桑植—石门复向斜及邻区古流体特征与油气保存意义.pdf

第 3 7卷第 6期 2 0 1 5年 1 1月 石 油 雾 劈 沾 届 P ETRoLEUM GEoLoGY EXP ERI M E NT Vo l _ 3 7． No ． 6 NO V ． ， 2 01 5 文章编号 1 0 0 1 6 1 1 2 2 0 1 5 0 6 0 7 4 2 0 9 桑植一 石 门复 向斜及邻 区 古流体特征与油气保存 意义 刘 安， 危 凯， 李旭兵， 王保 忠， 王 强 中国地质调查局 武汉地质矿产研究所， 武汉4 3 0 2 0 5 d o i 1 0． 1 l 7 81 ／ y s y d z 2 0l 5 O 6 7 4 2 摘要 通过对桑植一 石门复向斜及相邻地区震旦系一三叠系方解石脉和围岩的碳氧同位素 、 锶 同位素对 比， 结合方解石脉 中流体包 裹体测试分析 ， 研究 了桑植一石门地 区古流体特征及其油气保存 意义。下古生界 围岩 ’ s r ／ s r 部分高于 同期海水 ， 也高于方解石 脉， 表明围岩在裂隙形成之前 受到高 S t ／ S r 流体 改造。桑植一石 门复 向斜北翼温 泉附近的方解 石脉体具 高”S t ／ s 6 S r 、 低 8 1 3 C、 低 6 0 特征 ， 显示大气水参与 了方解石脉沉淀 ， 逆断层可能在形成之初就不具封闭性。流体包裹体盐度 和均一温度指示 ． 桑 植一石 门地区上寒武统娄 山关组上覆盖层残余厚度小于 3 k m， 不具封闭能力 ； 中寒武统孑 L 王溪组方解 石脉 流体包裹体高盐度表明膏盐盖 层在研究 区广泛分布 ， 在埋深超过 2 k m条件下对下伏地层具有较好 的封盖能力 。桑植一石 门复 向斜 田二垭 、 向家垭 、 车坊背斜圈 闭 、 桥头 、 中坪隐伏圈闭保存条件较好 ， 除田二垭背斜外 ， 可以同时将震旦系灯影组 、 寒武系清虚洞组 白云岩作为勘探 目的层。 关键词 古流体 ； 同位素 ； 流体包裹体 ； 保存条件 ； 桑植一石门复向斜 中扬子 区 中图分类号 T El 2 2 ． 2 文献标 志码 A Pa l e o- flui d c h a r a c t e r i s t i c s a nd pr e s e r v a t i o n o f hy d r o c a r b o ns i n t h e S a n g z h i S h i me n s y n c l i n o r i u m a n d a d j a c e n t a r e a s L i u A n ，We i K a i ， L i X u b i n g ， Wa n g B a o z h o n g ， Wa n g Q i a n g W u h a n I n s t i t u t e o f G e o l o g y a n d Mi n e r a l R e s o u r c e s ， C h i n a Geo l o g y S u r v e y ，W u h a n ， H u b e i 4 3 0 2 0 5 ， C h i n a Abs t r a c tTh e p a l e o - flu i d c ha r a c t e ris t i c s a nd h y d r o c a r b o n p r e s e r v a t i o n i n t h e S a n g z h i -S hi me n s y n c l i n o r i u m a nd a d j a c e n t a r e a s a r e d i s c u s s e d u s i n g c o m p a r i s o n s o f C， O， a n d S r i s o t o p e s b e t w e e n t h e c a l c i t e v e i n s a n d s u r r o u n d i n g r o c k s i n t h e Si ni a n a nd Tria s s i c f o r ma t i o ns a n d c o mb i n e d wi t h t h e t e s t s o f flu i d i n c l u s i o n s i n c a l c i t e v e i n s ．