符 浩，李國蓉，陳蘭樸，李 輝，趙 勇，周吉羚，雷和金，高魚偉，朱永源，王冬婭

（1.成都理工大學油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點實驗室，四川成都 610059；2.中石油華北油田勘探開發(fā)研究院，河北任丘 062552；3.威遠縣地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測站，四川威遠 642450）

隨著許多沉積盆地中熱液流體作用的發(fā)現(xiàn)，沉積盆地的熱流體地質(zhì)作用已成為沉積盆地研究和油氣地質(zhì)研究的熱點，許多碳酸鹽巖儲層受過熱液流體改造，甚至為熱液成因儲層。比如在加拿大Parkland 油田泥盆系發(fā)現(xiàn)熱液成因硅質(zhì)巖儲層，加拿大東部 西部泥盆系和美國東北部紐約奧陶系及西班牙陸上的白堊系等地區(qū)均發(fā)現(xiàn)典型熱液白云巖儲層[2-4]。在我國四川盆地、塔里木盆地等盆地也發(fā)現(xiàn)許多與熱液地質(zhì)作用有關(guān)的白云巖儲層[5-9]。熱液流體通過溶蝕、交代和充填等作用，可以改變碳酸鹽巖儲層的特征，因此，對熱液地質(zhì)作用的研究具有重要的意義。

1 現(xiàn)代海底熱液地質(zhì)作用研究取得重要進展

許多學者對西太平洋沖繩海槽、東太平洋海隆13°N 附近、大西洋洋中脊26.08°N 的TAG 熱液區(qū)、印度洋中脊等區(qū)域研究，認為這些是現(xiàn)代海底熱液作用的典型區(qū)域，海底熱液活動是海洋中永遠存在的自然現(xiàn)象，熱液區(qū)主要分布在大洋中脊、弧后盆地和熱點區(qū)，熱液作用主要存在于深海區(qū)，淺海區(qū)也可發(fā)育。但不同地質(zhì)背景下，作用機制有差異，沉積產(chǎn)物類型有差異，地球化學特征有差異。

東太平洋洋中脊擴張速度快，海底熱液作用活躍，曾志剛等對東太平洋海隆13°N 附近的熱液作用研究表明，要由閃鋅礦、黃銅礦等礦物組成；其稀有元素Li、Be、Zr、Nb、Hf 和Ta 含量遠低于洋殼，Au 含量相對較高，Co、Ni、Sr、Cs、Ba、Bi 和U 含量，低熱液硫化物的組成元素中，存在不同的對應(yīng)關(guān)系，如P-In 與Zn-Cr、Cd-Ga 及Cu-P 表現(xiàn)顯著地正相關(guān)關(guān)系（R2＞0.8），而Cu-Ba與Zn-Fe 之間表現(xiàn)顯著地負相關(guān)關(guān)系（R2＞0.8）[10]。大西洋洋中脊擴張速度緩慢，仍有熱液活動發(fā)育，許多學者對大西洋中脊26.08°N 的TAG 熱液區(qū)的研究表明，熱液成因硫化物稀土元素組成表現(xiàn)為正Eu 異常和LREE 相對富集，REE 部分來自下伏的玄武巖基底，熱液流體和海水不同程度的混合影響其具體組成；印度洋洋中脊擴張速度超慢，且有熱液活動發(fā)育[11-13]。曹振華等對印度洋中脊熱液成因硫酸鹽樣品稀土元素分析表明，其仍表現(xiàn)出正Eu 異常與LREE 相對富集的球粒隕石標準化分配模式，并認為Eu 正異常的出現(xiàn)，揭示硫酸鹽在海底的強還原環(huán)境中形成，熱流體演化所具有的特點[14]。

David W C 等針對大西洋中脊附近的熱液作用研究，發(fā)現(xiàn)了一種新的海底熱液活動類型，稱為Lost City低溫熱液場，由下伏的橄欖石經(jīng)蛇紋石化反應(yīng)所產(chǎn)生的熱能驅(qū)動熱流體運動[15]。戴寶章等研究認為塊狀硫化物成礦的核心是深部熱液流體對流循環(huán)系統(tǒng)，對流循環(huán)模式主要有兩種：熱液對流模式和雙擴散對流模式[16]。

2 熱液成因白云巖取得重要進展

AAPG 于2006 年11 月出版發(fā)行了“Hydrothermal Altered Carbonate Reservoirs”專輯（第90 卷第11 期），該專輯對熱液白云石化進行了系統(tǒng)闡述，建立了熱液白云石化模式，認識了熱液白云石化作用對儲層形成的作用。

