李文強，郭 巍 ，孫守亮 ，楊緒海，劉 帥 ，侯筱煜

1.吉林大學地球科學學院，長春 130021 2.中國地質(zhì)調(diào)查局沈陽地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，沈陽 110032

0 引言

流體包裹體是成巖成礦流體在礦物結(jié)晶生長過程中被包裹在礦物晶格缺陷或穴窩中的、至今尚在主礦物中封存并與主礦物存在相界限的那一部分物質(zhì)[1],被稱為“原始樣品”[2]。這些樣品形成于油氣生、運、聚、散各個階段，含有豐富的油氣成藏信息[3]。因此，其在研究中得到越來越廣泛的應(yīng)用[4-7]。

前人曾采用包裹體測溫法研究塔里木盆地油氣成藏期次，但由于塔里木盆地具有多構(gòu)造圈閉類型、多儲層、多生油層的特點，因此，對整個盆地油氣成藏史籠統(tǒng)的研究并不能準確描述某一構(gòu)造區(qū)塊的成藏特征[8]。目前，巴麥地區(qū)油氣成藏研究測試的均是有機包裹體的溫度，而不是與有機包裹體伴生的鹽水包裹體。由于有機包裹體中捕獲的有機質(zhì)存在不穩(wěn)定性以及組分差異所帶來的均一溫度差別較大等原因[9]，其數(shù)據(jù)未必準確。本次系統(tǒng)地采集了BK1、BT4等8口井流體包裹體樣品，通過顯微熒光顏色觀察、微束熒光光譜測量及顯微測溫、測鹽等手段，綜合有機包裹體的均一溫度、熒光顏色以及其伴生的鹽水包裹體均一溫度等判別因素[10-12]，以期確定塔里木盆地巴楚—麥蓋提地區(qū)古生界油氣藏的成藏期次和成藏時間。

1 石油地質(zhì)背景

巴楚—麥蓋提地區(qū)位于塔里木盆地的中西部，跨越巴楚隆起和麥蓋提斜坡2個二級構(gòu)造單元。北臨柯坪斷隆,北東接阿瓦提凹陷,東南與塘古巴斯凹陷相連,西南與喀什凹陷、葉城凹陷相鄰[13](圖1)。巴楚隆起總體上呈NW—NNW展布，為西北高、東南低的大型斷隆，而麥蓋提斜坡則為傾向西南的區(qū)域性斜坡。

巴麥地區(qū)古生代以來經(jīng)歷了多期構(gòu)造運動。加里東期為北東傾向的克拉通內(nèi)坳陷和斜坡，沉積了巨厚的碳酸鹽巖烴源巖；海西運動后，麥蓋提斜坡轉(zhuǎn)化為南傾的斜坡，既改變了巴麥地區(qū)的構(gòu)造格局，也改變了油氣的運移方向；印支-燕山期運動，盆地整體隆升，開始了長達180～220 Ma的抬升、剝蝕，期間烴源巖停止演化；喜馬拉雅期，研究區(qū)大規(guī)模沉降，麥蓋提斜坡下傾部位也被動沉降，巴楚斷隆繼續(xù)隆升和褶皺，這期間，主力烴源巖再次演化，石炭—二疊系烴源巖亦達成熟階段。

研究區(qū)主要發(fā)育寒武系和石炭--二疊系兩套有效的烴源巖[14-16]。中、下寒武統(tǒng)為寒武系主力烴源巖，其厚度巨大，有機質(zhì)類型好，加里東早期巴楚隆起東部地區(qū)進入生烴高峰期，海西早期巴楚隆起西部和南緣進入生烴高峰期，海西晚期麥蓋提斜坡進入生烴高峰期[17]。目前，巴楚隆起中、下寒武統(tǒng)烴源巖實測Ro(鏡質(zhì)體反射率)為1.44%～2.06%，處于高成熟階段，麥蓋提斜坡中、下寒武統(tǒng)埋藏較深，已達過成熟階段。石炭--二疊系烴源巖有機質(zhì)豐度中等，現(xiàn)今巴楚隆起石炭系實測Ro為0.65%～0.87%，主體處于低成熟階段，在麥蓋提斜坡成熟度有增大趨勢，達高—過成熟階段。巴麥地區(qū)次生孔隙極為發(fā)育的碳酸鹽巖以及厚度大、物性良好的陸源碎屑巖，既是油氣運移的有利輸導(dǎo)層，也可以作為儲層[18-19]。區(qū)內(nèi)由柯坪、色力布亞等斷裂組成的斷裂系統(tǒng)是非常重要的油氣運移通道，其也可以形成與構(gòu)造相關(guān)的圈閉[20]。古生界的潮澗帶泥坪黏土巖、泥灰?guī)r，局限海臺地相的大套石膏質(zhì)泥巖、泥質(zhì)石膏巖、白云質(zhì)泥巖以及新生界的泥頁巖是本區(qū)良好的封蓋層[18]。

