彭清華， 杜佰偉， 謝尚克

(1.中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局應(yīng)用地質(zhì)研究中心， 成都 610036； 2. 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局成都地質(zhì)調(diào)查中心， 成都 610081)

羌塘盆地是中國(guó)內(nèi)陸油氣勘探程度最低的含油氣沉積盆地[1]，具備良好生、儲(chǔ)、蓋石油地質(zhì)條件[2-3]，前人研究認(rèn)為羌塘盆地是青藏地區(qū)具有巨大油氣資源潛力和較好勘探前景的盆地[4-5]，是中國(guó)內(nèi)陸油氣勘探新區(qū)中最有希望取得勘探突破的重要目標(biāo)[6]，有望成為中國(guó)西部油氣資源戰(zhàn)略接替區(qū)[7]。盆內(nèi)油氣顯示點(diǎn)達(dá)210余處，其中昂達(dá)爾錯(cuò)古油藏規(guī)模最大[8]。學(xué)者主要對(duì)昂達(dá)爾錯(cuò)古油藏的沉積與構(gòu)造進(jìn)行了大量的分析，周文等[9]、趙政璋等[10]探討了昂達(dá)爾錯(cuò)古油藏形成和破壞機(jī)制，計(jì)算了油砂礦資源量；李啟來(lái)等[11]對(duì)隆鄂尼-昂達(dá)爾錯(cuò)古油藏帶的白云巖儲(chǔ)層特征進(jìn)行了研究，分析了不同古油藏區(qū)的儲(chǔ)層潛力；劉建清等[12]與陳文彬等[13]對(duì)昂達(dá)爾錯(cuò)古油藏白云巖儲(chǔ)層沉積特征與成因進(jìn)行了研究，認(rèn)為改古油藏白云巖為混合水交代成因。油源方面，王成善等[8]與伍新和等[14]對(duì)昂達(dá)爾錯(cuò)古油藏分布、構(gòu)造、沉積、油氣、有機(jī)地化等特征進(jìn)行了分析，認(rèn)為古油藏油源為下侏羅統(tǒng)曲色組油頁(yè)巖；秦建中[15]和南征兵等[16]認(rèn)為古油藏油氣來(lái)源于上侏羅統(tǒng)索瓦組和中侏羅統(tǒng)夏里組地層；汪雙清等[17]認(rèn)為油源為混源，上三疊統(tǒng)肖茶卡組地層是其主力烴源巖之一。油氣充注方面，王成善等[8]認(rèn)為羌塘盆地在晚侏羅-早白堊期和新近系至今發(fā)生了兩次生排烴過(guò)程，昂達(dá)爾錯(cuò)古油藏是初次生油的產(chǎn)物；李俊威等[18]認(rèn)為昂達(dá)爾錯(cuò)地區(qū)在晚侏羅-早白堊期存在兩期較大規(guī)模的油氣充注，古油藏主要形成于第二次油氣充注；夏國(guó)清等[19]提出該古油藏存在四期油充填和一期氣充填。油源對(duì)比是油氣地球化學(xué)研究領(lǐng)域的核心內(nèi)容之一[20]，盡管前人對(duì)羌塘盆地昂達(dá)爾錯(cuò)古油藏進(jìn)行了大量有益探討，但油源缺乏系統(tǒng)深入研究，長(zhǎng)期以來(lái)存在較大爭(zhēng)議，成為制約該區(qū)油氣成藏理論認(rèn)識(shí)的關(guān)鍵油氣地質(zhì)問(wèn)題，在一定程度上影響了該區(qū)油氣勘探。