Al-Aasm I S 研究總結(jié)了加拿大西部沉積盆地的熱液成因白云石的地球化學特征，具有溫度高、鹽度高、δ18O 值偏負、δ13C 和鍶同位素值變化大的特征[17]。Swennen R 等對加拿大British Columbia 地區(qū)Canadian Cordillera 褶皺及沖斷帶Cathedral 組條帶白云巖進行了研究，揭示出條帶白云石的δ18O 值極度偏負，鍶同位素值較高，在0.709 58～0.712 28，包裹體均一法溫度在180 ℃～200 ℃，是晚期受斷裂控制的熱液作用的產(chǎn)物，有來源于硅質(zhì)碎屑巖地層水的作用[18]。

John A L 等對中Michigan 盆地泥盆系Dundee 組白云巖儲層縫洞內(nèi)的鞍形白云石進行了研究，其包裹體均一化溫度主要分布在105 ℃～175 ℃，鹽度主要分布在25.8 wt%～34.0 wt%NaCl，δ18O 值為-9.19 ‰PDB～-8.18‰PDB，其形成與受斷裂裂縫控制的深部熱液活動有關(guān)[19]。Smith L B 對New York 上奧陶統(tǒng)Trenton-Black River 熱液成因白云巖儲層進行了研究，其白云石包裹體均一化溫度分布在100 ℃～180 ℃，鹽度分布在11.5 wt%～17.0 wt%NaCl；δ13C 值在0.3 ‰PDB～1.5 ‰PDB，與灰?guī)r基質(zhì)相似；δ18O 值為-12.5 ‰PDB～-10 ‰PDB，明顯偏負；分析認為熱液活動受斷裂因素控制，熱液主要來源于深部基底[2]，并提出建立了斷裂-熱液作用的演化模式（見圖1）。

Davies G R 等對構(gòu)造控制的熱液白云石分別從巖石學特征和地球化學特征進行了全面系統(tǒng)的研究和總結(jié)：熱液白云石多以鞍形白云石為標志，白云石晶體晶面彎曲，具有粗晶結(jié)構(gòu)，富含流體包裹體，且流體包裹體具有較高-高的均一化溫度和鹽度特征；δ18O 值較低，87Sr/86Sr 值的變化范圍較寬，平均值較高，明顯高于同時代正常碳酸鹽巖圍巖背景值；此類白云石分布上斷裂控制作用異常明顯。構(gòu)造熱液白云巖、SEDEX 型礦床及MVT 型礦床都與斷層活動密切相關(guān)，三者在時空上密切聯(lián)系，也是熱液作用系統(tǒng)完整性的體現(xiàn)[2]，提出構(gòu)造控制熱液白云巖模式（見圖2）。

圖1 紐約州布萊克里弗群與斷層相關(guān)的白云巖儲層熱液蝕變作用模型示意圖[2]Fig.1 The hydrothermal alteration model of dolomite reservoir associated with fault in New York black river

圖2 低溫沉積熱液礦組合單元示意圖：包括頁巖中沉積噴氣Pb-Zn 礦床，熱液白云巖（HTD）中的MVT 鉛-鋅礦體和HTD 儲層相[2]Fig.2 Schematic representation of the three main components of the low-temperature sedimentary hydrothermal mineral association，shale-hosted sedimentary exhalative（SEDEX）Pb-Zn deposits，hydrothermal dolomite（HTD）-hosted MVT Pb-Zn ore bodies and HTD reservoir facies

3 熱液地質(zhì)作用對油氣儲層的改造作用

Jeffrey J J 等研究認識了加拿大Packland 油田泥盆系的熱液成因的硅質(zhì)巖儲層[1]。陶洪興等專門討論了熱液作用與儲層的變化，指出熱液作用對油氣儲層起著不同程度的破壞作用，但不同類型的熱液活動表現(xiàn)特征有一定差別[20]。胡明毅等研究表明，塔中地區(qū)發(fā)現(xiàn)許多熱液活動相關(guān)的熱液礦物，主要有螢石、石英、重晶石、綠泥石等；熱液溶蝕作用多沿斷裂、裂縫等分布，具有選擇性溶蝕的特征；熱液流體主要來自地殼深部，與深部巖漿活動密切有關(guān)，熱液溶蝕作用導致了該區(qū)第二高孔隙帶的形成，為儲層的形成具有重要的貢獻[21]。為此，提出熱液溶蝕作用模式（見圖3）。

劉樹根等指出在震旦系-古生界儲層中發(fā)現(xiàn)許多熱液成因的砂糖狀白云石、礁白云巖及熱液白云巖等，其中鞍形白云石較為典型；熱液溶蝕作用是一種新的溶蝕機理，與構(gòu)造相關(guān)的溶蝕縫孔洞有著密切的關(guān)系；熱液白云巖相對于圍巖基質(zhì)具有相對較高儲層物性，構(gòu)造熱液白云巖優(yōu)質(zhì)儲層的發(fā)現(xiàn)，為今后四川盆地碳酸鹽巖儲層的研究指示了一個新的重要方向[22]。