Ⅰ.巴什托先巴扎構(gòu)造帶；Ⅱ.色立布亞構(gòu)造帶；Ⅲ.羅斯塔格構(gòu)造帶；Ⅳ.康塔庫木構(gòu)造帶；Ⅴ.喬肖爾蓋構(gòu)造帶；Ⅵ.古董山構(gòu)造帶。圖1 塔里木盆地巴楚—麥蓋提地區(qū)構(gòu)造分區(qū)(a)及樣品采集位置(b)Fig.1 Structural units (a) and locations of fluid inclusion samples (b) in Bachu-Maigaiti area of Tarim basin

巴麥地區(qū)的多期成藏取決于區(qū)域的烴源巖生烴演化與構(gòu)造演化兩大因素。烴源巖在不同的演化階段、不同的地質(zhì)構(gòu)造部位、不同縱向?qū)游挥兄煌某蔁N史。在構(gòu)造演化過程中，不同階段構(gòu)造格局的改變，導(dǎo)致油氣出現(xiàn)運移、聚集、成藏、調(diào)整聯(lián)動作用，表現(xiàn)出復(fù)雜的成藏過程。

2 流體包裹體分析方法

本次研究采集了研究區(qū)8口井53塊巖石樣品，涉及層位包括石炭系小海子組(C2x)、巴楚組(C1b)，泥盆系東河塘組(D3d)、克孜爾塔格組(D1-2k)，志留系依木干他烏組(S2y)、塔塔埃爾塔格組(S1t)、柯坪塔格組(S1k)以及奧陶系鷹山組(O2y)(圖2)。采樣位置見圖1。

對流體包裹體樣品進行觀察和測試時按下述原則進行：

1)顯微熒光觀察及微束熒光光譜測定。利用熒光特征識別其熱演化程度，初步劃分充注期次。對有代表性的有機包裹體測點進行微束熒光光譜測量，根據(jù)光譜的形態(tài)及結(jié)構(gòu)定量判識油氣充注期次[21]。

2)流體包裹體顯微測溫、測鹽。選擇各個序次氣液兩相流體包裹組合，運用“再循環(huán)”方法測定其均一溫度(Th)和冰點溫度(Tm)[22]。本次研究對50塊樣品各個序次氣液兩相的有機包裹體及鹽水包裹體進行測溫、測鹽，共得到1 050個測點數(shù)據(jù)。

3)按照“15 ℃間隔”原則[10]及其伴生的有機包裹體熒光顏色特征及宿主礦物類型，分別對不同樣品的均一溫度數(shù)據(jù)單獨劃分幕次，并計算各幕次平均溫度(表1)。

4)將各幕次均一溫度平均值投影到對應(yīng)的單井埋藏-熱演化史圖上，標注其充注時間，然后把所得的充注時間再對應(yīng)到同一時間軸上[23]。

圖2 塔里木盆地巴楚—麥蓋提地區(qū)地層綜合柱狀圖Fig.2 Stratum histogram of Bachu-Mengaiti area in Tarim basin