現(xiàn)借鑒前人研究成果[21]，以飽和烴色譜-質(zhì)譜、單體烴碳同位素和流體包裹體等測(cè)試數(shù)據(jù)分析為基礎(chǔ)，通過(guò)生物標(biāo)志化合物和流體包裹體研究，結(jié)合盆地模擬分析，第一次全面系統(tǒng)地對(duì)羌塘盆地昂達(dá)爾錯(cuò)古油藏油苗和可能的烴源巖生物標(biāo)志化合物參數(shù)特征進(jìn)行對(duì)比分析，研究羌塘盆地昂達(dá)爾錯(cuò)古油藏的油源，分析油氣成藏條件，明確成藏組合方式和油氣大規(guī)模充注期次，劃分油氣成藏階段，探討成藏模式，旨在為羌塘盆地油氣勘探提供新的依據(jù)。

1 地質(zhì)概況

羌塘盆地位于青藏高原北部，大地構(gòu)造上被可可西里-金沙江縫合帶和班公湖-怒江縫合帶所圍限[22]，盆地面積約18.5萬(wàn)km2，該盆地整體呈現(xiàn)東西長(zhǎng)、南北窄的特征，總體為近東西向展布，是被相關(guān)地質(zhì)學(xué)者公認(rèn)的西藏地區(qū)面積最大的中生代海相含油氣沉積盆地[23-25]。羌塘盆地內(nèi)構(gòu)造較為復(fù)雜，自北向南總體上可將其劃分為北羌塘坳陷、中央隆起帶和南羌塘坳陷(圖1)[26-28]。

研究區(qū)構(gòu)造上位于羌塘盆地南羌塘凹陷中北部，中央隆起帶以南，主要沉積了下侏羅統(tǒng)(曲色組)、中侏羅統(tǒng)(色哇組、莎巧木組、布曲組、夏里組)和上侏羅統(tǒng)(索瓦組)等海相沉積地層(圖1)。下侏羅統(tǒng)曲色組(J1q)為一套碎屑巖組合，巖性主要為黑色頁(yè)巖和灰-灰黑色粉砂質(zhì)頁(yè)巖，夾少量灰色薄層狀粉砂巖、砂巖和泥灰?guī)r；中侏羅統(tǒng)色哇組(J2s)主要沉積了一套灰-灰黑色粉砂質(zhì)頁(yè)巖、粉砂巖和泥巖，并夾少量泥灰?guī)r；中侏羅統(tǒng)布曲組(J2b)巖石類(lèi)型主要為灰色泥晶灰?guī)r和少量生屑、砂屑灰?guī)r，偶夾極少量灰色粉砂巖。中侏羅統(tǒng)莎巧木組(J2sq)為一套細(xì)粒碎屑巖，主要為粉砂質(zhì)泥、粉砂巖和細(xì)粒砂巖。中侏羅統(tǒng)夏里組(J2x)為一套雜色極細(xì)碎屑巖，主要為泥頁(yè)巖和粉砂巖。上侏羅統(tǒng)索瓦組(J3s)為一套以碳酸鹽巖為主夾碎屑巖的巖石組合；中上侏羅統(tǒng)地層巖性具有“三砂夾兩灰”特征[27,30]。

圖1 羌塘盆地昂達(dá)爾錯(cuò)古油藏構(gòu)造位置及區(qū)域地層柱狀圖[26,29]Fig.1 Structure position and stratigraphic column map of Angdarco paleo-reservoir in Qiangtang Basin[26,29]

2 樣品采集與分析方法

系統(tǒng)采集了10件烴源巖樣品、6件古油藏油苗樣品進(jìn)行生物標(biāo)志化合物測(cè)試分析，10件含油白云巖樣品進(jìn)行包裹體測(cè)試分析。采集的烴源巖樣品巖性主要為油頁(yè)巖(3件)、泥灰?guī)r(3件)和泥巖(4件)，分別采自下侏羅統(tǒng)曲色組、中侏羅統(tǒng)布曲組和夏里組地層(圖2)。古油藏油苗和包裹體樣品為中侏羅統(tǒng)布曲組油砂(含油白云巖)。為了降低地表污染，盡量采集新鮮巖石樣品，采樣后立即用塑料樣品袋封存。在樣品采集過(guò)程中，為了減少地表有機(jī)質(zhì)對(duì)樣品影響，均剝?nèi)r石風(fēng)化表層采集新鮮的樣品，采集后立即用密封袋編號(hào)封存。