李國蓉等對西昌盆地志留系的熱液作用研究表明，深部熱流體可通過不規(guī)則張性熱液破裂裂縫的形成、裂縫內(nèi)鞍形白云石及石英部分充填，熱液溶蝕作用產(chǎn)生的縫孔洞系統(tǒng)，其對志留系儲層的形成有重要貢獻[23]。

圖3 塔中地區(qū)熱液溶蝕作用模式圖[23]Fig3. Hydrothermal dissolution model in Tazhong area

4 塔里木盆地熱液地質(zhì)作用取得進展

楊寧等研究認為，塔里木盆地發(fā)生過多次強烈的巖漿活動與噴發(fā)活動，導致大規(guī)模大面積的火成巖體的分布，巖漿活動帶來了地殼深部的熱液流體，該流體富含CO2、H2S、SO2、S 及 少 量 的CO、H、HCl、NH3、NH4Cl、HF 等酸性氣體和液體，其將伴隨大規(guī)模的熱液活動，對儲層發(fā)生多種改造作用，主要包括熱液白云巖化作用、熱液溶蝕作用、螢石化作用及大理巖化作用等[24]。

金之鈞等研究認為，二疊紀（海西晚期），塔里木盆地經(jīng)歷強烈的地熱事件，伴隨著強烈的熱液活動，巖石特征主要表現(xiàn)熱褪色現(xiàn)象和溶蝕改造形成的溶蝕孔洞；礦物特征主要表現(xiàn)多種熱液礦物組合；被熱液流體改造過的碳酸鹽巖富含鐵、錳、硅等元素，其含量是正常海相沉積微晶灰?guī)r的數(shù)倍；熱液溶蝕作用對儲層具有積極地改善作用[25]。錢一雄等研究認為，塔里木盆地發(fā)生過多期次的構(gòu)造運動，且在中-晚二疊世發(fā)生強烈的巖漿-火山活動，其是塔中西北部埋藏溶蝕產(chǎn)生的基本條件；深埋或熱液作用具有以下特征：（1）具有典型的熱液礦物螢石、石英、綠泥石、鐵方解石及黃鐵礦等礦物；（2）富錳貧鐵方解石膠結(jié)物和鐵白云石的陰極發(fā)光發(fā)亮桔黃色光；（3）縫洞充填的方解石富含F(xiàn)e、Mn、Mg 和Sr 等元素，δ13C 平均值為-2.0 ‰PDB，δ18O 平均值為-6.6‰PDB，其流體包裹體的均一化溫度主要集中在兩個范圍，其分別是115 ℃～130 ℃和170 ℃～210 ℃，鹽度主要集中在三個范圍，其分別是5 wt%～7 wt%NaCl、8 wt%～9 wt% NaCl 和12 wt%～13 wt% NaCl，這些特征明顯反應(yīng)出深部流體或循環(huán)流體參與了埋藏成巖作用[26]。吳茂炳等通過研究提出，熱液作用的巖石學和礦物學識別標志，巖石學主要為典型巖石熱褪色、熱碎裂的熱液現(xiàn)象；礦物學主要為螢石、重晶石、黃鐵礦、石英、閃鋅礦等典型熱液礦物的發(fā)育；其中熱液礦物螢石流體包裹體的均一化溫度主要在260 ℃～310 ℃，其為熱液流體的主體溫度。通過對熱液礦物做地球化學分析得出，熱液流體具有富含F(xiàn)e、Mn、Si 等元素和貧Na、Mg 等元素的特征；且具有典型的殼源流體特征，3He/4He 比值為0.02Ra。該熱液流體多半來自深部殼源巖漿流體，可能與塔里木盆地二疊紀發(fā)生的巖漿活動密切相關(guān)，并富含CO2和H2S 等酸性氣體，沿斷裂系統(tǒng)與不整合面等通道向上運移時，與圍巖發(fā)生一些的物理化學反應(yīng)，熱液溶蝕產(chǎn)生大量的溶蝕孔洞，其對塔中地區(qū)奧陶系碳酸鹽巖儲層物性具有積極地改造作用[6]。

5 討論與思考

自熱液地質(zhì)作用引起重視以來，各國專家學者從未停止過對其成因機理問題的探索，獲得了豐富的資料，建立了廣泛認可的認識，取得了實質(zhì)性的進展。但是，對于熱液作用的規(guī)模、熱液流體來源、熱液流體類型、熱液作用機制及復合改造效應(yīng)等問題都亟待有效的探索。對于熱液地質(zhì)作用的研究，巖石學、礦物學與地球化學相結(jié)合的手段仍然十分重要，但隨著科學理論的不斷發(fā)展和技術(shù)手段的不斷進步，只有運用更加先進的技術(shù)手段和研究思路，并且將地球物理學、計算機科學等眾多學科交叉運用，綜合分析研究，才更有可能在熱液地質(zhì)作用研究方面取得更大的突破。

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