川西坳陷上三叠统须家河组的流体包裹体均一温度研究

山东省济钢高级中学 山东 济南 250001

正文：

地球演化的过程中，地质流体一直广泛参与，并且发挥着极其重要的作用，比如板块活动、构造作用等（王先彬等，1996）。同时，与人类生产生活相关的地震-火山活动、各种热液矿床的成矿作用，依然离不开地质流体的参与。目前，地质流体的相关研究，一直引领着地球科学的发展（王先彬等，1996）。作为地质流体最直接的标本，流体包裹体包含了各种物理、化学的相关信息，为科学研究地质流体提供了可靠的标本。

1.研究方法概述

在矿物晶体形成过程中，会出现各种晶格缺陷或穴窝，在其内部会封存一些地质流体，与固体的赋存矿物存在相的界限，所封存的地质流体保存至今则被称作流体包裹体。流体包裹体是一定地质时期成岩成矿流体的样品，一般假设其作为独立的地球化学体系，其特点包括：（1）均一体系：包裹体形成时，捕获在包裹体内的物质为均匀相，但是也发现存在非均匀体系捕获的包裹体；（2）封闭体系：包裹体形成后，没有物质的进入或逸出；（3）等容体系：包裹体形成后，包裹体的体积没有发生变化。一般认为只有符合上述假设的包裹体的测定结果才是有效的和可靠的。

流体包裹体的研究方法多种多样，主要有热力学分析、光学分析、光化学研究、有机化学分析（刘文斌等，2003；周慧等，2013）（图1）。显微测温法（热力学分析）测试目的是提供均一温度和盐度；透射光法和荧光法（光学分析）主要提供相态、性质、成分、丰度、共生组合关系等；单个包裹体非破坏性/破坏性分析方法（光化学分析）主要提供单个包裹体的流体成分、化学结构等；包裹体成分全分析（有机化学分析）主要提供包裹体混合成分、化学机构、同位素组成、年龄等。

根据流体包裹体的三个基本假设，认为流体包裹体刚形成时为均一态。随着时间的推移，温度、压力发生变化，地质流体发生分异，会出现两相或者三相的状态。利用冷热台进行测试时，则是让流体包裹体的相态逐渐逆变化为均一态，当达到均一态的温度即为研究所用的均一温度。川西坳陷上三叠统须家河组发育致密砂岩气藏，对于其成藏温度和时间存在较大争议。而流体包裹体技术是研究油气成藏特征的最直接有效的技术，因此本文采用流体包裹体的均一温度研究成藏温度和时间。

2.地质背景

川西坳陷位于四川盆地西北部，大地构造位置上处于龙门山造山带以东、扬子地块西北缘（图2）。川西坳陷晚三叠世沉积环境主要为海陆过渡相为主。以安县运动为界，下部地层为海相沉积为主，是为“须下盆”，沉积中心在安县-绵竹地区；上部地层为陆相沉积为主，是为“须上盆”，沉积中心在大邑及其周边地区。须家河组西部厚度较大，最大厚度超过4000m，向东逐渐减薄，以砂岩、泥岩为主。

川西坳陷发育三组断裂，分别是北东向、近南北向和近东西向。其中，西部的断层断距大、伸展长、深度大；南部地区的断层相对较弱；其他地区的最小。川西坳陷发育的断层主要有龙门山断裂、龙泉山断裂、彭县断裂、关口断裂。结合构造特征，川西坳陷分为五个构造带，为“两凹两凸一斜坡”。

图2 川西坳陷构造位置图(据朱如凯等，2009)

由于安县运动的存在，川西坳陷须家河组组含气系统也分为上下两个含气系统。下含气系统的烃源岩为马鞍塘-小塘子组，储层为须二段，盖层为须三段；下含气系统的烃源岩为须三段，储层为须四段，盖层为须五段。

3.数据结果

本次研究对象为须家河组储层（须二段、须三段、须四段），流体包裹体样品取自须家河组储层样品。经过偏光显微镜进行了流体包裹体的岩矿鉴定（图3），然后通过冷热台进行了分析测试，共测得315个数据（表1）。

