羅 冰，文 龍，張 亞，謝 忱，曹 劍，肖 笛，高國輝，譚秀成

(1.中國石油 西南油氣田分公司 勘探開發(fā)研究院，四川 成都 610041；2.南京大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210023；3.西南石油大學(xué) 地球科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，四川 成都 610500)

含油氣盆地的造山帶周緣(沖斷帶)通常以構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈活躍為特征，所以理論而言利于流體運(yùn)移，并且易形成構(gòu)造圈閉，故通常認(rèn)為成藏條件優(yōu)越，長期以來是全球油氣勘探的熱點(diǎn)區(qū)域，如著名的美國綠河盆地西緣Pineview油田，東委內(nèi)瑞拉盆地北部埃爾富里爾/基里基雷油氣區(qū)，以及哥倫比亞庫西亞那油田等[1-3]。中國境內(nèi)這樣的勘探實(shí)例也很多，特別是在中西部地區(qū)，目前已發(fā)現(xiàn)諸多大油氣田，如塔里木盆地北緣克拉2 以及準(zhǔn)噶爾盆地西北緣三大斷裂帶等地區(qū)[4,5]。但也因?yàn)闃?gòu)造演化復(fù)雜，所以導(dǎo)致構(gòu)造圈閉解釋難度大，成藏過程和改造復(fù)雜多變，因而勘探風(fēng)險(xiǎn)高，是油氣勘探的“硬骨頭”[4-9]。由此促使勘探家們思考在構(gòu)造相對(duì)平緩的沖斷帶前鋒開始探索，這里理論而言保存條件較好，取得了一些發(fā)現(xiàn)，并主要集中在淺層4 500 m以上[10-12]。

四川盆地是中國西南部的一個(gè)典型大型疊合含油氣盆地，其西北部(川西北)的龍門山山前是沖斷帶-盆地構(gòu)造區(qū)油氣勘探的一個(gè)典型實(shí)例[13,14]。該區(qū)勘探歷史悠久，最早可以追溯到20世紀(jì)70年代，當(dāng)時(shí)沿襲構(gòu)造高點(diǎn)找油的傳統(tǒng)勘探思路，先后在推覆帶上盤的河灣場、礦山梁以及前緣隆起帶的九龍山地區(qū)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)勘探，個(gè)別井如龍?zhí)?井測試獲得過高產(chǎn)氣流，但一直未能獲得區(qū)域上的規(guī)模性突破。但有意義的是，礦山梁構(gòu)造礦2井具有優(yōu)質(zhì)的儲(chǔ)集性能，可測試卻產(chǎn)水，說明油氣成藏的儲(chǔ)層和圈閉條件可能并不缺，油源和/或保存才是成藏的關(guān)鍵控制因素。有鑒于此，最近結(jié)合最新油氣勘探理論和先進(jìn)技術(shù)，如前所述，勘探家們?cè)跊_斷帶前鋒開始探索，結(jié)果取得成功，于雙魚石構(gòu)造鉆遇高產(chǎn)工業(yè)氣流井，展現(xiàn)出巨大的天然氣勘探前景[15,16]，扭轉(zhuǎn)了前期在沖斷帶勘探未獲規(guī)模突破的局面，同時(shí)也揭示出研究區(qū)山前沖斷帶-盆地結(jié)合部地區(qū)成藏的復(fù)雜性與多變性，與同類實(shí)例相比[10-12]，這是一個(gè)難得的差異成藏實(shí)例，且目的層埋深超深(>6 500 m)。因此弄清差異成藏特征并揭示差異成藏規(guī)律是拓展下步勘探領(lǐng)域亟待解決的問題，而且這一特征可能是全球所有造山帶—含油氣盆地結(jié)合部的普遍特征，所以相關(guān)研究認(rèn)識(shí)還可望具有普適意義。

