袁海鋒 劉勇 徐昉昊 王國芝 徐國盛

油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都理工大學(xué)，成都 610059

1 引言

盆地流體的活動(dòng)規(guī)律及其所暗示的成藏過程一直是石油地質(zhì)學(xué)家所關(guān)注的重要內(nèi)容之一。四川盆地為典型的含油富氣疊合盆地，多期成盆、多期成烴、多期成藏是其主要特征(趙文智等，2005;金之鈞和王清晨，2004)，對(duì)于川中地區(qū)古老的震旦系燈影組更是如此。元古界震旦系儲(chǔ)層時(shí)代老、埋藏深，同樣也經(jīng)歷了多期、多旋回復(fù)雜的構(gòu)造演化和成藏歷史，從烴源巖到圈閉的含油氣系統(tǒng)理論和思路已很難指導(dǎo)其油氣成藏歷史和成藏機(jī)理的研究。前人有關(guān)川中地區(qū)震旦系的研究主要集中在以下幾個(gè)方面，(1)認(rèn)為儲(chǔ)層主要是裂縫-孔洞型為主的古巖溶型儲(chǔ)層(徐世琦和李天生，1999)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注加里東古隆起的古巖溶發(fā)育區(qū)(李國輝等，2000;王興志等，2000;徐世琦和李天生，1999);(2)從含油氣系統(tǒng)的角度分析了四川盆地寒武系-震旦系含氣系統(tǒng)特征，震旦系具有形成大中型氣田的基本要素和成藏過程;圈閉形成早晚及隆起幅度、儲(chǔ)集層滲透性是影響油氣聚集豐度的主要因素(戴鴻鳴等，1999);(3)強(qiáng)調(diào)古隆起的構(gòu)造演化過程對(duì)區(qū)內(nèi)油氣成藏的控制作用(張林等，2004)，古隆起區(qū)仍為有利的油氣運(yùn)移指向區(qū)。(4)識(shí)別了區(qū)內(nèi)成藏流體的活動(dòng)期次，認(rèn)為古隆起區(qū)震旦系儲(chǔ)層天然氣的早期成藏主要發(fā)生在印支期，晚期成藏主要發(fā)生在喜山期(李國輝等，2000)，也有學(xué)者認(rèn)為區(qū)內(nèi)主要存在4期烴類充注，分別在加里東期、印支期、燕山期和喜山期(魏國齊等，2010)。然而，隨著人們對(duì)區(qū)內(nèi)震旦系油氣成藏認(rèn)識(shí)的不斷深入和研究思路的變化，認(rèn)識(shí)到四川盆地震旦系-下古生界天然氣的成藏過程是一個(gè)古油藏→古氣藏→現(xiàn)今氣藏的過程，具有生排烴差異、多期運(yùn)聚、早聚晚藏的特征(劉樹根等，2009)。震旦系天然氣藏形成經(jīng)歷了生氣中心-儲(chǔ)氣中心-保氣中心的變換過程，即震旦系天然氣藏的形成是在多期構(gòu)造作用控制下由四中心(生烴中心、生氣中心、儲(chǔ)氣中心和保氣中心)的耦合關(guān)系決定的，油氣藏能否成藏和保存下來的關(guān)鍵取決于烴源是否豐富和保存條件是否較佳，即具有源蓋聯(lián)合控?zé)N控藏的特征(劉樹根等，2012;孫瑋等，2011)。前人的研究注意到了震旦系油氣成藏的多期性和過程的復(fù)雜性，而本次研究從流體活動(dòng)的宏觀表現(xiàn)和微觀證據(jù)入手，確定流體的充注序列，識(shí)別對(duì)油氣成藏有重要意義的成藏流體，發(fā)現(xiàn)流體所記錄的關(guān)鍵成藏事件，將其與地質(zhì)過程相結(jié)合，進(jìn)而分析震旦系油氣成藏過程與特征。

2 區(qū)域地質(zhì)背景

四川盆地震旦系油氣勘探已經(jīng)歷了近50年的勘探歷史，累計(jì)鉆探井四十多口，已發(fā)現(xiàn)了威遠(yuǎn)氣田、資陽氣藏以及龍女寺含氣構(gòu)造(圖1)。從已有氣田和近期盆內(nèi)好的油氣顯示及油氣成藏條件看，四川盆地震旦系具有良好的勘探前景。20世紀(jì)90年代，在川中地區(qū)安平店-高石梯構(gòu)造震旦系獲得了一定的發(fā)現(xiàn)(安平1井震旦系燈四段獲氣，測(cè)試產(chǎn)量為0.248×104m3/d，高科1井震旦系燈四段中途測(cè)試產(chǎn)氣0.7×104m3/d)，揭示了川中震旦系良好的勘探前景。2010年6月，川中安平店-高石梯構(gòu)造所鉆探的高石1井，震旦系燈影組測(cè)試獲得工業(yè)氣流，重燃了在四川盆地尋找震旦系大氣田的希望，堅(jiān)定了人們對(duì)震旦系油氣勘探的信心。2002年結(jié)束的油氣資源評(píng)價(jià)結(jié)果表明，震旦系燈影組氣藏僅占探明儲(chǔ)量的2%，這說明震旦系燈影組仍具有巨大的勘探潛力，樂山-龍女寺古隆起區(qū)震旦系是比較有利的勘探區(qū)塊(魏國齊等，2013)。

