塔河油田南部奧陶系熱液作用分析

周吉羚,李國(guó)蓉,2,李 輝,雷和金,高魚(yú)偉,符 浩

(1.成都理工大學(xué)能源學(xué)院,四川成都 610059; 2.成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川成都 610059)

塔河油田南部奧陶系熱液作用分析

周吉羚1,李國(guó)蓉1,2,李 輝1,雷和金1,高魚(yú)偉1,符 浩1

(1.成都理工大學(xué)能源學(xué)院,四川成都 610059; 2.成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川成都 610059)

塔河油田南部地區(qū)發(fā)生多次強(qiáng)烈的巖漿噴發(fā)活動(dòng),巖漿活動(dòng)帶來(lái)地殼深部的熱液流體,對(duì)儲(chǔ)層形成多種改造作用.根據(jù)巖心薄片觀察資料,分析研究區(qū)熱液作用模式與機(jī)制,結(jié)果表明,塔河油田南部奧陶系熱液流體活動(dòng)顯著,巖石學(xué)特征主要表現(xiàn)為典型的熱液成因硅化硅質(zhì)巖、熱液溶蝕縫孔洞發(fā)育.地球化學(xué)特征表現(xiàn)為熱液作用縫洞方解石的稀土元素分配曲線較平緩,表現(xiàn)為L(zhǎng)REE富集,顯示明顯的正Eu異常和較高的Y/Ho值,與研究區(qū)所經(jīng)歷的二疊紀(jì)巖漿一火山活動(dòng)有關(guān);熱液成因方解石具有較低的87Sr/86Sr值,低于碳酸鹽圍巖與同期海水的,主要受幔源鍶的控制及圍巖重溶鍶的緩沖影響;受高溫高鹽度熱液流體影響,熱液礦物的包裹體均一溫度均高于奧陶系地層正常埋藏溫度40℃以上,鹽度質(zhì)量分?jǐn)?shù)為正常海水的3～5倍.該研究為塔河油田南部奧陶系碳酸鹽儲(chǔ)層的油氣勘探提供參考.

奧陶系;熱液流體;熱液作用;稀土元素;鍶同位素;流體包裹體;塔河油田

DOI 10.3969/j.issn.2095-4107.2015.05.005

0　引言

20世紀(jì)80年代,國(guó)外學(xué)者提出熱液白云石化模式[1],目前熱液作用模式已形成較為完整的理論體系.Al-Aasm I S研究加拿大西部沉積盆地的熱液成因白云石的地球化學(xué)特征,認(rèn)為它具有溫度高、鹽度高、δ18O值偏負(fù)、δ13C和鍶同位素值變化大的特征[2];Swnnen R等研究加拿大British Columbia地區(qū)Canadian Cordillera褶皺及沖斷帶Cathedral組條帶白云巖,認(rèn)為該地區(qū)條帶白云石是晚期受斷裂控制的熱液作用產(chǎn)物[3];John A L研究Michigan盆地泥盆系Dundee組白云巖儲(chǔ)層縫洞內(nèi)的鞍形白云石,認(rèn)為其形成與受斷裂裂縫控制的深部熱液活動(dòng)有關(guān)[4];Packard J J等研究加拿大Packland油田泥盆系熱液成因的硅質(zhì)巖儲(chǔ)層[5],得到類(lèi)似結(jié)論.

