流体地质学.doc

沉积盆地流体包裹体研究的理论与实践 流体包裹体作为地质流体研究的重要手段，在沉积盆地油气成藏条件分析和有机/无机矿产共存、共生关系研究中起着不可替代的作用。本文以鄂尔多斯北部、塔里木东北部、辽西-冀北坳陷中-新元古界等地的油气藏、砂岩型铀矿为例，通过流体包裹体岩相学、偏光-荧光特征、显微测温、显微傅里叶红外和包裹体同位素定年技术，结合盆地构造、地层埋藏史、热演化史等资料，探讨了流体包裹体在定性、定量分析有机/无机矿产的成矿流体性质、来源、期次、流体运/聚时空及油气成藏演化等方面的应用。 理论意义 流体包裹体是成岩成矿流体在矿物结晶生长过程中被包裹在矿物晶格缺陷或穴窝中、至今尚在主矿物中封存并与主矿物有着相界限的那一部分物质。油气藏和层控矿床中的流体包裹体由显微级的液态和(或)气(液)态的有机/无机流体组成，可提供如下信息: 1、时间。即成藏成矿流体(水、石油、气)存在或运移与矿物生长或溶解的相对或绝对时间。从流体包裹体与成岩矿物世代及其共生系列的关系分析，可以确定流体活动与成藏(矿)的相对时间，或分析流体包裹体中的40 Ar-39 Ar或Rb-Sr同位素，确定流体活动或成藏(矿)的绝对年龄。2、古地温。即矿物生长或溶解时的温度和特定流体在岩石孔隙中的温度。沉积盆地中某套沉积物的古地温与时间是相关的，通过模拟埋藏史和热史，可以将二者联系起来。如砂岩型铀矿床或油气藏中流体包裹体的均一温度代表了成藏成矿温度，也有一定的时间意义。3、成分和化学组成。包括石油、天然气和矿物与水的总体组成和元素、同位素组成，包含着成矿流体成分、流—岩作用和流体演变史等信息。研究流体包裹体的成分和化学组成，可以确定成藏成矿流体的性质、来源，以及何时和在什么温度条件下成藏、成矿的有关信息。4、运移路径和成藏/ 成矿位置。某一世代矿物流体包裹体组合( FIA) 及其丰度(如GOI) ，是相应地质时期内流体类型、流体活动强度的指示剂，绘制适当类型流体包裹体分布图可以在一定范围内确定流体的运移路径和油气藏或层控矿床的成藏(矿)位置。石油包裹体犹如微型“油藏”，其丰度(GOI) 则可以指示地质历史中石油的运/聚程度和赋存状况。综上所述，通过流体包裹体研究，可以深入探讨矿物成因及其成矿流体性质、来源、运移路径和有机/无机矿产的成藏(矿)环境，甚至可以进行定性或定量研究，最终确定矿产的储藏位置。 包裹体的岩相学与成藏（矿）期次 包裹体显微岩相学是划分流体包裹体期次并将其应用于成矿流体性质、来源、活动期次和油气成藏运/ 聚期次的基础。包括成岩矿物世代划分或矿物先后关系研究，以及同一世代矿物中流体包裹体赋存状态(原生、次生成因)和包裹体组合。传统的层间氧化带砂岩型铀矿成矿模式认为，含氧、含铀水进入顶底板均有泥岩等隔水层的透水砂体，当沿砂体迁移时，遇到富含沉积有机质、黄铁矿等还原障，在氧化还原界面附近U + 6还原沉淀形成似卷状矿体。这种水成铀矿模式是常温表生氧化还原作用的产物。然而，笔者通过流体包裹体研究，在鄂尔多斯盆地北部地区中侏罗统直罗组砂岩型铀矿床中发现了有机流体与低温热液成矿的证据。 砂岩储层中矿物的胶结、次生加大、交代和缝、洞形成及其被填充愈合，意味着孔隙流体活动和流—岩作用过程。储层中成岩矿物形成于一定的介质环境(pH值、温度等)和富含同类矿液的环境，这种介质和矿液通常是水溶液。石油在储层中的聚集改变了孔隙水的化学组成，导致孔隙水中无机离子浓度降低，或烃类流体部分替换孔隙水而阻碍矿物—离子间的质量传递，抑制了自生矿物的形成及矿物的交代和转化，即抑制了胶结、交代、重结晶等成岩作用过程。由成岩矿物的叠置关系和晶体结构分析，可推断结晶作用的相对顺序。以下常见的成岩现象受流—岩作用和有机/无机流体交替作用的控制:1、储层内有持续的多期水流体活动，则矿物次生加大、胶结、交代现象发育，在缝/洞内发生矿物(方解石、石英或石膏等) 充填，强烈的胶结作用使岩石变得十分致密、坚硬；2、成岩期间有石油或天然气注入，甚至在储层孔隙内饱含油气，成岩作用将趋于缓慢直至终止；3、古油藏发生泄漏、散失及水流体活动再趋活跃，则在粒间孔/洞内除了普遍可见的沥青充填外，还可再次发育矿物胶结与充填。因此，储集岩中的油气包裹体与含烃流体包裹体，记录了油-水交替的成岩信息和流体地球化学环境。上述两类成岩成油现象可以塔里木盆地塔河油田某区泥盆系东河砂岩为例。东河砂岩中可见到两期成岩矿物—石英次生加大和石英胶结物，而且这种现象十分普遍，但在这些矿物内极少见到油气包裹体，或者不发育。在加大边或胶结物外侧和碎屑粒间，可见大量黑褐色沥青或黄褐色油浸沥青充填。从石英加大边/胶结物与沥青的分布可说明储层中石油充注/成藏应处于成岩晚期，相应的成藏时间应为喜马拉雅中-晚期。古油藏现象以塔里木盆地东部英南2井气藏成藏史为例。