下扬子黄桥地区龙潭组储层流体包裹体特征及油气成藏期研究

陈顺勇，俞 昊,2，林春明，张 妮,2，张 霞，倪 培，丁俊英

(1.内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室，南京大学 地球科学与工程学院，南京 210093；2.中国石油化工股份有限公司 华东分公司，南京 210036)

下扬子黄桥地区龙潭组储层流体包裹体特征及油气成藏期研究

陈顺勇1，俞 昊1,2，林春明1，张 妮1,2，张 霞1，倪 培1，丁俊英1

(1.内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室，南京大学 地球科学与工程学院，南京 210093；2.中国石油化工股份有限公司 华东分公司，南京 210036)

根据流体包裹体的透射光和荧光镜下观察，江苏黄桥地区二叠系龙潭组储层样品中包裹体较为发育，以盐水和油包裹体为主，主要分布于石英裂纹和石英次生加大边中，个体较小。油包裹体在蓝光和紫外光激发下分别发黄绿色和蓝白色荧光，表明研究区龙潭组油主要为中成熟阶段。通过对研究区包裹体显微测温，结合埋藏史—热史、构造演化和成岩演化模式研究，该区包裹体均一温度主要在89～93，115.4～126.3，135～147.6 ℃ 3个区间，认为黄桥地区龙潭组主要经历了3期油气充注：第一期为73～70 Ma(晚白垩世)，第二期为58～52 Ma(古近纪早期)，第三期为45～38 Ma (古近纪中期)，以第二期和第三期为主。

流体包裹体；构造演化；成岩作用；油气成藏期；龙潭组；黄桥地区；下扬子区

江苏黄桥二氧化碳气田产气层主要位于上古生界泥盆—二叠系，说明黄桥地区上古生界内部有发育大、中型气田的圈闭和保存条件，该区HN9、苏174及黄验1等井均在上古生界见良好油气显示，且近期在二叠系龙潭组取得了工业油流突破，因此该区具有良好的油气成藏前景及勘探潜力[1]。黄桥地区二叠系龙潭组储层为碎屑岩储集层，主要为砂岩孔隙含油，由于压实作用强烈，油气主要分布在次生溶蚀孔隙中。刘德汉等认为黄桥地区在白垩纪有2次含烃流体运聚现象，但在白垩纪末—第三纪的抬升作用阶段，油气大量散失，因此在喜马拉雅期大量无机二氧化碳充注成藏，储层中已不含烃类流体[2]。前人还对黄桥地区龙潭组的生物地层、沉积相、地球化学、构造等方面做了一些研究[1-5]，提出很多有益看法，但对该区的油气成藏期次及其充注时期等方面的研究尚显不足。

储层流体包裹体记录了地质历史时期盆地内烃类流体的生成、运移、聚集和后期演化等重要信息[6-13]。本文对黄桥地区龙潭组砂岩储层流体包裹体岩相、荧光和均一温度特征进行了详细的研究，并结合地层埋藏史—热史、构造演化及成岩作用等，分析该区油气成藏期次及充注时期，以期对该区的油气勘探有所指导。

1 地质概况

1.1区域地质概况

扬子板块主要形成于距今8亿年前的晋宁运动，下扬子地区位于其东段，是我国海相中、古生界发育和保存较为完整的地区之一(图1)。下扬子区北界以连云港—黄海断裂、郯庐断裂与华北板块毗邻，南界通过江山—绍兴断裂带与华南板块分隔，东侧与环太平洋构造带相邻，西侧同特提斯构造域相接[14-17]。扬子板块的基底为具有双层结构的复杂深部构造系统的前震旦系克拉通[18-19]。

黄桥地区位于下扬子区苏北斜坡，属下扬子盆地南京坳陷区，面积为1 896.7 km2。黄桥地区二叠系自下而上为栖霞组、孤峰组、龙潭组和大隆组，其中龙潭组可划分为下、中、上3个岩性段，平均厚度210 m。龙潭组沉积时期，水体深度逐渐减小，物源供给较为充分，沉积物显示为一套向上变粗的沉积旋回，依次沉积了滨浅海、三角洲前缘和三角洲平原沉积物，其中三角洲平原分支河道砂岩厚度较大，粒度相对较粗，含油气性较好。

