西藏羌塘盆地中生代以來(lái)火山巖與油氣的關(guān)系

摘 要

摘要：西藏羌塘盆地為我國(guó)陸上油氣資源潛力巨大的一個(gè)中生代海相殘留盆地，火山噴發(fā)頻繁，尤以中生代為甚。通過(guò)對(duì)中生代以來(lái)火山巖時(shí)空分布規(guī)律及流體包裹體的研究，對(duì)火山巖與油氣
摘要：西藏羌塘盆地為我國(guó)陸上油氣資源潛力巨大的一個(gè)中生代海相殘留盆地，火山噴發(fā)頻繁，尤以中生代為甚。通過(guò)對(duì)中生代以來(lái)火山巖時(shí)空分布規(guī)律及流體包裹體的研究，對(duì)火山巖與油氣的關(guān)系進(jìn)行了初步探討。結(jié)論認(rèn)為：盆地的烴類物質(zhì)可能來(lái)自殼幔深部和淺層兩方面，即盆地油氣的一部分為生物成因，另一部分則可能為非生物成因；盆地內(nèi)的部分火山巖可作為有效儲(chǔ)層和蓋層，巖漿熱事件既可以加快烴源巖的熱成熟，但同時(shí)也可能破壞掉已生成的油氣藏。
關(guān)鍵詞：羌塘盆地；中生代；火山巖；包裹體；油氣成因；時(shí)空分布；巖漿活動(dòng)
羌塘盆地為中侏羅世-早白堊世青藏高原巨型造山帶之前陸盆地[1]，位于特提斯-喜馬拉雅構(gòu)造域東段，盆地北部邊界為可可西里-金沙江縫合帶，南部邊界為班公湖-怒江縫合帶[2～4]。它是我國(guó)陸上面積最大的中生代海相殘留盆地，盆地生、儲(chǔ)、蓋條件發(fā)育良好，配置合理，油氣資源潛力巨大口制。該區(qū)地史上火山噴發(fā)頻繁，類型復(fù)雜，分布廣泛，尤以中生代為甚。
1 火山巖期次劃分及時(shí)空分布
1.1 三疊紀(jì)(印支期)火山巖
   主要分布于盆地北部邊界及西鄰隆起的肖茶卡和盆地東北部的沱沱河地區(qū)，呈近東西向展布，為一套玄武質(zhì)、安山質(zhì)火山巖。
   ① 肖茶卡地區(qū)：上三疊統(tǒng)肖茶卡組一段、杏仁狀玄武巖及火山角礫巖，厚度大于100m；②沱沱河地區(qū)：肖茶卡組一段氣孔狀、杏仁體玄武安山巖、安山巖，總厚約160m；③江達(dá)地區(qū)：上三疊統(tǒng)甲丕拉組，可與肖茶卡組一段對(duì)比，為砂礫巖、砂巖夾石灰?guī)r、安山巖、英安巖和流紋巖等，厚度為800～2000m。中三疊統(tǒng)叢拉組，可與康南組上部對(duì)比，為砂巖、泥巖及安山巖，厚度為300～800m。下三疊統(tǒng)普水橋組，可與康魯組一段對(duì)比，為砂礫巖、泥巖夾凝灰?guī)r及安山巖，厚度為300～1000m。
1.2 侏羅紀(jì)(燕山早期)火山巖
    主要分布于藏色崗日、布若錯(cuò)和江尼茶卡一帶，為海相和海陸交互相火山巖。中-下侏羅統(tǒng)那底崗日組(下侏羅統(tǒng)又稱曲色組)火山巖斷續(xù)出露在拉雄錯(cuò)-茶足日-那底崗日-馬威山一帶。在那底崗日附近，中下部為中-酸性凝灰?guī)r、熔結(jié)凝灰?guī)r、安山質(zhì)沉凝灰?guī)r、泥灰?guī)r及頁(yè)巖等；上部為安山巖、流紋質(zhì)角礫凝灰?guī)r夾英安質(zhì)熔結(jié)凝灰?guī)r、流紋質(zhì)熔結(jié)角礫凝灰?guī)r及沉凝灰?guī)r，頂部夾粗安巖，總厚1670m。上侏羅統(tǒng)雪山組也見火山巖夾層，厚2.0m。在北羌塘半咸河-馬料山一帶見產(chǎn)于雀莫錯(cuò)組(J2q)的杏仁狀橄欖玄武巖，厚300m，可分5個(gè)噴發(fā)旋回。
1.3 白堊紀(jì)(燕山晚期)火山巖
