劉　安，?！P，李旭兵，王保忠，王　強

(中國地質(zhì)調(diào)查局 武漢地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，武漢　430205)

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桑植—石門復(fù)向斜及鄰區(qū)古流體特征與油氣保存意義

劉安，危凱，李旭兵，王保忠，王強

(中國地質(zhì)調(diào)查局 武漢地質(zhì)礦產(chǎn)研究所，武漢430205)

摘要：通過對桑植—石門復(fù)向斜及相鄰地區(qū)震旦系—三疊系方解石脈和圍巖的碳氧同位素、鍶同位素對比，結(jié)合方解石脈中流體包裹體測試分析，研究了桑植—石門地區(qū)古流體特征及其油氣保存意義。下古生界圍巖87Sr/86Sr部分高于同期海水，也高于方解石脈，表明圍巖在裂隙形成之前受到高87Sr/86Sr流體改造。桑植—石門復(fù)向斜北翼溫泉附近的方解石脈體具高87Sr/86Sr、低δ13C、低δ18O特征，顯示大氣水參與了方解石脈沉淀，逆斷層可能在形成之初就不具封閉性。流體包裹體鹽度和均一溫度指示，桑植—石門地區(qū)上寒武統(tǒng)婁山關(guān)組上覆蓋層殘余厚度小于3 km，不具封閉能力；中寒武統(tǒng)孔王溪組方解石脈流體包裹體高鹽度表明膏鹽蓋層在研究區(qū)廣泛分布，在埋深超過2 km條件下對下伏地層具有較好的封蓋能力。桑植—石門復(fù)向斜田二埡、向家埡、車坊背斜圈閉、橋頭、中坪隱伏圈閉保存條件較好，除田二埡背斜外，可以同時將震旦系燈影組、寒武系清虛洞組白云巖作為勘探目的層。

關(guān)鍵詞：古流體；同位素；流體包裹體；保存條件；桑植—石門復(fù)向斜；中揚子區(qū)

中揚子地區(qū)海相地層從震旦系至中生界發(fā)育多套生儲蓋組合，但受到印支期以來強烈的構(gòu)造擠壓和抬升剝蝕改造，油氣藏經(jīng)歷了形成、破壞和保存多期多階段復(fù)雜演化，保存條件是中國南方海相油氣成藏的關(guān)鍵已成為共識[1-7]。馬永生[1]、樓章華[2]采用盆地流體歷史分析法研究中國南方的油氣保存條件，并建立了相關(guān)評價體系；王國芝[3]提出以碳、氧、鍶同位素分析為主要手段，從古流體地球化學(xué)角度對保存條件進行動態(tài)評價。前人利用巖層方解石脈同位素對比，結(jié)合流體包裹體測試分析，在研究中揚子當(dāng)陽復(fù)向斜、沉湖土地堂復(fù)向斜油氣保存方面取得了較好的效果[8-11]。國外也有學(xué)者利用同位素對比，結(jié)合流體包裹體分析，研究斷裂帶大氣水滲透、油氣滲漏[12-13]。桑植—石門復(fù)向斜是中揚子地區(qū)油氣勘探的有利構(gòu)造單元，經(jīng)地層水化學(xué)研究屬于次級封存區(qū)[14-15]，但對于桑植—石門復(fù)向斜古流體特征及其保存意義缺乏詳細的研究。本次研究主要依據(jù)桑植—石門及鄰區(qū)海相地層裂隙充填的方解石脈、碳酸鹽巖圍巖的碳、氧、鍶同位素以及方解石脈流體包裹體的均一溫度和鹽度特征，研究古流體來源及形成環(huán)境，分析評價研究區(qū)圈閉的保存條件。

