论文导读:：以川东南地区丁山1井、林1井作为重点解剖对象，结合地表地质调查，建立下组合（Z-S）和区域性盖层（P-T）中流体充注序列，采用地质与碳、氧、锶同位素地球化学方法相结合，对不同时期形成的流体进行地球化学示踪，讨论保存条件的动态变化过程。研究表明，下组合具有良好的静态保存条件，多期构造变形使保存条件发生动态变化。第一期生油窗期，寒武系膏盐岩和泥质岩延续了初始良好的保存条件，在灯影组内形成了古油藏；加里东末期-海西早期的区域性隆升，使赋存于灯影组中的古油藏被破坏。第二期生油窗前，在下组合内部既存在流体封存箱内的局部流动也存在流体的垂向跨层流动，下组合内直接盖层的保存条件被破坏。第二期生油窗期和生气窗期，下组合内的直接盖层具有好的封盖能力，在下组合内形成不同级别和规模的古油藏或古气藏。燕山期-喜山期，下组合内的直接盖层和区性盖层被破坏，流体发生大规模垂向跨层流动，古气藏被破坏。
论文关键词：海相碳酸盐岩，流体，保存条件，动态评价
油气保存条件已成为制约南方深层油气勘探的难点和关键（付孝悦等，2002，郭彤楼等，2003；陈安定等，2004；马永生等，2006；刘文汇等，2006；楼章华等，2008）。深层油气主要是指埋深在3500m以下的油气资源（妥进才等，1999）。川东南地区下组合海相碳酸盐岩在地质历史上曾被深埋于地腹（>3500米）；下组合内多套泥质岩层（刘若冰等，2006）和多套膏盐岩，构成了下组合内油气藏的直接盖层和初始良好的保存条件。多期构造变形的改造和叠加（徐政语等，2004；沃玉进等，2009；孙玮等，2010），使下组合内的直接盖层被不同程度的破坏，油气藏经历了多期运移、成藏、再运移聚集或逸散。因而，对深层碳酸盐岩油气保存条件进行动态评价是十分必要的（王国芝等，2009）。本文选取川东南地区桑木场-酒店垭复背斜上的丁山1井和林1井作为重点解剖对象，同时结合地表露头观察，建立流体活动事件序列，对不同时期所形成的流体进行地质、地球化学示踪,确定直接盖层对流体的封隔能力和区域性盖层中流体的来源，对保存条件进行动态评价。
1．地质背景
川东南构造区位于四川盆地东南缘，夹持于七岳山隐伏断裂与南川遵义断裂带间；由一系列北东向的背斜和向斜构成复背（向）斜带。桑木场-酒店垭复背斜是川东南构造区复背（向）斜带的一个重要组成部分。桑木场-酒店垭复背斜核部出露震旦系、寒武系、奥陶系和下志留统，两翼分别出露二叠系、三叠系及下白垩统（图1）。复背斜的北西翼发育次一级的丁山-林滩场背斜构造；南东翼发育一系列次级背斜和向斜构造。
川东南构造区下组合内发育多个生储盖组合。二叠系区域性不整合于志留系地层之上，构成下组合中油气藏的区域性盖层；复背斜核部二叠系-三叠系海相碳酸盐岩已完全被剥蚀掉，造成区域性盖层缺失。下志留统龙马溪组和下寒武统牛蹄塘组泥质岩既是良好的烃源岩（刘若冰等，2006）也是下组合内的直接盖层。下志留统石牛栏组和震旦统灯影组中储层发育，在石牛栏组和灯影组中已分别发现有小型和大型古油藏（孙玮等，2010）。
图1 研究区构造位置及地质简图
（a）区域构造位置图，方框示研究区所在位置；（b）研究区构造图，五角星：取样井位位置及井号；实心圆圈：地表取样位置及样号
2 初始静态保存条件
研究区二叠系呈平行不整合覆盖于下组合之上，中-上组合的碳酸盐岩构成了下组合古油气藏区域性盖层。在下组合内部，古油气藏主要赋集于灯影组中，因而，寒武系中的泥质岩和膏盐岩构成了灯影组古油气藏的直接盖层。志留系泥质岩既是志留系中古油气藏的直接盖层，也是下伏灯影组中古油气藏的间接盖层。寒武系和志留系中的泥质岩在研究区域内分布稳定，厚度巨大，它们具有较强的封盖能力。据已实钻的丁山1井和林1井钻井资料显示，丁山1井寒武系钻遇19层膏岩及膏质岩，厚约58m；林1井寒武系钻遇5层膏岩及膏质岩，总厚约58m。这些膏岩及膏质岩的存在，明显增强了下组合内部盖层的封盖能力。分布稳定、厚-巨厚的泥质岩和膏盐岩的存在，说明研究区下组合内的初始静态保存条件良好。
3．保存条件的动态变化
为了揭示桑木场-酒店垭复背斜带的保存条件动态变化过程，选择丁山1井、林1井和横过该构造的南北两个剖面进行系统观察和取样，井位和采样位置如图1所示，所有样品的分析结果如后表所列。研究表明，下组合中不同地层内流体充注期次各不相同，以震旦系灯影组中流体充注期次最多。孔洞缝内的充填物主要为方解石、白云石和沥青，其次为石膏、石英，最晚一期充填物为重晶石、萤石、闪锌矿。对不同时期充填于裂缝和孔洞中的方解石、白云石的碳、氧同位素研究表明流体，它们都是碳酸盐岩重溶的产物。将不同时期所释放的流体置于生油窗前、生油窗、生气窗前、生气窗和生气窗后这样一个相对时间坐标轴中；采用文献（王国芝等，2009）所介绍的方法，对不同时期的流体进行地质与地球化学示踪。