图1 下扬子黄桥地区地理位置Fig.1 Geographical location of Huangqiao area, Lower Yangtze Basin

1.2构造演化

下扬子黄桥地区构造演化大致经历了平稳隆降、挤压推覆、拉张裂隙及隆升剥蚀等四大发育阶段[1]：(1)印支运动前平稳隆降阶段：构造环境比较稳定，以振荡运动为特征，属于连续沉积的陆缘海和陆表海，极少火山活动，构造形成简单、平稳，以隆坳构造格局为特征。(2)印支晚期—燕山中期挤压推覆阶段：该阶段地层遭受了最为强烈的构造变形，扬子板块与华北板块相拼接，使下扬子地区隆起造山，形成冲褶构造，强烈的隆升、推覆造山使古、中生界地层遭受错断、走滑、褶曲和侵蚀。黄桥地区在印支晚期，形成相间排列的复杂背向斜褶皱，在燕山运动早中期，产生一系列逆冲断层，也有新生的正断层，致使原先的复式背向斜发生位置和形态的复杂变化。(3)燕山晚期—喜马拉雅早期拉张裂陷阶段：该阶段下扬子地区构造应力场由挤压转变为SE-NW向的拉张，表现为地层整体下降，广泛接受上白垩统沉积，中新生界陆相地层形成NNE向的构造格局。(4)喜马拉雅晚期隆升剥蚀阶段：此阶段地层剧烈隆升并被剥蚀，此后，区内普遍接受了新近系和第四系的坳陷型碎屑沉积[4]。

2 包裹体特征

包裹体按成因分为原生、假次生(图2a)和次生包裹体(图2b)[20]。本文以次生包裹体为研究对象，在配置于LEICA岩相显微镜上的英国制造LinkamTHMS600型冷热台上进行测温实验，测温误差小于1.0 ℃。

2.1包裹体岩相学特征

龙潭组储层样品中流体包裹体较为发育，显微镜下，原生包裹体整体呈现出个体较大、体壁较厚、散乱分布在石英颗粒中的特点，其均一温度很高，一般大于200 ℃。次生包裹体主要分布在石英裂隙及次生加大边中，多呈定向排列，包括油气包裹体和盐水包裹体。油气包裹体呈棕红色(图2e)，形状不规则，个体较小，多小于2 μm；盐水包裹体类型主要为气液两相包裹体和纯液相包裹体，少见气体包裹体。气液两相包裹体中液相部分无色透明，气相部分呈灰黑色、以球形或椭球形气泡悬浮在液相中。纯液相包裹体呈无色透明。盐水包裹体绝大多数小于2 μm，偶见大于5 μm的包裹体。小于2 μm的包裹体因太小难以对其进行测温等进一步分析，本文主要是对大于2 μm的包裹体进行显微测温研究。

图2 下扬子黄桥地区二叠系龙潭组储层流体包裹体的透射光和荧光照片 a.呈条带状分布的假次生包裹体(溪1井, 1 866.7 m, 单偏光); b.呈串珠状分布在石英裂纹中的次生包裹体(溪1井, 1 866.7 m, 单偏光); c.紫外光激发下石英次生加大边中包裹体发蓝白色荧光(N9井,1 813.5m); d.蓝光激发下颗粒间充填油发黄绿色荧光(溪1井,1 871 m); e.棕红色油包裹体(溪1井,1 555 m); f.蓝光激发下石英裂纹中的包裹体呈黄绿色荧光(与图2e同一视域,溪1井,1 555 m)Fig.2 Images under transmitted light and fluorescent light of fluid inclusions in Permian Longtan Fomation, Huangqiao area, Lower Yangtze Basin

2.2包裹体荧光特征

物质受激发光照射后使原来处于基态的分子吸收了某些特征频率的能量后，可以从低能级跃迁到高能级(一定结构的物质只吸收一定能量的辐射)，跃迁后，通过发射相应的光量子来释放能量的方式回到基态的振动能级时，就产生荧光[21]。通常产生荧光物质的分子中含有共轭双键，共轭度越大，越容易被激发产生荧光。所以，绝大多数能发荧光的包裹体是其含有共轭双键分子的芳香环或杂环化合物[21]，故盐水包裹体和气态包裹体一般不发荧光。