1地質(zhì)背景

桑植—石門復(fù)向斜為中揚子南緣一個二級構(gòu)造單元，北側(cè)為宜都—鶴峰復(fù)背斜，南部以保靖—慈利斷裂帶為界與江南沖斷褶皺帶相鄰(圖1)。研究區(qū)發(fā)育震旦系—中生界地層，其中下震旦統(tǒng)陡山沱組、下寒武統(tǒng)牛蹄塘組、下志留統(tǒng)龍馬溪組是區(qū)域性的烴源巖；牛蹄塘組、龍馬溪組也是區(qū)域性的蓋層，在近年的研究中，中寒武統(tǒng)孔王溪組膏鹽層也被重視，被認為是一套廣泛分布的蓋層[16-17]；上震旦統(tǒng)燈影組、上寒武統(tǒng)婁山關(guān)組白云巖是區(qū)域性分布的儲集層，中寒武統(tǒng)膏鹽層下伏清虛洞組白云巖儲層近年也被關(guān)注。桑植—石門復(fù)向斜可以進一步分為堰塘灣、四望山、江埡、教子埡4個構(gòu)造帶，其間發(fā)育多個背斜圈閉，核部出露最老地層多為志留系[18-19]。三疊紀(jì)以前該區(qū)形成以巖性圈閉為主的原生油氣藏，燕山運動形成次生構(gòu)造油氣藏[18]。宜都—鶴峰復(fù)背斜寒武系地層多已出露，保靖—慈利斷裂帶震旦系地層多處出露，常規(guī)油氣勘探已無價值。

2樣品采集與測試

方解石脈及圍巖樣品采集大致從咸豐至慈利溪口，穿越宜都—鶴峰復(fù)背斜、桑植—石門復(fù)向斜、保靖—慈利斷裂帶(圖2)。樣品有分布于斷裂帶內(nèi)部的，也有遠離斷裂帶沿裂隙分布的。采集樣品的層位從震旦系至三疊系，除了志留系—泥盆系沒有分布外，其他各個時代均有涉及，志留系—泥盆系碎屑巖地層裂隙少見方解石充填。樣品采集兼顧了橫向和縱向?qū)Ρ确治龅男枰?/p>

考慮到桑植—石門地區(qū)圈閉構(gòu)造核部志留系地層多已出露，因此將分析測試的重點放在震旦系—下古生界，通過研究露頭巖層的古流體信息推測覆蓋區(qū)的古流體特征。樣品測試工作主要在國土資源部中南測試中心完成。

3結(jié)果與討論

3.1碳氧同位素特征及示蹤

圖1　桑植—石門復(fù)向斜及鄰區(qū)位置

圖2　桑植—石門復(fù)向斜及鄰區(qū)地質(zhì)簡圖與采樣位置

氧同位素在水和方解石之間的分餾與溫度密切相關(guān)，深埋藏條件下氧同位素會負漂移，同時也會受到來源的影響，大氣水環(huán)境形成的方解石氧同位素也會負漂移[20]。碳同位素分餾作用對溫度不敏感，可以用碳酸鹽巖膠結(jié)物的碳同位素來指示來源[21]。

如表1所示，方解石脈的δ13C分布范圍為-6.69‰～4.15‰，δ18O分布范圍為-18.66‰～-7.83‰；圍巖的δ13C分布范圍為-2.59‰～6.90‰，δ18O分布范圍為-11.26‰～-5.79‰。方解石脈的碳氧同位素一般都比圍巖低，Δ13C和Δ18O分布范圍分別為-11.28‰～0.38‰和-9.51‰～1.23‰。根據(jù)δ13C、δ18O同位素指示鹽度值(Z)的公式[22]，計算得到圍巖的Z值為117.8～136.9，方解石脈的Z值為105.1～129.8。一般認為Z值大于120為海水型碳酸鹽巖，小于120則可能有淡水混入。

采樣點17、18位于桑植—石門復(fù)向斜北翼北東走向逆斷裂內(nèi)，逆斷層切穿上古生界、中生界地層，沿斷裂附近有低溫溫泉分布(圖2)。方解石脈SZP2m-1和SZT1j-3的Z值最低，分別為105.1和108.6，方解石脈δ13C、δ18O小，與圍巖的碳氧同位素的差值Δ13C、Δ18O絕對值較大。推測斷裂帶附近δ13C負異常是富含有機質(zhì)的流體沿斷裂通道上升過程中氧化生成的二氧化碳參與了方解石脈形成所致，或者是大氣水中溶解的CO2混入導(dǎo)致方解石脈的δ13C、δ18O偏低。

采樣點21位于保靖—慈利斷裂帶，斷層穿過寒武系婁山關(guān)組地層，斷裂角礫巖極為發(fā)育，富含紅色鐵質(zhì)、鈣泥質(zhì)膠結(jié)物。方解石脈樣品XK-C4l-6的Z值也較小，為111.1；但另一方解石脈樣品XK-C4l-4的Z值接近120，可能各期次流體來源具有差異，不論是巖石同位素還是富含紫紅色鐵質(zhì)膠結(jié)物，都表明斷裂帶形成時有氧氣介入。