川中地區(qū)安平店-高石梯構(gòu)造處于四川盆地中部，位于安岳、遂寧-潼南之間，屬安岳-磨溪構(gòu)造帶的一部分。據(jù)區(qū)內(nèi)震旦系頂界構(gòu)造圖(圖1)，宏觀上均為西高東低的一個(gè)巨形鼻狀隆起，安平店、高石梯、磨溪等處于巨型鼻狀隆起軸部(圖1)。其他局部構(gòu)造分布于鼻狀隆起軸部和緊鄰軸部的兩翼，呈近東西向展布。震旦系頂多為短軸背斜、穹窿、鼻狀構(gòu)造和局部小高點(diǎn)，除威遠(yuǎn)構(gòu)造外，區(qū)內(nèi)構(gòu)造以高石梯、安平店、磨溪構(gòu)造受力最強(qiáng)，圈閉面積和隆起幅度最大。其中高石梯構(gòu)造規(guī)模最大，圈閉面積為251km2，閉合度200m，主高點(diǎn)位于高石梯北約5km;北為安平店構(gòu)造，圈閉面積100km2，閉合高度150m，高點(diǎn)海拔較高石梯點(diǎn)低100m，南與高石梯構(gòu)造呈高鞍相隔。安平店、高石梯、磨溪三個(gè)潛伏構(gòu)造，有一共圈線存在，共圈海拔為-4800m，閉合度達(dá)250m。

川中地區(qū)自震旦紀(jì)以來，古今構(gòu)造的發(fā)展演化都有很強(qiáng)的繼承性。志留紀(jì)末，加里東運(yùn)動(dòng)使穩(wěn)定的基底隆起急劇抬升，沉積的震旦系-志留系發(fā)生強(qiáng)烈褶皺變形，形成了巨大的樂山-龍女寺古隆起，處于古隆起軸部的安平店為局部高點(diǎn)，同時(shí)在安平店南為一南傾伏的寬緩鼻突傾末于高石梯附近。晚三疊世沉積前，由于印支運(yùn)動(dòng)使區(qū)域構(gòu)造格局發(fā)生變革，區(qū)內(nèi)形成了近南北向呈“竄珠狀”展布的三個(gè)高點(diǎn)—高石梯、安平1井高點(diǎn)和安平店高點(diǎn)，其構(gòu)造形態(tài)及規(guī)模與現(xiàn)今構(gòu)造相近(袁海鋒，2008)。三疊紀(jì)沉積后為區(qū)內(nèi)構(gòu)造穩(wěn)定發(fā)展階段，高點(diǎn)向西南偏移，但隆起幅度增大，這一構(gòu)造格局一直延續(xù)到喜馬拉雅期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)Ⅱ幕，直至形成現(xiàn)今的構(gòu)造格局。

3 震旦系燈影組儲(chǔ)層多期流體充注序列

川中地區(qū)震旦系儲(chǔ)層經(jīng)歷了多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的疊加和改造，同時(shí)也經(jīng)歷了多期流體充注過程，無論鉆井取芯和鏡下顯微薄片均能明顯的觀察到這一特征。

高科1井和安平1井震旦系所鉆遇的巖芯孔、洞、縫中均表現(xiàn)出多期次充填的現(xiàn)象。以高科1井為例，高科1井所鉆遇的震旦系和寒武系中裂縫、溶孔和溶洞均發(fā)育，所取芯段的儲(chǔ)層主要為溶孔-溶洞型和裂縫-溶洞型，均有不等量的白云石、石英和瀝青充填。這些溶孔、溶洞大小不等，小者2～5mm，大者可達(dá)1～10cm，大多呈渾圓狀，有的溶洞沿裂縫發(fā)育(表1)。前期研究表明，下寒武統(tǒng)筇竹寺組和震旦系燈影組的界面(古巖溶面)附近，震旦系頂部的圍巖和充填物的碳氧同位素都比遠(yuǎn)離古巖溶界面的碳氧同位素表現(xiàn)出更明顯負(fù)向漂移的特征，表明震旦系燈影組儲(chǔ)層溶蝕孔洞的發(fā)育和桐灣期的表生巖溶作用密切相關(guān)，這也是震旦系燈影組儲(chǔ)層形成的主要機(jī)制之一。

