西藏羌塘盆地中生代以来火山岩与油气的关系

南征兵李永铁张艳玲

1.中国石油勘探开发研究院 2.中国地质环境监测院

西藏羌塘盆地中生代以来火山岩与油气的关系

南征兵1李永铁1张艳玲2

1.中国石油勘探开发研究院 2.中国地质环境监测院

南征兵等.西藏羌塘盆地中生代以来火山岩与油气的关系.天然气工业,2010,30(2):45-47.

西藏羌塘盆地为我国陆上油气资源潜力巨大的一个中生代海相残留盆地,火山喷发频繁,尤以中生代为甚。通过对中生代以来火山岩时空分布规律及流体包裹体的研究,对火山岩与油气的关系进行了初步探讨。结论认为:盆地的烃类物质可能来自壳幔深部和浅层两方面,即盆地油气的一部分为生物成因,另一部分则可能为非生物成因;盆地内的部分火山岩可作为有效储层和盖层,岩浆热事件既可以加快烃源岩的热成熟,但同时也可能破坏掉已生成的油气藏。

羌塘盆地 中生代 火山岩 包裹体 油气成因 时空分布 岩浆活动

羌塘盆地为中侏罗世—早白垩世青藏高原巨型造山带之前陆盆地[1],位于特提斯—喜马拉雅构造域东段,盆地北部边界为可可西里—金沙江缝合带,南部边界为班公湖—怒江缝合带[2-4]。它是我国陆上面积最大的中生代海相残留盆地,盆地生、储、盖条件发育良好,配置合理,油气资源潜力巨大[5-8]。该区地史上火山喷发频繁,类型复杂,分布广泛,尤以中生代为甚。

1 火山岩期次划分及时空分布

1.1 三叠纪(印支期)火山岩

主要分布于盆地北部边界及西邻隆起的肖茶卡和盆地东北部的沱沱河地区,呈近东西向展布,为一套玄武质、安山质火山岩。

①肖茶卡地区:上三叠统肖茶卡组一段、杏仁状玄武岩及火山角砾岩,厚度大于100m;②沱沱河地区:肖茶卡组一段气孔状、杏仁体玄武安山岩、安山岩,总厚约160m;③江达地区:上三叠统甲丕拉组,可与肖茶卡组一段对比,为砂砾岩、砂岩夹石灰岩、安山岩、英安岩和流纹岩等,厚度为800～2000m。中三叠统丛拉组,可与康南组上部对比,为砂岩、泥岩及安山岩,厚度为300～800m。下三叠统普水桥组,可与康鲁组一段对比,为砂砾岩、泥岩夹凝灰岩及安山岩,厚度为300～1000m。

1.2 侏罗纪(燕山早期)火山岩

主要分布于藏色岗日、布若错和江尼茶卡一带,为海相和海陆交互相火山岩。中—下侏罗统那底岗日组(下侏罗统又称曲色组)火山岩断续出露在拉雄错—茶足日—那底岗日—马威山一带。在那底岗日附近,中下部为中—酸性凝灰岩、熔结凝灰岩、安山质沉凝灰岩、泥灰岩及页岩等;上部为安山岩、流纹质角砾凝灰岩夹英安质熔结凝灰岩、流纹质熔结角砾凝灰岩及沉凝灰岩,顶部夹粗安岩,总厚1670m。上侏罗统雪山组也见火山岩夹层,厚2.0m。在北羌塘半咸河—马料山一带见产于雀莫错组(J2q)的杏仁状橄榄玄武岩,厚300m,可分5个喷发旋回。

1.3 白垩纪(燕山晚期)火山岩

主要分布于双湖地区和沱沱河地区,为一套以紫红色砂砾岩与泥岩为主的陆相火山岩系,分布较零星。①双湖地区:与阿布山组同期异相,为一套粗安岩、安山岩、霞石碱玄岩等,厚2550m,西藏区测队称其为美日切错组,同位素年龄值(K-Ar法)为距今106Ma;②沱沱河地区:在通天河、沱沱河以北的白垩系下部,见一套不稳定的火山岩系,厚1138～2168m。