但不是所有的油氣滲漏都會導(dǎo)致形成的方解石脈具有低的碳同位素負異常，同一斷裂帶不同位置方解石的δ13C組成有很大差別，主要取決于形成的方解石脈的碳是否有來自被氧化的甲烷、有多少被氧化的甲烷混入其中[12]。采樣點19位于北西向延伸的右旋走滑斷層內(nèi)部，奧陶系方解石脈和圍巖的碳氧同位素沒有差異，表明斷裂形成時處于相對封閉的環(huán)境，沒有其他性質(zhì)流體介入。

采樣點6、10為巖層內(nèi)部的裂隙，采樣點離斷層距離較大，寒武系清虛洞組和二疊系茅口組巖層方解石脈與圍巖碳氧同位素值也非常接近，表明采樣點流體主要來自圍巖，沒有外部流體通過斷層或裂隙混入。

部分寒武系方解石脈樣品的δ13C、δ18O同位素值較小，Z值也小于120，但圍巖樣品的δ13C、δ18O同樣也較小，如采樣點14白云巖圍巖樣品Cy-C3k-2的δ13C為-2.59‰。前人研究表明，中寒武統(tǒng)—上寒武統(tǒng)底部碳同位素有多個可以全球?qū)Ρ鹊呢撈贫?，?3C最小值為-6.2‰，上寒武統(tǒng)上部—奧陶系碳同位素多為正漂移[23-24]，因此推測孔王溪組方

表1　桑植—石門復(fù)向斜及鄰區(qū)圍巖與方解石脈的C、O、Sr同位素數(shù)據(jù)

注：Δ13C=δ13C(方解石)-δ13C(圍巖)；Z=2.048(δ13C+50)+0.498(δ18O+50)；Δ18O=δ18O(方解石)-δ18O(圍巖)；Δ87Sr/86Sr=

87Sr/86Sr(方解石)-87Sr/86Sr(圍巖)。

解石脈的流體來源為孔王溪組內(nèi)部碳同位素負漂移段。

采樣點8、15婁山關(guān)組方解石樣品PM-C4l-4、Cy-C4l-3的δ13C分別為-2.89‰、-2.51‰，在上寒武統(tǒng)圍巖δ13C整體正偏移背景下[23]有較大的Δ13C和低的Z值，推測其來源為下部的負偏移圍巖段，或者是大氣水的介入；下文的流體包裹體鹽度分析表明并沒有中寒武統(tǒng)高鹽度的鹵水混入，推測δ13C、δ18O低值是由于大氣水介入所致。

另一些樣品的方解石和圍巖的同位素差異不大，需要結(jié)合其他手段推測古流體來源。

3.2鍶同位素特征及示蹤

碳酸鹽巖在成巖過程中所產(chǎn)生的流體如果沒有外來流體的加入，其鍶同位素應(yīng)與母巖相同[25]。當(dāng)流體遷移到另外一個具有不同鍶同位素組成的地層中，若流體與圍巖的水巖反應(yīng)弱，沒有發(fā)生充分的同位素交換，那么重溶流體形成的碳酸鹽巖礦物與圍巖地層鍶同位素就會產(chǎn)生差異，因此可以用鍶同位素判斷流體是外源或內(nèi)源。地質(zhì)歷史中海水鍶同位素是時間的函數(shù)，Veizer[26]建立了全球不同時代海水鍶同位素曲線(圖3)[26-28]，因此外源鍶同位素與全球海水相比較又可以推測其具體來源。

寒武系—二疊系地層碳酸鹽巖圍巖樣品的87Sr/86Sr變化較大，為0.707 79～0.713 79，方解石脈體的87Sr/86Sr同位素變化范圍在0.708 09～0.710 40，各個時代地層方解石脈87Sr/86Sr特點是震旦系>上寒武統(tǒng)婁山關(guān)組—奧陶系>中寒武統(tǒng)孔王溪組(表1，圖3[26-28])。保靖—慈利斷裂帶附近采樣點20獲得陡山沱組灰?guī)r87Sr/86S為0.708 39，

圖3　桑植—石門復(fù)向斜及鄰區(qū)圍巖及方解石脈鍶同位素分布

與峽東地區(qū)陡山沱組灰?guī)r87Sr/86Sr(0.708 16～0.708 66)[29]很接近，都落在早震旦世海水87Sr/86Sr的分布范圍內(nèi)。陡山沱組裂隙方解石脈體樣品87Sr/86Sr為0.710 02和0.710 40，遠大于同期的碳酸鹽巖，也大于任何時代海水的87Sr/86S組成，推測方解石脈沉淀時有外來富含87Sr/86Sr流體介入。