我國(guó)四川盆地、塔里木盆地等相繼發(fā)現(xiàn)典型的熱液碳酸鹽巖儲(chǔ)層[6-7],熱液流體通過(guò)溶蝕、交代和充填等作用改變碳酸鹽巖儲(chǔ)層特征.塔河油田南部地區(qū)奧陶系已成為油氣勘探開(kāi)發(fā)重點(diǎn)區(qū)域,巖心揭示該地區(qū)奧陶系儲(chǔ)層受熱液流體影響,與熱液溶蝕作用有關(guān)的溶蝕縫孔洞是重要的儲(chǔ)滲空間.楊寧、金之鈞等認(rèn)為二疊紀(jì)(海西晚期)塔里木盆地經(jīng)歷強(qiáng)烈的地?zé)崾录蜔嵋夯顒?dòng)[8-9];劉顯鳳等研究少量熱液作用樣品,發(fā)現(xiàn)樣品具有可反映熱液特征的Eu正異常特征[10];李開(kāi)開(kāi)等認(rèn)為塔河油田地區(qū)下古生界地層中普遍存在熱液流體,該流體具有高溫、富含87Sr的特征,且含有酸性氣體H2S、CO2及有機(jī)酸[11];張金川等認(rèn)為塔河油田奧陶系流體具有多期次活動(dòng)特征,其均一溫度范圍為60～80℃、90～105℃、110～140℃和145～170℃,鹽度(NaCl)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%～4.0%、5.0%～10.0%、10.0%～13.0%、14.0%～18.0%,以及小于18%,表明研究區(qū)奧陶系碳酸鹽巖儲(chǔ)層經(jīng)歷過(guò)4～5期熱流體活動(dòng)[12].目前,對(duì)塔河油田南部地區(qū)奧陶系的熱液,特別是對(duì)中一上奧陶統(tǒng)灰?guī)r段的研究尚處于初級(jí)階段,同時(shí)對(duì)塔河油田熱液作用模式和發(fā)生機(jī)制的研究不夠深入.筆者考慮熱液成因產(chǎn)物的巖石學(xué)、礦物學(xué)和地球化學(xué)特征、熱液作用及熱液溶蝕作用的地質(zhì)地球化學(xué)條件,以及火山活動(dòng)等因素,結(jié)合研究區(qū)沉積格局和熱液作用調(diào)查研究成果等,分析熱液作用發(fā)生的時(shí)期和熱液流體的來(lái)源與性質(zhì),提出塔河油田南部奧陶系熱液作用的機(jī)制和模式.

1　地質(zhì)概況

塔河油田位于塔里木盆地塔北隆起中部的阿克庫(kù)勒凸起西南斜坡,是一個(gè)被坳陷或凹陷環(huán)繞的構(gòu)造高位,北部與雅克拉斷凸相望,南鄰滿加爾坳陷,東西兩側(cè)分別為草湖凹陷和哈拉哈塘凹陷[13];凸起整體呈棱形,面積約為7 000 km2.研究區(qū)域位于塔河油田南部,緊鄰順托采勒隆起和滿加爾坳陷(見(jiàn)圖1紅色框內(nèi)).

圖1　塔河油田構(gòu)造位置Fig.1 Diagram of tectonic location in the Tahe oilfield

塔河油田南部奧陶系發(fā)育較為齊全,自下而上發(fā)育下奧陶統(tǒng)蓬萊壩組、中一下奧陶統(tǒng)鷹山組、中奧陶統(tǒng)一間房組,以及上奧陶統(tǒng)恰爾巴克組、良里塔格組和桑塔木組,研究區(qū)地層沉積厚度差異較大.

塔里木盆地奧陶系地層經(jīng)歷4次地?zé)崾录?其中二疊紀(jì)巖漿活動(dòng)影響最大.塔里木盆地滿加爾坳陷西部、塔中隆起和塔西南坳陷等大量發(fā)育早一中二疊世的巖漿巖[14],其中玄武巖分布最為廣泛[15].強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)及大面積分布的玄武巖伴隨大規(guī)模的熱液流體活動(dòng),對(duì)研究區(qū)成烴作用和儲(chǔ)層改造產(chǎn)生重要影響.

2　樣品與實(shí)驗(yàn)

研究塔河油田南部地區(qū)中、上奧陶統(tǒng)灰?guī)r熱液地質(zhì)作用特征,選取研究區(qū)40余口井的巖心,磨制巖心薄片進(jìn)行觀察鑒定;挑選具有代表性熱流體作用的AT5、AT5-2、AT21X、S110、S101、S60、T913等井巖心的奧陶系樣品,進(jìn)行地球化學(xué)分析,包括微量稀土元素、鍶同位素及流體包裹體均一溫度、鹽度測(cè)定等.樣品主要為鞍形白云石、裂縫方解石、熱液礦物螢石和不規(guī)則縫洞方解石,分析以無(wú)熱液流體改造的圍巖樣品相關(guān)地球化學(xué)分析結(jié)果作為參考值.

