下?lián)P子黃橋地區(qū)龍?zhí)督M儲層流體包裹體特征及油氣成藏期研究

陳順勇，俞 昊,2，林春明，張 妮,2，張 霞，倪 培，丁俊英

(1.內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室，南京大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，南京 210093；2.中國石油化工股份有限公司 華東分公司，南京 210036)

下?lián)P子黃橋地區(qū)龍?zhí)督M儲層流體包裹體特征及油氣成藏期研究

陳順勇1，俞 昊1,2，林春明1，張 妮1,2，張 霞1，倪 培1，丁俊英1

(1.內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室，南京大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，南京 210093；2.中國石油化工股份有限公司 華東分公司，南京 210036)

根據(jù)流體包裹體的透射光和熒光鏡下觀察，江蘇黃橋地區(qū)二疊系龍?zhí)督M儲層樣品中包裹體較為發(fā)育，以鹽水和油包裹體為主，主要分布于石英裂紋和石英次生加大邊中，個體較小。油包裹體在藍光和紫外光激發(fā)下分別發(fā)黃綠色和藍白色熒光，表明研究區(qū)龍?zhí)督M油主要為中成熟階段。通過對研究區(qū)包裹體顯微測溫，結(jié)合埋藏史—熱史、構(gòu)造演化和成巖演化模式研究，該區(qū)包裹體均一溫度主要在89～93，115.4～126.3，135～147.6 ℃ 3個區(qū)間，認為黃橋地區(qū)龍?zhí)督M主要經(jīng)歷了3期油氣充注：第一期為73～70 Ma(晚白堊世)，第二期為58～52 Ma(古近紀早期)，第三期為45～38 Ma (古近紀中期)，以第二期和第三期為主。

流體包裹體；構(gòu)造演化；成巖作用；油氣成藏期；龍?zhí)督M；黃橋地區(qū)；下?lián)P子區(qū)

江蘇黃橋二氧化碳氣田產(chǎn)氣層主要位于上古生界泥盆—二疊系，說明黃橋地區(qū)上古生界內(nèi)部有發(fā)育大、中型氣田的圈閉和保存條件，該區(qū)HN9、蘇174及黃驗1等井均在上古生界見良好油氣顯示，且近期在二疊系龍?zhí)督M取得了工業(yè)油流突破，因此該區(qū)具有良好的油氣成藏前景及勘探潛力[1]。黃橋地區(qū)二疊系龍?zhí)督M儲層為碎屑巖儲集層，主要為砂巖孔隙含油，由于壓實作用強烈，油氣主要分布在次生溶蝕孔隙中。劉德漢等認為黃橋地區(qū)在白堊紀有2次含烴流體運聚現(xiàn)象，但在白堊紀末—第三紀的抬升作用階段，油氣大量散失，因此在喜馬拉雅期大量無機二氧化碳充注成藏，儲層中已不含烴類流體[2]。前人還對黃橋地區(qū)龍?zhí)督M的生物地層、沉積相、地球化學(xué)、構(gòu)造等方面做了一些研究[1-5]，提出很多有益看法，但對該區(qū)的油氣成藏期次及其充注時期等方面的研究尚顯不足。

儲層流體包裹體記錄了地質(zhì)歷史時期盆地內(nèi)烴類流體的生成、運移、聚集和后期演化等重要信息[6-13]。本文對黃橋地區(qū)龍?zhí)督M砂巖儲層流體包裹體巖相、熒光和均一溫度特征進行了詳細的研究，并結(jié)合地層埋藏史—熱史、構(gòu)造演化及成巖作用等，分析該區(qū)油氣成藏期次及充注時期，以期對該區(qū)的油氣勘探有所指導(dǎo)。

1 地質(zhì)概況

1.1區(qū)域地質(zhì)概況

揚子板塊主要形成于距今8億年前的晉寧運動，下?lián)P子地區(qū)位于其東段，是我國海相中、古生界發(fā)育和保存較為完整的地區(qū)之一(圖1)。下?lián)P子區(qū)北界以連云港—黃海斷裂、郯廬斷裂與華北板塊毗鄰，南界通過江山—紹興斷裂帶與華南板塊分隔，東側(cè)與環(huán)太平洋構(gòu)造帶相鄰，西側(cè)同特提斯構(gòu)造域相接[14-17]。揚子板塊的基底為具有雙層結(jié)構(gòu)的復(fù)雜深部構(gòu)造系統(tǒng)的前震旦系克拉通[18-19]。