1.4 第三纪(喜马拉雅早期)火山岩

在藏北出露30余处,构成了长1000km、宽100～400km的宏伟新生代陆相火山岩带。大都呈平顶山、岩颈、次火山穹窿以及被剥蚀而残留的熔岩低丘状出露。古近系称纳丁错组,断续出露于康托—昂达尔错地层分区的康托、雀岗和纳丁错一带。新近系康托组,见含铁质玄武岩与橄榄玄武岩夹层,厚1000m。下伏双湖组为含凝灰质泥岩与凝灰岩或安山岩,K-Ar同位素年龄为距今31.1Ma。

1.5 第四纪(喜马拉雅晚期)火山岩

在藏北黑石湖地区,见响岩等直接覆盖在新近系紫红色砂砾岩层或现代湖积台地上。羌塘盆地的火山喷发活动不但期次多,而且每期喷发均有多旋回的特点,单次喷发少见。在时间上,从东至西逐渐变新。

1.6 火山岩形成的时空分布特点

中生代,火山岩的形成时代从北至南逐渐变新,即从北部的三叠纪、侏罗纪至南部的白垩纪。如北缘的拉竹龙—若拉岗日—金沙江镁铁质、超镁铁质岩蛇绿岩带形成于三叠纪拉张环境中;北羌塘坳陷和南羌塘坳陷,火山岩主要为钙碱系列的玄武质、安山质和流纹质火山岩组合,主体形成于侏罗纪的岛弧—活动陆缘环境;班公湖—东巧—镁铁质—超镁铁质岩蛇绿岩带,形成于侏罗纪,而其南侧的火山岩主要形成于早白垩世拉张环境中。

新生代,火山岩岩性复杂多样,主要分布在盆地北部地区。从东至西,由玄武质、碱性玄武质、安山质、英安质及少量流纹质火山岩构成。此外,尚有粗安质、粗面质和响岩质火山岩,它以碱钙性(偏碱性)和碱性火山岩为主,比中生代(以钙碱性系列为主)火山岩更偏碱性。第三纪则为大陆拉张型火山岩。

2 火成岩与油气的关系

根据火成岩气液烃包裹体,气、液相组分的测定可以了解到其组分(即CO2、H2S、CH4、H2O及C2H2、C2H4、C3H6、C4H6和C6H6)的组成、变化和来源。分析认为,羌塘盆地的烃类物质可能来自壳幔深部和浅层两方面,换言之,羌塘盆地油气的一部分为生物成因,另一部分可能为非生物成因的。

2.1 关于来源于壳幔深部的线索

据王碧香等(1987)的专题研究,对形成于上地幔顶部玄武岩透辉石中熔融包裹体气泡的组分,使用U1000型激光拉曼微探针进行测定(5个样品)其结果CO2含量为58%～93%,平均为65.2%,说明在上地幔顶部含有很高的CO2;此外,还测得 H2S、CH4、CO等8种组分。

杜乐天等(1995)还用激光拉曼探针在我国大麻坪、辉南、吉林汪清和蛟河等地二辉橄榄岩捕虏体矿物的流体包裹体中测得有丙烷(C3H8)、乙烯(C2H4)、丙烯(C3H6)和乙炔(C2H2)。地幔二辉橄榄岩内流体包裹体中上述脂肪族类碳氢化合物的存在,无疑为寻找非生物成因油气藏提供了重要线索。

此外,沉积层中丰富的有机物质还可以在岩浆期后热水溶液阶段萃取进入火成岩裂隙中形成气液烃包裹体。或在岩浆上升过程中,其边部萃取地层中有机物质在火成岩矿物中形成气液烃包裹体。火成岩的流体包裹体所测的烷烃类组分,有一部分可能是从地层中萃取的有机物质。