Th e S r ／ S r v a l u e s o f s urro u n di n g r o c k s i n t he L o we r Pa l e o z o i c a r e h i g h e r t h a n t h o s e o f c 0 nt e mpo r a r y s e a wa t e r a n d c a l c i t e v e i n s ．wh i c h s u g g e s t s t h a t t h e s u rro u n di ng r o c k s h a d b e e n r e f o r me d b y flu i d wi t h h i g h S r ／ S r v a l u e s b e f o r e f r a c t u r i ng ．Th e c a l c i t e v e i n s c l o s e t o t h e r ma l s p r i ng s i n t he n o r t h o f S a n g z h i S h i me n s y n c l i n o r i u m h a v e h i g h S r ／拍S r v a l u e s ， l o w 3 1 3 C a nd l o w 6 0 v a l u e s ，w h i c h c a n b e e x p l a i n e d b y t h e mi x i n g o f me t e o r ic wa t e r d u r i n g c a l c i t e v e i n d e p o s i t i o n a n d s u g g e s t s t ha t r e v e r s e f a ul t s mi g ht h a v e be e n o p e n wh e n t h e y we r e f o r me d．T he s a l i n i t y a n d h o mo g e n i z a t i o n t e mp e r a t u r e o f flu i d i n c l u s i o n s s h o ws t h a t t he r e s i d u a l c a p f o rm a t i o ns a b o v e t h e Up p e r Ca mbr i a n L o u s h a n g u a n Fo r ma t i o n a r e l e s s t ha n 3 k m t hi c k wi t h p o o r s e a l i n g c a p a c i t y ．Th e h i g h s a l i n i t y o f c a l c i t e i n c l u s i o n s i n t h e Mi d d l e Ca mb r i a n Ko n g wa ng x i Fo rm a t i o n s h o we d t ha t g y p s u m s a l t c a p l a y e r s a r e d i s t r i b ut e d wi d e l y i n t h e s t u d y a r e a，a n d t h e g y p s u m s a l t l a y e r s b u r i e d o v e r 2 k m d e e p h a v e e x c e l l e n t s e a l i n g c a pa c i t y．T h e p r e s e rva t i o n c o n d i t i o n s o f t h e T i a n e r y a ， X i a n g j i a y a ， C h e f a n g a n t i c l i n e t r a p s ， a n d t h e Q i a o t o u ， Z h o n g p i n g b u ri e d s t r u c t u r a l t r a p s a r e f a v o r a b l e ．