3 油氣充注期次及成藏時期的確定

3.1 熒光觀測結(jié)果分析

通過對53塊樣品的熒光觀測結(jié)果，可厘定下述幾種情況。

1)至少存在3幕成熟油充注：石炭系巴楚組(C1b)、泥盆系東河塘組(D3d)和克孜爾塔格組(D1-2k)均觀測到黃色、黃綠色、藍白色熒光和少量介于其間的過渡熒光顏色的有機包裹體；石炭系小海子組(C2x)只見有黃色和藍白色熒光有機包裹體；志留系柯坪塔格組(S1k)只發(fā)育藍白色熒光有機包裹體。其中：各層位包裹體樣品中，藍白色熒光有機包裹體豐度高，由此可判斷藍白色熒光有機包裹體注入期為主期次(圖3a—d)；黃綠色熒光有機包裹體多見于石英顆粒內(nèi)裂紋、個別發(fā)育于穿石英顆粒裂紋；而黃色熒光有機包裹體多發(fā)育在膠結(jié)物及石英自生加大邊中(圖3a，e)。

a. UV熒光，石英內(nèi)裂紋中見藍白色熒光有機包裹體，膠結(jié)物中見黃色熒光有機包裹體，Y7-1;b. UV熒光，藍白色熒光有機包裹體穿過石英顆粒及加大邊，BT4-9-03;c. UV熒光，穿石英顆粒裂紋中見發(fā)藍白色熒光有機包裹體及與其同期的鹽水包裹體，BT4-6-03;d. 透射光，BT4-6-03;e. UV熒光，石英顆粒內(nèi)裂紋中見黃綠色熒光有機包裹體，BK8-1-01;f. UV熒光+透射光，無熒光顯示的天然氣包裹體及殘留褐色瀝青，Y7-1。圖3 塔里木盆地巴楚—麥蓋提地區(qū)典型流體包裹體產(chǎn)狀及有機包裹體熒光顏色Fig.3 Occurrences of the representative fluid inclusions and fluorescence colors of organic inclusions in Bachu-Maigaiti area of Tarim basin

2) 至少存在1期天然氣充注：石炭系巴楚組(C1b)泥盆系東河塘組(D3d)克孜爾塔格組(D1-2k)均觀測到不發(fā)熒光的純氣相有機包裹體，多發(fā)育于穿石英顆粒裂紋及石英顆粒內(nèi)裂紋中(圖3f)。

3)有機包裹體隨著烴類小分子成分含量的增加，成熟度增大，其熒光會發(fā)生明顯“藍移”，光譜主峰波長減小。另外，對于同源同期充注的烴類，其成分及成熟度一致，因此其熒光光譜主峰波長亦會表現(xiàn)出一致性，而不同源的烴類主峰波長則不一致[24-25]。通過微束熒光光譜測量，黃色及黃綠色熒光的有機包裹體微束熒光光譜的主峰波長(λmax)為501 nm；而藍白色熒光有機包裹體有2個不同的主峰波長，分別為470、441 nm(圖4)。因此，可以認為藍白色熒光有機包裹體具有較高成熟度，而黃色和黃綠色熒光的有機包裹體次之。另外，黃色和黃綠色熒光的主峰波長一致，具有同源特征；而藍白色熒光具有2個不同的主峰波長，二者在光譜形態(tài)和結(jié)構(gòu)上明顯不同，屬2套不同的烴源巖。由此可判定研究區(qū)油氣成藏具有多源多期充注的特點。

3.2 流體包裹體顯微測溫、測鹽結(jié)果分析

流體包裹體顯微測溫使用的儀器是英國Linkam THMS600型冷熱臺，測定誤差為±0.1 ℃。本次研究分別對有機包裹體、鹽水包裹體進行測溫，共得到801個Th數(shù)據(jù)、249個Tm數(shù)據(jù)。在測定過程中，發(fā)現(xiàn)部分Tm介于0～10 ℃之間的含烴鹽水包裹體，說明烴類呈水溶相運移成藏[26]。