    主要分布于雙湖地區(qū)和沱沱河地區(qū)，為一套以紫紅色砂礫巖與泥巖為主的陸相火山巖系，分布較零星。①雙湖地區(qū)：與阿布山組同期異相，為一套粗安巖、安山巖、霞石堿玄巖等，厚2550m，西藏區(qū)測(cè)隊(duì)稱其為美日切錯(cuò)組，同位素年齡值(K-Ar法)為距今106Ma；②沱沱河地區(qū)：在通天河、沱沱河以北的白堊系下部，見一套不穩(wěn)定的火山巖系，厚1138～2168m。
1.4 第三紀(jì)(喜馬拉雅早期)火山巖
    在藏北出露30余處，構(gòu)成了長(zhǎng)1000km、寬100～400km的宏偉新生代陸相火山巖帶。大都呈平頂山、巖頸、次火山穹窿以及被剝蝕而殘留的熔巖低丘狀出露。古近系稱納丁錯(cuò)組，斷續(xù)出露于康托-昂達(dá)爾錯(cuò)地層分區(qū)的康托、雀崗和納丁錯(cuò)一帶。新近系康托組，見含鐵質(zhì)玄武巖與橄欖玄武巖夾層，厚1000m。下伏雙湖組為含凝灰質(zhì)泥巖與凝灰?guī)r或安山巖，K-Ar同位素年齡為距今31.1Ma。
1.5 第四紀(jì)(喜馬拉雅晚期)火山巖
    在藏北黑石湖地區(qū)，見響巖等直接覆蓋在新近系紫紅色砂礫巖層或現(xiàn)代湖積臺(tái)地上。羌塘盆地的火山噴發(fā)活動(dòng)不但期次多，而且每期噴發(fā)均有多旋回的特點(diǎn)，單次噴發(fā)少見。在時(shí)間上，從東至西逐漸變新。
1.6 火山巖形成的時(shí)空分布特點(diǎn)
    中生代，火山巖的形成時(shí)代從北至南逐漸變新，即從北部的三疊紀(jì)、侏羅紀(jì)至南部的白堊紀(jì)。如北緣的拉竹龍-若拉崗日-金沙江鎂鐵質(zhì)、超鎂鐵質(zhì)巖蛇綠巖帶形成于三疊紀(jì)拉張環(huán)境中；北羌塘坳陷和南羌塘坳陷，火山巖主要為鈣堿系列的玄武質(zhì)、安山質(zhì)和流紋質(zhì)火山巖組合，主體形成于侏羅紀(jì)的島弧一活動(dòng)陸緣環(huán)境；班公湖-東巧-鎂鐵質(zhì)超鎂鐵質(zhì)巖蛇綠巖帶，形成于侏羅紀(jì)，而其南側(cè)的火山巖主要形成于早白堊世拉張環(huán)境中。
    新生代，火山巖巖性復(fù)雜多樣，主要分布在盆地北部地區(qū)。從東至西，由玄武質(zhì)、堿性玄武質(zhì)、安山質(zhì)、英安質(zhì)及少量流紋質(zhì)火山巖構(gòu)成。此外，尚有粗安質(zhì)、粗面質(zhì)和響巖質(zhì)火山巖，它以堿鈣性(偏堿性)和堿性火山巖為主，比中生代(以鈣堿性系列為主)火山巖更偏堿性。第三紀(jì)則為大陸拉張型火山巖。
2 火成巖與油氣的關(guān)系
    根據(jù)火成巖氣液烴包裹體，氣、液相組分的測(cè)定可以了解到其組分(即CO2、H2S、CH4、H2O及C2H2、C2H4、C3H6、C4H6和C6H6)的組成、變化和來(lái)源。分析認(rèn)為，羌塘盆地的烴類物質(zhì)可能來(lái)自殼幔深部和淺層兩方面，換言之，羌塘盆地油氣的一部分為生物成因，另一部分可能為非生物成因的。
2.1 關(guān)于來(lái)源于殼幔深部的線索
    據(jù)王碧香等(1987)的專題研究，對(duì)形成于上地幔頂部玄武巖透輝石中熔融包裹體氣泡的組分，使用U1OOO型激光拉曼微探針進(jìn)行測(cè)定(5個(gè)樣品)其結(jié)果CO2含量為58G～93%，平均為65.2%，說(shuō)明在上地幔頂部含有很高的CO2；此外，還測(cè)得H2S、CH4、CO等8種組分。
    杜樂(lè)天等(1995)還用激光拉曼探針在我國(guó)大麻坪、輝南、吉林汪清和蛟河等地二輝橄欖巖捕虜體礦物的流體包裹體中測(cè)得有丙烷(C3H8)、乙烯(C2H4)、丙烯(C3H6)和乙炔(C2H2)。地幔二輝橄欖巖內(nèi)流體包裹體中上述脂肪族類碳?xì)浠衔锏拇嬖冢瑹o(wú)疑為尋找非生物成因油氣藏提供了重要線索。