T h e d o l o m i t e s i n t h e S i n i a n D e n g y i n g F o r m a t i o n a n d C a m b ri a n Q i n g x u d o n g F o r ma t i o n a r e e x pl o r a t i o n t a r g e t s e x c e p t f o r t ho s e i n t h e Ti a ne r y a a n t i c l i n e ． Ke y wo r d spa l e o flu i d s；i s o t o p e s ；flu i d i n c l u s i o n s；p r e s e rva t i o n c o n d i t i o ns ； S a n g z h i S hi me n s y n c l i n o r i u m ； mi dd l e Ya n g t z e r e g i o n 中扬子地区海相地层从震旦系至中生界发育 多套生储盖组合 ， 但受到印支期 以来强烈的构造挤 压和抬升剥蚀改造 ， 油气藏经历了形成 、 破坏和保 存多期多阶段复杂演化 ， 保存条件是 中国南方海相 收稿 日期 2 0 1 4 - 0 8 - 2 9 ； 修订 日期 2 0 1 5 0 9 0 8 。 作者简介 刘安 1 9 8 1 一 ， 男 ， 硕士 ， 工程师 ， 从事石油地质调查研究 。E ． ma i l g l o h s t a r 1 6 3 ． q o m。 基 金项 目 中国地质调查局项 目“ 武陵一湘鄂西 页岩气 资源调 查评价 ” 1 2 1 2 0 1 1 4 0 4 9 8 0 1 、 “ 桑植一石 门及邻 区油气地 质综 合调 查研究 ” 1 2 1 2 0 1 1 2 2 0 7 4 5 资助 。 第 6期 刘安． 等． 桑植一石门复向斜及邻区古流体特征与油气保存意义 7 4 3 油气成藏的关键 已成为共识[ 1 - 7 ] 。马永生_ J ] 、 楼章 华 _ 2 采用盆地流体历史分析法研究 中国南方 的油 气保存条件 ． 并建立 了相关评价体系； 王国芝l 3 ] 提 出以碳 、 氧 、 锶同位素分析为主要手段 ， 从古流体地 球化学角度对保存 条件进行动态评价。前人利用 岩层方解石脉同位素对 比， 结合流体包裹体测试分 析 ， 在研究中扬子当阳复向斜 、 沉湖土地堂复 向斜 油气保存方 面取得 了较好的效果 l 8 。国外也有 学者利用同位素对 比， 结合流体包裹体分析 ， 研究 断裂带大气水 渗透 、 油气 渗漏[ 1 2 - 1 3 ] 。桑植一石 门 复 向斜是中扬子地区油气勘探 的有利构造单元 ， 经 地层水化学研究 属于次级封存 区[ 1 ． 但对 于桑 植一石 门复向斜古流体特征及其保存意义缺乏详 细的研究。本次研究 主要依据桑植一石 门及邻 区 海相地层裂隙充填 的方解 石脉 、 碳 酸盐岩 围岩的 碳 、 氧 、 锶同位素 以及方解石脉 流体包裹体的均一 温度和盐度特征 ． 研究古流体来源及形成环境 ， 分 析评价研究区圈闭的保存条件 1 地质背景 桑植一石门复向斜为 中扬子南缘一个 二级构 造单元 ， 北侧为宜都一鹤峰复背斜 ， 南部 以保靖一 慈利断裂带 为界与江南 冲断褶皱带相邻 图 1 。 研究 区发育震旦系一中生界地层 ． 其 中下震旦统陡 山沱组 、 下寒武统 牛蹄塘组 、 下志 留统龙马溪组是 区域性的烃源岩 牛蹄塘组 、 龙 马溪组也是区域性 的盖层 ， 在近年的研究 中， 中寒武统孔王溪组膏盐 层也被重视 ， 被认为是一套广泛分布的盖层 l 上震旦统灯影组 、 上寒武统娄山关组 白云岩是区域 性分布的储集层 ， 中寒武统膏盐层下伏清虚洞组 白 云岩储层近年也被关注。