對鹽水包裹體、伴生有機包裹體的鹽水包裹體及含烴鹽水包裹體測溫數(shù)據(jù)進行分類統(tǒng)計，完成了包裹體均一溫度頻率直方圖(圖5、圖6)。由圖5可識別出6個峰值：①50～70 ℃，主峰為60～65 ℃；②70～110 ℃，主峰為100～105 ℃；③110～145 ℃，主峰為115～120 ℃；④145～165 ℃，主峰為155～160 ℃；⑤165～175 ℃，主峰為170～175 ℃；⑥175～190 ℃，主峰為180～185 ℃。這表明研究區(qū)至少曾發(fā)生過6期熱流體運動，但并非每期都與油氣運移有關(guān)，尚需對伴生有機包裹體的鹽水包裹體及含烴鹽水包裹體進行單獨統(tǒng)計，并進行綜合分析，才能準確判斷油氣成藏期次。由圖6可識別出4個峰值：①50～70 ℃，主峰為60～65 ℃；②70～90 ℃，主峰為80～85 ℃；③90～110 ℃，主峰為100～105 ℃；④110～125 ℃，主峰為115～120 ℃。這表明研究區(qū)至少存在4個幕次的油氣充注，其中第1、3、4幕峰值分別對應(yīng)于圖5中的前3期熱流體運動峰值。

1.黃色熒光有機包裹體，樣品號BK8-2-01，D1-2k，λmax=501 nm；2.黃綠色熒光有機包裹體，樣品號BK2-1-02，C1b，λmax=501 nm；3.藍白色熒光有機包裹體，樣品號BT4-9-15，D3d，λmax=441 nm；4.藍白色熒光有機包裹體，樣品號BK8-2-14，D1-2k，λmax=470 nm。圖4 塔里木盆地巴楚—麥蓋提地區(qū)古生界油包裹體微束熒光光譜Fig.4 Representative micro-beam fluorescence spectra of prtroleum inclusions from Palaeozoic in Bachu-Maigaiti area of Tarimbasin

n為樣品數(shù)。圖5 鹽水包裹體均一溫度統(tǒng)計直方圖Fig.5 Histograms of homogenization temperatures of brine inclusions

結(jié)合有機包裹體顯微熒光觀察，圖6所識別的4幕油氣充注，前兩幕鹽水包裹體多伴生黃色和黃綠色熒光有機包裹體；而藍白色熒光有機包裹體多與后2個幕次的鹽水包裹體伴生，在個別層位還伴生不發(fā)熒光的天然氣包裹體。這表明前兩幕以低成熟油充注為主，后兩幕主要為高成熟油和天然氣成藏。

3.3 油氣充注期次劃分和成藏時期確定

直方圖來自于所有測點均一溫度的統(tǒng)計結(jié)果，只能用于劃分油氣充注期次及這些包裹體捕獲的相對次序[10,12]。如欲獲取相對精確的油氣充注時間，就必須按照上文的方法，消除樣品深度差異的影響，對不同樣品均一溫度單獨劃分幕次。結(jié)合單井埋藏-熱演化史圖，將各期次伴生有機包裹體的鹽水包裹體及含烴鹽水包裹體均一溫度的平均值 “投影”到埋藏-熱演化史圖上，對應(yīng)時間軸上的年齡即代表油氣充注儲層的年齡(圖7)，最后將各樣品的充注時間對應(yīng)到同一時間軸上，劃分油氣充注期次并確定成藏時期[10,27-28](圖8)。

油氣充注期次劃分和成藏時期確定結(jié)果表明，研究區(qū)古生界油氣藏曾經(jīng)歷4幕油氣充注：第1幕油氣充注介于309.40～289.20 Ma、第2幕油氣充注介于262.90 ～241.20 Ma、第3幕油氣充注介于6.31～4.17Ma、第4幕油氣充注介于2.31～1.62 Ma。從以上4幕油氣充注的時間間隔及所屬構(gòu)造序次上來看，前兩幕屬于海西晚期的早成藏階段，后兩幕屬于喜馬拉雅晚期的晚成藏階段。綜上所述，塔里木盆地巴楚—麥蓋提地區(qū)古生界油氣藏曾發(fā)生過2期4個幕次的油氣運聚事件，即海西晚期的早成藏階段，可進一步劃分為晚石炭世—早二疊世(距今309.40～289.20 Ma)和晚二疊世—早三疊世(距今262.90～241.20 Ma)2個幕次；喜馬拉雅晚期的晚成藏階段，可劃分為新近紀晚期(距今6.31～4.17 Ma)和第四紀早期(距今2.31～1.62 Ma)2個幕次，且晚成藏階段是油氣成藏的主期次。