圖1 樂山-龍女寺古隆起震旦系頂界地震反射構(gòu)造簡(jiǎn)圖Fig.1 Structural map of the top of the Sinian strata in the Leshan-Longnvsi Paleo-uplift

圖2 高科1井震旦系晶洞中充填的兩世代礦物(早期皮殼狀白云石，晚期晶粒狀白云石;深度 5446.5～5446.9m)Fig.2 Two stage minerals in the vug and fractures in the Sinian strata，well Gaoke-1(early crusty dolomite，late crystal grain dolomite;5446.5 ～5446.9m)

根據(jù)溶孔、溶洞所具有的特殊形態(tài)，指示它們?cè)谖幢怀涮钋皯?yīng)當(dāng)是溶蝕作用形成的次生的孔或洞。雖然溶孔、溶洞和裂縫中均有不等量的礦物充填，但大多數(shù)溶洞的中部基本上未填滿，還有較多的殘余孔洞。從取芯段垂向充填的特征來看，震旦系的充填較為復(fù)雜，晶洞充填具有多世代關(guān)系(表1)。

震旦系晶洞中所充填的常見礦物組合有以下幾類:白云石→瀝青;白云石→石英/方解石/方解石+石英→瀝青;白云石→瀝青→白云石→瀝青;瀝青→白云石→石英→瀝青。其中最早期的白云石存在兩種類型，一種呈皮殼狀(圖2、圖3)，另一種為晶粒狀白云石(圖2、圖3)。皮殼狀白云石不多見，僅在個(gè)別巖芯中見及。通過進(jìn)一步的薄片觀察發(fā)現(xiàn)，皮殼狀白云石形成較早，晶粒狀白云石形成相對(duì)較晚(圖4)。

圖3 高科1井震旦系粒間孔中充填的皮殼狀白云石(深度5409.04 ～5409.07m)Fig.3 Crusty dolomite filled in the intergranular pores in the Sinian strata，well Gaoke-1(5409.04 ～5409.07m)

圖4 高科1井震旦系儲(chǔ)層中皮殼狀白云石與晶粒白云石的關(guān)系(深度5409.04m)Fig.4 The relationship between crusty dolomite and grain dolomite in the Sinian strata，well Gaoke-1(5409.04m)

圖5 高科1井震旦系裂縫型儲(chǔ)層中沿裂縫充填的瀝青(深度5006.18 ～5006.40m)Fig.5 Asphalt filled fractures in Sinian strata，well Gaoke-1(5006.18 ～5006.40m)

圖6 震旦系馬鞍狀白云石(高科1井，震旦系晶洞充填白云石，深度5028.75 ～5028.77m)Fig.6 The saddle dolomite in the Sinian strata vugs，well Gaoke-1(5028.75 ～5028.77m)

通過對(duì)川中地區(qū)安平1井、高科1井巖芯的綜合觀察以及所磨制的巖石薄片和對(duì)應(yīng)的包裹體薄片的顯微鏡下觀察，可以總結(jié)出區(qū)內(nèi)的流體充注序列如下。

第一世代瀝青:主要呈薄膜狀分布于孔洞的邊緣，與圍巖表現(xiàn)出明顯的世代關(guān)系(圖5)。根據(jù)飽和烴色譜和飽和烴色譜質(zhì)譜生物標(biāo)志物的分析結(jié)果，該期瀝青明顯表現(xiàn)出生物降解的特征，記錄了加里東構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期燈影組古油藏曾遭到一定程度破壞的成藏事件(袁海鋒，2008)，為加里東期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物。

第二世代細(xì)晶晶粒狀白云石:第二世代細(xì)晶晶粒狀白云石常分布于晶洞的邊緣處，它們的粒徑比晶洞旁側(cè)的圍巖稍粗，向晶洞一側(cè)粒徑變粗。晶粒間邊界較平直，多呈等軸粒狀，沒有明顯的定向性。晶粒表面粗糙，晶體內(nèi)部很少見烴類流體包裹體，這部分白云石主要在成巖早中期形成的白云石，此時(shí)寒武系烴源巖還未開始生排烴。

第三世代粗晶-巨晶馬鞍狀白云石:第三世代粗晶白云石附著于第二世代晶粒狀白云石上，該世代的白云石中多見解理彎曲，馬鞍狀白云石多見(圖6)。該世代白云石由于多數(shù)表面很臟，僅在霧心亮邊白云石的亮邊部分能見到少量包裹體。這些包裹體多以氣-液兩相鹽水包裹體為主，可見少量黃褐色液相有機(jī)包裹體。流體包裹體中以鹽水包裹體占優(yōu)勢(shì)，表明該類白云石形成于油氣生成的初期，此時(shí)寒武系烴源巖已開始成熟。