桑植一石 门复向斜 可以 进一步分为堰塘湾 、 四望山、 江垭 、 教子垭 4个构造 带 ， 其间发育多个背斜 圈闭， 核部 出露最老地层多 为志留系[ 1 8 - 1 9 1 。三叠纪以前该 区形成 以岩性圈闭 为主的原生油气藏 ， 燕 山运动形成 次生构造油气 藏 _ 】 引。宜都一鹤峰复背斜寒 武系地层多 已出露 ． 保靖一慈利断裂带震旦系地层多处出露 ， 常规油气 勘探已无价值。 2 样品采集与测试 方解石脉及 围岩样品采集大致从咸丰至慈利 溪 口， 穿越宜都一鹤峰复背斜 、 桑植一石门复向斜 、 保靖一慈利断裂带 图 2 。样 品有分布于断裂带 内部的， 也有远离断裂带沿裂隙分布的。采集样品 的层位从震旦系至三叠系 ， 除了志留系一泥盆系没 有分布外 ， 其他各个时代均有涉及 。 志 留系一泥盆 系碎屑岩地层裂 隙少见方解石充填 。样 品采集兼 顾了横向和纵 向对 比分析的需要 。 考虑到桑植一石 门地区圈闭构造核部志 留系 地层多已出露 ， 因此将分 析测试 的重点放 在震旦 系一下古生界， 通过研究露头岩层的古流体信息推 测覆盖区的古流体特征。样品测试工作主要在 国 土资源部 中南测试 中心完成 。 3 结果与讨论 3 ． 1 碳氧同位素特征及示踪 氧同位素在水和方解石之间的分馏与温度密切 相关， 深埋藏条件下氧同位素会负漂移 。 同时也会 图 1 桑植一 石门复向斜及邻区位置 F i g ． 1 L o c a t i o n o f t h e S a n g z h i S h i me n s y n c l i n o r i u m a n d a d j a c e n t a r e a s 7 4 4 石 油 窈 劈 弛 届 第 3 7卷 图2 桑植一石门复向斜及邻区地质简图与采样位置 F i g ． 2 S i m p l i fi e d g e o l o g i c a l m a p a n d s a m p l i n g s i t e s o f t h e S a n g z h i S h i me n s y n c l i n o r i u m a n d a d j a c e n t a r e a s 受到来源的影响， 大气水环境形成的方解石氧同位素 也会负漂移 ] 。碳同位素分馏作用对温度不敏感， 可 以用碳酸盐岩胶结物的碳同位素来指示来源[ 2 。 如表 1所 示， 方解 石 脉 的 C分 布 范 围为 一 6 ． 6 9％ o ～ 4 ． 1 5 ‰， 6 O分布范围为一 1 8 ． 6 6 ％ 。 一 7 ． 8 3 ％ 。 围岩的3 1 3 C分布范围为一 2 ． 5 9 ％ 。 ～ 6 ． 9 0 ％ v , 3 0分布范 围为- 1 1 ． 2 6 ％ 。 5 ． 7 9 ％ e 。方解石脉的碳氧同位素一般 都 比 围 岩 低 ， △ ”C 和 △ O 分 布 范 围 分 别 为 一 1 1 ． 2 8 ％ 。 ～ 0 ． 3 8 ％ D 和一 9 ． 5 l ％ 。 ～1 ． 2 3 ％ D 根据 6 C、 6 O同位素指示盐度值 z 的公式l 2 ， 计算得到 围岩的 z值为 1 1 7 ． 8～1 3 6 ． 9 。 方解 石脉的 Z值为 1 0 5 ． 1 ～ 1 2 9 ． 8 。一般认为 z值大于 1 2 0为海水型碳 酸盐岩 ， 小于 1 2 0则可能有淡水混入。 采样点 1 7、 1 8位于桑植一石门复向斜北翼北 东走 向逆断裂 内， 逆断层切穿上古生界 、 中生界地 层 ， 沿断裂附近有低温温泉分布 图 2 。方解石脉 S Z P m一 1 和 S Z T ．卜3的 z值最低 ， 分别为 1 0 5 ． 1 和 1 0 8 ． 6 ， 方解石脉 6 C、 6 培 O小， 与围岩的碳氧 同位 素的差值 △ n c 、 △ 0绝对值较大。推测断裂带附 近 6 C负异常是富含有机质的流体沿断裂通道上 升过程中氧化生成 的二氧化碳参 与了方解石脉形 成所致 ， 或者是大气水中溶解 的 C O ， 混入导致方解 石脉 的 C、 0偏低。 采样点 2 1 位于保靖一慈利断裂带， 断层穿过寒 武系娄山关组地层， 断裂角砾岩极为发育 ， 富含红色 铁质、 钙泥质胶结物。方解石脉样品 X KE f 一 6的 z 值也较小， 为 1 1 1 ． 