4 油氣成藏歷史

流體包裹體綜合分析結(jié)果顯示，巴麥地區(qū)油氣成藏集中在海西晚期和喜馬拉雅晚期2個時期。這一結(jié)果與研究區(qū)構(gòu)造演化史吻合：巴麥地區(qū)在加里東晚期至海西晚期，寒武—奧陶系烴源巖進入生油高峰期，部分地區(qū)在海西晚期已進入高成熟—過成熟階段[13,17]；受加里東晚期至海西晚期構(gòu)造運動影響，巴麥地區(qū)呈北高南低、西高東低的構(gòu)造格局[20,29-30]；海西晚期大規(guī)模的斷裂運動溝通寒武—奧陶系烴源巖，油氣在巴楚地區(qū)由東向西運移，在麥蓋提斜坡由南向北運移，形成海西晚期油氣成藏事件。這一期成藏事件以主峰波長一致，具有同源特征的黃色及黃綠色熒光的有機包裹體為代表的低成熟油充注為主；印支—燕山期，本區(qū)長期處于隆升、剝蝕，寒武—奧陶系烴源巖演化基本停止[20,29-30]，致使海西末期之后油氣充注終止；喜馬拉雅晚期，巴楚隆起褶皺隆升，麥蓋提斜坡因南部地區(qū)的劇烈沉降和掀斜，巴麥地區(qū)由海西期西高東低的構(gòu)造格局轉(zhuǎn)為西低東高[20,29-30]。這一時期，早期形成的油氣藏向東、北向重新調(diào)整成藏。麥蓋提斜坡地區(qū)寒武—奧陶系烴源巖基本到達過成熟階段，產(chǎn)生以干氣為主的烴類，石炭—二疊系烴源巖進入主生油期，提供新的油源[13,17]，形成了以藍白色熒光為主、伴有純氣相包裹體、混合來源為特征的高成熟油和天然氣成藏的喜馬拉雅晚期油氣成藏事件。

圖7 包裹體均一溫度熱史-埋藏史投影法確定油氣充注年齡圖Fig.7 Bydrocarbon charging ages determination by aqueous inclusion homogenization temperatures projecting on the burial historical and thermal history charts

圖8 塔里木盆地巴楚—麥蓋提地區(qū)古生界儲層油氣充注期次劃分與成藏時期確定圖Fig.8 Determination of hydrocarbon charging events and ages in the Palaeozoic reservoirs in Bachu-Maigaiti area of Tarim basin

5 結(jié)論

1)顯微熒光觀察和微束熒光光譜測定結(jié)果表明，巴楚—麥蓋提地區(qū)古生界油氣藏至少存在3幕油充注及1幕天然氣的運聚過程，且具有多源多期成藏的特點。

2)通過對伴生有機包裹體的鹽水包裹體及含烴鹽水包裹體均一溫度的統(tǒng)計分析，研究區(qū)至少存在4個幕次的油氣充注：前兩幕以低成熟油充注為主；后兩幕主要為高成熟油和天然氣成藏。

3)結(jié)合埋藏史-熱演化史圖和盆地構(gòu)造演化史可以確定，巴楚—麥蓋提地區(qū)古生界油氣藏曾發(fā)生過2期4個幕次的油氣運聚事件：海西晚期的早成藏階段，進一步劃分為晚石炭世—早二疊世(距今309.40～289.20 Ma)和晚二疊世—早三疊世(距今262.90～241.20 Ma)2個幕次；喜馬拉雅晚期的晚成藏階段，可劃分為新近紀晚期(距今6.31～4.17 Ma)和第四紀早期(距今2.31～1.62 Ma)2個幕次。2期油氣運聚事件分別受海西晚期和喜馬拉雅晚期構(gòu)造運動控制，喜馬拉雅晚期是油氣成藏的主期次。

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