第四世代粗晶-巨晶狀白云石:第四世代白云石常依附于第三世代白云石生長，晶體多以菱形狀為主，表面多數(shù)較干凈。該類白云石中流體包裹體發(fā)育，除了氣-液兩相鹽水包裹體外，見有較多的棕褐色-黃棕色液相有機(jī)包裹體。有機(jī)包裹體的豐度明顯的高于第三世代白云石。有機(jī)包裹體的豐度占整個(gè)包裹體總量的20%～40%。它表明該類白云石形成時(shí)，寒武系烴源巖開始大規(guī)模的成熟成油，屬于油氣生成的高峰期。

第二世代礦物-第四世代礦物記錄了加里東運(yùn)動(dòng)之后寒武系烴源巖又逐漸深埋、成熟生烴的過程，根據(jù)烴源巖的成熟度演化史，第二-第四世代礦物應(yīng)該是在二疊紀(jì)-中、晚侏羅世形成的。

第五世代瀝青:該世代礦物多成球粒狀，常形成于第四世代白云石后，是深埋作用過程中石油熱裂解的產(chǎn)物，反應(yīng)了地史過程中經(jīng)歷過深埋過程和高溫作用，記錄了寒武系烴源巖生成的原油在晚侏羅世-白堊紀(jì)末持續(xù)深埋高溫致使油裂解為天然氣的轉(zhuǎn)化過程。

第六世代礦物，主要為方解石+石英/方解石/石英:第六世代礦物在不同井中礦物組合不完全相同。有時(shí)方解石與石英共存，有時(shí)僅出現(xiàn)方解石或僅出現(xiàn)石英。無論是哪一種組合形式，石英均呈自形，錐柱狀晶體多見。方解石呈巨晶狀，表面特別干凈。在有的溶孔中，第四和第五世代礦物相對(duì)缺少，直接出現(xiàn)第六世代礦物組合。這些礦物中有機(jī)包裹體的豐度占整個(gè)包裹體的60%～80%。部分有機(jī)包裹體以棕色、棕黃色液相有機(jī)包裹體為主，或與單相氣相有機(jī)包裹體共存。有時(shí)也見以單相氣相有機(jī)包裹體為主，同時(shí)可以見到部分液相有機(jī)包裹體。所有這些特征均表明，這部分方解石/石英主要是形成于天然氣生成的高峰期，由于它們形成于瀝青之后，而且其中富含液相甲烷，暗示著該世代礦物是在最大埋深-隆升過程中形成的，主要形成于喜馬拉雅構(gòu)造運(yùn)動(dòng)期。

川中安平店-高石梯構(gòu)造震旦系巖心孔洞縫中所充填的礦物特征和流體包裹體特征表明，巖心中充填的第一世代礦物-第四世代礦物記錄了古油藏被破壞到油氣藏再重新形成的過程;第五世代礦物記錄了古油藏中的原油發(fā)生裂解，向古氣藏轉(zhuǎn)化的重要地質(zhì)事件;第六世代礦物記錄了液態(tài)甲烷的形成和后來由于隆升作用，氣藏調(diào)整和改造的地質(zhì)過程。巖心中所充填礦物的特征記錄了成藏流體的演化過程和演化序列，為后述的成藏過程恢復(fù)和成藏模式的建立奠定了重要的基礎(chǔ)。

3.1 震旦系燈影組成藏流體的地球化學(xué)特征

鍶同位素、碳同位素和氧同位素已被廣泛地用于進(jìn)行示蹤流體源區(qū)、分析流體流動(dòng)路徑和水-巖反應(yīng)過程。碳酸鹽的鍶同位素組成可以作為流體研究的重要參數(shù)，主要有兩個(gè)方面特點(diǎn)，一是鍶同位素不像碳、氧同位素因溫度、壓力和微生物作用而分餾(Machel，2004)，礦物可直接反應(yīng)流體的同位素組成;二是由于鍶在海水中的滯留時(shí)間(≈106a)大大長于海水的混合時(shí)間(≈103a)，因而任一時(shí)代全球范圍內(nèi)海相鍶元素在同位素組成上是均一的(Mcarthuret al.，1992)，這造成了地質(zhì)歷史中海水的鍶同位素組成具有獨(dú)特的長期變化趨勢(shì)(Mcarthuret al.，2001;Veizeret al.，1999，1997)，這為人們進(jìn)行沉積期后流體的示蹤提供了一個(gè)非常有意義的背景值。通過地質(zhì)學(xué)家的努力，已建立起了全世界范圍內(nèi)不同時(shí)代海水的鍶同位素曲線(Veizeret al.，1999;Mcarthur，1994)。不同時(shí)代海水的鍶同位素，均有一個(gè)確定的值或一個(gè)穩(wěn)定的變化范圍而與其他時(shí)代海水的鍶同位素值相區(qū)別。