1 ； 但另一方解石脉样品 X K- E Z 一 4 的 z值接近 1 2 0 ， 可能各期次流体来源具有差异 。 不论是岩石同位素还是 富含紫红色铁质胶结物 ． 都 表明断裂带形成时有氧气介入。 但不是所有 的油气渗漏都会导致形成的方解 石脉具有低的碳同位素负异常 ， 同一断裂带不同位 置方解石的 6 ” C组 成有很 大差别 ， 主要取决于形 成 的方解石脉的碳是否有来 自被氧化 的甲烷 、 有多 少被氧化的 甲烷混入其 中[ 1 2 ] 。采样点 1 9位于北 西 向延伸的右旋走滑断层内部 ， 奥陶系方解石脉和 围岩的碳氧同位素没有差异， 表 明断裂形成时处于 相对封闭的环境 ， 没有其他性质流体介人 。 采样点 6 、 1 0为岩层 内部 的裂 隙， 采样点离断 层距离较大， 寒武系清虚洞组和二叠系茅 口组岩层 方解石脉与围岩碳氧同位素值也非常接近 ． 表明采 样点流体主要来 自围岩 ， 没有外部流体通过断层或 裂隙混入。 部分寒武系方解石脉样品的6 C 、 3 1 8 0同位素值 较小， z值也小于 1 2 0 ， 但围岩样品的 6 ” C、 6 他 0同样 也较小 ， 如采样点 1 4白云岩围岩样品 C y - E k 一 2的 6 坞 C为 一 2 ． 5 9 ％ 。 。前人研究表 明， 中寒武统一上寒 武统底部碳 同位素有多个可以全球对 比的负漂移 段 ， 6 B C最小值为一 6 ． 2 ‰ ， 上寒武统上部一奥陶系 碳 同位素多为正漂 移[ 2 。 ， 因此推测孔王溪组方 第 6 期 刘安， 等． 桑植一石门复向斜及邻区古流体特征与油气保存意义 7 4 5 表 1 桑植一 石门复 向斜及邻 区围岩 与方解 石脉的 C、 O、 S r同位素数据 T a b l e 1 C， O， S r i s o t o p e v a l u e s o f s u r r o u n d i n g r o c k s a n d c a l c i t e v e i n s i n t h e S a n g z h i - - S h i me n s y n c l i n o r inm a n d a d j a c e n t a r e a s 注 △ C 6 c 方解石 一 6 c 围岩； z2 ．0 4 8 8 C 5 0 0 ． 4 9 8 6 0 5 0 ； △ 0 6 。 0 方解石 一 6 ’ 0 围岩 ； △ S r ／ S r 。 ’ S t ／ 。 S r 方解石 一 S t ／ S r 围岩 。 解石脉的流体来源为孔王溪组 内部碳 同位素负漂 移段。 采样点 8 、 1 5 娄 山关组方解石样品 P MC 1 - 4、 C y 6 I - 3 的6 C 分别为- 2 ． 8 9 ％ 。 、 - 2 ． 5 1 ％ e ， 在上寒 7 4 6 石 油 窈 量 套 沾 届 第 3 7卷 武统围岩 6 C整体正偏移背景下 l 2 有较大的△ “ c 和低的 z值， 推测其来源为下部的负偏移围岩段， 或者是大气水的介入 ； 下文的流体包裹体盐度分析 表 明并没 有 中寒 武统 高盐 度 的 卤水混 入 ， 推 测 6 c、 6 0低值是 由于大气水介入所致。 另一些样品的方解石和围岩的同位素差异不 大 ， 需要结合其他手段推测古流体来源。 3 ． 2 锶同位素特征及示踪 碳酸盐岩在成岩过程 中所产生的流体如果没 有外来流体的加入 ， 其锶 同位素应与母岩相 同l 2 。 当流体迁移到另外一个具有不同锶同位素组成的地 层中， 若流体与围岩的水岩反应弱 ， 没有发生充分的 同位素交换 。 那么重溶流体形成的碳酸盐岩矿物与 围岩地层锶同位素就会产生差异， 因此可 以用锶 同 位素判断流体是外源或内源。地质历史中海水锶同 位素是时间的函数 ， V e i z e r [ 2 建立了全球不同时代 海水锶 同位素 曲线 图 3 [ 2 6 - 2 8 ] 。 因此外 源锶 同位 素与全球海水相 比较又可以推测其具体来源。 寒武系一二 叠系 地层 碳 酸盐 岩 围岩 样 品的 盯 S r ／ S r 变化较大 ， 为 0 ． 7 0 7 7 9 0 ． 