羌塘盆地含烃类流体活动的基本特征及成藏分析

羌塘盆地含烃类流体活动的基本特征及成藏分析宋春彦;王剑;何利;付修根;谭富文;曹竣锋【摘要】对羌塘盆地内多套重要地层裂缝充填包裹体进行了岩相、温度和成分研究.岩相特征显示,流体包裹体类型多样,包裹体以气液两相为主,气相以CH4为主,另外还含有H2S、H2、CO2和N2.羌塘盆地内包裹体的温度范围比较宽,冰点温度-14.2～-2.0℃,均一温度0～367℃.分析认为,羌塘盆地内至少存在6期主要的流体活动事件,分别为20～22 ℃、76～85℃、122～128℃、172～189℃、220～255℃和300～370℃,表明羌塘盆地经历了多期复杂的构造流体活动.其中第一期为超晚期构造抬升之后的流体活动,不含烃类物质,与油气运移成藏无关;另外5期流体活动的包裹体均含有烃类物质,应该与油气运移有关.【期刊名称】《新疆石油地质》【年(卷),期】2014(035)004【总页数】6页(P380-385)【关键词】羌塘盆地;含烃流体;包裹体;油气运移;成藏分析【作者】宋春彦;王剑;何利;付修根;谭富文;曹竣锋【作者单位】国土资源部成都地质矿产研究所,成都610081;国土资源部沉积盆地与油气资源重点实验室,成都610081【正文语种】中文【中图分类】TE112.41羌塘盆地位于全球油气产量最高、储量最丰富的特提斯构造域东段，是中国最大的中生代海相沉积盆地。

笔者在前人研究基础上[1-9]，以地表重点层位和钻井岩心为研究对象，应用流体包裹体法，探寻羌塘盆地中含油气地质流体的活动规律，揭示其油气运移成藏特征，为油气勘探提供参考。

羌塘盆地位于青藏高原北部，夹持于金沙江缝合带和班公错—怒江缝合带之间（图1），自北向南可划分为北羌塘坳陷、中央隆起带和南羌塘坳陷3个次级构造单元。

羌塘盆地是在寒武纪前的变质结晶基底之上，由多个沉积盆地叠合而成的。

侏罗系是羌塘盆地最后一个海相沉积单元，由两套海侵-海退沉积层组成，也是油气勘探的主要目的层，自下而上由曲色组（J1q）、雀莫错组（J2q）、布曲组（J2b）、夏里组（J2x）、索瓦组（J3s）和雪山组（J3-K1x）构成。

羌塘盆地内主要发育5套生储盖组合，即上三叠统肖茶卡组—下侏罗统曲色组组合、下侏罗统曲色组—中侏罗统雀莫错组组合、中侏罗统布曲组—夏里组组合、中侏罗统夏里组—上侏罗统索瓦组组合和上侏罗统索瓦组—上侏罗-下白垩统雪山组组合。

近年来的研究表明，盆地内石炭系和二叠系也具有优质的油气资源潜力。

笔者在羌塘盆地内北羌塘坳陷、中央隆起带、南羌塘坳陷3个构造分区地表共采集了16块样品（Fi01—Fi16），南羌塘坳陷内QK-1井岩心中采集了20块样品（Sbg09—Sbg30）（图1和表1），均为构造裂缝中充填的脉体，主要包括方解石脉和石英脉。

另外，采集的样品主要来自于意义重要的地层，例如龙格组（P2l）含油白云岩、土门格拉组（T3t）含煤地层、曲色组（J1q）优质页岩和油页岩、布曲组（J2b）含油白云岩、索瓦组（J3s）油页岩。

对所采集的流体包裹体进行了显微荧光观察、冰点温度和均一温度测量及激光拉曼分析，所有样品测试均由西安地质矿产研究所完成。

温度测量使用的仪器为英国Linkam公司的THMS600G自动冷热台，分析精度±0.1℃；显微镜为日产Nikon80i，配有100倍长焦工作镜头；激光拉曼分析使用英国Renishaw公司生产的inVia型激光拉曼探针，扫描范围根据实验要求确定，一般为100~4 000cm-1，扫描时间为30 s，分辨率为1 cm-1.3.1 岩相学特征本次样品中流体包裹体形态特征多样，反映其形成条件的差别。

