西藏羌塘盆地中生代以来火山岩与油气的关系.pdf

第 3 O 卷第 2 期 地质勘探 西藏羌塘盆地 中生代 以来火 山岩 与油气 的关 系 南征兵 李永铁 张艳玲 1 ． 中国石油勘探开发研究院 2 ． 中国地 质环境监 测院 南征兵等． 西藏羌塘盆地 中生代 以来火 山岩与油气 的关 系． 天然 气工 业， 2 0 1 0 ， 3 0 2 4 5 4 7 ． 摘 要 西藏羌塘盆地为我国陆上油 气资源潜力 巨大 的一个 中生代 海相 残 留盆地 ， 火 山喷发频繁 ， 尤 以 中生代为 甚。通过对 中生代 以来火 山岩时空分布规律及 流体包 裹体 的研 究， 对火 山岩 与油气 的关 系进 行 了初 步探讨 。结论认为 盆地 的烃类物质可能来 自壳幔深部和浅层 两方面， 即盆地油气 的一部分为 生物成因， 另一部分则可 能为非生物成 因； 盆地 内的部分火 山岩可作为有效储层和盖层， 岩浆 热事件既可以加快烃源岩的热成熟， 但 同时也可能破坏掉 已生成的油气藏。 关键词 羌塘盆地 中生代 火 山岩 包 裹体 油气成 因 时空分布 岩浆 活动 D0I 1 0 ． 3 7 8 7 ／ i ． i s s n ． 1 0 0 0 0 9 7 6 ． 2 0 1 0 ． 0 2 ． 0 0 9 羌塘 盆地 为 中侏 罗世一 早 白垩世 青藏 高原 巨型造 山带之前陆盆地口 ] ， 位于特提斯一喜马拉雅构造域东 段 ， 盆地北 部边界 为可 可西 里一金 沙江缝 合 带 ， 南部 边 界为班公湖一怒江缝合带 。 ] 。它是我国陆上面积最 大 的 中生 代海相 残 留盆 地 ， 盆 地 生 、 储 、 盖 条 件发 育 良 好 ， 配置合 理 ， 油气 资 源 潜力 巨大 _ 5 ] 。该 区地 史 上 火 山喷发频 繁 ， 类型 复杂 ， 分布 广泛 ， 尤 以中生代 为甚 。 1 火 山岩期次划分及时空分布 1 ． 1三 叠纪 印支期 火 山岩 主要分 布于盆 地北部 边界 及西邻 隆起 的 肖茶卡 和 盆地东 北部 的沱 沱河地 区 ， 呈 近东西 向展 布 ， 为一套 玄 武质 、 安 山质火 山岩 。 ① 肖茶 卡地 区 上三 叠统 肖茶 卡组一段 、 杏 仁状 玄 武岩及 火 山角 砾 岩 ， 厚 度 大 于 1 0 0 m； ② 沱 沱 河 地 区 肖茶卡组 一段气 孔状 、 杏仁 体 玄 武 安 山岩 、 安 山岩 ， 总 厚 约1 6 0 m； ③ 江达 地 区 上 三 叠 统 甲丕 拉 组 ， 可 与 肖 茶 卡组一 段对 比 ， 为砂 砾 岩 、 砂岩 夹石 灰岩 、 安 山岩 、 英 安 岩和流 纹岩等 ， 厚度 为 8 0 0 ～2 0 0 0 m。 中三 叠统 丛 拉组 ， 可与康南组上部对 比， 为砂岩、 泥岩及安山岩 ， 厚 度为 3 0 0 8 0 0 m。下三叠统普水桥组， 可与康鲁组一 段对 比， 为 砂 砾 岩 、 泥 岩 夹 凝 灰 岩 及 安 山 岩 ， 厚 度 为 3 0 0～ 1 0 0 0 m 。 1 ． 2 侏 罗纪 燕 山早期 火 山岩 主要分 布于藏 色 岗 日、 布若 错 和江尼 茶卡一 带 ， 为 海 相 和海陆 交互 相火 山岩 。 中一 下侏 罗统那 底 岗 日组 下侏 罗统又 称 曲色组 火 山岩断续 出露 在拉雄 错一 茶 足 日一 那底 岗 日一 马 威 山一 带 。