表1 丁山1井及地表下组合中充填物及围岩的同位素地球化学分析结果表
|
样品编号
|
岩性
|
井深(m)
|
层位
|
δ13C(‰)
|
δ18O(‰)
|
87Sr/86Sr
|
△(充填物-围岩) (‰)
|
|
PDB
|
PDB
|
△δ13C
|
△δ18O
|
△87Sr/86Sr
|
|
DS36V
|
生气窗后充填方解石
|
1161.46
|
S1sh
|
2.16
|
-11.35
|
0.7131
|
-1.45
|
-4.42
|
-0.0018
|
|
DS36C
|
灰岩
|
3.61
|
-6.92
|
0.7149
|
|
Hg4V
|
生油窗前充填方解石
|
0
|
S
|
4.194
|
-15.582
|
0.7113
|
2.429
|
-5.94
|
0.0027
|
|
Hg4C
|
灰岩
|
0
|
1.764
|
-9.638
|
0.7086
|
|
DS32V
|
生气窗后充填方解石
|
1533.21
|
O2b
|
0.87
|
-11.19
|
0.7160
|
-0.49
|
0.08
|
0.0040
|
|
DS32C
|
灰岩
|
1.35
|
-11.27
|
0.7120
|
|
Hg6-5V1
|
生油窗前充填方解石
|
0
|
O2b
|
0.131
|
-11.111
|
0.7143
|
|
|
|
|
Hg6-5V2
|
生气窗后充填方解石
|
0
|
0.739
|
-9.012
|
0.7131
|
|
|
|
|
DS29V
|
生油窗前充填白云石
|
2731.11
|
∈2sh
|
-2.54
|
-11.65
|
0.7092
|
-1.29
|
-4.31
|
-0.0024
|
|
DS29C
|
白云岩
|
-1.24
|
-7.34
|
0.7116
|
|
DS28V
|
生气窗后充填方解石
|
3487.30
|
∈1n
|
－
|
－
|
0.7157
|
－
|
－
|
－
|
|
DS22V
|
生油窗前充填白云石
|
3504.92
|
Z2dy
|
1.24
|
-12.69
|
0.7108
|
-0.58
|
-3.42
|
0.0011
|
|
DS22C
|
白云岩
|
1.81
|
-9.28
|
0.7097
|
|
|
|
|
DS20V
|
生油窗前充填白云石
|
3505.92
|
Z2dy
|
1.69
|
-12.44
|
0.7136
|
-0.97
|
-2.75
|
0.0026
|
|
DS20C
|
白云岩
|
2.66
|
-9.68
|
0.7110
|
|
|
|
|
DS16V
|
生油窗前充填白云石
|
3508.55
|
Z2dy
|
－
|
－
|
0.7121
|
－
|
－
|
－
|
|
DS14V
|
生油窗前充填白云石
|
3513.52
|
Z2dy
|
1.74
|
-13.4
|
0.7110
|
-0.25
|
-4.8
|
0.0010
|
|
DS14C
|
白云岩
|
1.99
|
-8.59
|
0.7100
|
|
|
|
|
DS10V
|
生油窗前充填白云石
|
3565.75
|
Z2dy
|
2.07
|
-11.89
|
0.7138
|
-1.34
|
-8.27
|
0.0039
|
|
DS10C
|
白云岩
|
3.41
|
-3.62
|
0.7099
|
|
|
|
|
DS6V
|
生油窗前充填白云石
|
3603.3
|
Z2dy
|
－
|
－
|
0.7102
|
－
|
－
|
－
|
|
DS4BV
|
生油窗前充填白云石
|
3610.66
|
Z2dy
|
2.22
|
-14.51
|
0.7110
|
-0.54
|
-9.43
|
0.0009
|
|
DS4BC
|
白云岩
|
2.76
|
-5.08
|
0.7101
|
|
|
|
|
DS1V
|
生油窗前充填白云石
|
3777.77
|
Z2dy
|
-0.21
|
-12.44
|
0.7120
|
-0.17
|
-6.03
|
0.0020
|
DS样品取自于丁山1井，Hg样品取自于地表露头，样号同图1
3．1 北部剖面流体示踪及保存条件动态变化
3.1.1 下组合中油气充注与流体的地球化学示踪
①生油窗前充注的盐水流体