包裹体的形态特征一般与流体介质的饱和度、盐度、生长空间、温度和压力等因素有关。

笔者将流体包裹体按照形态特征分为规则、次规则和不规则3类（图2）。

（1）规则类包裹体是指形态如矩形（图2a）、正方形（图2b）、菱形（图2c）等包裹体，包裹体边缘平直、清晰，表明其在生长空间充足的条件下形成。

（2）不规则类包裹体主要有三角形（图2d）、凹凸形（图2e）和链条形（图2f）等，边缘多呈锯齿状、圆弧状、凹凸状等，其生长空间一般不够充足。

（3）规则和不规则之间的为次规则类，通常具有不同形状的尾巴，主要包括条形尾（图2g）、方形尾（图2h）和三角形尾（图2i）等。

根据荧光显微照片（图2j—图2l），就包裹体的聚集而言，通常发育为单个自由分布的包裹体、多个杂乱分布的包裹体和按一定规律发育的包裹体群。

流体包裹体群的形态特征和组合规律能够指示其形成过程中的受力特征，不同的应力场环境形成包裹体的形态不同[10]。

本文包裹体的气液比为5%~13%，均为气液两相包裹体。

羌塘盆地流体包裹体多具有荧光特征，且主要为淡黄色荧光包裹体和淡蓝白色荧光包裹体（图2j，图2k）两类。

图2l中同时发育两类包裹体群，根据脉体微观穿插关系，可以判断早期包裹体群具淡黄色荧光，后期包裹体显示淡蓝白色荧光。

羌塘盆地包裹体大部分具有淡黄色-蓝白色荧光，主要为轻质油包裹体，形成于成熟—高成熟热演化阶段。

3.2 温度参数冰点温度是流体包裹体温度测定的重要内容，是确定包裹体含盐体系成分的重要参数。

羌塘盆地内包裹体的冰点温度均大于-14.2℃，主体为-3~-7℃，据文献［11］的观点，推算其盐度应小于15%.文献［12］指出，包裹体在多相环境中生长时，容易捕获多种成分（包括油、有机气体、CO2、H2S、N2等），从而形成多相不混溶包裹体，在室温下转变为气液两相包裹体。

只有单相流体包裹体的均一温度才代表捕获时的温度。

而本文中多数包裹体属于此类不混溶流体包裹体，因此其均一温度不能用来代表捕获温度；而且这些包裹体均来自于构造裂缝中充填的脉体，因此存在构造热液的温度，包裹体的温度可能不对应于地层埋深的古地温。

可见，均一温度对于判断流体活动期次可能有帮助，但对于计算古地温梯度不太准确。

根据包裹体样品均一温度分布直方图，羌塘盆地至少存在6期主要的流体活动事件，温度分别为：0~ 22℃、76~85℃、122~128℃、172~189℃、220~255℃和300~370℃.其中0~22℃仅存在于样品Sbg09、Sbg15和Sbg30中，可能对应于超晚期构造抬升之后的流体活动，不含烃类物质，与油气运移成藏无关；另外5期包裹体均含有烃类物质，应该与油气运移有关。

3.3 成分特征为了解流体包裹体的化学成分，通常进行激光拉曼光谱扫描。

虽然样品中宿主矿物和水的拉曼峰特别强，加之方解石矿物属于发荧光的矿物，因而要获得有机气体的拉曼峰比较困难，但部分样品中仍然检测到了明显的甲烷拉曼峰（图3）。

其中样品Fi02、Fi03和Fi13都检测到了明显的拉曼峰，样品Sbg10和Sbg13的拉曼峰相对稍弱。

最明显的是样品Sbg25，它具有比较宽的有机气体峰，所含气体成分主要为CH4，还有一定的H2S、N2和H2，甲烷所占比例最高，为55.7%.根据包裹体中成分差别，可将本文包裹体分为3大类：无机盐水溶液的气液包裹体、单相有机烃类包裹体、有机气液两相包裹体。