中寒武統(tǒng)孔王溪組圍巖87Sr/86Sr為0.709 28～0.713 79，方解石脈體87Sr/86Sr為0.708 74～0.709 80，Δ87Sr/86Sr為-0.005 05～0.000 20。除個別樣品外，所有采樣點方解石87Sr/86Sr比值都比圍巖要小，且孔王溪組碳酸鹽巖87Sr/86Sr與同時期海水相比較偏高，可能部分碳酸鹽巖在形成裂隙方解石脈之前已經(jīng)受到富含87Sr/86Sr流體的影響，但是過高的87Sr/86Sr值也可能是碳酸鹽巖圍巖含泥質(zhì)成分所致。孔王溪組碳酸鹽巖往往夾有泥質(zhì)、砂質(zhì)碎屑巖，或者是碳酸鹽巖含有泥質(zhì)成分，前人對古生界多套碎屑巖的87Sr/86Sr有過相關(guān)測試，達到0.718 9～0.743 1[30]。全球鍶同位素地層對比研究表明，中寒武統(tǒng)87Sr/86Sr變化較大，具有先較低、后升高的變化規(guī)律[28]，這與孔王溪組方解石脈87Sr/86Sr變化較大相一致，因此孔王溪組裂隙充填方解石脈體可能主要還是來源于孔王溪組內(nèi)部。

上寒武統(tǒng)婁山關(guān)組白云巖和下奧陶統(tǒng)灰?guī)r的87Sr/86Sr為0.709 10～0.709 37，方解石脈的87Sr/86Sr為0.709 20～0.709 77，Δ87Sr/86Sr為-0.000 17～0.000 56。8號采樣點PM-C4l-4方解石與圍巖的87Sr/86Sr基本一致，表明其流體主要來自圍巖。8號采樣點和15號采樣點婁山關(guān)組另外2個方解石的87Sr/86Sr都小于圍巖，可能來自中下奧陶統(tǒng)或中寒武統(tǒng)的碳酸鹽巖，但結(jié)合下文流體包裹體分析來看，可能來自上覆奧陶系地層。采樣點21婁山關(guān)組方解石脈87Sr/86Sr明顯高于同期圍巖，推測主要為外來流體所致，這與方解石碳氧同位素的判斷一致。奧陶系方解石脈87Sr/86Sr比圍巖大，而奧陶系以來海水的87Sr/86Sr整體是降低的[26]，因此奧陶系方解石脈的流體有上覆碎屑巖的混入或者是大氣水混入。

采樣點17二疊系茅口組灰?guī)r樣品的87Sr/86Sr為0.707 79，與同時代的海水相比較(0.707 5～0.708 0)非常接近[26]，方解石脈樣品87Sr/86Sr為0.708 09，較圍巖要大，明顯小于下古生界碳酸鹽巖鍶同位素，因此可以排除下古生界碳酸鹽巖流體沿著斷裂進入二疊系的可能，很可能是大氣水將地表高87Sr/86Sr流體沿著斷裂帶帶入所致，這與碳氧同位素獲得的認識相同。

3.3流體包裹體特征及意義

本次研究共采集33塊方解石脈包裹體樣品，其中大部分樣品中流體包裹體不發(fā)育，或零星分布的流體包裹體個體太小(<3 μm)，不利于觀測。因此挑選了震旦系和寒武系6個具有代表性的樣品，對其流體包裹體進行了均一溫度和冰點溫度的測試。方解石脈流體包裹體多呈小群分布、少數(shù)定向分布；流體包裹體的形狀多為四邊形、橢圓形、多邊形等；流體包裹體大小為4～22 μm，多數(shù)為6～11 μm；獲得均一溫度為70.0～141.7 ℃；冰點溫度為-18.9～-6.2 ℃(表2)。

流體包裹體冰點溫度反映的鹽度也可以作為判斷流體來源的重要手段。鄭榮才[31]在研究川西坳陷方解石脈時，發(fā)現(xiàn)部分流體包裹體在-45 ℃仍不結(jié)冰，因此推測該期方解石脈的物質(zhì)來源主要是雷口坡組蒸發(fā)鹽巖地層水；陶士振[32]在研究飛仙關(guān)組白云巖的包裹體時，也發(fā)現(xiàn)了高鹽度流體的存在，并認為這種流體來自飛仙關(guān)組潟湖相沉積。海水的鹽度一般大于3%，而淡水的鹽度一般小于3%，因此包裹體的鹽度還可以判別形成方解石脈的流體是否有大氣水混入。

