沾化凹陷孤西深洼带岩浆活动及天然气成因分析

西北大学学报(自然科学网络版) 2010年3月，第8卷，第2期 Science Journal of Northwest University Online Mar. 2010，V ol.8，No.2沾化凹陷孤西深洼带岩浆活动及天然气成因分析万丛礼1，李敏1，毕义泉2，金强3，周瑶琪3，陈勇3，杨志伟1（1胜利油田有限公司油气集输总厂地质所，山东东营 257000；2 胜利油田有限公司油气开发处；3 中国石油大学（华东）地球资源与信息学院，山东东营，257062）摘要：沾化凹陷孤西深洼带天然气烷烃碳同位素很重，一些人认为它们是来自深部或东部的煤成气。

通过地质和测井等方法，发现该区中生代晚期－新生代早期发生过三次较强的岩浆侵入活动；岩心观察及化学分析证实，该区沙四段一些源岩烘烤严重及成熟度非常高（Ro达3.75％）。

结合同位素分馏原理和成藏动力学等，认为这些天然气是自生的油型裂解气，而非它源煤成气，很重的烷烃碳同位素是新生代早期岩浆侵入使沙四段源岩过成熟及生烃的结果。

关键词：孤西深洼带；岩浆活动；天然气；油型气；烷烃碳同位素中图分类号：TE122 文献标记码： A 文章编号：000-274X(2010)0427-07 Research on magmatic activity and origin of gas in Guxi deepsag, Zhanhua depressionWAN Cong-li1,LI Min1, BI Yi-quan2,JIN Qiang3,ZHOU Yao-qi3,CHEN Yong3,YANGZhi-wei(1.Petroleum collecting and transporting factory of Shengli oil field, Dongying 257000, China; 2. Petroleum developing department of Shengli oil field, Dongying 257000, China; 3 Earth resource and information institute of Chinese Petroleum University, Dongying257000, China)Abstract: Bacouse of alkane carbon isotopes very heavy, the gas in Guxi sag of Zhanhua depression was thought as coal-type gas from the deep or the eastern coal rocks. By the method of geology and logging, it was found there that were ever three times intensive magma intruding from later Mesozoic to early Cenozoic in the area. The results of geology and geochemical analysis shows that some source rocks of Member 4 of Shahejie formation were baked seriously and its maturity was very high (Ro achieving 3.75％). According to reservoir-forming dynamics and isotope fractionation theory, it was thought that the gas should belong to oil-type gas cracked from itself and not coal-type gas from other place, whose heavy carbon isotopes were attributing to high temperature of the intruding rocks which made the source rocks mature excessively.Key words：Guxi deep sag, magmatic activity, oil-type gas, alkane carbon isotope济阳坳陷天然气比较缺乏，目前已探明的均为小型的浅层气藏，无法满足日益增长的需要。

只有寻找到储量大、产能高和效益好的中深层气才能扭转胜利油田供气紧张的局面。

沾化凹陷孤西深洼带天然气丰富、性质异常、分布复杂，虽然发现十余年，但成因和气源争议很大，制约了进一步勘探。

本文通过地球化学特征，结合侵入岩对源岩生烃演化作用等，分析了沾化凹陷孤西深洼带天然气成因和气源。

希望本文_______________________对该区天然气勘探以及火成岩区油气成因研究有一定的指导作用。

1地质概况渤南洼陷位于沾化凹陷中部，是埋藏最深的次级洼陷，面积约600km2。

构造上具有北陡南缓、东陡西缓之特征，其北、南、西和东分别与埕东凸起、陈家庄凸起、义和庄凸起和孤北潜山相接。

孤西深洼带位于渤南洼陷东部以及孤西断裂下降盘（图1）。

图1 沾化凹陷孤西地区沙四段构造及侵入岩分布图Fig.1 Distribution of structure and intrusive rocks of Es4 period in Guxi area 早第三纪以来，渤南洼陷一直是沾化凹陷的沉降中心之一，沉积了近4000m厚的下第三系，主要发育沙河街组沙三段(Es3)和沙四段(Es4)两套烃源岩。

其中，沙三段属于深湖－半深湖相，为一套深灰色、灰色泥岩、油页岩组合，烃源岩最大厚度1000m，该套源岩成熟度较低，以生油为主；沙四段沉积末期为封闭—半封闭咸水浅湖（深湖相），其岩性组合为灰色泥岩、灰质、膏质泥岩、膏盐、生物灰岩、灰岩等，地层厚度0～1000m。