稀土元素測(cè)試使用德國(guó)Finnigan-MAT公司生產(chǎn)的離子體質(zhì)譜儀,在成都理工大學(xué)核工系核分析實(shí)驗(yàn)室完成;鍶同位素測(cè)試使用MAT261同位素質(zhì)譜儀(美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局標(biāo)準(zhǔn)樣品NBS987的測(cè)定誤差小于0.02‰),在成都理工大學(xué)測(cè)試中心完成;流體包裹體均一化溫度和鹽度測(cè)試使用英國(guó)Linkam科儀公司生產(chǎn)的THMSG600冷熱臺(tái),在成都理工大學(xué)油氣藏地質(zhì)及開(kāi)發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成.

3　熱液作用的巖石學(xué)特征

熱液流體具有酸性性質(zhì),沿?cái)嗔?、裂縫運(yùn)移時(shí),對(duì)碳酸鹽巖產(chǎn)生溶蝕現(xiàn)象,主要表現(xiàn)為溶蝕孔洞沿縫發(fā)育,呈串珠狀分布(見(jiàn)圖2(a)).孔洞常見(jiàn)螢石、鞍形白云石、重晶石及石英等熱液礦物充填(見(jiàn)圖2(b));往往遠(yuǎn)離不整合面發(fā)育,且熱液礦物具有較高的均一溫度和鹽度.熱液成因方解石稀土元素顯示明顯的正Eu異常,表明溶蝕作用是由深部熱液形成的.受熱對(duì)流機(jī)制和深部流體所含揮發(fā)成分浮力控制,深部熱液流體在向上運(yùn)移過(guò)程中流動(dòng)性較弱、量較少,對(duì)碳酸鹽巖的溶蝕難以形成大型溶蝕孔洞[15],僅在碳酸鹽巖中產(chǎn)生稀疏且相對(duì)較小的溶孔.

另外,孔洞間還可見(jiàn)熱液成因硅化硅質(zhì)巖,主要表現(xiàn)為硅化作用破壞原巖結(jié)構(gòu),富含長(zhǎng)柱狀石英晶體(見(jiàn)圖2(c)),明顯區(qū)別于在成巖分異過(guò)程中形成的硅化結(jié)核.該類(lèi)巖石溶蝕孔洞發(fā)育(見(jiàn)圖2(d)),孔洞內(nèi)見(jiàn)螢石和重晶石等典型熱液礦物充填.硅化硅質(zhì)巖稀土元素具有明顯的正Eu異常和較高的Y/Ho值,硅化流體通常來(lái)源于深部熱液,是熱液作用的產(chǎn)物.

圖2　研究區(qū)熱液作用巖石學(xué)特征Fig.2 The petrological characteristics of hydrothermal activity in the study area

4　熱液作用地球化學(xué)特征

4.1稀土元素

熱液流體的稀土元素具有明顯的輕稀土元素富集、重稀土元素虧損分配模式,以及Eu強(qiáng)烈正異常的特征.對(duì)研究區(qū)奧陶系8件海西晚期熱液作用縫洞方解石樣品、6件加里東晚期一海西早期巖溶縫洞方解石、1件微晶灰?guī)r樣品,以及1件火成巖樣品進(jìn)行稀土元素分析,測(cè)試結(jié)果見(jiàn)圖3.由圖3可見(jiàn):

(1)微晶灰?guī)r樣品的稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為42.1×10-6;加里東晚期一海西早期巖溶縫洞方解石樣品的稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為41.7×10-6,與微晶灰?guī)r樣品的相近,兩者的稀土元配分曲線相似(見(jiàn)圖3(a));海西晚期熱液作用縫洞方解石樣品的稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為107.7×10-6,明顯高于微晶灰?guī)r的;中二疊系玄武巖(火成巖)樣品的稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)很高,約為617.6×10-6.

(2)海西晚期熱液作用縫洞方解石整體呈現(xiàn)高稀土元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)特征,樣品的稀土元素配分曲線較平緩,約為3.18,表現(xiàn)為L(zhǎng)REE富集,顯示明顯的正Eu異常(見(jiàn)圖3(b)).雖然海西晚期熱液作用縫洞方解石與中二疊玄武巖樣品的稀土質(zhì)量分?jǐn)?shù)差別較大,但均具有LREE富集、HREE虧損的特征,且大部分稀土元素具有較高的Y/Ho值,表明熱液縫洞方解石受幔源巖漿熱液的影響.熱液的來(lái)源應(yīng)與研究區(qū)經(jīng)歷的二疊紀(jì)巖漿一火山活動(dòng)有關(guān).該時(shí)期熱液作用縫洞方解石與曾志剛等[16]揭示的印度洋中脊區(qū)熱液成因礦物的稀土元素組成具有一定的相似性.