圖2 昂達(dá)爾錯(cuò)油苗與主要烴源露頭特征Fig.2 The outcrop characteristics of main source rocks and oil seepages in Angdarco area

樣品的生物標(biāo)志化合物樣品先被粉碎到小于200目，并進(jìn)行抽提，把飽和烴、芳烴從抽提物中分離出來(lái)，再使用中國(guó)石油大學(xué)(北京)重質(zhì)油國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)的Agilent7890-5975c氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)儀進(jìn)行測(cè)試分析，并嚴(yán)格按照《氣相色譜質(zhì)譜法測(cè)定沉積物和原油中生物標(biāo)志化合物》測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；飽和烴的色譜分析的載氣為99.999%氦氣，流速為1 mL/min，進(jìn)樣口溫度為300 ℃，傳輸線溫度300 ℃，色譜柱為HP-5MS彈性石英毛細(xì)柱(60 m×0.25 mm× 0.25 μm)，柱溫：初溫50 ℃，1 min; 20 ℃/min升溫至120 ℃，以4 ℃/min升至250 ℃，再以3 ℃/min升至310 ℃保持30 min。芳香烴色譜分析的載氣為 99.999%氦氣，進(jìn)樣口溫度為290 ℃，傳輸線溫度250 ℃，色譜柱為HP-5MS彈性石英毛細(xì)柱(60 m×0.25 mm×0.25 μm)，升溫程序：50 ℃保持1 min，再以15 ℃/min升至120 ℃，以3 ℃/min升至300 ℃，保持25 min；載氣流速：1 mL/min。質(zhì)譜EI源，絕對(duì)電壓1 047 V，全掃描。流體包裹體樣品的顯微測(cè)溫、測(cè)鹽使用的是THMS600G自動(dòng)冷熱臺(tái)，分析精度±0.1 ℃；樣品先進(jìn)行磨片和雙面拋光，制備成流體包裹體薄片，流體包裹體顯微熒光光譜測(cè)試使用的儀器為Maya 2000 Pro，運(yùn)用Yuanao顯微光譜分析軟件完成光譜數(shù)據(jù)分析及成圖；所有包裹體測(cè)試分析均在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)構(gòu)造與油氣資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。

3 油源分析

盡管生物標(biāo)志化合物的組成受多方面因素控制，并且在演化過(guò)程中會(huì)受到水洗和生物降解等作用的影響，但古油藏和母源的標(biāo)志性生物參數(shù)特征必然會(huì)存在某種程度的可對(duì)比性。因此，為了保證油源對(duì)比的科學(xué)和有效性，選擇了具有較好指示意義的特征性生標(biāo)參數(shù)進(jìn)行多因素油源對(duì)比分析。

羌塘盆地昂達(dá)爾錯(cuò)古油藏油苗與該區(qū)主要烴源巖生物標(biāo)志化合物圖譜表明，油苗與下侏羅統(tǒng)曲色組烴源巖規(guī)則甾烷ααα20RC27-C28-C29具有相似的“V”字形分布形式，C27、C29規(guī)則甾烷的相對(duì)含量明顯高于C28規(guī)則甾烷；而夏里組烴源巖的C27規(guī)則甾烷含量明顯高于C28、C29規(guī)則甾烷，整體呈現(xiàn)“L”字形分布形式；圖譜綜合顯示，油苗與下侏羅統(tǒng)曲色組烴源巖圖譜具有較明顯的相似性，均以C30藿烷、Ts(18α,-22，29，30-三降藿烷)含量相對(duì)較高和C28、Tm(17α,-22，29，30-三降藿烷)含量較低為特征[圖3(a)、圖3(b)、圖3(g)、圖3(h)]，而與中侏羅統(tǒng)布曲組和夏里組烴源巖存在明顯的差異[圖3(c)、圖3(d)、圖3(e)、圖3(f)]。