根據(jù)冰點溫度計算獲得方解石脈樣品的平均鹽度分布在9.17%～21.92%，從樣品層系來看寒武系孔王溪組、清虛洞組樣品的鹽度要高于寒武系婁山關(guān)組、震旦系陡山沱組樣品的鹽度，鹽度最高值為湖南龍山興隆孔王溪組樣品?？淄跸M方解石脈的高鹽度流體說明研究區(qū)存在膏鹽巖層，這與金之鈞[16-17]研究認為中寒武統(tǒng)膏鹽層在中上揚子廣泛分布的結(jié)論是相一致的。但就相鄰地區(qū)不同層位的鹽度來看，婁山關(guān)組要比下伏孔王溪組和清虛洞組方解石脈的鹽度明顯偏低，可能是因為孔王溪組本身有一定的封閉作用，方解石脈形成時少有外源流體介入，而上覆婁山關(guān)組為高孔滲巖層受到了大氣水的影響，鹽度降低。采樣點20方解石脈XKZ1d-2位于保靖—慈利斷裂帶附近，鹽度相對較低，為10.4%。從早古生代大地構(gòu)造位置來看該點處于被動大陸邊緣的斜坡帶，水深較臺地深，缺乏膏鹽層發(fā)育，該點的鹽度可能代表了斜坡帶盆地地層水的正常鹽度。

流體包裹體的均一溫度變化范圍較大(70～140 ℃)，且同一套地層的均一溫度差別也較大，表明方解石脈形成具有多期次的特點，這里用均一溫度結(jié)合地溫梯度來推算各個方解石脈樣品形成的深度。鄭冰[33]利用黏土礦物混層比和伊利石結(jié)晶程度，計算了中揚子地區(qū)各個階段地溫梯度的變化，印支期以來中揚子地區(qū)地溫梯度為2.2～2.7 ℃/hm，喜馬拉雅期地溫梯度為3.7 ℃/hm。湘鄂西地區(qū)主要抬升剝蝕和斷裂褶皺主要發(fā)生在印支運動之后，因此認為構(gòu)造裂隙方解石脈主要是在印支運動之后產(chǎn)生，且喜馬拉雅期高地溫場主要分布在江漢盆地區(qū)，湘鄂西地區(qū)地溫梯度應(yīng)該沒有明顯上升，因此將湘鄂西地區(qū)印支期以來的地溫梯度設(shè)定為2.5 ℃/hm，推測當(dāng)時地表溫度在20 ℃，那么樣品XL-C3k-3、XL-C2q-6、CY-C3k-1、PM-C4l-3、PM-C4l-4、XKZ1d-2均一溫度所對應(yīng)的地層埋深分別為2.0，3.2，4.7，3.7，3.0，4.8 km。結(jié)合包裹體的鹽度分析可知，孔王溪組膏鹽層埋深大于2 km條件下對下伏地層具有較好的封閉性?？淄跸M上覆婁山關(guān)組方解石脈體較下伏地層鹽度急劇減小，推測上覆殘余地層厚度小于3km，已有大氣水混入。馬永生[1]研究湘鄂西地區(qū)大氣水的下滲深度約2 200～4 600 m，與本次流體包裹體分析的結(jié)論大致相似。

表2　桑植—石門復(fù)向斜及鄰區(qū)流體包裹體均一溫度和鹽度測試結(jié)果

注：表中算式含義為最小值～最大值/平均值。

3.4古流體對油氣保存的指示

根據(jù)方解石脈及圍巖的碳、氧、鍶同位素以及方解石脈流體包裹體測試，結(jié)合地質(zhì)條件及前人的研究成果，對桑植—石門復(fù)向斜油氣保存可以得到以下認識：

(1)同位素指示在印支期以來逆沖擠壓作用下產(chǎn)生的不同斷層封閉性條件不一樣。部分斷層或伴生節(jié)理方解石脈與圍巖具有相似的同位素特征，沒有外源流體介入(如采樣點19)，而裂隙被方解石脈完全充填則會增強斷裂的封閉性?，F(xiàn)在溫泉的分布與各種規(guī)模的斷層密切相關(guān)，斷裂帶方解石同位素表明發(fā)育溫泉的斷裂可能在形成時已經(jīng)具開啟性，有大氣水的混入，油氣保存條件差(如采樣點17、18)。研究區(qū)溫泉的水溫為26.0～55.5 ℃，推測桑植—石門復(fù)向斜地區(qū)開啟性斷裂帶地下深度2 km以內(nèi)大氣水下滲循環(huán)強烈，不具有油氣保存條件。