总之,通过对火成岩中流体包裹体的研究,获得烃类物质可以从沉积地层中萃取,也可能从壳幔深处提供的有机成因与无机成因并存的两种认识。

2.2 有机包裹体与油气的成熟度

本区中生代花岗斑岩和石英脉岩中含多种气液烃包裹体与液态烃有机包裹体与在气相成分中不含H2O,但含CO2及少量CH4,同时还含有C2、C3、C6等组分,反映油气与低成熟度油气相一致,也可属于低成熟度油气田。其流体包裹体的均一温度为98～140℃(6个)、160～210℃(18个)、240～320℃(30个),从包裹体均一温度,反映了油气从低成熟度至过成熟度的演化阶段(表1)。这反映了火成岩中的流体包裹体均一温度比地层中包裹体均一温度要高些。从地层中包裹体均一温度和有机包裹体组分相结合看出,本区中生代地层中油气应属于正在形成或形成高峰期,属于中(低)成熟度—高成熟度,可能与中国西部许多地区含油气盆地一样属于油气田,而不仅仅是油田。

2.3 火山岩的储集层和盖层

本区火山岩的油气储集层岩石类型多样,主要有火山角砾岩、火山碎屑岩、流纹岩、安山岩、凝灰岩等,在储油中,裂隙和孔隙共同起作用。

2.3.1 火山熔岩储集层

玄武岩类和安山岩类是火山熔岩中最主要的油气储集层。据赵澄林(1996)的研究:在我国已建成具有一定规模的火山岩油气田,例如:新疆准噶尔盆地石炭系玄武岩油田,苏北东台坳陷闵桥古近系玄武岩油田,济阳坳陷滨南和昌潍等的古近系玄武岩—安山岩油田,渤海海域石臼坨428构造和锦州20—2构造中生界玄武岩—安山岩油田及内蒙古二连盆地阿北中生界安山岩油田等。以上说明了玄武岩和安山岩已经成为遍布全国各地的不同时代油气田的重要储集层。

在羌塘盆地,玄武岩和安山岩分布很广,如那曲、沱沱河、逢错、安多、弯弯梁、那弄错、赞宗错、多格错仁、波涛湖、肖茶卡、改则、阿木岗日等地。此外,新生代玄武岩—安山岩分布于大横山北部、可可西里和祖尔肯乌拉山等地区。羌塘盆地玄武岩的气孔杏仁体含量大,其大小不一,大者可达8mm×6mm～13mm×10mm甚至更大。在气孔杏仁体中多数见有深色的流体包裹体。这说明玄武岩类和安山岩类是油气良好的储集层之一,是盆地油气储集层中重要的组成部分。

表1 羌塘盆地火成岩气液烃包裹体特征表

2.3.2 火山碎屑岩储集层

唐古拉群底部的那底岗日组(J1n)是一大套中酸性火山岩和火山碎屑岩。其底部以区域不整合覆盖在上三叠统的结扎群(又称肖茶卡群)之上。这些火山碎屑岩本身就有一定的孔隙度和渗透率,特别是凝灰岩和凝灰碎屑岩,可明显见有孔隙和裂隙的存在,而且其中还夹有一系列的火山碎屑沉积岩—沉积砂岩和砂砾岩的夹层。它们又覆盖在盆地中主要含油气建造之一的结扎群烃源岩之上,其重要性不容忽视。

2.3.3 油气的盖层

火山岩可成为油气藏的盖层。从目前研究情况看,分布较广的致密块状玄武岩,厚度大、分布广的致密的酸性火山灰沉积岩也可作为良好的盖层。印支—燕山早期岩浆活动形成的喷发性凝灰质火山岩与泥岩、泥灰岩一起,可能组成为良好的盖层。