4.2鍶同位素

碳酸鹽礦物所記錄的成巖流體鍶同位素組成主要由近同期全球海水、殼源鍶和幔源鍶的鍶同位素來(lái)源決定.近同期全球海水鍶同位素組成與來(lái)自于不同時(shí)期海水相關(guān),全球平均為0.708 0.海水中鍶主要受殼源鍶和幔源鍶共同控制,因大陸古老的硅鋁質(zhì)巖石的風(fēng)化作用相對(duì)富放射成因的鍶,鍶同位素比值較高,殼源鍶全球平均為0.711 9;幔源鍶來(lái)源于洋中脊熱液系統(tǒng)向海水提供的相對(duì)貧放射成因的鍶,鍶同位素比值較低,全球平均為0.703 5[17].

圖3　研究區(qū)縫洞方解石的REE分配模式Fig.3 The composition and REE distribution patterns of calcite of seams and holes in the study area

挑選研究區(qū)奧陶系7件海西晚期熱液成因縫洞方解石、2件海西早期巖溶縫洞方解石和1件微晶灰?guī)r(碳酸鹽圍巖)樣品進(jìn)行鍶同位素分析,結(jié)果見(jiàn)表1.由表1可見(jiàn):

表1　熱液成因縫洞方解石的鍶同位素組成Table 1 The strontium isotopic composition of calcite in the hydrothermal seams and holes

(1)熱液成因縫洞方解石的87Sr/86Sr較低,主要分布在0.705 688～0.708 003之間,平均為0.706 588,低于正常海相微晶灰?guī)r與同期海水的,揭示熱液成因方解石的成巖流體主要受幔源鍶的控制.根據(jù)流體Eu異常,以及流體包裹體具有較高的均一化溫度和鹽度特征,認(rèn)為其受地殼深部熱液流體改造,與研究區(qū)經(jīng)歷的二疊紀(jì)巖漿一火山活動(dòng)相關(guān).所有樣品的87Sr/86Sr均高于幔源鍶值(0.703 5),表明該流體在地殼深部向上運(yùn)移過(guò)程中受?chē)鷰r重溶鍶緩沖作用的影響.同時(shí),流體所攜帶的物質(zhì)成分,以及不同圍巖、構(gòu)造背景及深度等因素下沉淀的方解石鍶值具有明顯的差異.

(2)海西早期巖溶縫洞方解石的87Sr/86Sr高于微晶灰?guī)r與同期海水的,揭示它主要受殼源鍶及圍巖重溶鍶的影響.這與塔河油田海西早期為殼源鍶的主要提供時(shí)期和二疊紀(jì)為幔源鍶的主要提供時(shí)期[18]相吻合.

4.3流體包裹體

在碳酸鹽巖的不同成巖環(huán)境和成巖階段,其礦物晶體均可捕獲包裹體,含有流體包裹體的碳酸鹽巖樣品反映成礦時(shí)的物理化學(xué)條件[19].為研究奧陶系熱液地質(zhì)作用,選取熱液成因方解石、熱液礦物螢石和鞍形白云石進(jìn)行流體包裹體分析.

4.3.1熱液成因方解石

觀察研究區(qū)35件含鹽水包裹體的熱液成因方解石樣品(見(jiàn)圖4),其中包括19件裂縫方解石、10件溶蝕孔洞方解石、3件大型縫洞方解石和3件巨晶方解石樣品.選擇形態(tài)規(guī)則的124個(gè)包裹體,進(jìn)行均一溫度和鹽度測(cè)定.