對(duì)此，前期研究相對(duì)較為薄弱，一方面是由于前期缺乏規(guī)模產(chǎn)能效益；所以勘探程度不高，資料有限，關(guān)注程度也相對(duì)較低，另一方面為數(shù)不多的研究總體是以宏觀烴源、氣源方面的工作居多，少有具體論述成藏期次和演化方面的研究，且缺乏對(duì)比，成藏規(guī)律不清[14-16]。有鑒于此，本文擬主要從包裹體地球化學(xué)特征角度，結(jié)合其他成藏地質(zhì)條件，包括烴源巖生排烴史以及構(gòu)造熱演化史等方面的研究成果，綜合開展川西北龍門山?jīng)_斷帶-盆地結(jié)合部不同構(gòu)造區(qū)的差異成巖-成藏特征對(duì)比研究，重點(diǎn)是從成藏期次及演化的角度出發(fā)，總結(jié)差異成藏規(guī)律與核心機(jī)制，目的如前所述，一方面是為下步勘探部署提供依據(jù)，另一方面作為一個(gè)典型實(shí)例，相關(guān)研究認(rèn)識(shí)可望具有普適意義。

1 地質(zhì)背景

四川盆地西北部(川西北)研究區(qū)地理上包括廣元、劍閣、旺蒼、蒼溪等地，大地構(gòu)造位置處于川北低緩斷褶帶、龍門山斷褶帶以及米倉山隆起帶的過渡區(qū)(圖1a)。中二疊統(tǒng)棲霞組目的層自沉積以來經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)[17,18]。中-晚二疊世峨眉地裂運(yùn)動(dòng)逐漸達(dá)到高潮[19]，表現(xiàn)為峨眉山玄武巖沿當(dāng)時(shí)近東西向的基底斷裂帶大規(guī)模噴發(fā)[20]，伴生的熱液作用被認(rèn)為是棲霞組白云巖儲(chǔ)層形成的主要因素之一[21]。此后，印支-燕山運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致研究區(qū)由被動(dòng)大陸邊緣逐漸演變?yōu)榍瓣懪璧兀Ｏ喑练e逐漸演變?yōu)殛懴喑练e[22]。后隨喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)的進(jìn)一步影響，龍門山逆沖推覆構(gòu)造持續(xù)活動(dòng)，由此造成研究區(qū)自西向東分異為沖斷造山帶、沖斷前鋒帶以及前緣隆起帶三大構(gòu)造區(qū)域(圖1b)，其中，沖斷造山帶以礦山梁、河灣場構(gòu)造區(qū)為代表，棲霞組埋深3 000 m上下(中層)，沖斷前鋒帶以雙魚石構(gòu)造區(qū)為代表，埋深普遍超過7 000 m(超深層)，而前緣隆起帶以九龍山構(gòu)造區(qū)為代表，埋深在5 000～6 000 m(深層)。

川西北研究區(qū)具有多套生儲(chǔ)蓋組合及含油氣系統(tǒng)(圖2)。研究區(qū)在寒武紀(jì)沉積期位于綿陽-長寧裂陷槽北部的海槽沉積區(qū)(圖1a)，造成下寒武統(tǒng)烴源巖厚度大可達(dá)7 00 m[23,24]。隨后受加里東、柳江以及云南運(yùn)動(dòng)劇烈影響，寒武系至二疊系之間地層遭到不同程度缺失，僅保存了有限的地層[25]。至二疊系，最底部下二疊統(tǒng)梁山組為煤系烴源巖，但厚度有限，僅為數(shù)米[26]；中二疊統(tǒng)自下而上發(fā)育棲霞組與茅口組，均為碳酸鹽巖臺(tái)地沉積體系，棲霞組厚度為70～130 m，自下而上可分為棲一、棲二兩段，其中，棲一段以泥晶灰?guī)r、泥灰?guī)r為特征，是一套烴源巖層，而棲二段為一個(gè)重要成灘期，以顆粒巖類為主，是主要的儲(chǔ)層段[21]；茅口組下部沉積一套厚層泥灰?guī)r烴源巖層，上部為主要儲(chǔ)集段[27]。到晚二疊世，茅口組依次被龍?zhí)督M和長興組所覆蓋。由此可見，下寒武統(tǒng)與二疊系烴源巖是川西北中下二疊統(tǒng)氣藏的兩套重要潛在烴源巖層系[28,29](圖2)。

2 樣品與方法

儲(chǔ)層中的流體包裹體是儲(chǔ)層成巖過程被自生礦物晶格所捕獲而形成的油氣水包裹體。它們記錄了油氣水充注儲(chǔ)層時(shí)的組成、性質(zhì)以及物理化學(xué)條件。不同自生礦物或不同期次的膠結(jié)礦物捕獲的包裹體，其組成和物理化學(xué)性質(zhì)不同，這些特征是油氣藏形成演化歷史的直接標(biāo)志[30]。本次工作觀察包裹體成分類型及其分布，考慮到烴類包裹體中同期次形成的鹽水包裹體的均一溫度能夠近似于油氣成藏溫度的特征，結(jié)合烴源的埋藏史、熱演化史，以油氣生成、運(yùn)移、聚集的階段性理論，按照“分段捕獲”原理綜合分析[31]，進(jìn)而確定研究區(qū)中二疊統(tǒng)油氣成藏期次及時(shí)間。

