川西坳陷上三疊統(tǒng)須家河組的流體包裹體均一溫度研究

山東省濟鋼高級中學 山東 濟南 250001

正文：

地球演化的過程中，地質(zhì)流體一直廣泛參與，并且發(fā)揮著極其重要的作用，比如板塊活動、構(gòu)造作用等（王先彬等，1996）。同時，與人類生產(chǎn)生活相關(guān)的地震-火山活動、各種熱液礦床的成礦作用，依然離不開地質(zhì)流體的參與。目前，地質(zhì)流體的相關(guān)研究，一直引領(lǐng)著地球科學的發(fā)展（王先彬等，1996）。作為地質(zhì)流體最直接的標本，流體包裹體包含了各種物理、化學的相關(guān)信息，為科學研究地質(zhì)流體提供了可靠的標本。

1.研究方法概述

在礦物晶體形成過程中，會出現(xiàn)各種晶格缺陷或穴窩，在其內(nèi)部會封存一些地質(zhì)流體，與固體的賦存礦物存在相的界限，所封存的地質(zhì)流體保存至今則被稱作流體包裹體。流體包裹體是一定地質(zhì)時期成巖成礦流體的樣品，一般假設(shè)其作為獨立的地球化學體系，其特點包括：（1）均一體系：包裹體形成時，捕獲在包裹體內(nèi)的物質(zhì)為均勻相，但是也發(fā)現(xiàn)存在非均勻體系捕獲的包裹體；（2）封閉體系：包裹體形成后，沒有物質(zhì)的進入或逸出；（3）等容體系：包裹體形成后，包裹體的體積沒有發(fā)生變化。一般認為只有符合上述假設(shè)的包裹體的測定結(jié)果才是有效的和可靠的。

流體包裹體的研究方法多種多樣，主要有熱力學分析、光學分析、光化學研究、有機化學分析（劉文斌等，2003；周慧等，2013）（圖1）。顯微測溫法（熱力學分析）測試目的是提供均一溫度和鹽度；透射光法和熒光法（光學分析）主要提供相態(tài)、性質(zhì)、成分、豐度、共生組合關(guān)系等；單個包裹體非破壞性/破壞性分析方法（光化學分析）主要提供單個包裹體的流體成分、化學結(jié)構(gòu)等；包裹體成分全分析（有機化學分析）主要提供包裹體混合成分、化學機構(gòu)、同位素組成、年齡等。

根據(jù)流體包裹體的三個基本假設(shè)，認為流體包裹體剛形成時為均一態(tài)。隨著時間的推移，溫度、壓力發(fā)生變化，地質(zhì)流體發(fā)生分異，會出現(xiàn)兩相或者三相的狀態(tài)。利用冷熱臺進行測試時，則是讓流體包裹體的相態(tài)逐漸逆變化為均一態(tài)，當達到均一態(tài)的溫度即為研究所用的均一溫度。川西坳陷上三疊統(tǒng)須家河組發(fā)育致密砂巖氣藏，對于其成藏溫度和時間存在較大爭議。而流體包裹體技術(shù)是研究油氣成藏特征的最直接有效的技術(shù)，因此本文采用流體包裹體的均一溫度研究成藏溫度和時間。

2.地質(zhì)背景

川西坳陷位于四川盆地西北部，大地構(gòu)造位置上處于龍門山造山帶以東、揚子地塊西北緣（圖2）。川西坳陷晚三疊世沉積環(huán)境主要為海陸過渡相為主。以安縣運動為界，下部地層為海相沉積為主，是為“須下盆”，沉積中心在安縣-綿竹地區(qū)；上部地層為陸相沉積為主，是為“須上盆”，沉積中心在大邑及其周邊地區(qū)。須家河組西部厚度較大，最大厚度超過4000m，向東逐漸減薄，以砂巖、泥巖為主。

川西坳陷發(fā)育三組斷裂，分別是北東向、近南北向和近東西向。其中，西部的斷層斷距大、伸展長、深度大；南部地區(qū)的斷層相對較弱；其他地區(qū)的最小。川西坳陷發(fā)育的斷層主要有龍門山斷裂、龍泉山斷裂、彭縣斷裂、關(guān)口斷裂。結(jié)合構(gòu)造特征，川西坳陷分為五個構(gòu)造帶，為“兩凹兩凸一斜坡”。

圖2 川西坳陷構(gòu)造位置圖(據(jù)朱如凱等，2009)

由于安縣運動的存在，川西坳陷須家河組組含氣系統(tǒng)也分為上下兩個含氣系統(tǒng)。下含氣系統(tǒng)的烴源巖為馬鞍塘-小塘子組，儲層為須二段，蓋層為須三段；下含氣系統(tǒng)的烴源巖為須三段，儲層為須四段，蓋層為須五段。

3.數(shù)據(jù)結(jié)果

本次研究對象為須家河組儲層（須二段、須三段、須四段），流體包裹體樣品取自須家河組儲層樣品。經(jīng)過偏光顯微鏡進行了流體包裹體的巖礦鑒定（圖3），然后通過冷熱臺進行了分析測試，共測得315個數(shù)據(jù)（表1）。