在 那 底 岗 日附 近 ， 中 下部为 中酸性凝灰岩 、 熔结凝 灰岩、 安 山质沉凝灰 岩 、 泥灰 岩及 页岩 等 ； 上 部 为安 山岩 、 流 纹 质 角砾 凝 灰 岩 夹英 安质熔 结凝 灰 岩 、 流 纹 质熔 结 角 砾 凝灰 岩 及 沉 凝 灰岩 ， 顶 部 夹粗安 岩 ， 总厚 1 6 7 0 m。上 侏 罗统 雪 山 组也 见火 山岩 夹 层 ， 厚 2 ． 0 m。在 北 羌 塘 半 咸 河～ 马 料 山一带 见产 于雀 莫错组 J 。 q 的杏 仁状 橄榄 玄 武岩 ， 厚 3 0 0 m， 可分 5个 喷发旋 回。 1 ． 3 白垩纪 燕 山晚期 火 山岩 主要分 布 于双 湖地 区和 沱 沱河 地 区 ， 为 一 套 以紫 红色 砂砾 岩与 泥岩为 主 的陆相 火 山岩 系 ， 分 布较 零星 。 ①双 湖地 区 与阿布 山组 同期 异 相 ， 为 一 套粗 安 岩 、 安 山岩 、 霞石碱玄岩等 ， 厚 2 5 5 0 m， 西藏 区测 队称其为 美 日切 错组 ， 同位 素 年龄值 K Ar 法 为距今 1 0 6 Ma ； ② 沱 沱河地 区 在 通 天 河 、 沱 沱河 以北 的 白垩 系下 部 ， 见 一套 不稳 定 的火 山岩系 ， 厚 1 1 3 8 ～2 1 6 8 m。 1 ． 4 第三 纪 喜 马拉雅 早期 火 山岩 在藏 北 出露 3 0余处 ， 构成 了长 1 0 0 0 k m、 宽 1 0 0 ～ 4 O 0 k m 的宏伟 新 生 代 陆 相火 山岩 带 。大 都 呈 平顶 山 、 岩颈 、 次火 山穹 窿 以及 被剥 蚀而 残 留的熔岩 低丘状 出露。古近系称纳丁错组 ， 断续出露于康托一 昂达尔 错地层分区的康托 、 雀岗和纳丁错一带。新近系康托 组 ， 见含铁 质 玄武 岩 与 橄 榄 玄 武 岩 夹 层 ， 厚 1 0 0 0 m。 作者简介 南 征兵 ， 1 9 8 0年生 ， 工程师 ； 2 0 0 9年毕业 于中国科 学院广州地球化学研究所 ， 获博士学 位 ； 现从事 海外油气勘探 及石 油地质综合研究工作 。地址 1 0 0 0 8 3 北京 市海 淀 区学 院路 2 O号 中国石油 勘 探开 发研 究 院 国际项 目评 价研 究 筹备组 。电话 0 1 0 8 3 5 9 2 5 0 3 。E ～ ma i l n a n z h e n g b i n g p e t r o c h i n a ． c o rn。 c n 天然气工业 2 0 1 0年 2月 下伏双湖组为含凝灰质泥岩与凝灰岩或安 山岩， K Ar 同位素 年龄 为距今 3 1 ． 1 Ma 。 1 ． 5 第四纪 喜马拉 雅 晚期 火 山岩 在藏 北黑 石湖 地 区 ， 见 响 岩 等直 接 覆 盖在 新 近 系 紫红色砂砾岩层或现代湖积台地上 。羌塘盆地的火山 喷发活动 不但期 次 多 ， 而且 每 期 喷发 均 有 多旋 回的特 点 ， 单次 喷发少 见 。在 时 间上 ， 从东 至西逐 渐变新 。 1 ． 6火 山岩形成 的时空分 布特点 中生 代 ， 火 山岩 的形成 时代从 北至南逐 渐变新 ， 即 从北 部 的三叠纪 、 侏 罗 纪 至南 部 的 白垩 纪 。如北 缘 的 拉 竹龙一 若拉 岗 日 金沙 江 镁铁 质 、 超 镁 铁质 岩 蛇 绿 岩 带形成 于三叠 纪拉 张 环境 中 ； 北 羌塘 坳 陷和南 羌 塘 坳 陷 ， 火 山岩主要 为钙碱 系列 的玄武 质 、 安 山质和 流纹 质火 山岩组 合 ， 主体 形 成 于侏 罗 纪 的 岛弧一 活动 陆 缘 环境 ； 班公 湖一东 巧 镁 铁质一 超镁 铁质岩 蛇绿岩 带 ， 形成 于侏 罗纪 ， 而 其南 侧 的 火 山岩 主要 形 成 于早 白垩 世拉 张环境 中。 