研究樣品取自川西北不同構(gòu)造區(qū)共7口取心井的棲霞組，其中以礦山梁為代表的沖斷帶1口井(礦2)，以雙魚石為代表的沖斷前鋒帶有5口井(雙探2、雙探3、雙探8、雙探9以及雙探12)，以九龍山為代表的前緣隆起帶1口井(龍17)，樣品巖性除了龍17井、雙探2井主要為灰?guī)r外，其他均為白云巖。在通過光學(xué)顯微鏡0224對(duì)流體包裹體巖石學(xué)觀察的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步采用顯微鏡下安裝的Linkam THM600加熱冷卻臺(tái)對(duì)兩相含水包裹體進(jìn)行了顯微測溫，包裹體均一溫度采用循環(huán)觀測技術(shù)[32]。激光拉曼光譜則采用LabRAM HR800測得。

地層埋藏?zé)嵫莼窙Q定了烴源巖的生排烴歷史及相應(yīng)的含油氣流體活動(dòng)歷史，本次工作采用PetroMod10軟件在研究區(qū)不同構(gòu)造帶，分別選取礦2井、雙探3井以及龍17井進(jìn)行生排烴史恢復(fù)。埋藏過程中各階段構(gòu)造抬升及地層剝蝕厚度參考前人研究成果[33-35]，其中，礦2井、雙探3井以及龍17井的剝蝕厚度分別約為2 300 m、1 350 m以及1 200 m，而熱演化史在前人數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[20, 35,36]之上利用實(shí)測Ro數(shù)據(jù)進(jìn)行了約束。

3 包裹體地球化學(xué)特征

3.1 包裹體寄主成巖膠結(jié)物

已有研究表明，川西北中二疊統(tǒng)儲(chǔ)層以巖溶型白云巖儲(chǔ)層為特征，儲(chǔ)集空間以孔洞、裂縫為特征[37]?？锥?、裂縫內(nèi)主要可見三類膠結(jié)礦物，分別為鞍形白云石、方解石以及少量的石英，其中均發(fā)育數(shù)量不等的流體包裹體。根據(jù)基巖以及膠結(jié)物的生長關(guān)系，可判斷鞍形白云石充填時(shí)間最早，其主要形成于二疊紀(jì)峨眉地裂運(yùn)動(dòng)時(shí)期，與熱液活動(dòng)有關(guān)[21,38]，鑒于其形成時(shí)間早于三疊紀(jì)印支期構(gòu)造圈閉形成時(shí)間[39]，由此認(rèn)為鞍形白云石及其流體包裹體不適合于進(jìn)行油氣成藏研究，故本次工作主要運(yùn)用方解石和石英及其流體包裹體對(duì)成藏進(jìn)行分析。

鏡下觀察發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)不同構(gòu)造區(qū)儲(chǔ)層內(nèi)石英、方解石充填物含量具有明顯的差異，且具有一定的分布規(guī)律性。具體而言，推覆帶以礦山梁為例，儲(chǔ)層孔洞內(nèi)充填大量石英及伴生瀝青(圖3)，但極少見到方解石膠結(jié)物，這似乎暗示早期古油藏的存在，孔洞以充填原油為特征，且地下流體長期呈酸性環(huán)境，因而以石英的大量沉淀為特征。相比而言，沖斷前鋒帶的雙魚石地區(qū)石英膠結(jié)物欠發(fā)育，以發(fā)育方解石膠結(jié)物為主(圖4b，c)，瀝青往往與石英相伴生且同樣欠發(fā)育(圖4a)。而前緣隆起帶的九龍山地區(qū)與雙魚石地區(qū)類似，以發(fā)育方解石膠結(jié)物為特征(圖4d)，幾乎未見石英，儲(chǔ)層瀝青十分少見。