圖3 昂達(dá)爾錯(cuò)油苗與主要烴源巖色譜質(zhì)譜圖Fig.3 Mass chromatogram of saturated hydrocarbons for main source rocks and oil seepages in Angdarco area

羌塘盆地昂達(dá)爾錯(cuò)古油藏油苗與烴源巖ααα-C2920s/(20s+20R)-C29ββ/(αα+ββ)相關(guān)性、Pr/nC17-Ph/nC18(Pr為姥鮫烷，Ph為植烷，n為正構(gòu))相關(guān)性、C27/C29-姥鮫烷/植烷相關(guān)性和伽馬蠟烷/C30藿烷-Ts/Tm相關(guān)性(圖4)表明，昂達(dá)爾錯(cuò)油苗與下侏羅統(tǒng)曲色組烴源巖特征相似，而與中侏羅統(tǒng)布曲組和夏里組烴源巖特征存在明顯差異。

圖4 昂達(dá)爾錯(cuò)油苗與烴源巖生物標(biāo)志化合物參數(shù)對(duì)比圖Fig.4 Correlation diagram of biomarker parameters for source rocks and oil seepages in Angdarco area

中侏羅統(tǒng)布曲組烴源巖單體烴碳同位素分布在-34.761‰～-28.725‰，并隨單體烴碳數(shù)由低到高變化，單體烴同位素具有由低-高-低分布的趨勢(shì)，變化幅度明顯大于夏里組、曲色組可能烴源巖和含油白云巖；夏里組烴源巖單體烴同位素分布在-32.928‰～-29.966‰，各碳數(shù)同位素含量相對(duì)穩(wěn)定，普遍相對(duì)較低，明顯低于曲色組可能烴源巖和含油白云巖。下侏羅統(tǒng)曲色組油頁(yè)巖單體烴碳同位素不僅與含油白云巖原油一樣在C27、C30處具有碳同位素偏重的特征，同時(shí)其單體烴同位素與含油白云巖原油具有相似的變化趨勢(shì)，體現(xiàn)出兩者具有親緣性(圖5)。

圖5 昂達(dá)爾錯(cuò)古油藏油苗與烴源巖單體烴碳同位素對(duì)比圖Fig.5 Correlation diagram of individual hydrocarbon isotopic for oil seepages in Angdarco paleo-reservoir

綜上油源對(duì)比分析結(jié)果，認(rèn)為羌塘盆地昂達(dá)爾錯(cuò)地區(qū)古油藏的油源為下侏羅統(tǒng)曲色組烴源巖。

4 成藏期次分析

4.1 油包裹體熒光特征

究表明油包裹體的熒光顏色由紅-橙-黃-綠，再到藍(lán)白色的變化反映了有機(jī)質(zhì)向高成熟度的演化過(guò)程[31-33]。對(duì)羌塘盆地昂達(dá)爾錯(cuò)地區(qū)含油白云巖樣品進(jìn)行了流體包裹體熒光分析，如圖6所示。結(jié)果表明，樣品中主要檢測(cè)到鹽水、含烴鹽水和油包裹體等三類(lèi)，包裹體主要分布于晶間孔、溶蝕孔、裂縫內(nèi)充填的方解石和白云石中。流體包裹體大小3～18 μm，多集中在6～10 μm，平均為7 μm；包裹體形態(tài)不規(guī)則，規(guī)則形態(tài)主要有次圓狀、長(zhǎng)條形等，以次圓狀和不規(guī)則形為主。氣液比為0.04～0.15，多集中在0.06～0.10，平均0.08。研究區(qū)中侏羅統(tǒng)布曲組儲(chǔ)集層中主要捕獲了發(fā)藍(lán)色[圖6(b)]油包裹體，熒光光譜主峰為450～470 nm；以及黃綠色[圖6(e)]的油包裹體，熒光光譜主峰為490～510 nm。

圖6 昂達(dá)爾錯(cuò)古油藏油包裹體顯微特征(×100)及熒光光譜Fig.6 Characteristics of micro-beam and fluorescent spectrums of oil inclusions in Angdarco paleo-reservoir(×100)