不同時(shí)代海相碳酸鹽巖具有不同的碳、氧同位素組成。從寒武紀(jì)以來，海水的氧同位素整體呈增大的趨勢(shì)(Veizeret al.，1999);不同時(shí)代海相碳酸鹽巖的碳、氧同位素演化趨勢(shì)線具有比較明顯的規(guī)律性，但是變化范圍較寬;因而在缺少比較系統(tǒng)的樣品分析的情況下，想追蹤流體源顯得較困難，碳、氧同位素往往作為鍶同位素流體示蹤的輔助和補(bǔ)充。

研究中對(duì)川中安平1井、高科1井震旦系巖心中的圍巖及其所充填的礦物的鍶、碳、氧穩(wěn)定同位素進(jìn)行了分析(表2、圖7);所分析的白云石主要對(duì)應(yīng)前述的第二-第四世代白云石，以第四世代白云石居多，方解石主要為第六世代所充填的礦物。

充注于震旦系和奧陶系晶洞中不同世代礦物的碳氧同位素地球化學(xué)研究表明(表2)，所充填的礦物總體具有比圍巖低的碳、氧同位素特征，個(gè)別樣品可高于圍巖。無論是哪一期所充填的礦物，它與圍巖間具有特別明顯的碳氧同位素差異，這種明顯的差異暗示著形成這些礦物的流體應(yīng)當(dāng)是外來流體，雖然流體與圍巖進(jìn)行了同位素交換，但圍巖與流體間的同位素交換尚未達(dá)到平衡，從而造成了明顯的同位素差異。

表2 高科1井代表性圍巖及晶洞和裂縫充填物的碳、氧同位素分析結(jié)果Table 2 Carbon and oxygen isotopes of the fracture fillings and host rock，well Gaoke-1

圖7 高科1井震旦系白云巖及孔洞充填物鍶同位素地球化學(xué)剖面Fig.7 The geochemical profile of strontium isotope in the fillings of the Sinian strata，well Gaoke-1

分析結(jié)果表明，震旦系白云巖的87Sr/86Sr介于0.7090～0.7133間(圖7)，除靠近震旦系古暴露面或古巖溶界面處白云巖的87Sr/86Sr較高外，其余白云巖的87Sr/86Sr主要集中于0.7090～0.7098 間，該值與同期燈影組海水87Sr/86Sr(0.7083)相比，明顯高于同期海水的鍶同位素值，這可能與震旦系末期的表生巖溶作用相關(guān)?？锥粗兴涮畎自剖?7Sr/86Sr可以明顯的分為兩組(圖7):一組位于震旦系燈影組二段和燈三段的古巖溶界面以上，充填白云石的87Sr/86Sr介于0.7090～0.7111。一組位于燈影組二段與燈三段之間的古巖溶面以下，充填物的87Sr/86Sr介于0.7111～0.7157，其中較早期充填白云石的87Sr/86Sr介于0.7111～0.7121間，晚期充填方解石的87Sr/86Sr為0.7157。

前一組孔洞充填白云石的87Sr/86Sr與圍巖較相近，但圍巖與孔洞充填物間明顯的碳氧同位素差異，說明它們應(yīng)當(dāng)是異源流體。從孔洞的充填與否和孔洞的發(fā)育情況來看，5151.21～5181.12m處的白云巖孔洞發(fā)育，除了局部充填瀝清外，缺少其它充填物，而這部分白云巖的87Sr/86Sr介于0.7095 ～ 0.7096 之 間;5006.18 ～ 5149.08m 處 白 云 巖 的87Sr/86Sr為 0.7090 ～ 0.7093，而同一段孔洞中充填白云石的87Sr/86Sr為0.7091～0.7094。從總的趨勢(shì)來看，孔洞充填物的鍶同位素略高于圍巖的鍶同位素，表明所充填的流體應(yīng)當(dāng)比圍巖稍富鍶，結(jié)合碳氧同位素特征和孔洞發(fā)育物征，下部的溶解作用形成新的溶孔或使先存表生巖溶作用過程中所形成的孔洞擴(kuò)大，可以推知具有下部溶解上部沉淀的特征。