整體而言，從推覆帶-沖斷前鋒帶-前緣隆起帶，儲(chǔ)層中瀝青與石英含量逐漸遞減，而方解石含量逐漸增加，這似乎暗示了沖斷前鋒帶和前緣隆起帶的油氣充注流體環(huán)境與造山帶大不相同，瀝青與石英的欠發(fā)育可能暗示了原油的充注十分有限，且整體處于一種堿性環(huán)境中從而導(dǎo)致大量方解石的膠結(jié)沉淀[40]。

2.2 包裹體巖相學(xué)特征

石英與方解石中觀測到的包裹體主要為氣液兩相包裹體，氣液比在10%左右，部分5%(圖5a—d)。通過激光拉曼分析，發(fā)現(xiàn)包裹體成分以鹽水為主，也有不少氣態(tài)烴類，成分均為甲烷，以干氣為特征(圖5E)。此外，有意義的是，這些包裹體幾乎未發(fā)現(xiàn)熒光顯示。為查明包裹體無熒光的原因，對(duì)造山帶礦2井棲霞組固體瀝青通過激光拉曼法進(jìn)行了反射率測試，得到平均瀝青反射率(Rba)為1.45%，根據(jù)公式Ro=0.938Rb+0.314 5[41]換算得到的固體瀝青等效鏡質(zhì)體反射率(Ro)值為1.67%，反映了瀝青較高的成熟度以及高溫?zé)嵫莼卣鳌？梢酝茢?，相比于埋深達(dá)到3 000 m的礦山梁，沖斷前鋒帶雙魚石與前緣隆起帶九龍山棲霞組埋深均超過5 000 m，則經(jīng)歷了更高的熱演化程度。因此，包裹體內(nèi)未見熒光顯示可能與烴類的高成熟度以及高溫?zé)嵫莼嘘P(guān)，也有可能與原油充注有限有關(guān)。

圖4 雙魚石九龍山棲霞組儲(chǔ)層充填物特征Fig.4 Reservoir fillings of the Qixia Formation in Shuangyushi and Jiulongshan areasa.孔洞充填石英及少量瀝青，充填于鞍形白云石之后，雙探9井，埋深7 751.87 m；b.孔洞充填方解石，充填于鞍形白云石之后，雙探9井，埋深7 702.14 m；c.孔洞充填方解石，雙探2井，埋深5 743.70 m；d.孔洞充填方解石，龍17井，埋深5 859.83 m

圖5 川西北棲霞組石英與方解石包裹體特征Fig.5 Fluid inclusions within quartz and calcite cements in the Qixia Formation,Northwestern Sichuan Basina.石英當(dāng)中發(fā)育大量氣液兩相包裹體，礦2井，埋深2 405.80 m；b、c、d.方解石中發(fā)育大量氣液兩相包裹體，依次為龍17井(5 859.83 m)，雙探9井(7 727.25 m)，雙探12井(7 065.63 m)；e.方解石氣液兩相包裹體，激光拉曼光譜顯示氣體為甲烷，雙探9井，埋深7 702.14 m

2.3 包裹體均一溫度

共測試獲得棲霞組包裹體均一化溫度152個(gè)。具體而言，礦山梁測試包裹體38個(gè)，均來自礦2井，其中30個(gè)賦存于石英中，8個(gè)賦存在方解石中，所測試的均一溫度分布所圖6a所示?？梢娺@些流體包裹體的均一溫度整體存在2個(gè)主要“峰溫”，對(duì)應(yīng)2個(gè)溫度范圍，分別是140～160 ℃和180～200 ℃。其中，石英包裹體均一溫度 “峰溫”為140～160 ℃溫度區(qū)間，而方解石包裹體均一溫度 “峰溫”為180～200 ℃溫度區(qū)間。比較發(fā)現(xiàn)，方解石包裹體均一溫度“峰溫”位于石英包裹體均一溫度兩個(gè)“峰溫”之間。

雙魚石測試包裹體75個(gè)，來自埋深相近的雙探3、雙探9以及雙探12井，其中15個(gè)賦存于石英中，其余65個(gè)均為方解石包裹體，所測試的均一溫度分布所圖6b所示。可見這些流體包裹體的均一溫度也整體存在3個(gè)主要“峰溫”，對(duì)應(yīng)3個(gè)溫度范圍，分別是140～160 ℃、190～200 ℃以及220～260 ℃。其中，石英包裹體均一溫度僅存在單一的“峰溫”140～160 ℃，而方解石包裹體均一溫度則存在3個(gè)“峰溫”，分別對(duì)應(yīng)140～160 ℃、190～200 ℃與220～260 ℃三個(gè)溫度區(qū)間，且以190～200 ℃為主峰溫。比較發(fā)現(xiàn)，石英包裹體均一溫度相對(duì)于方解石包裹體均一溫度明顯偏低，這與礦山梁構(gòu)造所記錄的情況不同。