流體包裹體均一溫度統(tǒng)計(jì)分析表明，羌塘盆地昂達(dá)爾錯(cuò)地區(qū)中侏羅統(tǒng)布曲組至少存在4期熱流體活動(dòng)，其均一溫度依次為：第一期熱流體的均一溫度為90～100 ℃，主峰溫度為90～95 ℃；第二期熱流體的均一溫度為110～140 ℃，主峰溫度為120～135 ℃；第三期熱流體的均一溫度為140～165 ℃，主峰溫度為140～155 ℃；第四期熱流體的均一溫度為165～195 ℃，主峰溫度為170～190 ℃[圖7(a)]，其中從第一、二和四期熱流體中均發(fā)現(xiàn)了同期的含烴包裹體和氣單相包裹體，從而反映了一、二和四期存在油氣充注事件。昂達(dá)爾錯(cuò)古油藏至少存在3期油氣充注，其均一溫度依次為：第一期熱流體的均一溫度為70～105 ℃，主峰溫度為85～100 ℃，發(fā)生了小規(guī)模的油氣充注；第二期熱流體的均一溫度為105～160 ℃，主峰溫度為125～140 ℃，為大規(guī)模油氣生成期；第三期熱流體的均一溫度為165～190 ℃，主峰溫度為175～190 ℃，主要為含烴鹽水[圖7(b)]。綜合分析認(rèn)為，研究區(qū)整體發(fā)育三期油氣充注，第1、2期為油充注，第3期為氣充注，第2期為油氣的充注高峰。

圖7 昂達(dá)爾錯(cuò)地區(qū)布曲組儲(chǔ)集層流體包裹體均一溫度統(tǒng)計(jì)直方圖Fig.7 The statistical histogram of homogenization temperature of fluid inclusions for Buqu Formation reservoirs in Angdarco area

4.2 油氣成藏期次分析

將羌塘盆地昂達(dá)爾錯(cuò)古油藏各期次的流體包裹體均一溫度數(shù)據(jù)投到該區(qū)的埋藏史圖中(含古地溫?cái)?shù)據(jù))，就可劃分確定不同期烴類(lèi)的成藏期次[26-31]，結(jié)合前人對(duì)研究區(qū)生烴期、構(gòu)造圈閉形成及破壞調(diào)整時(shí)期的研究成果[19,34]，綜合研究認(rèn)為羌塘盆地昂達(dá)爾錯(cuò)地區(qū)布曲組地層油氣充注存在3個(gè)歷史階段(圖8)。

圖8 南羌塘坳陷埋藏史與昂達(dá)爾錯(cuò)古油藏油氣充注期次[19,34]Fig.8 Burial history and oil-gas accumulation stages of Angdarco paleo-reservoir, southern Qiangtang depression[19,34]

一期為中-高成熟生油、少量充注階段，主要是晚侏羅世中晚期(151.6～158.7 Ma)，該時(shí)期主要發(fā)育大量鹽水和液態(tài)烴包裹體，油包裹體較少見(jiàn)，均一溫度主峰為85～100 ℃。二期為油氣大規(guī)模充注階段，主要是早白堊世早期(142.3～143.9 Ma)，該期油氣大量生成，同期也發(fā)育了大量被捕獲的油氣包裹體，該期包裹體主要為液態(tài)烴單相、氣-液兩相形式存在，流體包裹體的主峰溫度為125～140 ℃。三期為天然氣充注階段，主要是中新世中期(12.5～16.6 Ma)，該時(shí)期區(qū)內(nèi)烴源巖的有機(jī)質(zhì)已基本處于高-過(guò)成熟演化階段，主要為生成天然氣階段，該期的包裹體以氣態(tài)單相、氣-液兩相為主，均一溫度主峰為175～190 ℃。