圖4　熱液成因縫洞方解石流體包裹體Fig.4 The calcite fluid inclusion in fracture cave of the hydrothermal cause

熱液成因方解石包裹體均一溫度分布范圍較寬,主要分布在135～250℃之間(見(jiàn)圖5),平均為171℃.塔里木盆地地溫梯度在17～32℃/km之間,平均為(22.6±3.0)℃/km[20-21],設(shè)地表溫度為20℃,地溫梯度為25℃/km[6],計(jì)算250℃溫度對(duì)應(yīng)的地下埋藏深度為9.2 km,深于正常埋藏深度,表明研究區(qū)方解石形成時(shí)得到外部高溫流體加入.方解石成巖溫度高于奧陶系經(jīng)歷的最高溫度30～40℃以上,原因是受深部高溫?zé)嵋毫黧w的影響.正常成因方解石流體包裹體均一溫度范圍在60～130℃之間,少數(shù)包裹體均一溫度較低,一般受外界壓力變化、或在構(gòu)造運(yùn)動(dòng)后期晶體微裂縫中形成的次生包裹體的影響.

圖5　熱液成因縫孔洞方解石鹽水包裹體均一溫度分布Fig.5 The calcite brine inclusions uniform temperature distribution in the hydrothermal seams and holes

選取5個(gè)熱液成因方解石的鹽水包裹體進(jìn)行鹽度測(cè)試,結(jié)果見(jiàn)表2.由表2可見(jiàn),熱液方解石的流體包裹體鹽度平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)為19.8%,是奧陶系海水鹽度平均質(zhì)量分?jǐn)?shù)(5.5%)的3.6倍左右,說(shuō)明熱液成因方解石形成于高鹽度深部熱液流體條件.

表2　熱液成因方解石鹽水包裹體鹽度測(cè)試結(jié)果Table 2 The calcite brine inclusion salinity test results of the hydrothermal cause

4.3.2螢石

流體包裹體的均一溫度和鹽度反映成巖礦物結(jié)晶溫度和孔隙流體的鹽度.選取研究區(qū)10件螢石樣品(見(jiàn)圖6)進(jìn)行流體包裹體均一溫度和鹽度測(cè)試,樣品均為氣液兩相鹽水包裹體,測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3.由表3可見(jiàn),螢石的均一溫度主要分布在197.7～231.5℃之間,平均為214.4℃;鹽度質(zhì)量分?jǐn)?shù)主要分布在22.5%～24.3%,平均為23.5%.研究區(qū)螢石成巖結(jié)晶時(shí)受深部高溫高鹽度流體的影響,具有較高的溫度和鹽度,與塔河油田奧陶系碳酸鹽巖存在巖漿期后的熱水作用[22]相吻合.

圖6　螢石鹽水包裹體Fig.6 The fluorite brine inclusion

表3　螢石鹽水包裹體分析數(shù)據(jù)Table 3 The analysis of fluorite brine inclusion data

4.3.3鞍形白云石

選取3口井的12件鞍形白云石樣品(見(jiàn)圖7)進(jìn)行流體包裹體均一溫度和鹽度測(cè)試,樣品為氣液兩相鹽水包裹體,測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4.由表4可見(jiàn),鞍形白云石包裹體均一溫度主要分布在158.2～219.2℃之間,平均為184.7℃.鞍形白云石是熱液背景的重要指示物,樣品測(cè)試成巖溫度比同時(shí)期埋藏溫度高40～50℃,鹽度質(zhì)量分?jǐn)?shù)主要分布在17.4%～23.1%,平均為21.4%,相當(dāng)于正常海水鹽度的3～5倍,表明研究區(qū)鞍形白云石形成于高溫高鹽度熱液環(huán)境.3口井的鞍形白云石樣品流體包裹體均一溫度存在差異,原因是所處位置不同,特別是與斷裂的距離,導(dǎo)致受高溫流體影響的程度不同.

圖7　鞍形白云石鹽水包裹體Fig.7 The saddle dolomite brine inclusion

表4　鞍形白云石鹽水包裹體測(cè)試結(jié)果Table 4 The analysis data table of the saddle dolomite brine inclusion

5　熱液作用機(jī)制與模式

5.1熱液作用時(shí)期

王嵩、楊海軍等認(rèn)為塔里木盆地在二疊紀(jì)發(fā)生強(qiáng)烈的巖漿一火山活動(dòng),廣泛發(fā)育玄武巖,伴隨強(qiáng)烈的深部熱液流體活動(dòng)[23-24];厲子龍等認(rèn)為在塔中和塔西北柯坪地區(qū)發(fā)育分布的玄武巖K-Ar稀釋法定年分別為(285.224±6.17)Ma和(293.25±7.70)Ma,為早二疊世火山噴發(fā)產(chǎn)物,具有稀土元素總量高、LREE富集和HREE虧損,無(wú)Eu異常的特征,且沒(méi)有受到明顯的后期熱事件擾動(dòng)跡象[25].結(jié)合塔里木盆地構(gòu)造演化背景,以及研究區(qū)玄武巖與塔中和塔西北地區(qū)玄武巖具有一致性特征,認(rèn)為研究區(qū)熱液作用發(fā)生于早二疊世,即海西晚期運(yùn)動(dòng)期間.