该套源岩成熟度较高，以生气为主。

渤南洼陷是沾化凹陷油气最富集的地区之一，研究区及附近已发现了渤南、孤岛、埕东和罗家等多个大油气田。

2侵入岩特征火成岩（及深部热流体）发育是裂谷盆地的一大特色。

按产状，火成岩分为侵入岩、喷出岩和火山碎屑岩。

其中，侵入岩形成于地下封闭环境，其携带的大量深部热能完全作用于围岩，所以侵入岩就像巨大的加热器或气化炉，大大提高了周围地层温度。

温度是源岩生烃演化和油气生成的主导因素，它不仅大大提高源岩的生烃速度和生烃量，而且对油气性质也有重要影响[1,2]。

由于处于孤西、孤北和埕南三条深大断裂之间，而且中生代以来经历了印支期挤压、燕山期拉张以及喜山期的挤压转拉张构造作用，所以研究区及其附近岩浆活动比较强烈。

通过地质、测井资料和同位素分析等，确定了孤西地区侵入岩的类型、空间分布和形成时间，其类型包括闪长玢岩、煌斑岩和石英正长岩（见图1）。

闪长玢岩：浅灰色，主要成分为角闪石和辉石，基质为斜长石，斑状结构，块状构造。

闪长玢岩分布于孤西断层上盘潜山带的石炭－二叠系和侏罗系，单层厚度较薄（一般在0.5～2m之间），最大累计厚度12m。

闪长玢岩k-Ar同位素年龄为83.87±1.67Ma（表1），即形成于中生代晚期。

表1 孤西深洼带及周围侵入岩K-Ar同位素分析结果表Tab.1 Analytical results of the intrusive rocks K-Ar isotope in Guxi deep sag and its neighbor样品号岩石类型表观年龄(Ma)形成时代孤北古1闪长玢岩83.87±1.67K1末期义136煌斑岩112.98±1.59K2早期测试单位：中国石油勘探开发研究院地球化学室，2006年煌斑岩：灰黑色，斑状结构，致密块状构造，主要成分为斜长石和黑云母；煌斑岩主要分布于渤深6－渤深5－义155井一带，东西最长约8km，南北最宽约4.5km，厚度中心位于渤601和渤深6-6井一带（最厚达350m/4层）。

侵入层位主要为奥陶系、石炭-二叠系和侏罗系，其k-Ar同位素年龄为112.98±1.59Ma （表1），也形成于中生代晚期。

石英正长岩：浅肉红色－灰白色，中粗粒半自形结构，块状构造；主要成分为碱性长石、石英、斜长石和少量角闪石。

石英正长岩分布于南部的渤深4－渤古1－义120井区和北部的渤深3井区，最大厚度位于渤古1－义120井附近，最厚达50m/4层；主要发育层位为沙河街组沙四段（Es4）。

另外，研究区西侧的罗家地区沙三段（Es3）泥岩中发育一辉长岩体，面积9.1km2，最大厚度达250m，k-Ar同位素年龄为12-32Ma－形成于东营组沉积时，估计与石英正长岩形成时间相近。

综上所述，研究区中生代晚期－新生代早期发生3次强烈的岩浆侵入活动，这些侵入岩主要沿孤西断裂分布，且在断裂南北两端（与埕东和孤北断层交汇处）最为发育，表明孤西断层是岩浆活动的主要通道。

研究区侵入岩与围岩多呈整合接触，且围岩主要为暗色泥岩（包括泥灰岩），如义120井石英正长岩累计厚达44m/16层－与泥质围岩呈互层状。

密切的空间关系决定了侵入岩对源岩生烃热演化作用不可忽视，侵入岩也是研究区油气成因深入研究不可回避的因素。

3天然气特征及成因分析孤西深洼带主要发育沙四段（Es4）和沙三段（Es3）两套湖相泥质烃源岩，其有机质类型均为Ⅰ和Ⅱ1。

Es3源岩成熟度较低，以生油为主；Es4源岩成熟度较高，以生气为主。

研究区天然气富集、性质异常、成因和气源争议很大，富集规律认识不清。

该区天然气产状差别很大。

其中，深洼带中部主要发育气层气藏，如渤深8、渤深5和义115井等；而洼陷南北两端发育气顶气藏，如渤深3和渤深4等井（见图2）。

该区储层主要为砂岩，其次为泥岩或泥灰岩裂缝储层（侵入岩高温高压作用而成），如渤深3和渤深5等井，其中渤深5井裂缝泥岩储层厚达20.4m/4层，且含气性较好，日产天然气3530m3。

3.1 二氧化碳特征二氧化碳是天然气中最主要的非烃组分，对天然气成因研究具有重要意义。

二氧化碳按成因分为有义120义115深度（m)图2 孤西深洼带北西－南东向地质剖面图Fig.2 NW-SE trending profile showing of intrusive rocks and oil-gas in Guxi deep sag机和无机两大类。

无机成因二氧化碳包括幔源和碳酸盐岩分解两种，其含量一般较高（最高可达99％以上），且同位素很重（δ13C CO2＞-8‰），如松辽盆地的万金塔、渤海湾盆地的平方王和苏北盆地的黄桥二氧化碳气田等；有机成因二氧化碳是源岩中有机质在演化过程中产生的，其含量一般较低，多在2.0％（甚至1.0％）以下，且同位素较轻（δ13C CO2＜-10‰）[3]；δ13C CO2在-10‰～-8‰之间，为有机和无机混合成因二氧化碳。