(2)中寒武統(tǒng)孔王溪組方解石脈流體包裹體高鹽度指示了中寒武統(tǒng)膏鹽層在中揚子廣泛存在，該套蓋層上覆地層殘余厚度大于2 km條件下對下伏地層具有較好的封閉條件，威遠氣田勘探也證明中寒武統(tǒng)膏鹽層在2 km埋深條件下對下伏氣藏有較好的封閉性[34]；上寒武統(tǒng)婁山關(guān)組埋深3 km條件下已經(jīng)不具備保存條件。考慮到桑植—石門地區(qū)構(gòu)造復(fù)雜，膏鹽層在一定溫度、壓力條件下才表現(xiàn)為塑性，前人研究塔里木盆地膏鹽蓋層在構(gòu)造復(fù)雜區(qū)埋深大于3 km條件下才具有有效封蓋能力[35]，因此將研究區(qū)埋深大于3 km的孔王溪組膏鹽蓋層作為有效蓋層。

(3)綜合研究桑植—石門復(fù)向斜地區(qū)田二埡、向家埡、車坊背斜圈閉、橋頭、中坪隱伏圈閉志留系蓋層殘余厚度大、遠離溫泉、斷層不發(fā)育，保存條件相對較好(圖2)。其中除了田二埡背斜外，圈閉構(gòu)造核部孔王溪組的埋深均大于3 km，膏鹽蓋層的封閉條件較好，可以同時將震旦系燈影組、寒武系清虛洞組白云巖作為勘探目的層。

4結(jié)論

(1)下古生界圍巖的87Sr/86Sr部分高于同期海水，也高于裂隙方解石脈，表明圍巖在裂隙形成之前受到高87Sr/86Sr流體改造。

(2)方解石脈的碳、氧、鍶同位素研究表明斷裂、裂隙的封閉性差異大，分布在溫泉點的逆斷層在斷裂形成時已具有開啟性，導(dǎo)致大氣水的滲入，形成的方解石脈與圍巖相比具有高87Sr/86Sr、低δ13C、低δ18O的特點。

(3)桑植—石門地區(qū)中寒武統(tǒng)孔王溪組膏鹽層分布廣泛，埋深超過2 km條件下封閉條件較好。推測桑植—石門復(fù)向斜田二埡、向家埡、車坊背斜圈閉、橋頭、中坪隱伏圈閉保存條件較好。除田二埡背斜外，其他圈閉可以同時將震旦系燈影組、寒武系清虛洞組白云巖作為勘探目的層。

致謝：感謝武漢地質(zhì)礦產(chǎn)研究所李芳、周蕓工程師在流體包裹體測試方面給予的幫助，感謝曾雄偉、李繼濤等同事在野外采樣方面給予的幫助。

參考文獻:

[1]馬永生,樓章華,郭彤樓,等.中國南方海相地層油氣保存條件綜合評價技術(shù)體系探討[J].地質(zhì)學(xué)報,2006,80(3):406-417.

Ma Yongsheng,Lou Zhanghua,Guo Tonglou,et al.An exploration on a technological system of petroleum preservation evaluation for marine strata in South China[J].Acta Geologica Sinica,2006,80(3):406-417.

[2]樓章華,馬永生,郭彤樓,等.中國南方海相地層油氣保存條件評價[J].天然氣工業(yè),2006,26(8):8-12.

Lou Zhanghua,Ma Yongsheng,Guo Tonglou,et al.Evaluation of oil and gas preservation conditions in marine formation in South China[J].Natural Gas Industry,2006,26(8):8-12.

[3]王國芝,劉樹根.海相碳酸鹽巖區(qū)油氣保存條件的古流體地球化學(xué)評價:以四川盆地中部下組合為例[J].成都理工大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2009,36(6):631-644.

Wang Guozhi,Liu Shugen.Paleo-fluid geochemical evaluation of hydrocarbon preservation in marine carbonate rock areas: Taking lower association in central Sichuan Basin as an example[J].Journal of Chengdu University of Technology:Science & Technology Edition,2009,36(6):631-644.

