1R12386～1851650～4125MP14-1R2774～1631350～3575MP14-2R1394～1621850～3550MP19-1R115103～1982075～4450

由于常常以地表為參照點，而它的古埋藏深度為0，地表溫度一般為20 ℃。因此，可將上式簡化為：

hi=(ti-20)/Δt

(2)

由此可計算得出羌塘盆地昂達爾錯地區(qū)中侏羅統(tǒng)布曲組古埋藏深度(表2)。

本區(qū)中侏羅統(tǒng)布曲組儲集巖中的流體包裹體均一溫度范圍為64～198 ℃(多為86～178 ℃)，古埋藏深度范圍為1 100～4 450 m(多為1 650～4 000 m)。投影在羌塘盆地埋藏史曲線圖(圖5)上可知，生烴時間為距今100～156 Ma，處于晚侏羅世至早白堊世。

圖5　羌塘盆地埋藏史曲線圖(據(jù)王成善等，2001)Fig.5　Diagram of burial history of Qiangtang Basin

4　結(jié)　論

(1)通過羌塘盆地昂達爾錯地區(qū)布曲組儲集巖中流體包裹體巖相學研究和顯微觀測，識別出兩期流體包裹體。第一期流體包裹體主要分布在裂縫充填的方解石脈中，成群或成帶分布，形態(tài)規(guī)則，個體大小不等，包裹體發(fā)育豐度較高，絕大部分為無熒光顯示或熒光顯示極其微弱的含烴鹽水包裹體和烴類包裹體；第二期流體包裹體分布在方解石晚期微裂隙中，多呈串珠狀定向分布，形態(tài)規(guī)則，個體較大，包裹體發(fā)育豐度中等，含鹽水及氣態(tài)、液態(tài)烴類，顯示強淺藍綠色、藍白色熒光。

(2)研究區(qū)布曲組儲集層鹽水包裹體均一溫度分布在64～198 ℃之間，分布比較連續(xù)，總體呈現(xiàn)出兩個明顯的溫度峰區(qū)，反映了研究區(qū)布曲組儲集層存在兩期規(guī)模較大的油氣充注：第一期為成熟度較低的油氣充注；第二期主要為大規(guī)模的油充注。

(3)根據(jù)本區(qū)中侏羅統(tǒng)布曲組儲集巖中的流體包裹體均一溫度，采用前人計算的古地溫梯度 4.0 ℃/100 m，計算的中侏羅統(tǒng)布曲組儲集巖埋藏深度變化范圍為1 100～4 875 m，投影在羌塘盆地埋藏史曲線圖上可知，油氣充注時間為100～156 Ma，處于晚侏羅世至早白堊世。

本文對羌塘盆地昂達爾錯地區(qū)布曲組儲集層流體包裹體特征及油氣運移期次進行了初步的探討，相信隨著研究工作的繼續(xù)開展與不斷深入，本區(qū)的油氣勘探定會取得巨大的突破。

致謝：中國地質(zhì)科學院國家地質(zhì)實驗測試中心汪雙清研究員在論文寫作過程中給予了熱心指導，審稿專家、編輯對該論文提出了寶貴修改意見，在此一并表示衷心感謝！

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Determination of Hydrocarbon Charging History by Diagenetic Sequence and Fluid Inclusions: A Case Study of the Angdaercuo Area in the Qiangtang Basin

LI Junwei1, LI Qi1, XIA Xianghua2, GE Dongsheng3, SHI Yalan1, WANG Xing1

(1.School of Ocean Sciences, China University of Geosciences, Beijing100083, China;2.TheKeyLaboratoryofUnconventionalPetroleumGeology,CGS,Beijing100037,China;3.TianjinBranch,CNOOCLtd.,Tianjin300452,China)

This paper systematically analyzed the fluid inclusion samples from outcrop of the Middle Jurassic Buqu Formation in Angdaercuo area of Qiangtang Basin using fluorescent indicator, microscopic temperature and salinity measures. Two stages of fluid inclusions were identified in calcite veins and micro-fractures in calcite. Aqueous inclusions indicate that homogenization temperatures are mainly 64 to 198 ℃, therein, 80 to 130 ℃ and 130 to 180 ℃ represent two large scale hydrocarbon accumulation phases: the early hydrocarbon accumulation is dominated by oil and gas; the late hydrocarbon accumulation is dominated by oil. Combined with the burial history of Qiangtang Basin, the results of this study suggest that the hydrocarbon accumulation occurred during 100 to 156 Ma (Late Jurassic to Early Cretaceous).

Qiangtang Basin; Buqu Formation; fluid inclusion; homogenization temperature; hydrocarbon migration

2015-12-05；改回日期：2016-04-28；責任編輯：孫義梅。

自然科學基金項目(41576066)；中國地質(zhì)大學(北京)基本科研業(yè)務費優(yōu)秀導師基金項目(2652015076)。

李俊威，男，碩士研究生，1993年出生，石油與天然氣工程專業(yè)，主要從事石油地質(zhì)學方面研究。Email:li_junwei@foxmail.com

TE122.1

A

1000-8527(2016)04-0890-06