后一組孔洞充填物具有明顯的富鍶特征，孔洞充填的白云石87Sr/86Sr介于0.7111～0.7121，它明顯的高于所有圍巖和前一組孔洞充填白云石的87Sr/86Sr，說明形成后一組白云石的流體為一種特別富鍶的流體，該流體與圍巖相互作用后造成白云巖的溶解形成新的溶孔或溶解并擴(kuò)大了先存的孔洞。而晚期所充填的第六世代方解石具有更富鍶的特征(87Sr/86Sr為0.7157)，說明形成方解石的流體與形成早期白云石的流體不是同一種性質(zhì)的流體。鍶同位素和碳氧同位素地球化學(xué)特征表明，孔洞充填礦物的流體源除了與表生巖溶作用有關(guān)外，更多的與在深埋過程中的外來流體的侵蝕溶解作用有關(guān)。

前述分析表明，從第二-第四世代礦物，有機(jī)包裹體豐度是逐漸升高的，尤其以第四世代礦物中有機(jī)包裹體的豐度最高。反映了烴源巖從開始進(jìn)入生烴門限-進(jìn)入生烴高峰-開始聚集成藏的過程。而這一過程中的第二世代-第四世代鍶同位素特征所表現(xiàn)出的流體流動(dòng)具有從深部向淺部運(yùn)移的過程，換句話說，油裂解氣之前的油氣充注主要表現(xiàn)為垂向運(yùn)移的特征。

晚期所充填的第六世代方解石主要形成于隆升過程中。這種晚期富鍶的流體和前述第二-第四世代的礦物發(fā)生水-巖反應(yīng)，使早期形成的礦物的鍶同位素特征發(fā)生改變。因?yàn)閺恼麄€(gè)取芯段所分析的鍶同位素組成來看，鍶同位素從深到淺有降低的趨勢(shì)，暗示了油裂解氣之后的天然氣藏的調(diào)整和改造過程中的流體也主要表現(xiàn)為垂向運(yùn)聚的特征。作者所研究的區(qū)內(nèi)生物標(biāo)志物地球化學(xué)特征表明(袁海鋒，2008)，震旦系儲(chǔ)層烴類的流體源主要為上覆下寒武統(tǒng)筇竹寺組的烴源巖，可以認(rèn)為下寒武統(tǒng)烴源巖的排烴方式主要為側(cè)向排烴，而震旦系燈影組儲(chǔ)層內(nèi)的流體運(yùn)移主要表現(xiàn)為垂向流動(dòng)。

在第四世代礦物形成之后，由于震旦系儲(chǔ)層持續(xù)深埋，經(jīng)歷了高溫作用，達(dá)到甚至超過了圈閉中的原油發(fā)生裂解的溫度，向天然氣轉(zhuǎn)化。該期成藏事件的重要標(biāo)志為第五世代礦物-第二期瀝青的形成。另外，高科1井震旦系巖芯及巖屑薄片顯示，從震旦系燈影組四段到燈影組二段都有瀝青分布(圖7)，這些瀝青的存在，證實(shí)確實(shí)發(fā)生過油裂解氣的事件，而且古油藏還具有比較大的規(guī)模。

對(duì)區(qū)內(nèi)安平店-高石梯構(gòu)造帶的安平1井寒武系和震旦系最后一期充填的方解石和石英礦物中(形成于油裂解氣之后的第六世代礦物)的包裹體進(jìn)行了冷凍加熱實(shí)驗(yàn)、激光拉曼分析和均一溫度測(cè)定，發(fā)現(xiàn)該期包裹體存在豐富的液態(tài)甲烷(圖8)。這些甲烷包裹體的激光拉曼光譜分析表明其為水溶態(tài)甲烷包裹體，單個(gè)包裹體的冷凍和加熱實(shí)驗(yàn)中的相態(tài)變化也證實(shí)了其主要為水溶態(tài)甲烷包裹體(袁海鋒，2008;袁海鋒等，2009)，也即是說，最后一期充填的礦物(第六世代礦物)記錄了區(qū)內(nèi)震旦系重要的成藏事件-水溶氣的形成。安平1井震旦系儲(chǔ)層中最后一期方解石中的包裹體的均一溫度峰溫為260～290℃，分別所計(jì)算的相應(yīng)的峰溫下所對(duì)應(yīng)的古流體壓力為1200～1260bar至1520～1600bar，恢復(fù)到當(dāng)時(shí)震旦系的古埋深，計(jì)算出在其被捕獲時(shí)的孔隙流體壓力系數(shù)為1.97～2.40，為超壓流體，超壓產(chǎn)生的原因主要是原油發(fā)生裂解向天然氣轉(zhuǎn)化的過程中體積的膨脹效應(yīng)造成的，屬于流體膨脹型的超壓機(jī)制。根據(jù)相應(yīng)的圖版估算(Price，1976，1979)，在 260～290℃ 和對(duì)應(yīng)的壓力下(1200～1600bar)，每升水中大約有0.05～0.09m3的甲烷被溶解。