九龍山所有23個(gè)包裹體均賦存于方解石中，均來自龍17井，所測試的均一溫度分布所圖6c，可見均一溫度分布在130～180 ℃溫度范圍內(nèi)，僅存在一個(gè)“峰溫”150～160 ℃。

3 天然氣成藏演化過程

在上述包裹體地球化學(xué)特征研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合地層埋藏-熱演化史模擬結(jié)果(圖7，圖8，圖9)，綜合分析了川西北研究區(qū)不同構(gòu)造區(qū)的油氣成藏期次與演化，并分析了成藏機(jī)制。

3.1 礦山梁

將礦山梁石英包裹體均一溫度的2個(gè)“峰溫”投影到埋藏史-熱史圖中，發(fā)現(xiàn)大致可以和印支晚期(J1)與燕山晚期(K1)棲霞組埋深形成較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，反映了2期埋藏增溫引起的生烴與流體活動(dòng)(圖7)。這2段“峰溫”并非連續(xù)分布，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，這2期“峰溫”與下寒武統(tǒng)、二疊系烴源巖生烴高峰相對(duì)應(yīng)，從而可以判斷這兩期“峰溫”反映了兩期油氣充注過程。另外，方解石包裹體均一溫度“峰溫”既可以對(duì)應(yīng)于中生代的燕山期，也可以對(duì)應(yīng)于新生代的喜馬拉雅期，考慮到中生代棲霞組原油大量充注，酸性環(huán)境下方解石難以沉淀，因此儲(chǔ)層內(nèi)有限的方解石膠結(jié)物極有可能是喜山期油氣藏抬升破壞過程中儲(chǔ)集層流體釋放后形成的，其形成時(shí)間晚于石英中的包裹體，且這也與礦山梁中棲霞組含氣性差特征相符[42]。綜上，礦山梁地區(qū)棲霞組成藏過程存在2個(gè)油氣成藏期和1個(gè)油氣藏破壞期。

圖6 川西北棲霞組包裹體均一溫度分布Fig.6 The distribution of homogenization temperatures of fluid inclusions in the Qixia Formation,Northwestern Sichuan Basina.礦山梁，b.雙魚石，c.九龍山

進(jìn)一步結(jié)合礦山梁、河灣場棲霞組以油型氣為主的特征[43]，推斷沖斷帶主體由于處于龍門山推覆帶，構(gòu)造十分活躍，深大斷裂極其發(fā)育，且以Ⅰ型干酪根為特征的下伏下寒武統(tǒng)烴源巖在研究區(qū)厚達(dá)700余米，產(chǎn)生巨量的油氣(主要為原油)并沿?cái)嗔堰M(jìn)入儲(chǔ)層，此時(shí)圈閉剛剛形成于晚三疊世[44]，從而形成大規(guī)模古油藏。在埋藏環(huán)境下有機(jī)酸溶蝕及自生石英沉淀[45]：2KAlSi3O8(鉀長石)+2H++H2O→AlSiO5(OH)4(高嶺石)+4SiO2+2K+。已有研究表明，下寒武統(tǒng)烴源巖中普遍含有一定量的鉀長石、斜長石及黏土礦物[46]，在酸性條件下很容易發(fā)生長石及黏土礦物溶蝕作用，并形成SiO2沉淀，因此當(dāng)充足的含SiO2酸性流體進(jìn)入儲(chǔ)集層時(shí)即發(fā)生大規(guī)模石英的沉淀。雖然早白堊世中二疊統(tǒng)烴源巖開始生烴并充注，但其貢獻(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及下寒武統(tǒng)烴源巖的供烴貢獻(xiàn)。第2期油氣充注到了晚白堊世，中二疊統(tǒng)埋深達(dá)到史上最大，此時(shí)Ro可達(dá)2.0%，原油已大量裂解形成天然氣，而重質(zhì)組分則隨縮聚作用演變?yōu)闉r青質(zhì)。新生代的喜山運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致龍門山強(qiáng)烈的推覆抬升活動(dòng)，抬升幅度可達(dá)到近5 000 m，引起深大斷裂開啟以及圈閉的破壞，油氣藏遭到破壞，壓力釋放地層水以及淡水充注，地下酸堿環(huán)境發(fā)生改變，進(jìn)而有利于晚期方解石的形成。