[4]李海,白云山,王保忠,等.湘鄂西地區(qū)下古生界頁巖氣保存條件[J].油氣地質(zhì)與采收率,2014,21(6)：22-25.

Li Hai, Bai Yunshan, Wang Baozhong, et al. Preservation conditions research on shale gas in the lower Paleozoic of western Hunan and Hubei area[J].Petroleum Geology and Recovery Efficiency,2014,21(6)：22-25.

[5]馮愛國,張建平,石元會,等.中揚子地區(qū)涪陵區(qū)塊海相頁巖氣層特征[J].特種油氣藏,2013,20(6):15-19.

Feng Aiguo,Zhang Jianping,Shi Yuanhui,et al.Characteristics of marine shale gas play in fuling block in the Middle Yangtze area[J].Special Oil & Gas Reservoirs,2013,20(6)：15-19.

[6]李榮西,魏家庸,肖家飛,等.海進體系域碳氧同位素地球化學(xué)響應(yīng)：以黔西南地區(qū)三疊系為例[J].地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報,2007,29(1):1-5.

Li Rongxi,Wei Jiayong,Xiao Jiafei,et al.Response of carbon and oxygen isotopic geochemistry to transgressive systems tract: An example from Triassic stratigraphy in southwestern Guizhou Province[J].Journal of Earth Sciences and Environmen,2007,29(1):1-5.

[7]李旭兵,陳綿琨,劉安,等.雪峰山西側(cè)埃迪卡拉系陡山沱組頁巖氣成藏體系評價[J].石油實驗地質(zhì),2014,36(2):188-193.

Li Xubing,Chen Miankun,Liu An,et al.Evaluation of accumulation system for shale gas of Doushantuo Formation in western Xuefeng Mountain[J].Petroleum Geology & Experiment,2014,36(2):188-193.

[8]楊建,王國芝,徐國盛,等.中揚子當(dāng)陽復(fù)向斜帶流體地球化學(xué)示蹤及保存條件研究[J].礦物巖石,2010,30(4):95-101.

Yang Jian,Wang Guozhi,Xu Guosheng,et al.Research on fluid geochemistry and condition of trace and hydrocarbon preservation in Dangyang synclinore, Central Yangtze[J].Journal of Mineralogy and Petrology,2010,30(4):95-101.

[9]王芙蓉,何生,楊興業(yè).中揚子海相碳酸鹽巖中方解石脈成巖環(huán)境研究[J].石油實驗地質(zhì),2011,33(1):56-60,65.

Wang Furong,He Sheng,Yang Xingye.Diagenetic environments of calcite veins hosted in marine carbonate rocks in middle Yangtze region of South China[J].Petroleum Geology & Experiment,2011,33(1):56-60,65.

[10]王芙蓉,何生,楊興業(yè).方解石脈對中揚子地區(qū)沉湖土地堂復(fù)向斜油氣保存單元的指示意義[J].礦物巖石,2012,32(1):94-100.

Wang Furong,He Sheng,Yang Xingye.Indication of calcite vein characteristics on petroleum preservation in the Chenhutuditang syclinorium, middle Yangtze region, Southern China[J].Journal of Mineralogy and Petrology,2012,32(1):94-100.

[11]楊興業(yè),何生,何治亮,等.京山地區(qū)方解石脈包裹體、同位素特征及古流體指示意義[J].中國石油大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2013,37(1):19-26,34.

Yang Xingye,He Sheng,He Zhiliang,et al.Characteristics and paleo-fluid activity implications of fluid-inclusion and isotope of calcite veins in Jingshan area[J].Journal of China University of Petroleum,2013,37(1):19-26,34.

[12]Boles J R,Eichhubl P,Garven G,et al.Evolution of a hydrocarbon migration pathway along basin-bounding faults: Evidence from fault cement[J].AAPG Bulletin,2004,88(7):947-970.

[13]Katz D A,Eberli G P,Swart P K,et al.Tectonic-hydrothermal brecciation associated with calcite precipitation and permeability destruction in Mississippian carbonate reservoirs, Montana and Wyoming[J].AAPG Bulletin,2006,90(11):1803-1841.

[14]應(yīng)維華,黃良漢.湘西北桑植—石門復(fù)向斜下古生界天然氣保存條件研究[J].石油與天然氣地質(zhì),1989,10(2):170-181.

Ying Weihua,Huang Lianghan.Preservation condition of the lower Paleozoic natural gas in Shangzhi-Shimen synclinore, northwest Hunan[J].Oil & Gas Geology,1989,10(2):170-181.