图3 流体包裹体照片

表1 须家河组储层流体包裹体均一温度数据统计

须二段共测得113个均一温度数据，其中最大值151℃，最小值82℃，平均值111.49℃。共有两个温度峰值，分别是100℃-104℃，110℃-114℃（图4）。须三段共测得90个均一温度数据，其中最大值142℃，最小值68℃，平均值107.14℃。共有三个温度峰值，分别是85℃-89℃，100℃-104℃和110℃-114℃（图5）。须四段共测得113个均一温度数据，其中最大值145℃，最小值69℃，平均值102.92℃。共有三个温度峰值，分别是90℃-94℃和100℃-104℃（图6）。

图4 须二段均一温度直方图

图5 须三段均一温度直方图

图6 须四段均一温度直方图

4 讨论

4.1 油气活动温度特征及期次

目前，利用流体包裹体均一温度的直方图来确定油气的成藏期次是一种常用的方法（李明诚等，2005；刘可禹等，2013）。流体包裹体的温度范围就是油气的温度范围，其中温度频数较多的区间就是一个油气运移充注的主要时期。

须二段古流体的温度范围是82℃-151℃，其中主要活动范围是100℃-114℃。其中油气活动主要有两个期次，分别是95-99℃和105-109℃。

须三段古流体的温度范围是68℃-142℃，其中主要活动范围是85℃-114℃。其中油气活动主要有两个期次，分别是85℃-89℃，100℃-104℃和110℃-114℃。

须四段古流体的温度范围是69℃-145℃，其中主要活动范围是90℃-104℃。其中油气活动主要有两个期次，分别是90℃-94℃和100℃-104℃。

4.2 油气生成时间

通过测量与油气包裹体伴生的含烃盐水包裹体均一温度,依据古地温模式与储层埋藏史,可以确定与油气流体形成或与成藏对应的地层埋深及其相应的地质时代(即油气成藏时间)，该方法要求准确的包裹体均一温度。可靠的古地温模型和埋藏史模型是运用流体包裹体均一温度准确定年的前提(赵靖舟，2002；李美俊等，2007)。

由于川西坳陷在白垩纪前持续沉积，利用流体包裹体均一温度结合地层埋藏史—热史可以估算油气生成的主要时间。须二段的两期油气活动温度为95-99℃和105-109℃，根据埋藏史-热史图，对应的油气成藏时间为晚三叠世-中早侏罗世。须三段的三期油气活动温度为85℃-89℃，100℃-104℃和110℃-114℃，根据埋藏史-热史图，对应的油气成藏时间为中侏罗世-晚侏罗世。须四段的两期油气活动温度为90℃-94℃和100℃-104℃，根据埋藏史-热史图，对应的油气成藏时间为晚侏罗世。

图 7 油气主要成藏时间估算图

5.结论

川西坳陷须家河组发育致密砂岩气藏，本次研究经过系统采样及测试，通过流体包裹体的均一温度研究，认为：

（1）须二段具有2期油气活动期次；须三段具有3期油气活动期次 ；须四段具有2期油气活动期次。

（2）须二段主要成藏时间在晚三叠世-中早侏罗世；须三段主要成藏时间中侏罗世-晚侏罗世；须四段 主要成藏时间晚侏罗世。

6.展望

流体包裹体研究作为研究古流体的手段，目前正在快速发展。但是还存在一些待解决的问题，而这些正是未来研究的重点和难点，它们代表了流体包裹体研究的将来方向，它们分别是：

（1） 流体包裹体的鉴定标准；

（2） 单个流体包裹体的三维形态表述；

（3） 单个包裹体的气体成分和液体成分的定量测试；

（4） 流体包裹体技术与其他方法技术耦合解决地质问题；

随着分析测试技术手段的发展，这些问题最终都会被解决的。同时，将流体包裹体方法与其它地学领域以及其它学科、技术相结合也是今后研究的主要目标之一。

致谢：

感谢本次比赛为我提供了这样一个展示自我兴趣的机会，感谢老师在本次研究中对我的教育以及多次指点和帮助，感谢父母和老师给予我的鼓励，在我想放弃时是他们给予我前进的动力，是他们为我指明前进的方向。