圖7 礦山梁地區(qū)地層埋藏生烴史及油氣成藏演化圖(礦2井)Fig.7 The diagram showing the hydrocarbon generation history under burial and the process of hydrocarbon accumulation and evolution in Kuangshanliang area (Well Kuang 2)

3.2 雙魚石

將雙魚石包裹體均一溫度的2個(gè)“峰溫”投影到埋藏史-熱史圖中，發(fā)現(xiàn)大致可以和燕山早期(J2)以及燕山晚期(J3—K1)棲霞組埋深形成較好的對(duì)應(yīng)關(guān) 系，反映了2期埋藏增溫引起的生烴與流體活動(dòng)(圖8)。這2段“峰溫”并非連續(xù)分布，進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，這兩期“峰溫”與下寒武統(tǒng)、二疊系烴源巖生烴高峰相對(duì)應(yīng)，反映了兩期油氣充注過程。

進(jìn)一步結(jié)合雙魚石中二疊統(tǒng)以混合氣為特征[28-29]，推斷雙魚石沖斷前鋒帶棲霞組位于原地構(gòu)造帶，由于構(gòu)造活動(dòng)相對(duì)較弱，深大斷裂欠發(fā)育，中侏羅世僅有限的來自下伏烴源巖油氣經(jīng)斷裂進(jìn)入儲(chǔ)層，導(dǎo)致石英包裹體“峰溫”主要出現(xiàn)于該階段，且石英膠結(jié)沉淀過程與礦山梁類似。不同的是，該區(qū)域石英及伴生瀝青整體欠發(fā)育，僅局部可見，暗示原油充注有限。與此同時(shí)，在快速沉降背景下，有限原油發(fā)生熱裂解產(chǎn)氣，且二疊系Ⅱ型干酪根(棲霞與茅口組)以及Ⅲ型干酪根(梁山組)直接生氣并近源充注，從而導(dǎo)致該溫度段的方解石包裹體顯示頻率也相對(duì)較高。

圖8 雙魚石地區(qū)地層埋藏生烴史及油氣成藏演化圖(雙探3井)Fig.8 The diagram showing the hydrocarbon generation history under burial and the process of hydrocarbon accumulation and evolution in Shuangyushi area (Well Shuantan 3)

第2期充注發(fā)生于晚侏羅至早白堊世，此時(shí)油氣基本進(jìn)入干氣階段，方解石包裹體均一溫度普遍達(dá)到200 ℃，且該溫度段顯示頻率最高，表明此時(shí)原油已經(jīng)大量裂解，早期酸性環(huán)境已演變?yōu)閴A性環(huán)境從而導(dǎo)致石英沉淀欠發(fā)育而方解石大量沉淀。新生代的喜馬拉雅期，擠壓以及抬升影響相對(duì)有限，地表剝蝕厚度1 350 m明顯小于礦山梁地區(qū)，加之深大斷裂欠發(fā)育，因而并未有明顯的油氣散失跡象，而以穩(wěn)定保持為特征。

3.3 九龍山

將九龍山包裹體均一溫度的1個(gè)“峰溫”投影到埋藏史-熱史圖中，發(fā)現(xiàn)大致可以和燕山晚期(K1)棲霞組埋深形成較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，反映了該期埋藏增溫引起的生烴與流體活動(dòng)(圖9)。與此同時(shí)，這期“峰溫”與中二疊統(tǒng)烴源巖生烴高峰相對(duì)應(yīng)，反映了一期油氣充注過程，即僅存在1個(gè)油氣成藏期。