3.2 震旦系油氣成藏過程

前述流體充注特征和充注序列的分析表明，川中震旦系安平店-高石梯構(gòu)造震旦系儲(chǔ)層經(jīng)歷了多期油氣充注過程。根據(jù)孔、洞、縫充填礦物及序列，Sr、C、O穩(wěn)定同位素的分析以及包裹體地球化學(xué)特征，識(shí)別了區(qū)內(nèi)震旦系燈影組的主要成藏事件，以區(qū)內(nèi)構(gòu)造演化為主線，結(jié)合下寒武統(tǒng)筇竹寺組泥質(zhì)烴源巖的成熟演化過程恢復(fù)了區(qū)內(nèi)震旦系的油氣成藏過程(圖8)。

古油藏的形成和破壞階段;志留紀(jì)末期，高科1井震旦系有一定的圈閉形態(tài)(圖9)，此時(shí)寒武系源巖的Ro值為0.5% ～0.6%，已能夠向震旦系圈閉充注油氣，此為古油藏的形成階段。二疊紀(jì)沉積前，由于加里東運(yùn)動(dòng)的抬升剝蝕，導(dǎo)致古油藏被破壞，這一過程被充填的第一世代礦物-第一期瀝青所記錄，安平1井和高科1井瀝青的飽和烴色譜圖譜中都表現(xiàn)出了不同程度的生物降解作用(袁海鋒，2008)。

二疊紀(jì)-三疊紀(jì)末的古油氣藏形成階段。三疊紀(jì)沉積末，震旦系燈影組和寒武系源巖主要表現(xiàn)為持續(xù)深埋的過程(圖9)，這一階段寒武系烴源巖的Ro值從0.7%增至1.3%，為主要的原油充注期(袁海鋒等，2009)，同時(shí)有少量的天然氣充注。這一過程被充填的第二世代-第四世代充填的礦物中的流體包裹體所記錄。

侏羅紀(jì)-晚白堊世末期古氣藏形成階段。侏羅紀(jì)沉積末-晚白堊世早期，寒武系源巖的Ro值從1.3%演化至2.8%，此為主要的天然氣充注期，該階段主要以原油裂解氣和干酪根裂解氣為主，為古氣藏的形成階段。此時(shí)原油開始大量裂解向天然氣轉(zhuǎn)化(圖9)，并形成第五世代礦物也即是第二期瀝青充填。到晚白堊世，震旦系埋深達(dá)到最大，原油幾乎全部裂解為天然氣，古油藏基本消失，轉(zhuǎn)化為古氣藏。在油裂解氣的過程中，由于體積的膨脹效應(yīng)，同時(shí)由于溫度的升高和壓力的增大，生成的天然氣大量溶于水，形成水溶氣(檢測(cè)出了大量的液態(tài)甲烷包裹體)，這一成藏事件被所充填的第六世代礦物(高科1井主要為方解石，安平1井主要為方解石和石英)所記錄。

圖8 川中安平店-高石梯構(gòu)造安平1井震旦系儲(chǔ)層中充填的方解石的包裹體照片及其均一溫度和壓力分布圖(a)-方解石礦物中的液態(tài)甲烷包裹體;(b)-流體包裹體的均一溫度分布直方圖;(c、d)-分別為260℃和290℃對(duì)應(yīng)的捕獲壓力分布直方圖Fig.8 Fluid inclusions in the filled calctite，the distribution of homogenization temperature and pressure of the filled calcite in Sinian reservoir of Gaoke-1，Anpingdain-Gaoshiti Structure，Central Sichuan Basin(a)-liquid methane inclusions in calcite;(b)-homogenization temperature histogram of fluid inclusions;(c，d)-trapping pressure histogram in 260℃and 290℃，resepectively