成岩矿物中的油包裹体是油气活动的直接证据，其荧光特征反映了包裹体中有机质的成熟度，随着成熟度由低到高，油包裹体在紫外光激发下，其荧光特征由弱蓝灰色—蓝绿色—蓝白色—蓝色逐渐变化；相应的在蓝光激发下，其荧光特征由暗褐色—橘黄色—黄绿色—暗绿色逐渐变化。研究区龙潭组油包裹体在紫外光激发下发蓝白色荧光(图2c)，而在蓝光激发下颗粒间或裂缝充填油以及油包裹体发黄绿色荧光(图2d, e)，故推测研究区油气主要为中成熟阶段。

3 包裹体均一温度

将含包裹体的样品在热台中加热至某一温度时，包裹体中多相体系将变为均一体系。到达包裹体相态均一的温度称为流体包裹体的均一温度。一方面，根据包裹体的均一温度能恢复古流体温度；另一方面，不同期次的流体其温度一般不同，所以，根据包裹体均一温度直方图峰的特征，可以判断油气成藏的期次[22-28]。

黄桥地区溪1井包裹体均一温度主要存在3个温度集中段(图3a)，分别为89～93，115.6～127.1，136.4～145 ℃，研究认为溪1井主要经历了3期油气充注。溪2井包裹体均一温度主要存在2个温度集中段(图3b)，分别为116.9～127.9和134.7～141.2 ℃，第一期油气充注未检测到，主要原因可能是包裹体太小而难以测定其均一温度。黄桥地区龙潭组全区包裹体均一温度主要存在3个温度集中段(图3c)，分别为89～93，115.4～126.3，135～147.6 ℃。故推测黄桥地区龙潭组主要经历了3期油气充注。

4 油气成藏期次及时代

4.1构造演化与油气成藏

黄桥地区构造演化复杂，地层反复沉降—抬升。燕山期的挤压推覆、喜马拉雅期隆升剥蚀等构造运动，导致地层抬升，遭受错断、走滑、褶曲和侵蚀等，形成大量断层，故地层抬升阶段难有油气充注[2]。印支运动前的平稳隆降和燕山晚期—喜马拉雅期早期的拉张裂陷阶段，地层平稳下降，构造环境稳定，利于油气充注，因此，研究区油气充注主要发生在地层下降阶段。将黄桥地区龙潭组3期油气充注的均一温度范围投影到埋藏史—热史图上(图4)，可以得到油气成藏可能的时期，第一期为185～179 Ma (侏罗纪)或73～70 Ma(晚白垩世)；第二期为58～52 Ma(古近纪早期)；第三期为45～38 Ma(古近纪中期)。

图3 下扬子黄桥地区龙潭组流体包裹体均一温度 a.溪1井; b.溪2井; c.全区(包括溪1、溪2及N9井的包裹体数据)Fig.3 Homogenization temperatures of fluid inclusions in Permian Longtan Fomation, Huangqiao area, Lower Yangtze Basin

4.2成岩作用与油气成藏

通过成岩作用、埋藏史—热史及包裹体均一温度研究，可见在185～179 Ma(侏罗纪早期)时(图5)，黄桥地区龙潭组储层刚进入中成岩阶段A期，此时压实作用继续增强，石英次生加大边发育，早期亮晶方解石胶结仍较强，伊/蒙混层大量形成，不利于油气充注，油气充注不明显，因此185～179 Ma时间段油气充注的可能性较小，第一期油气充注主要发生在中成岩阶段A期晚期至中成岩阶段B期早期。因此认为该区油气充注第一期为73～70 Ma(晚白垩世)、第二期为58～52 Ma(古近纪早期)、第三期为45～38 Ma (古近纪中期)。由包裹体均一温度特征可见，处于第一期89～93 ℃区间的包裹体较少，第二期和第三期的包裹体较多，推测研究区以第二期和第三期油气充注为主。

在73～70 Ma(晚白垩世)时(图5)，地层处于中成岩阶段A期晚期，此时压实作用继续加强，孔隙开始充填绿泥石，石英次生加大作用减弱，伊利石析出，碳酸盐溶蚀，形成大量次生孔隙，并发生油气充注。在58～52 Ma(古近纪早期)时(图5)，储层已经进入中成岩阶段A期末期，此时压实作用继续加强，形成较多孔隙充填绿泥石，伊利石较多析出，碳酸盐继续溶蚀，形成大量自生石英及次生孔隙，油气充注开始减弱。在45～38 Ma(古近纪中期)期间(图5)，储层已经进入中成岩阶段B期，此时压实作用继续加强，形成大量孔隙充填绿泥石，次生孔隙的形成减弱，油气充注继续减弱。