7 1 3 7 9 ， 方解石 脉体 的盯S r ／ 拍S r同位 素 变 化范 围在 0 ． 7 0 8 0 9～ 0 ． 7 1 0 4 0 。 各个时代地层方解石脉 S r ／ 跖S r 特点是 震旦系 上寒武统娄 山关组一奥 陶系 中寒武统孔 王溪组 表 1 ， 图 3 2 引 。保靖一慈利断裂带附近 采样点 2 0获得陡山沱组灰岩盯 S r ／ ％ S为 0 ． 7 0 8 3 9 ， J 囤围岩 s s r 囤方解石脉 s s r T 口碎屑岩地层或缺失 圈海水 s s r 变化趋势 ～ P C 二 D S J／ 。 。 O 、 ∞ ￡ D Z 图 3 桑植一石 门复向斜及邻区围岩及方解石脉锶同位素分布 海水 S r ／ S r 比值据文献 [ 2 6 2 8 ]。 Hg ． 3 S r ／ S r r a t i o s f o r s u r r o u nd i n g r o c k s a n d c a l c i t e v e i n s i n t h e S a n g z h i S h i m e n s y n c l i n o r i u m a n d a d ia c e n t a r e a s 与峡东 地 区陡 山沱 组灰 岩盯S t ／ S r 0 ． 7 0 8 1 6～ 0 ． 7 0 8 6 6 很接近 ， 都落在早震旦世海水 S r ／ 跖 S r 的分布范 围 内。陡 山沱组裂 隙方解 石脉 体样 品 S t ／ S r 为 0 ． 7 1 0 0 2和 0 ． 7 1 0 4 0 。 远大于 同期的碳 酸盐岩 ， 也大于任何 时代海水 的 S t ／ S组成 ， 推测 方解石脉沉淀时有外来富含 S r ／ S r 流体介入。 中寒武统孔王溪组 围岩 S r ／ 拍 S r 为 0 ． 7 0 9 2 8 ～ 0 ． 7 1 3 7 9 ， 方解石脉体 S r ／ 酾 S r 为 0 ． 7 0 8 7 4 ～ 0 ． 7 0 9 8 0 ， △ 即 S t ／ S r 为一 0 ． 0 0 5 0 5 ～ 0 ． 0 0 0 2 0 。除个别样品外 ， 所有采样点方解石 S r ／ 跖 S r比值都 比围岩要小 ， 且 孔王溪组碳 酸盐 岩 S t ／ S r 与 同时期海水相 比较 偏 高， 可能部分碳酸盐岩在形成裂隙方解石脉之前 已经受到富含 S r ／ S r 流体 的影 响， 但是 过高 的 卵 S t ／ 嘶 S r 值也可能是碳酸盐岩围岩含泥质成分所致。 孔王溪组碳酸盐岩往往夹有泥质、 砂质碎 屑岩 ， 或 者是碳酸盐岩含有泥质成分 ． 前人对古生界多套碎 屑岩 的卵S r ／ 跖S r有过 相 关 测试 ， 达 到 0 ． 7 1 8 9～ 0． 7 43 1 _ 3 。全球锶同位素地层对 比研究 表明， 中 寒武统盯 S t ／ S r 变化较大 ， 具有先 较低 、 后升高的 变化规律[ 2 ， 这 与孔 王溪 组方解 石脉盯S r ／ S r 变 化较大相一致 ， 因此孔王溪组裂 隙充填方解石脉体 可能主要还是来源于孔王溪组内部。 上寒武统娄山关组 白云岩和下奥 陶统灰岩的 卵 S r ／ S r 为 0 ． 7 0 9 1 0～0 ． 7 0 9 3 7 ， 方 解石 脉 的 S r ／ 嘶 S r 为 0 ． 7 0 9 2 0 ～ 0 ． 7 0 9 7 7 ， △ S t ／ 踮 S r 为一 0 ． 0 0 0 1 7 ～ O ． 0 0 0 5 6 。8号采样 点 P M-E f 一 4方解石与围岩的 S t ／ S r 基 本 一 致 ． 表 明其 流体 主要 来 自围岩。 8号采样点和 1 5号采样点娄山关组另外 2个方解 石的。 S r ／ S r 都小于围岩 ， 可能来 自中下奥 陶统或 中寒武统 的碳酸盐岩 ， 但结合下文流体包裹体分析 来看 ， 可能来 自上覆奥陶系地层。采样点 2 1娄 山 关组方解石脉盯 S r ／ S r 明显 高于 同期围岩 ， 推测主 要为外来流体所致 ， 这与方解石碳氧同位素的判断 ～ 致 奥陶系方解石脉卵 S t ／ S r比围岩大， 而奥陶 系以来海水 的。 S t ／ S r 整体是降低 的_ 2 ， 因此奥 陶系方解石脉的流体有上覆碎屑岩的混入或者是 大气水混入。 