黃橋地區(qū)位于下?lián)P子區(qū)蘇北斜坡，屬下?lián)P子盆地南京坳陷區(qū)，面積為1 896.7 km2。黃橋地區(qū)二疊系自下而上為棲霞組、孤峰組、龍?zhí)督M和大隆組，其中龍?zhí)督M可劃分為下、中、上3個巖性段，平均厚度210 m。龍?zhí)督M沉積時期，水體深度逐漸減小，物源供給較為充分，沉積物顯示為一套向上變粗的沉積旋回，依次沉積了濱淺海、三角洲前緣和三角洲平原沉積物，其中三角洲平原分支河道砂巖厚度較大，粒度相對較粗，含油氣性較好。

圖1 下?lián)P子黃橋地區(qū)地理位置Fig.1 Geographical location of Huangqiao area, Lower Yangtze Basin

1.2構(gòu)造演化

下?lián)P子黃橋地區(qū)構(gòu)造演化大致經(jīng)歷了平穩(wěn)隆降、擠壓推覆、拉張裂隙及隆升剝蝕等四大發(fā)育階段[1]：(1)印支運動前平穩(wěn)隆降階段：構(gòu)造環(huán)境比較穩(wěn)定，以振蕩運動為特征，屬于連續(xù)沉積的陸緣海和陸表海，極少火山活動，構(gòu)造形成簡單、平穩(wěn)，以隆坳構(gòu)造格局為特征。(2)印支晚期—燕山中期擠壓推覆階段：該階段地層遭受了最為強烈的構(gòu)造變形，揚子板塊與華北板塊相拼接，使下?lián)P子地區(qū)隆起造山，形成沖褶構(gòu)造，強烈的隆升、推覆造山使古、中生界地層遭受錯斷、走滑、褶曲和侵蝕。黃橋地區(qū)在印支晚期，形成相間排列的復(fù)雜背向斜褶皺，在燕山運動早中期，產(chǎn)生一系列逆沖斷層，也有新生的正斷層，致使原先的復(fù)式背向斜發(fā)生位置和形態(tài)的復(fù)雜變化。(3)燕山晚期—喜馬拉雅早期拉張裂陷階段：該階段下?lián)P子地區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場由擠壓轉(zhuǎn)變?yōu)镾E-NW向的拉張，表現(xiàn)為地層整體下降，廣泛接受上白堊統(tǒng)沉積，中新生界陸相地層形成NNE向的構(gòu)造格局。(4)喜馬拉雅晚期隆升剝蝕階段：此階段地層劇烈隆升并被剝蝕，此后，區(qū)內(nèi)普遍接受了新近系和第四系的坳陷型碎屑沉積[4]。

2 包裹體特征

包裹體按成因分為原生、假次生(圖2a)和次生包裹體(圖2b)[20]。本文以次生包裹體為研究對象，在配置于LEICA巖相顯微鏡上的英國制造LinkamTHMS600型冷熱臺上進行測溫實驗，測溫誤差小于1.0 ℃。

2.1包裹體巖相學(xué)特征

龍?zhí)督M儲層樣品中流體包裹體較為發(fā)育，顯微鏡下，原生包裹體整體呈現(xiàn)出個體較大、體壁較厚、散亂分布在石英顆粒中的特點，其均一溫度很高，一般大于200 ℃。次生包裹體主要分布在石英裂隙及次生加大邊中，多呈定向排列，包括油氣包裹體和鹽水包裹體。油氣包裹體呈棕紅色(圖2e)，形狀不規(guī)則，個體較小，多小于2 μm；鹽水包裹體類型主要為氣液兩相包裹體和純液相包裹體，少見氣體包裹體。氣液兩相包裹體中液相部分無色透明，氣相部分呈灰黑色、以球形或橢球形氣泡懸浮在液相中。純液相包裹體呈無色透明。鹽水包裹體絕大多數(shù)小于2 μm，偶見大于5 μm的包裹體。小于2 μm的包裹體因太小難以對其進行測溫等進一步分析，本文主要是對大于2 μm的包裹體進行顯微測溫研究。

圖2 下?lián)P子黃橋地區(qū)二疊系龍?zhí)督M儲層流體包裹體的透射光和熒光照片 a.呈條帶狀分布的假次生包裹體(溪1井, 1 866.7 m, 單偏光); b.呈串珠狀分布在石英裂紋中的次生包裹體(溪1井, 1 866.7 m, 單偏光); c.紫外光激發(fā)下石英次生加大邊中包裹體發(fā)藍白色熒光(N9井,1 813.5m); d.藍光激發(fā)下顆粒間充填油發(fā)黃綠色熒光(溪1井,1 871 m); e.棕紅色油包裹體(溪1井,1 555 m); f.藍光激發(fā)下石英裂紋中的包裹體呈黃綠色熒光(與圖2e同一視域,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包裹體熒光特征