圖3 流體包裹體照片

表1 須家河組儲層流體包裹體均一溫度數(shù)據(jù)統(tǒng)計

須二段共測得113個均一溫度數(shù)據(jù)，其中最大值151℃，最小值82℃，平均值111.49℃。共有兩個溫度峰值，分別是100℃-104℃，110℃-114℃（圖4）。須三段共測得90個均一溫度數(shù)據(jù)，其中最大值142℃，最小值68℃，平均值107.14℃。共有三個溫度峰值，分別是85℃-89℃，100℃-104℃和110℃-114℃（圖5）。須四段共測得113個均一溫度數(shù)據(jù)，其中最大值145℃，最小值69℃，平均值102.92℃。共有三個溫度峰值，分別是90℃-94℃和100℃-104℃（圖6）。

圖4 須二段均一溫度直方圖

圖5 須三段均一溫度直方圖

圖6 須四段均一溫度直方圖

4 討論

4.1 油氣活動溫度特征及期次

目前，利用流體包裹體均一溫度的直方圖來確定油氣的成藏期次是一種常用的方法（李明誠等，2005；劉可禹等，2013）。流體包裹體的溫度范圍就是油氣的溫度范圍，其中溫度頻數(shù)較多的區(qū)間就是一個油氣運移充注的主要時期。

須二段古流體的溫度范圍是82℃-151℃，其中主要活動范圍是100℃-114℃。其中油氣活動主要有兩個期次，分別是95-99℃和105-109℃。

須三段古流體的溫度范圍是68℃-142℃，其中主要活動范圍是85℃-114℃。其中油氣活動主要有兩個期次，分別是85℃-89℃，100℃-104℃和110℃-114℃。

須四段古流體的溫度范圍是69℃-145℃，其中主要活動范圍是90℃-104℃。其中油氣活動主要有兩個期次，分別是90℃-94℃和100℃-104℃。

4.2 油氣生成時間

通過測量與油氣包裹體伴生的含烴鹽水包裹體均一溫度,依據(jù)古地溫模式與儲層埋藏史,可以確定與油氣流體形成或與成藏對應的地層埋深及其相應的地質(zhì)時代(即油氣成藏時間)，該方法要求準確的包裹體均一溫度?？煽康墓诺販啬Ｐ秃吐癫厥纺Ｐ褪沁\用流體包裹體均一溫度準確定年的前提(趙靖舟，2002；李美俊等，2007)。

由于川西坳陷在白堊紀前持續(xù)沉積，利用流體包裹體均一溫度結(jié)合地層埋藏史—熱史可以估算油氣生成的主要時間。須二段的兩期油氣活動溫度為95-99℃和105-109℃，根據(jù)埋藏史-熱史圖，對應的油氣成藏時間為晚三疊世-中早侏羅世。須三段的三期油氣活動溫度為85℃-89℃，100℃-104℃和110℃-114℃，根據(jù)埋藏史-熱史圖，對應的油氣成藏時間為中侏羅世-晚侏羅世。須四段的兩期油氣活動溫度為90℃-94℃和100℃-104℃，根據(jù)埋藏史-熱史圖，對應的油氣成藏時間為晚侏羅世。

圖 7 油氣主要成藏時間估算圖

5.結(jié)論

川西坳陷須家河組發(fā)育致密砂巖氣藏，本次研究經(jīng)過系統(tǒng)采樣及測試，通過流體包裹體的均一溫度研究，認為：

（1）須二段具有2期油氣活動期次；須三段具有3期油氣活動期次 ；須四段具有2期油氣活動期次。

（2）須二段主要成藏時間在晚三疊世-中早侏羅世；須三段主要成藏時間中侏羅世-晚侏羅世；須四段 主要成藏時間晚侏羅世。

6.展望

流體包裹體研究作為研究古流體的手段，目前正在快速發(fā)展。但是還存在一些待解決的問題，而這些正是未來研究的重點和難點，它們代表了流體包裹體研究的將來方向，它們分別是：

（1） 流體包裹體的鑒定標準；

（2） 單個流體包裹體的三維形態(tài)表述；

（3） 單個包裹體的氣體成分和液體成分的定量測試；

（4） 流體包裹體技術(shù)與其他方法技術(shù)耦合解決地質(zhì)問題；

隨著分析測試技術(shù)手段的發(fā)展，這些問題最終都會被解決的。同時，將流體包裹體方法與其它地學領(lǐng)域以及其它學科、技術(shù)相結(jié)合也是今后研究的主要目標之一。

致謝：

感謝本次比賽為我提供了這樣一個展示自我興趣的機會，感謝老師在本次研究中對我的教育以及多次指點和幫助，感謝父母和老師給予我的鼓勵，在我想放棄時是他們給予我前進的動力，是他們?yōu)槲抑该髑斑M的方向。