新 生代 ， 火 山岩岩性 复杂 多样 ， 主要分 布在盆地 北 部地 区 。从 东至 西 ， 由玄 武质 、 碱性 玄武质 、 安 山质 、 英 安质及 少量 流纹 质火 山岩构成 。此外 ， 尚有 粗安质 、 粗 面质 和响 岩质火 山岩 ， 它 以碱 钙性 偏 碱性 和碱 性 火 山岩 为主 ， 比中生 代 以钙 碱 性 系列 为 主 火 山岩 更 偏 碱性 。第 三纪则 为大 陆拉 张 型火 山岩 。 2 火成岩 与油气的关 系 根据火 成岩 气液烃包 裹体 ， 气 、 液相组 分 的测定 可 以了解 到 其 组 分 即 C O 、 H S 、 C H 、 H。 O 及 C H 、 C H 、 C 。 H。 、 C H 和 C H。 的组 成 、 变化 和来 源 。分 析认 为 ， 羌 塘盆地 的烃 类 物 质可 能 来 自壳 幔 深部 和 浅 层两 方面 ， 换 言 之 ， 羌 塘 盆 地 油 气 的 一 部 分 为 生 物 成 因 ， 另一部 分可能 为非 生物成 因 的。 2 ． 1 关 于来源 于壳 幔深部 的线索 据王 碧香等 1 9 8 7 的专 题 研究 ， 对 形 成 于 上地 幔 顶部玄武岩透 辉石 中熔融包裹 体气泡 的组分 ， 使用 Ul O O O 型激 光拉 曼微探 针 进 行测 定 5个 样 品 其结 果 C O 含量 为 5 8 ％～9 3 ， 平均 为 6 5 ． 2 ％ ， 说 明在上 地 幔顶部含有很高的 C O。 ； 此外 ， 还测得 H。 S 、 C H 、 C O 等 8种组 分 。 杜乐 天 等 1 9 9 5 还 用激 光 拉 曼 探 针 在 我 国大 麻 坪 、 辉南 、 吉林汪 清和蛟 河等 地二辉 橄榄岩 捕虏体 矿物 的流体包 裹体 中测 得有 丙 烷 C 。 H 、 乙烯 C 。 H 、 丙 烯 c 。 H 和乙炔 C H 。地幔二辉橄榄岩内流体包 裹 体 中上 述脂肪 族类 碳 氢化 合 物 的存 在 ， 无 疑 为 寻找 非生 物成 因油气 藏提供 了重要 线索 。 此外 ， 沉 积层 中丰 富 的有 机 物质 还 可 以在 岩浆 期 后 热水溶 液 阶段 萃取 进入火 成岩裂 隙 中形 成气液 烃包 裹体。或在岩浆上升过程中， 其边部萃取地层中有机 物 质在火 成岩矿 物 中形 成气 液烃包 裹体 。火 成岩 的流 体 包裹体 所测 的烷烃 类 组分 ， 有一 部 分 可能 是从 地 层 中萃取的有机物质。 总之 ， 通过对 火成 岩 中流体包裹 体 的研 究 ， 获得 烃 类 物质可 以从沉 积地 层 中萃 取 ， 也 可 能从 壳 幔深 处 提 供 的有机 成 因与无 机成 因并存 的两 种认识 。 2 ． 2 有机 包裹体 与油气 的成 熟度 本 区中生代 花 岗斑 岩和石 英脉 岩 中含多 种气液 烃 包裹 体 与 液 态 烃 有 机 包 裹 体 与 在 气 相 成 分 中 不 含 Hz O， 但含 c O 及少 量 CH ， 同时还含 有 C 。 、 C 。 、 c 等 组分 ， 反映 油气与 低成熟 度油气 相一 致 ， 也可 属于低 成 熟度 油气 田。其 流体包裹 体 的均一 温度为 9 8 ～ 1 4 0℃ 6个 、 1 6 0 ～2 1 0℃ 1 8个 、 2 4 0 ～3 2 0℃ 3 0个 ， 从 包裹 体均一 温度 ， 反 映 了油气 从 低 成熟 度 至 过成 熟 度 的演化阶段 表 1 。