鄂尔多斯盆地东部下古生界山西组流体包裹体测温及其反映的成藏史

2013-12-14吴晓青陈玉林唐建云

地下水 2013年1期

吴晓青，陈玉林，唐建云

(1.西北大学地质系，陕西西安710069;2.中国石油集团测井有限公司，陕西西安710021)

1 区域地质特征

鄂尔多斯盆地横跨陕、甘、宁、蒙、晋五省区，东邻吕梁，南接秦岭西，西与六盘、贺兰为邻，北与阴山接壤，面积25×104km2。经过30余年的勘探与开发，鄂尔多斯盆地正在崛起，日益成为我国重要的石油天然气能源基地。

鄂尔多斯盆地位于华北地台西缘，是中国第二大沉积盆地，是一个多旋回演化、多沉积类型的大型沉积盆地。现今构造面貌为一南北翘起，东翼缓而长，西翼短而陡的不对称向斜，坡降一般为6 m/km。依据现今构造特征，盆地可划分为6个二级构造单元，东为晋西挠褶带，西为西缘冲断带，南北分别为渭北隆起、伊盟隆起，中部为陕北斜坡、天环坳陷，采样区见图1。

盆地的基底为前寒武纪结晶变质岩系，沉积盖层经历了中晚元古代坳拉谷、早古生代陆表海、晚古生代海陆过渡、中生代内陆湖盆及新生代周边断陷等五大阶段，形成了下古生界陆表海碳酸盐岩、上古生界海陆过渡相煤系碎屑岩及中新生界内陆湖盆碎屑岩沉积的三层结构。盆地主体除缺失中上奥陶统、志留系、泥盆系及下石炭统外，地层基本齐全，沉积岩厚度约6 000 m。目前已经在盆地内发现了下古生界、上古生界及中生界三套含油气层系。

图1 鄂尔多斯盆地构造单元及研究区位置

2 流体包裹体特征及均一温度

2.1 流体包裹体特征

流体包裹体均一温度是研究地层所经历古温度和成藏期次最直接的古温标，同时也是现在最广泛应用的一种非破坏性研究分析方法，也是包裹体地球化学中的一个主要研究内容。

表1 包裹体测温样品

此次观察的包裹体片分布整个山西组各个深度段，见表1。砂岩中的包裹体主要分布在石英裂隙中，多未切穿后期加大边(见图2)。此外砂岩脉体中也含有一定的气态包裹体。

图2 含包裹体的裂隙未切穿石英加大边

显微镜下观察中有4种包裹体。可分为两类:盐水包裹体和有机包裹体，其中盐水包裹体约占40%，油气包裹体约为60%。盐水包裹体在本区砂岩中非常发育，且其个体大小分布范围大，主要为2～8μm，颜色较浅;气液比普遍小于10%，气相常呈灰黑色球形或椭球形悬浮在无色透明液相中，当气液比较小时，气相变成气泡可来回不停地跳动。有机包裹体具有特殊的地质意义，它反映了关键地质时间过程中油气形成、运移和聚集成藏以及成岩流体的综合信息，是油气成藏研究的重要手段和方法。研究区的有机包裹体又可分为三类:气液烃包裹体(气液比大于10%，)、气态烃(油相)、液态烃+盐水溶液两相有机包裹体(图3);单偏光镜下气态烃和液态烃，水相和液态烃相得界限清晰，液烃包裹体呈淡黄色、褐色;其中液烃包裹体占烃类包裹体含量的30%±，气液烃包裹体占15% ±，气烃包裹体占55% ±。

前人对于鄂尔多斯盆地流体包裹体已经有了一定的了解，并认为鄂尔多斯盆地上古生界砂岩储层发生过6期热流体活动，均与油气成藏有关，并以第2～6期的天然气成藏为主。结合埋藏史分析可知，油气成藏分别发生在距今220～190 Ma(T3中期—J1中期)、190～150 Ma(J1中期—J2中期)、150～130 Ma(J2中期—J2末期)、130～113 Ma(J2末期—K1中早期)、113～98 Ma(K1中早期—K1中晚期)、98～72 Ma(K1中晚期—K1末期)，并认为早侏罗世中期一中侏罗世末期、中侏罗世末期一早白里世末期是鄂尔多斯盆地上古生界天然气的主要成藏时期(刘建章，2005)。此次研究主要侧重于伊-陕斜坡东部，靠近晋西挠折带，希望对比研究区与整个陕北斜坡其他地区成藏过程中是否有所区别。

研究区内流体包裹体主要可见3期，其中第一期包裹体主要以盐水包裹体为主，烃类包裹体含量较少，第二期包裹体中含大量烃类包裹体，此外在部分加大边底部可见少量第三期包裹体。这与盆地其他地区有所不同，从构造的角度来说自早白垩世末，由于滨太平洋板块向华北板块的俯冲碰撞，导致盆地东部地壳垂直运动较水平运动更加显著。早白垩世之后，鄂尔多斯盆地东部开始逐步抬升，这极有可能是造成鄂尔多斯盆地东部晚期成藏的缺失的原因。

图3 脉体中的各类包裹体

2.2 流体包裹体均一温度

通过对目的层的包裹体分布情况及其热学特征进行分析研究，可以更好的了解研究区烃类的运移情况。

测温分析的原理比较简单，只要在光学显微镜上附加一种测温设备，就能在地质上有意义的各种透明(或半透明)矿物中广泛应用。其方法是在详细观察和辨认包裹体的各种物相(固相、液相、气相)基础上。通过升温或冷冻来测量各种相变时的温度。显微热台是均一法测温的主要仪器，本次试验采用的是英国林克姆(linkam)TS1500加热台。

本次测温选择了区块内所有太原组岩石样品进行包裹体测温，测温结果分布情况见图4:

图4 研究区山西组包裹体均一温度分布图

从实验均一温度可以看出研究区内的包裹体均一温度分布较广，其范围从70℃～160℃，其中第二期包裹体的峰值温度应为120℃～130℃。

经冷冻测试，流体包裹体的始熔温度都在-15℃以上，表明NaCl是NaCl-H2O体系中盐水溶液的主要成分。除去上述受烃类及CO2影响的大于零的数值，实验观察包裹体的冰点温度主要分布在0℃～3℃这一区间，换算成相应的盐度值后可以发现研究区捕获的同期盐水包裹体的盐度较低主要分布在0.3～2.5 wt%之间。

3 研究区油气成藏历史

前人研究表明:深度50 m范围内可近似视为恒温带深度，11.5℃可视为常温带地温，鄂尔多斯盆地现今属于中温型地温场，现今地温梯度平均为2.93，陕北斜坡东部地区为地温梯度高值区，地温梯度可达3.00℃/100m以上，地温梯度高值区呈北东向分布(任战利，2007)。本文的研究区恰好位于斜坡东部，处于地温较高值处。结合采样井的分层资料通过basin mod盆地模拟软件可作出符合的热史模型，图中蓝线为采样点的埋藏史，其主成藏期与热史图投影后落在150～130 Ma，见图5，这说明该地区山西组油气充注的时间发生在晚侏罗世末期至早白垩世早期，后期因为盆地的抬升，油气充注逐渐停止。