2.4 热事件对油气形成的影响

盆地东南部的依仓玛坳陷原是该盆地中规模最大、坳陷最深、含油气建造发育最好的油气源区,但是由于燕山期大规模的岩浆侵入活动,不仅造成该坳陷中油气源岩内接触交代型变质岩的广泛发育,而且高温热液型的脉状矿物(如镜铁矿脉)和岩石(如石英脉)也广泛发育于中生代海相地层之中。高温热液活动导致了这一坳陷区内油气源岩的热变质和油气源岩内有机质的强烈分解,从而丧失了油气生成的能力。

羌塘盆地在主要油源岩形成后曾发生过2次较大规模的岩浆活动:一次是在晚侏罗世—早白垩世,这次岩浆热事件规模较大,对羌塘盆地油气生成有一定的影响;另一次是新近纪岩浆活动,这次热事件主要对北羌塘坳陷油气形成有一定的积极作用。

3 结论

1)羌塘盆地的油气既有有机成因,也有无机成因。中生代地层中油气应属于正在形成或形成高峰期,处于中(低)成熟度—高成熟度阶段。

2)盆地火山岩的油气储集层岩石类型多样,主要有火山角砾岩、火山碎屑岩、流纹岩、安山岩、凝灰岩等。盆地的安山岩和玄武岩类是火山熔岩中最重要的储层,火山碎屑岩中的凝灰岩和凝灰碎屑岩可作为储集层。致密块状玄武岩、酸性火山灰沉积岩以及凝灰质火山岩可作为良好的盖层。

3)盆地在主要油源岩形成之后,发生过2次较大规模的岩浆活动:一次是在晚侏罗世—早白垩世,对盆地油气生成有一定的影响;另一次是新近纪岩浆活动,对北羌塘坳陷油气形成起到一定的积极作用。

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(修改回稿日期 2009-12-10 编辑 罗冬梅)

DOI:10.3787/j.issn.1000-0976.2010.02.009

Nan Zhengbing,engineer,was born in1980.He graduated from Guangzhou Chemical Research Institute of China Academy of Sciences with a Ph.D degree in2009.He is now engaged in petroleum geological research and studies of overseas oil and gas exploration.

Add:No.20,Xueyuan Rd.,Haidian District,Beijing100083,P.R.China

Tel:+86-10-83592503 E-mail:nanzhengbing@petrochina.com.cn

Relationship between volcanic rocks and hydrocarbon origins in the Qiangtang Basin after Mesozoic in North Tibet

Nan Zhengbing1,Li Yongtie1,Zhang Yanling2
(1.PetroChina Petroleum Ex ploration and Development Research Institute,Beijing100083,China;2.China Institute of Geoenvironment Monitoring,Beijing100081,China)

NATUR.GAS IND.VOLUME30,ISSUE2,pp.45-47,2/25/2010.(ISSN1000-0976;In Chinese)

The Qiangtang Basin is a Mesozoic marine residual basin on the main land of China with a great potential of hydrocarbon resources,where volcanic activities occur frequently especially in Mesozoic era.Through in-depth investigation into the time-space distribution law of volcanic rocks and inclusions since the Mesozoic era,a preliminary study was made on the relationship between volcanic rocks and hydrocarbon origins.Conclusions were drawn as follows:a.Hydrocarbon matters may come from either the deep crust-mantle or the shallow formations,i.e.,some hydrocarbon may be biogenesis,and others abiogenesis;b.Some volcanic rocks within this basin can be taken as favorable reservoirs or cap rocks,and magmatic thermal events could accelerate the thermal evolution of hydrocarbon source rocks but could possibly destroy the formed hydrocarbon reservoirs.

Qiangtang Basin,Mesozoic,volcanic rock,inclusion,genesis,time-space distribution,magmatic activity

book=45,ebook=87

10.3787/j.issn.1000-0976.2010.02.009

南征兵,1980年生,工程师;2009年毕业于中国科学院广州地球化学研究所,获博士学位;现从事海外油气勘探及石油地质综合研究工作。地址:(100083)北京市海淀区学院路20号中国石油勘探开发研究院国际项目评价研究筹备组。电话: (010)83592503。E-mail:nanzhengbing@petrochina.com.cn