物質(zhì)受激發(fā)光照射后使原來處于基態(tài)的分子吸收了某些特征頻率的能量后，可以從低能級躍遷到高能級(一定結(jié)構(gòu)的物質(zhì)只吸收一定能量的輻射)，躍遷后，通過發(fā)射相應(yīng)的光量子來釋放能量的方式回到基態(tài)的振動能級時，就產(chǎn)生熒光[21]。通常產(chǎn)生熒光物質(zhì)的分子中含有共軛雙鍵，共軛度越大，越容易被激發(fā)產(chǎn)生熒光。所以，絕大多數(shù)能發(fā)熒光的包裹體是其含有共軛雙鍵分子的芳香環(huán)或雜環(huán)化合物[21]，故鹽水包裹體和氣態(tài)包裹體一般不發(fā)熒光。

成巖礦物中的油包裹體是油氣活動的直接證據(jù)，其熒光特征反映了包裹體中有機質(zhì)的成熟度，隨著成熟度由低到高，油包裹體在紫外光激發(fā)下，其熒光特征由弱藍灰色—藍綠色—藍白色—藍色逐漸變化；相應(yīng)的在藍光激發(fā)下，其熒光特征由暗褐色—橘黃色—黃綠色—暗綠色逐漸變化。研究區(qū)龍?zhí)督M油包裹體在紫外光激發(fā)下發(fā)藍白色熒光(圖2c)，而在藍光激發(fā)下顆粒間或裂縫充填油以及油包裹體發(fā)黃綠色熒光(圖2d, e)，故推測研究區(qū)油氣主要為中成熟階段。

3 包裹體均一溫度

將含包裹體的樣品在熱臺中加熱至某一溫度時，包裹體中多相體系將變?yōu)榫惑w系。到達包裹體相態(tài)均一的溫度稱為流體包裹體的均一溫度。一方面，根據(jù)包裹體的均一溫度能恢復(fù)古流體溫度；另一方面，不同期次的流體其溫度一般不同，所以，根據(jù)包裹體均一溫度直方圖峰的特征，可以判斷油氣成藏的期次[22-28]。

黃橋地區(qū)溪1井包裹體均一溫度主要存在3個溫度集中段(圖3a)，分別為89～93，115.6～127.1，136.4～145 ℃，研究認為溪1井主要經(jīng)歷了3期油氣充注。溪2井包裹體均一溫度主要存在2個溫度集中段(圖3b)，分別為116.9～127.9和134.7～141.2 ℃，第一期油氣充注未檢測到，主要原因可能是包裹體太小而難以測定其均一溫度。黃橋地區(qū)龍?zhí)督M全區(qū)包裹體均一溫度主要存在3個溫度集中段(圖3c)，分別為89～93，115.4～126.3，135～147.6 ℃。故推測黃橋地區(qū)龍?zhí)督M主要經(jīng)歷了3期油氣充注。

4 油氣成藏期次及時代

4.1構(gòu)造演化與油氣成藏

黃橋地區(qū)構(gòu)造演化復(fù)雜，地層反復(fù)沉降—抬升。燕山期的擠壓推覆、喜馬拉雅期隆升剝蝕等構(gòu)造運動，導(dǎo)致地層抬升，遭受錯斷、走滑、褶曲和侵蝕等，形成大量斷層，故地層抬升階段難有油氣充注[2]。印支運動前的平穩(wěn)隆降和燕山晚期—喜馬拉雅期早期的拉張裂陷階段，地層平穩(wěn)下降，構(gòu)造環(huán)境穩(wěn)定，利于油氣充注，因此，研究區(qū)油氣充注主要發(fā)生在地層下降階段。將黃橋地區(qū)龍?zhí)督M3期油氣充注的均一溫度范圍投影到埋藏史—熱史圖上(圖4)，可以得到油氣成藏可能的時期，第一期為185～179 Ma (侏羅紀)或73～70 Ma(晚白堊世)；第二期為58～52 Ma(古近紀早期)；第三期為45～38 Ma(古近紀中期)。

圖3 下?lián)P子黃橋地區(qū)龍?zhí)督M流體包裹體均一溫度 a.溪1井; b.溪2井; c.全區(qū)(包括溪1、溪2及N9井的包裹體數(shù)據(jù))Fig.3 Homogenization temperatures of fluid inclusions in Permian Longtan Fomation, Huangqiao area, Lower Yangtze Basin