研究表明，灯影组中曾经有过两次油气充注。后面要讨论的生油窗前充注的流体指的是第一次生油窗后第二期生油窗前所充注的流体。生油窗前充注的流体以形成白云石、方解石为特征。按照充填物87Sr/86Sr的不同，可以大致分为六期：0.7092、0.7100-0.7102、(0.7108-0.7110）-0.7113、0.7121、0.7136-0.7138、0.7143 (表1)。其中，87Sr/86Sr为0.7092和0.7143的流体分别见于寒武系和奥陶系地层中，其余的四期流体主要发育于灯影组地层中，所有这些流体的相对时序关系难以确定。
充注于寒武系地层中流体的87Sr/86Sr为0.7092, δ13C和δ18O分别为-2.54‰PDB和-11.65‰PDB。流体的87Sr/86Sr与同期海水的87Sr/86Sr（0.7081-0.7093;Veizer,1991; Denison et al.,1998）相近,说明该期流体来自于寄主地层本身，但脉体与围岩明显△δ13C脉-围岩（-1.29‰PDB）和△δ18O脉-围岩(-4.31‰PDB) 差异，说明该期流体为内源异位流体。
充注于奥陶系中的盐水流体以Hg6-5V1为代表，所充填方解石的87Sr/86Sr为0.7143,它明显地高出同时期海水的87Sr/86Sr（0.7079-0.7088；Veizer,1991;Denison et al.,1998），说明该期流体应为外来富锶流体小论文。该期流体无论是在丁山1井还是林1井下伏地层中均未见及，极为富锶的特征暗示着该期流体可能主要来自于奥陶系中的泥质岩。
充注于志留系中的盐水流体以Hg4V为代表，围岩灰岩与方解石脉的87Sr/86Sr 分别为0.7086和0.7113（表1）。围岩的87Sr/86Sr与同时期海水的87Sr/86Sr（0.7078－0.7087，Veizer,1991）相近，表明围岩未受到外来流体的改造。脉体的87Sr/86Sr明显地高于同时期海水的87Sr/86Sr，表明所充注的流体为外来富锶流体。脉体与围岩间明显的△δ13C脉-围岩（2.429‰）和△δ18O脉-围岩(-5.94‰)差异（表1），也说明流体的外来性。
充注于震旦系中的四期盐水流体（87Sr/86Sr：0.7100-0.7102、0.7108-0.7110、0.7121、0.7136-0.7138），流体的87Sr/86Sr均明显地高于寄主围岩的87Sr/86Sr，Δ87Sr/86Sr充填物-围岩变化于0.0009-0.0039(表1)。所有围岩与充填物的87Sr/86Sr均明显地高于同期海水的87Sr/86Sr（0.7083, 张志超，1995）,说明这四期流体均为外源富锶流体，充填物与围岩间明显的碳、氧同位素差异（表1）也支持它们的外源特征。
从上面的分析可以看出，志留系中所充注盐水流体的87Sr/86Sr（0.7113）与下伏灯影组中普遍存在的一期流体的87Sr/86Sr（0.7110）相近，表明该期流体充注时，灯影组中流体与志留系中的流体是相互连通的，寒武系中的膏盐岩和泥质岩盖层对流体不具有封堵能力。灯影组中其余三期流体（87Sr/86Sr：0.7100-0.7102、0.7121、0.7136-0.7138）在上覆地层中均未见及，说明生油窗前大多数时期，寒武系中的膏盐岩和泥质岩均具有较强的封堵能力，只是偶尔这种封堵能力减弱，造成灯影组中的流体与志留系中的流体相连通。
②生油窗期和生气窗期的充注
通过对丁山1井、林1井和地表露头的综合研究表明，下组合内曾存在不同规模的油气藏，大型的古油气藏主要赋集于灯影组内。灯影组内曾有两次油气充注，最早一期油气充注主要发生于加里东期，泥盆纪时期的隆升作用使古油藏被破坏，石油发生生物降解形成第一世代的沥青，该期沥青分布于孔洞的边缘，在色谱图上表现出一个明显的鼓包。灯影组内的第二期油气充注发生于海西末期-印支早期，在印支-燕山期随着埋藏深度的增加古油藏发生热裂解形成天然气和沥青，它们属于生气窗期的产物，所形成的沥青呈细小球粒状或块状分布于孔洞的中心。在反射光下，两期沥青具有完全不同的物相特征。在丁山1井寒武系白云岩储层中（2727.5-2730.5m）见有大量沥青，表明寒武系中有过油气充注，形成过小型油藏，沥青属于生气窗期热裂解成因。奥陶系宝塔组灰岩裂缝中偶见生气窗期的热裂解沥青。志留系地层中的生物礁和丘中也发现有少量生气窗期形成的热裂解沥青、林1井实钻中在志留系地层中钻遇天然气。这些事实表明，下组合中曾有过不同规模和级别的油气充注或天然气成藏。
1/3 1 2 3 下一页 尾页 |