其中以有机气液两相包裹体为主，有机气体主要为CH4.图4a显示大部分包裹体的气相中甲烷含量达到60%，长蛇山、西长梁、沃若山和角木茶卡等4个地区出现了90%以上甲烷含量的流体包裹体，为良好的油气显示。

4.1 流体包裹体中气体来源羌塘盆地中大部分流体包裹体的气相以CH4为主，部分包裹体的气相以H2S或CO2为主。

如果羌塘盆地存在气藏，其成因可能并非仅有传统认为的干酪根热解成因气藏，还可能存在原油裂解型气藏[13]。

一般认为，H2S气体来源有3种可能：硫酸盐还原、含硫有机物裂解和硫酸盐热还原反应。

硫酸盐还原生成H2S的温度比较低；含硫有机物裂解，是干酪根或原油中有机硫化物受热（80~150℃），含有硫原子的官能团断裂形成碳残渣、H2O、CO2和H2S.硫酸盐热还原反应是硫酸盐在烃类或有机质的参与下，在100~140℃的高温下发生的，一般存在于碳酸盐岩和硫酸盐岩地层组合中[14]。

研究区流体包裹体大部分含有CH4、H2S和H2气体（图4a、图4b、图4c），而且H2S含量与均一温度成正比（图4e），与CH4呈反比（图4f）；其特征与含硫有机物裂解成因很相似，温度越高，裂解发生的可能性越高，同时消耗大量有机气体。

因此，再次说明羌塘盆地存在油裂解型气藏的可能性很大。

羌塘盆地地表包裹体仅部分含有CO2，但QK-1井中大部分包裹体均含有CO2.一般而言，烃类流体与CO2共存，表明天然气成藏过程中存在酸性流体，而酸性流体能够改善储集层条件。

因此，QK-1井所在的南羌塘盆地布曲组的储集条件应该比较良好，而且与酸性流体的活动密切相关。

4.2 油气运移、成藏一般而言，包裹体均一温度在80℃左右生烃开始；在100~140℃油气大量生成；在140~180℃表明进入凝析油阶段；在160~250℃表明进入干气阶段[4]。

羌塘盆地中，与油气运移成藏有关的包裹体有5期（图5），第一期为76~85℃，可能为烃源岩刚开始进入生油窗时的流体活动，主要出现于角木茶卡和隆鄂尼地区的含油白云岩中，在龙尾湖[4]、羌资1井及羌资2井[5]、昂达而错[6]、雀莫错[7]和鄂斯玛[8]等地均有发现。

根据羌塘盆地的埋藏史，此期流体活动应该对应于中侏罗世（图5）；但三叠系之下地层可能在早侏罗世进入最佳生烃期。

由于构造圈闭尚未完全形成，且构造活动较弱，导致生成的油气难以长距离运移，而优先储集于附近优质白云岩储集层中。

第二期为122~128℃，对应于羌塘盆地中生代第一次排烃高峰，时间为晚侏罗世—早白垩世（约150× 106a）[4，15]，此次流体活动在羌塘盆地内普遍存在，对应于羌塘盆地的最晚的海相沉积时期；但三叠系及其之下地层可能由于埋藏太深，导致埋藏温度高于最佳生烃温度带（图5），进入缓慢生烃期。

由于地层褶皱变形，构造圈闭大量形成，从而发生了油气运移，形成原生油气藏。

原生气藏在古新世的构造调整过程中发生大规模运移，形成次生油气藏。

第三期和第四期分别为172~189℃和220~ 255℃，是包裹体数量最多的期次。

该阶段对应于羌塘盆地内的第二次生烃高峰，时间主要为新近纪中晚期（约15×106a）[4，15]，该时期构造活动强烈，含烃类流体易于在构造应力作用下形成次生气藏。

第五期为300~370℃，仅在羌塘盆地东部的火山岩石英脉中发现有如此高温的含烃类流体活动，该期流体活动可能与岩浆或其他构造热液活动有关[7]。

如果与岩浆或构造热液无关，那么可能与晚白垩世阿布山组的快速堆积有关，大量磨拉石堆积导致地层埋深迅速加大，地温急剧上升，先前形成的油气发生高温裂解，由于阿布山组分布很局限，此温度范围在盆地内不常见。