图4 下扬子黄桥地区地层埋深变化及龙潭组油气充注深度与时代Fig.4 Formation depth changes and burial historical diagrams showing determination of hydrocarbon charging times of Longtan Fomation in Huangqiao area, Lower Yangtze Basin

图5 下扬子黄桥地区龙潭组溪1井成岩作用与油气充注关系Fig.5 Relationship between diagenesis evolution and hydrocarbon charging times in well Xi 1, Longtan Formation, Huangqiao area, Lower Yangtze Basin

综上所述，由成岩演化模式的理论研究表明，从70 Ma到35 Ma，油气注入逐渐减弱。由包裹体研究，从第一期到第三期，所测包裹体数量大致呈递增趋势变化，推测油气充注逐渐增强。即黄桥地区主要的油气充注时期在成岩作用油气注入的减弱阶段。

5 结论

1)黄桥地区龙潭组储层样品中包裹体较为发育，主要分布在石英裂纹中，其次在石英次生加大边中。包裹体类型主要有盐水包裹体和油包裹体，包裹体体积较小。

2)包裹体的荧光特征观察表明，在蓝光激发下，颗粒间充填油及油包裹体发黄绿色荧光；在紫外光激发下，油包裹体发蓝白色荧光，表明黄桥地区龙潭组有机质成熟度较高，主要处于中成熟阶段。

3)研究区包裹体均一温度主要在89～93，115.4～126.3，135～147.6 ℃ 3个区间。结合埋藏史—热史、构造演化和成岩演化模式研究，推测黄桥地区龙潭组主要经历了3期油气充注，主要发生于中成岩阶段A期晚期至中成岩阶段B期早期。第一期为73～70 Ma(晚白垩世)，第二期为58～52 Ma(古近纪早期)，第三期为45～38 Ma (古近纪中期)，以第二期和第三期油气充注为主，且主要的油气充注时期为成岩作用油气注入的减弱阶段。

致谢：论文得到了中国石化华东分公司相关人员的支持和帮助，潘峰、曲长伟、王冰杰等参加了部分研究工作，在此一并表示感谢！

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(编辑徐文明)

FluidinclusionfeaturesandhydrocarbonaccumulationstagesofPermianLongtanFormation,Huangqiaoarea,LowerYangtzeBasin

Chen Shunyong1, Yu Hao1,2, Lin Chunming1, Zhang Ni1,2, Zhang Xia1, Ni Pei1, Ding Junying1

(1.SkateKeyLaboratoryforMineralDepositsResearch,SchoolofEarthSciencesandEngineering,NanjingUniversity,Nanjing,Jiangsu210093,China; 2.SINOPECEastChinaCompany,Nanjing,Jiangsu210036,China)

Transmitted light and fluorescence microscopy observations of fluid inclusions indicate that fluid inclusions are widespread in the Permian Longtan Formation in Huangqiao area of the Lower Yangtze Basin, mainly aqueous and oil inclusions. They usually distribute in small sizes in quartz cracks and quartz secondary enlargement edges. Oil inclusions show yellow-green and blue-white fluorescents respectively with blueray and ultraviolet excitations, thus indicating that the oil in the Longtan Formation in the study area is primarily in middle mature stage. Through the microscopic temperature measurement of inclusions, combined with the burial history-thermal history, tectonic evolution and diagenetic evolution model researches, it has been concluded that the homogenization temperature of inclusions has 3 intervals, 89-93, 115.4-126.3 and 135-147.6 ℃. Hydrocarbons in the Longtan Formation in Huangqiao area have experienced 3 major filling periods: the first period for 73-70 Ma (the Late Cretaceous), the second period for 58-52 Ma (the Early Paleogene), the third period for 45-38 Ma (the Middle Paleogene). The second and third stages are most important.

fluid inclusions; tectonic evolution; diagenesis; petroleum accumulation stage; Longtan Formation; Lower Yangtze Basin

1001-6112(2013)04-0389-06

10.11781/sysydz201304389

TE122.3+1

A

2012-06-08；

2013-05-17。

陈顺勇(1988—)，男，硕士研究生，从事沉积学与石油地质学研究。E-mail: wscsy2007@163.com。

国家自然科学基金项目(41272124)和南京大学“内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室”自主研究基金项目(2009-Ⅱ-11)资助。