这反映了火成岩中的流体包裹体 均一温度比地层中包裹体均一温度要高些。从地层中 包裹体均一温度和有机包裹体组分相结合看 出， 本区 中生 代地层 中油气 应 属 于正 在 形成 或 形 成高 峰期 ， 属 于 中 低 成 熟度高 成熟 度 ， 可 能 与 中 国西部 许 多 地 区含 油气 盆地一样 属 于油气 田 ， 而不仅 仅是 油 田。 2 ． 3火 山岩的储 集层 和盖层 本 区火 山岩 的油 气储 集 层 岩石 类 型 多样 ， 主要 有 火 山角砾岩 、 火 山碎 屑 岩 、 流纹 岩 、 安 山岩 、 凝 灰 岩等 ， 在储 油 中 ， 裂隙和 孔 隙共 同起作 用 。 2 ． 3 ． 1 火 山熔岩 储 集层 玄武 岩类和安 山岩类 是火 山熔 岩 中最 主要 的油 气 储集 层 。据赵澄林 1 9 9 6 的研 究 在我 国 已建成 具 有 一 定 规模 的火 山岩 油气 田， 例 如 新疆 准 噶尔 盆地石 炭 系 玄武岩 油 田， 苏 北东 台坳 陷闵桥古 近系玄 武岩油 田， 济 阳坳 陷滨 南 和 昌潍 等 的古 近 系玄 武 岩一 安 山 岩 油 田 ， 渤海 海 域石 臼坨 4 2 8构 造 和锦 州 2 O 2构 造 中生 界 玄武岩一 安 山岩油 田及 内蒙古二 连盆地 阿北 中生界 安 山岩油 田等 。以上说 明 了玄武岩 和安 山岩 已经成 为 遍布全国各地的不同时代油气 田的重要储集层。 在羌 塘盆地 ， 玄 武 岩和 安 山 岩分 布很 广 ， 如 那 曲 、 沱 沱河 、 逢 错 、 安 多 、 弯 弯 梁 、 那 弄 错 、 赞 宗 错 、 多 格 错 仁 、 波涛 湖 、 肖茶卡 、 改 则 、 阿木 岗 日等 地 。此外 ， 新 生 代 玄武岩一 安 山岩分 布 于大 横 山北部 、 可 可 西里 和 祖 尔肯乌拉山等地区。羌塘盆地玄武岩的气孔杏仁体含 量 大 ， 其大 小不一 ， 大者 可达 8 mm6 mm～1 3 mm 1 0 mm甚 至更大 。 在气孑 L 杏仁体 中多数见有深 色的 第 3 O卷第 2 期 地质勘探 表 1 羌塘盆地火成岩气液烃包裹体特征表 流体包裹 体 。这 说 明玄武 岩类 和安 山岩类是 油气 良好 的储 集层 之一 ， 是 盆地 油气储 集层 中重 要 的组成部 分 。 2 ． 3 ． 2 火 山碎屑 岩储 集层 唐 古拉 群底 部 的那 底 岗 日组 J 是 一 大 套 中酸 性火 山岩 和火 山碎屑岩 。其 底部 以 区域 不整 合覆 盖在 上 三叠统 的结扎 群 又 称 肖茶卡群 之 上 。这 些火 山碎 屑岩本 身就 有一定 的孔 隙度 和渗 透 率 ， 特别 是 凝 灰 岩 和凝灰 碎 屑岩 ， 可 明显见 有孔 隙和 裂 隙的存在 ， 而且 其 中还夹 有一 系列 的火 山碎 屑沉 积岩 一沉积 砂岩 和砂 砾 岩 的夹 层 。它 们又 覆盖在 盆地 中主 要含油 气建 造之 一 的结扎 群烃源 岩之 上 ， 其 重要性 不容 忽视 。 2 ． 3 ． 3油 气的盖层 火 山 岩 可成 为油 气 藏 的盖 层 。从 目前 研 究 情 况 看 ， 分布 较广 的致密 块 状 玄 武岩 ， 厚 度 大 、 分 布 广 的致 密 的酸性 火 山灰 沉积 岩也 可作为 良好 的盖层 。印支 燕 山早期 岩 浆 活 动 形 成 的 喷 发性 凝 灰 质 火 山 岩 与 泥 岩 、 泥灰岩 一起 ， 可能组 成为 良好 的盖层 。 2 ． 