5 成藏模式探討

在油源對(duì)比分析基礎(chǔ)上，結(jié)合前人油源研究成果[8，10，23-25]，認(rèn)為羌塘盆地下侏羅統(tǒng)曲色組頁(yè)巖(累計(jì)厚度達(dá)171.89 m)為昂達(dá)爾錯(cuò)古油藏油源，儲(chǔ)集層為中侏羅統(tǒng)布曲組砂屑灰?guī)r、白云巖(累計(jì)厚度大于50.84 m)，蓋層為布曲組厚度大于100 m的泥晶灰?guī)r；晚侏羅世末-早白堊世早期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)形成了大量斷裂，為油氣運(yùn)移提供了良好通道，構(gòu)成正常的“下生上儲(chǔ)”式成藏組合[圖9(a)]。

晚侏羅-早白堊時(shí)期，羌塘盆地處于萎縮消亡階段[35]，同時(shí)發(fā)生了規(guī)模的擠壓運(yùn)動(dòng)，造就了大量的中生代褶皺構(gòu)造。成藏期次研究表明，該區(qū)發(fā)生三次油氣充注，而昂達(dá)爾錯(cuò)古油藏最早形成于早白堊世早期的第二次油氣大規(guī)模充注時(shí)期(距今142.3～143.9 Ma)，該區(qū)的構(gòu)造圈閉的形成時(shí)間略早于第二次大規(guī)模油氣充注期，圈閉形成期與油氣充注時(shí)間配置合理，油氣經(jīng)過(guò)大規(guī)模運(yùn)移在昂達(dá)爾錯(cuò)背斜高構(gòu)造部位聚集，初步形成了昂達(dá)爾錯(cuò)古油藏的基本形態(tài)。昂達(dá)爾錯(cuò)古油藏在喜馬拉雅期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中被改造和破壞，其中古油藏的背斜構(gòu)造高部位被南北向的擠壓沖斷并遭受剝蝕，殘留的背斜南翼古油藏帶，即為現(xiàn)今的昂達(dá)爾錯(cuò)古油藏[圖9(b)][36]。

圖9 羌塘盆地昂達(dá)爾錯(cuò)古油藏成藏及破壞模式圖Fig.9 The pattern diagram of forming and destruction for paleo-reservoir of Angdarco area in Qiangtang Basin

6 結(jié)論

(1)羌塘盆地昂達(dá)爾錯(cuò)地區(qū)烴源巖和油苗的生物標(biāo)志化合物規(guī)則甾烷ααα20RC27-C28-C29圖譜和ααα-C2920s/(20s+20R)-C29ββ/(αα+ββ)、Pr/nC17-Ph/nC18、C27/C29-姥鮫烷/植烷、伽馬蠟烷/C30藿烷-Ts/Tm、單體烴碳同位素相關(guān)性等綜合研究表明，昂達(dá)爾錯(cuò)地區(qū)古油藏的油源為下侏羅統(tǒng)曲色組烴源巖。

(2)羌塘盆地昂達(dá)爾錯(cuò)古油藏流體包裹體研究表明，該古油藏存在3個(gè)油氣充注期；一期為中-高成熟、生油少量充注階段，主要是晚侏羅世中晚期(151.6～158.7 Ma)。二期為油氣大規(guī)模充注階段，主要是早白堊世早期(142.3～143.9 Ma)。三期為天然氣充注階段，主要是中新世中期(12.5～16.6 Ma)，該時(shí)期主要為生成天然氣階段。

(3)油源對(duì)比和流體包裹體研究表明，羌塘盆地昂達(dá)爾錯(cuò)古油藏油源為下侏羅統(tǒng)曲色組頁(yè)巖，儲(chǔ)集層為中侏羅統(tǒng)布曲組灰?guī)r、白云巖，蓋層為布曲組泥晶灰?guī)r，構(gòu)成正常的“下生上儲(chǔ)”式成藏組合。

(4)羌塘盆地昂達(dá)爾錯(cuò)古油藏最早形成于早白堊世早期的第二次油氣大規(guī)模充注時(shí)期(距今142.3～143.9 Ma)，并在喜馬拉雅期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中被改造和破壞后，形成了現(xiàn)今的古油藏。