采样点 1 7二叠系茅 口组灰岩样 品的 S r ／ S r 为 0 ． 7 0 7 7 9 ， 与 同时代 的海水 相 比较 0 ． 7 0 7 5～ 0 ． 7 0 8 0 非 常接 近 ， 方解石 脉样 品盯S r ／ 。 S r 为 0 ． 7 0 8 0 9 ， 较围岩要大 ． 明显小 于下古生界碳酸盐 岩锶同位素。 因此可以排除下古生界碳酸盐岩流体 沿着断裂进入二叠系的可能 ， 很可能是大气水将地 表高盯 S t ／ S r 流体沿着断裂带带入所致 ， 这与碳氧 同位素获得的认识相 同。 第 6期 刘安， 等． 桑植一石门复向斜及邻区古流体特征与油气保存意义 。 7 4 7 3 ． 3 流体包裹体特征及意义 本次研究共采集 3 3块方解石脉包裹体样 品， 其 中大部分样品中流体包裹体不发育 ， 或零星分布 的流体包裹体个体太小 3 m ， 不利于观测。因 此挑选 了震旦系和寒武系 6个具有代表性的样品 ， 对其流体包裹体进行了均一温度和冰点温度的测试。 方解石脉流体包裹体多呈小群分布 、 少数定 向分布 ； 流体包裹体的形状多为四边形 、 椭 圆形 、 多边形等 ； 流体包裹体大小为 4 2 2 Ix m， 多数为 6 1 1 Ix m； 获 得均一温度为 7 0 ． 0 ～1 4 1 ． 7℃； 冰点温度为一 1 8 ． 9 ～ - 6 ． 2℃ 表 2 。 流体包裹体冰点温度反映的盐度也可以作为 判断流体来源的重要手段。郑荣才 [ 3 l _ 在研究川西 坳陷方解石脉时 ， 发现部分流体包裹体在一 4 5℃仍 不结冰 ， 因此推测该期方解石脉的物质来源主要是 雷 口坡组蒸发盐岩地层水 ； 陶士振 [ 3 在研究 飞仙 关组 白云岩的包裹体时， 也发现 了高盐度流体 的存 在 ， 并认为这种流体来 自飞仙关组溻湖相沉积 。海 水的盐度一 般大 于 3 ％， 而淡水 的盐度 一般 小 于 3 ％， 因此包裹体 的盐度 还可以判别形成方 解石脉 的流体是否有大气水混人。 根据冰点温度计算获得方解石脉样 品的平均 盐度分布在 9 ． 1 7 ％～ 2 1 ． 9 2 ％， 从样 品层系来看寒武 系孑 L 王溪组 、 清虚洞组样品的盐度要高于寒武系娄 山关组 、 震旦系陡山沱组样 品的盐度 ， 盐度最高值 为湖南龙山兴隆孑 L 王溪组样品。孑 L 王溪组方解石 脉的高盐度流体说明研究区存在膏盐岩层 ， 这与金 之钧_ 1 ] 研究认为中寒武统膏盐层在中上扬子广 泛分布的结论是相一致的。但就相邻地区不同层 位的盐度来看 。 娄 山关组要 比下伏孔王溪组和清虚 洞组方解石脉的盐度明显偏低 ， 可能是因为孔王溪 组本身有一定的封闭作用 。 方解石脉形成时少有外 源流体介人 。 而上覆娄 山关组为高孔渗岩层受到了 大气水 的影 响 。 盐度 降低 。采样 点 2 0方解 石 脉 X K Z d 一 2位于保靖一慈利断裂带附近 ， 盐度相对 较低 ， 为 1 0 ． 4 ％。从早古生代大地构造位置来看该 点处于被动大陆边缘 的斜坡带 。 水深较台地深 ， 缺 乏膏盐层发育 ， 该点 的盐度可能代表了斜坡带盆地 地层水 的正常盐度。 流体包裹 体的均一 温度变化 范 围较大 7 0～ 1 4 0℃ ， 且同一套地层的均一温度差别也较大 ， 表 明方解石脉形成具有多期次的特点， 这里用均一温 度结合地温梯度来推算各个方解石脉样品形成的 深度。郑冰_ 3 ] 利用黏土矿物混层 比和伊利石结晶 程度 ． 计算 了中扬子地 区各个阶段地温梯 度的变 化 ， 印支 期 以来 中扬 子 地 区地 温 梯 度 为 2 ． 2～ 2 ． 7 C ／ h m， 喜马拉雅期地温梯度为 3 ． 7℃／ h m。湘 鄂西地区主要抬升剥蚀 和断裂褶皱主要发生在印 支运动之后 ． 因此认为构造裂隙方解石脉主要是在 印支运动之后产生， 且喜马拉雅期高地温场主要分 布在江汉盆地区， 湘鄂西地区地温梯度应该没有 明 显上升 ， 因此将湘鄂西地区印支期 以来 的地温梯度 设定为 2 ． 5℃／ h m， 推测当时地表温度在 2 0℃ ， 那 么样 品X L E 一 3 、 X L E， q 一 6 、 C Y-E 一 1 、 P M-E Z 一 3 、 P MC 2 4 、 X K Z d - 2 均一温度所对应的地层埋深分 别为 2 ． 