4 热事件 对油 气形成 的影 响 盆地东南部的依 仓玛坳 陷原是该盆地 中规模最 大 、 坳 陷最深 、 含油气 建 造 发 育 最好 的油 气 源 区 ， 但 是 由于燕 山期大 规模 的 岩浆 侵 入 活 动 ， 不仅 造 成 该 坳 陷 中油气 源岩 内接触 交代 型 变 质 岩 的广 泛 发 育 ， 而 且 高 温 热液 型的脉状 矿物 如镜 铁矿 脉 和岩石 如石英 脉 也广 泛发 育于 中生代海 相地 层之 中。高温 热液活 动导 致 了这一坳 陷 区 内油气 源岩 的热 变质 和油气 源岩 内有 机质 的强烈分 解 ， 从 而 丧失 了油气 生成 的能力 。 羌塘盆地 在 主要油 源岩形 成后 曾发 生过 2次较 大 规模 的岩浆 活动 一次 是在 晚侏 罗 世～早 白垩 世 ， 这 次 岩浆 热事件规 模较 大 ， 对 羌 塘 盆地 油 气 生成 有 一 定 的 影响 ； 另一次是新近纪岩浆活动， 这次热事件主要对北 羌塘坳陷油气形成有一定的积极作用 。 3 结论 1 羌塘 盆地 的油 气既有 有机 成 因 ， 也有 无机 成 因。 中生代地层中油气应属于正在形成或形成高峰期 ， 处 于 中 低 成熟 度～ 高成 熟度 阶段 。 2 盆地 火 山岩 的油 气储 集 层 岩 石 类 型 多样 ， 主要 有 火 山角砾 岩 、 火 山 碎 屑 岩 、 流 纹 岩 、 安 山岩 、 凝 灰 岩 等 。盆地 的安 山岩 和玄 武岩类 是火 山熔 岩 中最重要 的 储 层 ， 火 山碎 屑岩 中 的凝 灰 岩 和凝 灰 碎 屑 岩可 作 为 储 集层 。致密块状玄武 岩、 酸性火 山灰沉积岩 以及凝灰 质火 山岩 可作 为 良好 的盖 层 。 3 盆地 在 主要 油 源 岩形 成 之后 ， 发生 过 2次 较大 规模的岩浆活动 一次是在晚侏罗世～早 白垩世 ， 对盆 地油 气生成 有一 定 的影 响 ； 另一 次是 新 近纪岩浆 活动 ， 对北羌塘坳陷油气形成起到一定的积极作用 。 参 考 文 献 [ 1 3李勇 ， 王成 善 ， 伊海 生 ， 等． 青藏 高原 中侏 罗世一早 白垩世 羌塘 盆地 复合 型前 陆盆地充填模式 E J ] ． 沉积学报 ， 2 0 0 1 ， 1 9 1 2 0 27 ． E 2 ]吴应林 ， 李兴振 ， 丘 东洲 ， 等． 青 藏高 原的构 造演 化与 含油 气盆地分析[ J ] ． 地球科学 ， 1 9 9 6 ， 2 1 2 1 3 0 1 3 5 ． [ 3 ]刘增乾 ， 徐宪 ， 潘桂棠． 青藏高原 大地构造 与形 成演 化[ M] ． 北 京 地 质 出 版社 ， 1 9 9 0 9 - 3 4 ． [ 4 ]余光明 ， 王成善． 西藏特提斯 沉积地质[ M] ． 北京 地质 出版 社 ， 1 9 9 0 9 4 9 8 ． [ 5 ]王成善 ， 张哨楠． 青藏 高原含 油气盆 地分 折 与油气 资源潜 力 [ J ] ． 地球 科学 ， 1 9 9 6 ， 2 1 2 ] 2 0 1 3 0 ． [ 6 ]赵政璋 ， 李永铁 ， 叶和飞 ， 等． 青 藏高 原羌 塘盆地 石油 地质 [ M] ． 北京 科学 出版社 ， 2 0 0 0 ． [ 7 ]王成善 ， 伊海生． 羌塘 盆地地 质演化 与油气远景评 价[ M] ． 北京 地质出版社 ， 2 0 0 1 ． [ 8 ]王剑 ， 谭富文 ， 李亚 林 ， 等． 青 藏 高原 重点 沉积盆 地油 气资 源潜力分析[ M] ． 北京 地质 出版社 ， 2 0 0 5 ． 修改 回稿 日期2 0 0 9 1 2 1 0 编辑 罗冬梅