進(jìn)一步結(jié)合九龍山中二疊統(tǒng)以煤型氣為特征[28]，推斷前緣隆起帶由于遠(yuǎn)離推覆造山帶，擠壓應(yīng)力弱且作用時(shí)間相對(duì)更晚。一方面，該區(qū)域幾乎不發(fā)育深層斷裂，下寒武統(tǒng)烴源巖早期生成的原油由于缺乏通道而無法向上運(yùn)移，因此這也是該區(qū)域儲(chǔ)層瀝青以及石英幾乎不發(fā)育的主要原因；另一方面，九龍山構(gòu)造圈閉在晚侏羅世才形成[39]，而下寒武統(tǒng)與二疊系烴源巖分別于三疊紀(jì)與早侏羅世達(dá)到生油高峰，由于缺乏有效的圈閉，早期油氣可能無法有效聚集，因此，該區(qū)域僅發(fā)育1期與中二疊統(tǒng)生氣高峰相對(duì)應(yīng)的油氣充注，這也導(dǎo)致天然氣以Ⅱ型干酪根以及Ⅲ型干酪根生成的煤型氣為主。隨后的新生代喜山期，由于擠壓及構(gòu)造抬升影響相對(duì)較弱，地表剝蝕厚度僅1200 m，加之缺乏區(qū)域深層斷裂，因而同樣未有明顯的油氣散失跡象，以穩(wěn)定保持為特征。

圖9 九龍山地區(qū)埋藏生烴史及油氣成藏演化圖(龍17井)Fig.9 The diagram showing the hydrocarbon generation history under burial and the process of hydrocarbon accumulation and evolution in Jiulongshan area (Well Long 17)

3.4 不同構(gòu)造區(qū)差異成藏演化過程

綜合上述，可以通過對(duì)比川西北不同構(gòu)造區(qū)棲霞組的成巖-成藏特征差異，結(jié)合成藏期次和時(shí)間，總結(jié)不同構(gòu)造分區(qū)差異成藏演化過程，歸納成藏規(guī)律。如圖10，推覆沖斷帶由于強(qiáng)烈的擠壓活動(dòng)以發(fā)育深大逆沖斷層為特征，從而溝通下伏下寒武統(tǒng)烴源巖，有利于原油的充注并形成古油藏，時(shí)間在印支晚期(J1)。后燕山晚期(K1)的二疊系油氣充注有限。喜山期至今龍門山持續(xù)的構(gòu)造活動(dòng)造成大型逆沖斷裂的開啟和圈閉的破壞，不利于油氣藏的保存。

沖斷前鋒帶處于凹陷區(qū)的原地構(gòu)造帶，擠壓應(yīng)力相對(duì)較弱，以發(fā)育層內(nèi)原地疊瓦逆沖斷層為特征，大型斷裂系統(tǒng)欠發(fā)育，因此深層寒武系烴源巖生成的油氣充注有限，時(shí)間在印支晚期(J2)。后在燕山早期(J3—K1)，二疊系油氣大量充注。穩(wěn)定的構(gòu)造環(huán)境有利于油氣藏的長期穩(wěn)定保持。

圖10 川西北沖斷帶-盆地系統(tǒng)差異成藏演化示意圖Fig.10 The schematic diagram of differential hydrocarbon accumulation in the fold-thrust belt-basin system,Northwestern Sichuan Basin

前緣隆起帶受擠壓應(yīng)力影響最小，幾乎不發(fā)育逆沖斷層，以形成穹窿背斜構(gòu)造圈閉為特征，因此深層烴源巖由于缺乏縱向通道無法供烴，以中二疊統(tǒng)自生自儲(chǔ)為特征，時(shí)間在燕山晚期(K1)。后至喜馬拉雅期，與前鋒帶類似，穩(wěn)定的構(gòu)造環(huán)境同樣有利于油氣藏的穩(wěn)定保持?？梢姡赏聘矝_斷帶—沖斷前鋒帶—前緣隆起帶構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度逐漸減弱，這可能是造成不同構(gòu)造區(qū)差異成巖-成藏的關(guān)鍵因素，即穩(wěn)定保持是研究區(qū)天然氣規(guī)模成藏的主要原因。