0 ， 3 ． 2 ， 4 ． 7 ， 3 ． 7 ， 3 ． 0 ， 4 ． 8 k m。结合包裹体 的 盐度分析可知 ， 孑 L 王溪组膏盐层埋深大于 2 k m条 件下对下伏地层具有较好 的封闭性 。孔王溪组上 覆娄山关组方解石脉体较下伏地层盐度急剧减小 ． 推测上覆残余地层厚度小于3 k m， 已有大气水混 表 2 桑植一石 门复 向斜及邻 区流体 包裹体均一温度和盐度测试结果 Tab l e 2 Homo ge n i z a t i o n t e mpe r a t ur e a nd s a l i ni t y o f flu i d i nc l us i o ns i n c al c i t e ve i ns i n t h e S a n g z h i S h i me n s y n c l i n o r i u m a n d a d j a c e n t a r e a s 注 表 中算式含义为最小值 ～ 最大值／ 平均值 。 7 4 8 石 油 察 劈弛届 第 3 7卷 人。马永生 】 ] 研究湘鄂西地区大气水的下渗深度 约 2 2 0 0 ～ 4 6 0 0 1T I ， 与本次流体包裹体分析的结论 大致相似 。 3 ． 4 古流体对油气保存的指示 根据方解石脉及 围岩的碳、 氧、 锶同位 素以及 方解石脉流体包裹体测试 ， 结合地质条件及前人的 研究成果 ， 对桑植一石门复向斜油气保存可以得到 以下认识 1 同位素指示在 印支期 以来逆 冲挤压作用 下产生的不同断层封闭性条件不一样 。部分断层或 伴生节理方解石脉与围岩具有相似的同位素特征， 没 有外源流体介入 如采样点 1 9 ， 而裂隙被方解石脉完 全充填则会增强断裂的封闭性。现在温泉的分布与 各种规模的断层密切相关， 断裂带方解石同位素表明 发育温泉的断裂可能在形成时已经具开启性 ． 有大 气水的混入 ， 油气保存条件差 如采样点 1 7 、 1 8 。 研究区温泉的水温为 2 6 ． 0 ～ 5 5 ． 5℃ ， 推测桑植一石 门复向斜地区开启性断裂带地下深度 2 k m以内大 气水下渗循环强烈 ， 不具有油气保存条件 。 2 中寒武统孔王溪组方解石脉 流体包裹体 高盐度指示了中寒武统膏盐层在中扬子广泛存在 ． 该套盖层上覆地层残余厚度大于 2 k m条件下对下 伏地层具有较好的封闭条件 ． 威远气 田勘探也证明 中寒武统膏盐层在 2 k m埋深条件下对下伏气藏有 较好的封闭性 3 上寒武统娄山关组埋深 3 k m条 件下已经不具备保存条件 。考虑到桑植一石 门地 区构造复杂 ， 膏盐层在一定温度、 压力条件下才表 现为塑性 ， 前人研究塔里木盆地膏盐盖层在构造复 杂区埋 深 大于 3 k m 条件 下 才具 有 有 效封 盖 能 力 l 3 ． 因此将研究区埋深大于 3 k m的孔王溪组膏 盐盖层作为有效盖层。 3 综合研究桑植一石门复向斜地 区田二垭 、 向家垭 、 车坊背斜圈闭、 桥头 、 中坪隐伏 圈闭志留系 盖层残余厚度大 、 远离温泉 、 断层不发育 ， 保存条件 相对较好 图 2 。其中除了田二垭背斜外 ， 圈闭构 造核部孔王溪组的埋深均大于 3 k m， 膏盐盖层 的 封闭条件较好 ， 可 以同时将震旦系灯影组 、 寒武 系 清虚洞组 白云岩作为勘探 目的层。 4 结论 1 下古生界围岩的 S r ／ S r 部分高于同期海 水 ， 也高于裂隙方解石脉 ， 表明围岩在裂隙形成之 前受到高 S r ／ 。 S r 流体改造。 2 方解石 脉的碳 、 氧 、 锶 同位素研究 表明断 裂 、 裂隙的封闭性差异大 ， 分布在温泉点 的逆断层 在断裂形成时已具有开启性 ， 导致大气水 的渗入 ， 形成的方 解石 脉与 围岩 相 比具有 高 S r ／ 跖S r 、 低 6 c、低 6 O的特点。 3 桑植一石 门地 区中寒武统孑 L 王溪组膏盐 层分布广泛 ， 埋深超过 2 k m条件下封闭条件较好 推测桑植一石门复 向斜 田二垭 、 向家垭 、 车坊背斜 圈闭、 桥头 、 中坪隐伏 圈闭保存条件较好 。除 田二 垭背斜外 ，