根據(jù)巖心和薄片觀察資料,結(jié)合陰極發(fā)光分析,研究區(qū)熱液作用特征包括構(gòu)造縫或不規(guī)則縫洞明顯切割縫合線,有機(jī)質(zhì)侵染斑塊及切割海西早期構(gòu)造裂縫(見(jiàn)圖8);海西晚期熱液縫洞方解石和熱液改造圍巖,與加里東中期、海西早期縫洞方解石和圍巖的陰極發(fā)光特征具有明顯差別[26],反映熱液作用發(fā)生在加里東期及海西早期后.熱液可以溶蝕海西早期構(gòu)造一風(fēng)化裂縫及巖溶縫洞方解石,也反映熱液溶蝕作用發(fā)生在海西早期后.與加里東中期和海西早期剩余孔洞被瀝青充填不同,研究區(qū)溶蝕孔洞內(nèi)部較干凈,或被少量原油或?yàn)r青充填,反映研究區(qū)儲(chǔ)滲空間形成與油氣充注時(shí)間較晚,且未經(jīng)受強(qiáng)烈水洗和瀝青充填.結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造演化歷史,研究區(qū)熱液作用與熱液溶蝕作用主要發(fā)生于海西晚期.

圖8　海西晚期熱液作用構(gòu)造特征Fig.8 The structure feature of hydrothermal action in late Hercynian period

5.2熱液流體的來(lái)源與性質(zhì)

海西晚期(二疊紀(jì))塔里木盆地經(jīng)歷強(qiáng)烈的巖漿一火山活動(dòng),研究區(qū)大量發(fā)育巖漿巖,其中玄武巖分布最為廣泛,在塔中地區(qū)可見(jiàn)大量輝綠巖侵入巖及高達(dá)數(shù)米的螢石地層發(fā)育,表明該地區(qū)熱液活動(dòng)主要受同時(shí)期巖漿熱液流體的影響.

為分析海西晚期熱液流體性質(zhì),對(duì)熱液作用縫洞方解石樣品進(jìn)行流體包裹體和碳氧同位素分析,流體包裹體均一溫度分布在135～250℃之間,平均為171℃;δ18O值為-17.46‰～-10.12‰PDB[25],根據(jù)Friedman和O'Neil公式[27],恢復(fù)得到熱液作用縫洞方解石的成巖流體的δ18O值為4.52‰～7.64‰SMOW,平均為5.78‰SMOW.同位素與流體包裹體均一溫度投點(diǎn)見(jiàn)圖9,反映它與該期熱液作用縫洞方解石成巖流體與地幔來(lái)源的流體δ18O值(5.5‰～9.0‰SMOW)相似,說(shuō)明成巖流體為巖漿熱液.

分析熱液礦物螢石、熱液成因方解石和鞍形白云石等礦物地球化學(xué)特征,其中熱液礦物螢石流體包裹體的均一溫度主要分布在197.7～231.5℃之間,平均溫度約為214.4℃;鹽度主要分布在17.4%～24.3%之間,平均為23.5%,與認(rèn)為螢石是高含氟巖漿熱液產(chǎn)物的觀點(diǎn)[28-29]一致.熱液成因方解石流體包裹體均一溫度主要分布130～250℃之間,平均為171℃,反映受到外來(lái)高溫流體的影響.熱液成因方解石平均87Sr/86Sr為0.710 668,顯示受到外來(lái)的、富含87Sr流體的影響;其微量元素、稀土元素和陰極發(fā)光等顯示該流體來(lái)自地殼深部的巖漿熱液,與巖漿成因礦物的性質(zhì)[30]具有一致性,表明該期熱液流體為巖漿熱液流體.