4 勘探意義

據(jù)此，川西北沖斷前鋒帶雙魚石及其向南延伸區(qū)域與前緣隆起帶九龍山是下一步棲霞組勘探的重點(diǎn)區(qū)域。具體而言，劍閣至江油一線推覆體下盤的原地構(gòu)造區(qū)均是下一步的有利勘探區(qū)，即在目前雙魚石構(gòu)勘探熱點(diǎn)區(qū)域基礎(chǔ)上，還可進(jìn)一步向南延展。但在向盆地外的造山帶一側(cè)，則需謹(jǐn)慎，尤其油氣保存條件需要重點(diǎn)關(guān)注。另外，遠(yuǎn)離造山帶的九龍山地區(qū)，目前二疊系的勘探主要針對(duì)中二疊統(tǒng)茅口組，并獲得多口工業(yè)氣流井，而棲霞組的勘探尚未有實(shí)質(zhì)的進(jìn)展，主要原因是由于有限鉆井巖心發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)層質(zhì)量似乎有限，不及雙魚石、礦山梁地區(qū)[47]。結(jié)合本次研究，發(fā)現(xiàn)九龍山靠近二疊紀(jì)海槽區(qū)域(圖1a)，烴源巖厚度大且供烴效率高強(qiáng)度大，加之遠(yuǎn)離造山帶，構(gòu)造圈閉保存條件好，雖然儲(chǔ)層質(zhì)量一般，但依然是潛在的有利勘探區(qū)域。此外，針對(duì)全盆地而言，中下二疊統(tǒng)可能普遍發(fā)育類似海槽地貌，建議重視與較深水臺(tái)洼、臺(tái)槽毗鄰的類似緩坡或臺(tái)緣帶等發(fā)育區(qū)的地質(zhì)研究與勘探，這些將是優(yōu)質(zhì)烴源巖與儲(chǔ)層的有利疊合區(qū)帶。

此外，根據(jù)本次工作研究認(rèn)識(shí)，川西北研究區(qū)的棲霞組是一個(gè)典型的沖斷帶-盆地系統(tǒng)不同構(gòu)造區(qū)差異成藏實(shí)例，可供全球同類地質(zhì)背景實(shí)例參考。因此，建議加強(qiáng)全球范圍內(nèi)盆山結(jié)合部凹陷區(qū)的深層—超深層油氣勘探工作。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為，前陸前淵凹陷區(qū)構(gòu)造變形弱，圈閉不發(fā)育，成藏條件較差，難以形成規(guī)模性油氣藏[4]。雖然目前全球盆山結(jié)合部凹陷區(qū)勘探獲得一些突破，但主要以淺層(<4 000 m)油氣勘探為主[10-12]，鮮有深層—超深層(>6 000 m)勘探的報(bào)道。因此，雙魚石棲霞組大氣藏的發(fā)現(xiàn)為該領(lǐng)域的深層油氣勘探提供了實(shí)例，為全球其他盆山結(jié)合帶凹陷區(qū)的深層-超深層油氣成藏研究和勘探部署提供借鑒與參考。

5 結(jié)論

1) 川西北龍門山?jīng)_斷帶-盆地系統(tǒng)不同構(gòu)造區(qū)中二疊統(tǒng)棲霞組儲(chǔ)層成巖充填物特征差異明顯，表現(xiàn)為從推覆帶—沖斷前鋒帶—前緣隆起帶，儲(chǔ)層中瀝青與石英含量逐漸遞減，而方解石含量逐漸增加，反映沖斷前鋒帶和前緣隆起帶的油氣充注流體環(huán)境與造山帶大不相同，瀝青與石英的欠發(fā)育可能暗示了原油的充注十分有限，且整體處于一種堿性環(huán)境中從而導(dǎo)致大量方解石的膠結(jié)沉淀。

2) 礦山梁油氣藏經(jīng)歷了與下寒武統(tǒng)及中下二疊統(tǒng)烴源巖生烴高峰相對(duì)應(yīng)的兩期油氣充注以及因喜馬拉雅期構(gòu)造抬升導(dǎo)致的一期油氣藏破壞；雙魚石油氣藏經(jīng)歷了與下寒武統(tǒng)及中下二疊統(tǒng)烴源巖生烴高峰相對(duì)應(yīng)的兩期油氣充注，且以中下二疊統(tǒng)天然氣充注為主；九龍山油氣藏僅經(jīng)歷了一期與中下二疊統(tǒng)烴源巖生烴高峰相對(duì)應(yīng)的油氣充注。

3) 川西北不同構(gòu)造區(qū)成巖-成藏差異明顯，主要與不同構(gòu)造區(qū)差異構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)度有關(guān)，穩(wěn)定保持是天然氣規(guī)模成藏的主要原因，盆山結(jié)合部凹陷區(qū)的深層-超深層油氣勘探工作值得關(guān)注。

致謝：工作得到中國石油西南油氣田分公司勘探開發(fā)研究院，特別是油氣田地質(zhì)研究所和區(qū)域地質(zhì)研究所諸多專家的指導(dǎo)與幫助，誠致謝忱。