4.2成巖作用與油氣成藏

通過成巖作用、埋藏史—熱史及包裹體均一溫度研究，可見在185～179 Ma(侏羅紀早期)時(圖5)，黃橋地區(qū)龍?zhí)督M儲層剛進入中成巖階段A期，此時壓實作用繼續(xù)增強，石英次生加大邊發(fā)育，早期亮晶方解石膠結(jié)仍較強，伊/蒙混層大量形成，不利于油氣充注，油氣充注不明顯，因此185～179 Ma時間段油氣充注的可能性較小，第一期油氣充注主要發(fā)生在中成巖階段A期晚期至中成巖階段B期早期。因此認為該區(qū)油氣充注第一期為73～70 Ma(晚白堊世)、第二期為58～52 Ma(古近紀早期)、第三期為45～38 Ma (古近紀中期)。由包裹體均一溫度特征可見，處于第一期89～93 ℃區(qū)間的包裹體較少，第二期和第三期的包裹體較多，推測研究區(qū)以第二期和第三期油氣充注為主。

在73～70 Ma(晚白堊世)時(圖5)，地層處于中成巖階段A期晚期，此時壓實作用繼續(xù)加強，孔隙開始充填綠泥石，石英次生加大作用減弱，伊利石析出，碳酸鹽溶蝕，形成大量次生孔隙，并發(fā)生油氣充注。在58～52 Ma(古近紀早期)時(圖5)，儲層已經(jīng)進入中成巖階段A期末期，此時壓實作用繼續(xù)加強，形成較多孔隙充填綠泥石，伊利石較多析出，碳酸鹽繼續(xù)溶蝕，形成大量自生石英及次生孔隙，油氣充注開始減弱。在45～38 Ma(古近紀中期)期間(圖5)，儲層已經(jīng)進入中成巖階段B期，此時壓實作用繼續(xù)加強，形成大量孔隙充填綠泥石，次生孔隙的形成減弱，油氣充注繼續(xù)減弱。

圖4 下?lián)P子黃橋地區(qū)地層埋深變化及龍?zhí)督M油氣充注深度與時代Fig.4 Formation depth changes and burial historical diagrams showing determination of hydrocarbon charging times of Longtan Fomation in Huangqiao area, Lower Yangtze Basin

圖5 下?lián)P子黃橋地區(qū)龍?zhí)督M溪1井成巖作用與油氣充注關(guān)系Fig.5 Relationship between diagenesis evolution and hydrocarbon charging times in well Xi 1, Longtan Formation, Huangqiao area, Lower Yangtze Basin

綜上所述，由成巖演化模式的理論研究表明，從70 Ma到35 Ma，油氣注入逐漸減弱。由包裹體研究，從第一期到第三期，所測包裹體數(shù)量大致呈遞增趨勢變化，推測油氣充注逐漸增強。即黃橋地區(qū)主要的油氣充注時期在成巖作用油氣注入的減弱階段。

5 結(jié)論

1)黃橋地區(qū)龍?zhí)督M儲層樣品中包裹體較為發(fā)育，主要分布在石英裂紋中，其次在石英次生加大邊中。包裹體類型主要有鹽水包裹體和油包裹體，包裹體體積較小。

2)包裹體的熒光特征觀察表明，在藍光激發(fā)下，顆粒間充填油及油包裹體發(fā)黃綠色熒光；在紫外光激發(fā)下，油包裹體發(fā)藍白色熒光，表明黃橋地區(qū)龍?zhí)督M有機質(zhì)成熟度較高，主要處于中成熟階段。

3)研究區(qū)包裹體均一溫度主要在89～93，115.4～126.3，135～147.6 ℃ 3個區(qū)間。結(jié)合埋藏史—熱史、構(gòu)造演化和成巖演化模式研究，推測黃橋地區(qū)龍?zhí)督M主要經(jīng)歷了3期油氣充注，主要發(fā)生于中成巖階段A期晚期至中成巖階段B期早期。第一期為73～70 Ma(晚白堊世)，第二期為58～52 Ma(古近紀早期)，第三期為45～38 Ma (古近紀中期)，以第二期和第三期油氣充注為主，且主要的油氣充注時期為成巖作用油氣注入的減弱階段。

致謝：論文得到了中國石化華東分公司相關(guān)人員的支持和幫助，潘峰、曲長偉、王冰杰等參加了部分研究工作，在此一并表示感謝！

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(編輯徐文明)

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。

陳順勇(1988—)，男，碩士研究生，從事沉積學(xué)與石油地質(zhì)學(xué)研究。E-mail: wscsy2007@163.com。

國家自然科學(xué)基金項目(41272124)和南京大學(xué)“內(nèi)生金屬礦床成礦機制研究國家重點實驗室”自主研究基金項目(2009-Ⅱ-11)資助。