5.3熱液作用機(jī)制與模式

塔河油田南部地區(qū)主要受到海西晚期(二疊紀(jì))深部巖漿熱液作用的影響.該時(shí)期研究區(qū)斷裂活動(dòng)強(qiáng)烈,斷裂系統(tǒng)較發(fā)育,熱液流體伴隨巖漿噴發(fā)地質(zhì)作用經(jīng)過(guò)深大斷裂向上運(yùn)移至沉積盆地,釋放熱能及壓力,導(dǎo)致大量不規(guī)則裂縫發(fā)育,再沿著與深大斷裂相通的古張性斷層及相應(yīng)裂縫系統(tǒng)進(jìn)入奧陶系儲(chǔ)層;流體以裂縫為中心,不斷向圍巖兩側(cè)進(jìn)行各種熱液改造,如熱褪色、不規(guī)則熱液破裂縫形成、硅質(zhì)交代及熱液溶蝕等.同時(shí),溶蝕孔洞、裂縫發(fā)生熱液礦物(螢石、鞍形白云石、重晶石、石英、黃鐵礦等)及方解石的沉淀和交代作用.隨著熱液流體的冷卻,深部熱液流體對(duì)碳酸鹽巖的溶蝕改造結(jié)束,少量粒狀干凈方解石重新充填于沿縫方解石溶蝕孔洞、不規(guī)則溶蝕縫洞、溶蝕孔洞及溶蝕孔隙.這些熱液溶蝕縫孔洞一般是不完全充填或未充填,可構(gòu)成良好的儲(chǔ)層.演化過(guò)程構(gòu)成塔河油田南部奧陶系熱液作用模式(見(jiàn)圖10).

圖9　熱液成因方解石流體包裹體均一化溫度和氧同位素組成投點(diǎn)Fig.9 The point chart of the oxygen isotope composition and fluid inclusion homogenization temperature of the hydrothermal calcite

圖10　塔河油田南部奧陶系熱液作用模式Fig.10 The hydrothermal function pattern of Ordovician in southern part of Tahe oilfield

6　結(jié)論

(1)塔河油田南部奧陶系巖心觀察和薄片鑒定結(jié)果表明,研究區(qū)奧陶系具有明顯熱液流體活動(dòng)特征,巖石學(xué)特征主要表現(xiàn)為典型的熱液成因硅化硅質(zhì)巖及熱液溶蝕縫孔洞普遍發(fā)育.

(2)研究區(qū)熱液作用的地球化學(xué)特征表現(xiàn)為熱液作用縫洞方解石的稀土元素分配曲線總體較平緩,多表現(xiàn)為L(zhǎng)REE富集,以及明顯的正Eu異常和較高的Y/Ho值,與研究區(qū)所經(jīng)歷的二疊紀(jì)巖漿一火山活動(dòng)有關(guān);熱液成因方解石具有較低的87Sr/86Sr值,低于碳酸鹽圍巖與同期海水的,主要受幔源鍶的控制及圍巖重溶鍶的緩沖影響.

(3)熱液礦物螢石流體包裹體均一溫度分布在197.7～231.5℃之間,平均為214.4℃,鹽度質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布在22.5%～24.3%之間,平均為23.5%;鞍形白云石流體包裹體均一溫度主要分布在158.2～219.2℃之間,平均為184.7℃,鹽度質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布在17.4%～23.1%之間,平均為21.4%;被熱液改造方解石流體包裹體均一溫度分布在135～250℃之間,鹽度質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布在17.8%～24.8%之間.受到高溫高鹽度熱液流體的影響,這些礦物的均一溫度高于奧陶系地層正常埋藏溫度40℃以上,鹽度質(zhì)量分?jǐn)?shù)為正常海水的3～5倍.

(4)研究區(qū)熱液作用流體來(lái)源于地殼深部的巖漿熱液,與海西晚期運(yùn)動(dòng)期間的巖漿活動(dòng)密切相關(guān),熱液作用主要沿?cái)嗔鸭皵嗔褞Ц浇l(fā)育.

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TE122

A

2095-4107(2015)05-0041-11

2015-06-01;編輯:張兆虹

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41272150)

周吉羚(1991-),女,碩士研究生,主要從事儲(chǔ)層地質(zhì)學(xué)與地球化學(xué)方面的研究.

李國(guó)蓉,E-mail:liguorong@cdut.cn