    此外，沉積層中豐富的有機(jī)物質(zhì)還可以在巖漿期后熱水溶液階段萃取進(jìn)入火成巖裂隙中形成氣液烴包裹體?；蛟趲r漿上升過(guò)程中，其邊部萃取地層中有機(jī)物質(zhì)在火成巖礦物中形成氣液烴包裹體。火成巖的流體包裹體所測(cè)的烷烴類組分，有一部分可能是從地層中萃取的有機(jī)物質(zhì)。
    總之，通過(guò)對(duì)火成巖中流體包裹體的研究，獲得烴類物質(zhì)可以從沉積地層中萃取，也可能從殼幔深處提供的有機(jī)成因與無(wú)機(jī)成因并存的兩種認(rèn)識(shí)。
2.2 有機(jī)包裹體與油氣的成熟度
    本區(qū)中生代花崗斑巖和石英脈巖中含多種氣液烴包裹體與液態(tài)烴有機(jī)包裹體與在氣相成分中不含H2O，但含CO2及少量CH4，同時(shí)還含有C2、C3、C6等組分，反映油氣與低成熟度油氣相一致，也可屬于低成熟度油氣田。其流體包裹體的均一溫度為98～140℃(6個(gè))、160～210℃(18個(gè))、240～320℃(30個(gè))，從包裹體均一溫度，反映了油氣從低成熟度至過(guò)成熟度的演化階段(表1)。這反映了火成巖中的流體包裹體均一溫度比地層中包裹體均一溫度要高些。從地層中包裹體均一溫度和有機(jī)包裹體組分相結(jié)合看出，本區(qū)中生代地層中油氣應(yīng)屬于正在形成或形成高峰期，屬于中(低)成熟度-高成熟度，可能與中國(guó)西部許多地區(qū)含油氣盆地一樣屬于油氣田，而不僅僅是油田。
2.3 火山巖的儲(chǔ)集層和蓋層
    本區(qū)火山巖的油氣儲(chǔ)集層巖石類型多樣，主要有火山角礫巖、火山碎屑巖、流紋巖、安山巖、凝灰?guī)r等，在儲(chǔ)油中，裂隙和孔隙共同起作用。
2.3.1火山熔巖儲(chǔ)集層
    玄武巖類和安山巖類是火山熔巖中最主要的油氣儲(chǔ)集層。據(jù)趙澄林(1996)的研究：在我國(guó)已建成具有一定規(guī)模的火山巖油氣田，例如：新疆準(zhǔn)噶爾盆地石炭系玄武巖油田，蘇北東臺(tái)坳陷閔橋古近系玄武巖油田，濟(jì)陽(yáng)坳陷濱南和昌濰等的古近系玄武巖-安山巖油田，渤海海域石臼坨428構(gòu)造和錦州20～2構(gòu)造中生界玄武巖-安山巖油田及內(nèi)蒙古二連盆地阿北中生界安山巖油田等。以上說(shuō)明了玄武巖和安山巖已經(jīng)成為遍布全國(guó)各地的不同時(shí)代油氣田的重要儲(chǔ)集層。
    在羌塘盆地，玄武巖和安山巖分布很廣，如那曲、沱沱河、逢錯(cuò)、安多、彎彎梁、那弄錯(cuò)、贊宗錯(cuò)、多格錯(cuò)仁、波濤湖、肖茶卡、改則、阿木崗日等地。此外，新生代玄武巖-安山巖分布于大橫山北部、可可西里和祖爾肯烏拉山等地區(qū)。羌塘盆地玄武巖的氣孔杏仁體含量大，其大小不一，大者可達(dá)8mm×6mm～13mm×10mm甚至更大。在氣孔杏仁體中多數(shù)見有深色的流體包裹體。這說(shuō)明玄武巖類和安山巖類是油氣良好的儲(chǔ)集層之一，是盆地油氣儲(chǔ)集層中重要的組成部分。
表1 羌塘盆地火成巖氣液烴包裹體特征表
序號(hào)
巖石類型
氣液烴包裹體
均一溫度
時(shí)代
1
二長(zhǎng)斑巖
呈線狀分布的黃褐色氣(液)烴包裹體，甲烷含量高
大于500℃(測(cè)定數(shù)9個(gè))；380℃
古近紀(jì)-新近紀(jì)
2
響巖
呈帶狀分布的氣態(tài)烴、氣液態(tài)烴、液態(tài)烴包裹體，沿礦物裂隙及表面有油氣浸染
479℃；492℃；750℃
3
安山巖