晚白堊世末-現(xiàn)今，氣藏調(diào)整和定型階段。晚白堊世沉積末，由于喜馬拉雅期的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致地層的抬升，磷灰石裂變徑跡模擬的結(jié)果表明，川中安平店-高石梯構(gòu)造及鄰區(qū)開始大幅度隆升的時(shí)間為59Ma，被剝蝕的地層厚度為1743～2030m。構(gòu)造抬升導(dǎo)致震旦系儲(chǔ)層地層溫度的降低，致使水溶氣大量出溶，由水溶態(tài)向游離態(tài)轉(zhuǎn)化(圖9);川中震旦系氣藏包裹體所記錄的由于油裂解氣所產(chǎn)生的孔隙流體壓力為1200～1260bar至 1520～1600bar，壓力系數(shù)為 1.97～2.40，而現(xiàn)今震旦系氣藏的壓力為 69.1 ～ 69.5MPa，壓力系數(shù)為1.29，并非水溶氣藏，說明晚白堊世的構(gòu)造隆升一方面導(dǎo)致水溶氣的脫溶，氣藏的流體相態(tài)發(fā)生變化，另一方面導(dǎo)致氣藏原有的平衡被打破，氣藏重新分配和調(diào)整，可能發(fā)生跨層流動(dòng)向上覆寒武系儲(chǔ)層中運(yùn)聚成藏，或者向處于構(gòu)造更高部位的威遠(yuǎn)、資陽方向調(diào)整和轉(zhuǎn)移。有證據(jù)表明，威遠(yuǎn)震旦系氣藏的形成與喜馬拉雅期的隆升導(dǎo)致的水溶氣脫溶有關(guān)(劉樹根等，2009;戴金星，2003;李一平，1996)。四川盆地五指山構(gòu)造震旦系燈影組儲(chǔ)層中的水溶氣因喜馬拉雅期的構(gòu)造隆升可從地層水中解析出游離氣的量為217.7×108m3，為威遠(yuǎn)震旦系氣田探明儲(chǔ)量的53.5%(楊毅等，2008)。研究表明，世界上一些氣田的形成與水溶氣脫溶有關(guān)，西西伯利亞盆地烏連戈依大氣田的天然氣成藏是由于晚第三系抬升1000m造成地層壓力和溫度的降低，導(dǎo)致白堊系地下水中氣體出溶的結(jié)果(Crameret al.，2002)。塔里木和田河大氣田、克拉2氣田等的油氣藏的形成等也與水溶氣有密切的關(guān)系(秦勝飛等，2006a，b，2007;李梅等，2003)。水溶氣也是中國南方疊合盆地中、古生界海相地層主要的成藏流體源之一(徐思煌等，2007)。由此可見，晚期構(gòu)造隆升導(dǎo)致水溶氣的脫溶與燈影組天然氣成藏的關(guān)系最為密切，也是區(qū)內(nèi)最重要的成藏事件。

圖9 川中安平店-高石梯構(gòu)造震旦系燈影組油氣成藏過程(該剖面根據(jù)過高石梯構(gòu)造地震剖面繪制)Fig.9 The process of hydrocarbon accumulation in the Dengying Formation，Sinian，Central Sichuan Basin

4 結(jié)論

巖芯觀察和顯微鏡下薄片觀察結(jié)果表明，川中震旦系儲(chǔ)層中多期流體充注的特征是非常明顯的，能夠識(shí)別出的流體充注序列為:第一世代瀝青→第二世代細(xì)晶晶粒狀白云石→第三世代粗晶-巨晶馬鞍狀白云石→第四世代粗晶-巨晶狀白云石→第五世代瀝青→第六世代方解石+石英/方解石/石英;這些礦物中捕獲的流體包裹體特征基本可以代表川中安平店-高石梯構(gòu)造震旦系成藏流體的充注序列和充注特征，第一世代瀝青是早期古油藏被破壞的標(biāo)志，第二世代白云石-第四世代白云石中的有機(jī)包裹體豐度逐漸增加，代表了古油氣藏又重新形成的過程;第五世代瀝青是深埋過程中由于高溫作用油裂解為天然氣的重要標(biāo)志;第六世代方解石中的水溶態(tài)甲烷包裹體是水溶氣形成的重要標(biāo)志。第二世代-第六世代礦物的Sr、C、O穩(wěn)定同位素示蹤的結(jié)果證實(shí)，震旦系儲(chǔ)層中的成藏流體為外源流體，流體充注具有下部溶解，上部沉淀和充填的特征，流體的運(yùn)移是從深部到淺部的。

在礦物充注序列和充填礦物的Sr、C、O穩(wěn)定同位素特征的約束下，結(jié)合寒武系烴源巖生烴史演化和震旦系圈閉的演化，認(rèn)為震旦系燈影組儲(chǔ)層經(jīng)歷了如下的成藏過程，二疊紀(jì)沉積前古油藏的形成和破壞→二疊紀(jì)-三疊紀(jì)末的古油氣藏形成→侏羅紀(jì)-晚白堊世末油裂解氣和古氣藏形成→晚白堊世末-現(xiàn)今氣藏的調(diào)整和定型;其中對(duì)川中震旦系成藏具有重要意義的事件是油裂解氣產(chǎn)生的異常高壓導(dǎo)致水溶氣的形成和由于構(gòu)造抬升導(dǎo)致的水溶氣脫溶的成藏事件。天然氣在地層水中的溶解有利于古氣藏的保存，避免構(gòu)造運(yùn)動(dòng)引起的破壞，而脫溶過程又是天然氣藏調(diào)整、重新定位的過程，這可能也是四川盆地震旦系普遍的成藏事件，是震旦系成藏的有利因素。

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