呈帶狀分布由鹽水溶液+氣液態(tài)烴組成的原生有機(jī)包裹體，其形態(tài)較規(guī)則
98～140℃(測(cè)定數(shù)6個(gè))
4
花崗斑巖
成帶分布的次生灰色氣液態(tài)烴、氣態(tài)烴包裹體，在有機(jī)包裹體分布中見有褐黃色油斑
160～201℃(測(cè)定數(shù)18個(gè))
中生代
5
石英脈巖
以成群成帶分布的氣態(tài)烴、氣液態(tài)烴包裹體為主，含少量鹽水溶液包裹體
240～320℃(測(cè)定數(shù)30個(gè))
2.3.2火山碎屑巖儲(chǔ)集層
    唐古拉群底部的那底崗日組(J1n)是一大套中酸性火山巖和火山碎屑巖。其底部以區(qū)域不整合覆蓋在上三疊統(tǒng)的結(jié)扎群(又稱肖茶卡群)之上。這些火山碎屑巖本身就有一定的孔隙度和滲透率，特別是凝灰?guī)r和凝灰碎屑巖，可明顯見有孔隙和裂隙的存在，而且其中還夾有一系列的火山碎屑沉積巖-沉積砂巖和砂礫巖的夾層。它們又覆蓋在盆地中主要含油氣建造之一的結(jié)扎群烴源巖之上，其重要性不容忽視。
2.3.3油氣的蓋層
    火山巖可成為油氣藏的蓋層。從目前研究情況看，分布較廣的致密塊狀玄武巖，厚度大、分布廣的致密的酸性火山灰沉積巖也可作為良好的蓋層。印支-燕山早期巖漿活動(dòng)形成的噴發(fā)性凝灰質(zhì)火山巖與泥巖、泥灰?guī)r一起，可能組成為良好的蓋層。
2.4 熱事件對(duì)油氣形成的影響
    盆地東南部的依倉(cāng)瑪坳陷原是該盆地中規(guī)模最大、坳陷最深、含油氣建造發(fā)育最好的油氣源區(qū)，但是由于燕山期大規(guī)模的巖漿侵入活動(dòng)，不僅造成該坳陷中油氣源巖內(nèi)接觸交代型變質(zhì)巖的廣泛發(fā)育，而且高溫?zé)嵋盒偷拿}狀礦物(如鏡鐵礦脈)和巖石(如石英脈)也廣泛發(fā)育于中生代海相地層之中。高溫?zé)嵋夯顒?dòng)導(dǎo)致了這一坳陷區(qū)內(nèi)油氣源巖的熱變質(zhì)和油氣源巖內(nèi)有機(jī)質(zhì)的強(qiáng)烈分解，從而喪失了油氣生成的能力。
    羌塘盆地在主要油源巖形成后曾發(fā)生過(guò)2次較大規(guī)模的巖漿活動(dòng)：一次是在晚侏羅世-早白堊世，這次巖漿熱事件規(guī)模較大，對(duì)羌塘盆地油氣生成有一定的影響；另一次是新近紀(jì)巖漿活動(dòng)，這次熱事件主要對(duì)北羌塘坳陷油氣形成有一定的積極作用。
3 結(jié)論
    1) 羌塘盆地的油氣既有有機(jī)成因，也有無(wú)機(jī)成因。中生代地層中油氣應(yīng)屬于正在形成或形成高峰期，處于中(低)成熟度-高成熟度階段。
    2) 盆地火山巖的油氣儲(chǔ)集層巖石類型多樣，主要有火山角礫巖、火山碎屑巖、流紋巖、安山巖、凝灰?guī)r等。盆地的安山巖和玄武巖類是火山熔巖中最重要的儲(chǔ)層，火山碎屑巖中的凝灰?guī)r和凝灰碎屑巖可作為儲(chǔ)集層。致密塊狀玄武巖、酸性火山灰沉積巖以及凝灰質(zhì)火山巖可作為良好的蓋層。
    3) 盆地在主要油源巖形成之后，發(fā)生過(guò)2次較大規(guī)模的巖漿活動(dòng)：一次是在晚侏羅世-早白堊世，對(duì)盆地油氣生成有一定的影響；另一次是新近紀(jì)巖漿活動(dòng)，對(duì)北羌塘坳陷油氣形成起到一定的積極作用。
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(本文作者：南征兵1 李永鐵1 張艷玲2 1.中國(guó)石油勘探開發(fā)研究院；2.中國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院)