[15]胡曉鳳,王韶華,盛賢才,等.中揚子區(qū)海相地層水化學(xué)特征與油氣保存[J].石油天然氣學(xué)報,2007,29(2):32-37.

Hu Xiaofeng,Wang Shaohua,Sheng Xiancai,et al.Hydrochemical characteristics and hydrocarbon preservation of marine formation in middle Yangtze[J].Journal of Oil and Gas Technology,2007,29(2):32-37.

[16]金之鈞,龍勝祥,周雁,等.中國南方膏鹽巖分布特征[J].石油與天然氣地質(zhì),2006,27(5):571-583,593.

Jin Zhijun,Long Shengxiang,Zhou Yan,et al.A study on the distribution of saline-deposit in southern China[J]. Oil & Gas Geology,2006,27(5):571-583,593.

[17]金之鈞,周雁,云金表,等.我國海相地層膏鹽巖蓋層分布與近期油氣勘探方向[J].石油與天然氣地質(zhì),2010,31(6):715-724.

Jin Zhijun,Zhou Yan,Yun Jinbiao,et al.Distribution of gypsum-salt cap rocks and near-term hydrocarbon exploration targets in the marine sequences of China[J].Oil & Gas Geology,2010,31(6):715-724.

[18]文志剛,楊申谷,李建明,等.桑植—石門復(fù)向斜成藏條件探討[J].江漢石油學(xué)院學(xué)報,2003,25(4):21-23.

Wen Zhigang,Yang Shengu,Li Jianming,et al.Shangzhi-Shimen synclinorium reservoir forming conditions[J].Journal of Jianghan Petroleum Institute,2003,25(4):21-23.

[19]郭建華,朱美衡,劉辰生,等.湖南桑植—石門復(fù)向斜走廊剖面構(gòu)造特征分析[J].大地構(gòu)造與成礦學(xué),2005,29(2):215-222.

Guo Jianhua,Zhu Meiheng,Liu Chensheng,et al.Structural characteristics of the corridor section in Sangzhi-Shimen synclinore[J].Geotectonica et Metallogenia,2005,29(2):215-222.

[20]陳榮坤.穩(wěn)定氧碳同位素在碳酸鹽巖成巖環(huán)境研究中的應(yīng)用[J].沉積學(xué)報,1994,12(4):11-21.

Chen Rongkun.Application of stable oxygen and carbon isotope in the research of carbonate diagenetic environment[J].Acta Sedimentologica Sinica,1994,12(4):11-21.

[21]王大銳.油氣穩(wěn)定同位素地球化學(xué)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2000:123-145.

Wang Darui.Petroleum stable isotope[M].Beijing:Petroleum Industry Press,2000:123-145.

[22]Keith M L,Weber J N.Carbon and oxygen isotopic composition of selected limestones and fossiles[J].Geochimica et Cosmochimica Acta,1964,28:1786-1816.

[23]馮洪真,劉家潤,施貴軍.湖北宜昌地區(qū)寒武系—下奧陶統(tǒng)的碳氧同位素記錄[J].高校地質(zhì)學(xué)報,2000,6(1):106-115.

Feng Hongzhen,Liu Jiarun,Shi Guijun.Records of carbon and oxygen isotopes from the Cambrian and Lower Ordovician carbonates in Yichang area, Hubei Province[J].Geological Journal of China Universities,2000,6(1):106-115.

[24]左景勛,彭善池,朱學(xué)劍.揚子地臺寒武系碳酸鹽巖的碳同位素組成及地質(zhì)意義[J].地球化學(xué),2008,37(2):118-128.

Zuo Jingxun,Peng Shanchi,Zhu Xuejian.Carbon isotope composition of Cambrian carbonate rocks in Yangtze platform, South China and its geological implications[J].Geochimica,2008,37(2):118-128.

[25]Dogramaci S S,Herczeg A L. Strontium and carbon isotope constraints on carbonate-solution interactions and inter-aquifer mixing in groundwaters of the semi-arid Murray Basin, Australia[J].Journal of Hydrology,2002,262(1-4):50-67.

[26]Veizer J,Ala D,Azmy K,et al.87Sr/86Sr,δ13C andδ18O evolution of Phanerozoic seawater[J].Chemical Geology,1999,161(1-3):59-88.

[27]Sawaki Y,Tahata M,Ohno T,et al.The anomalous Ca cycle in the Ediacaran ocean: Evidence from Ca isotopes preserved in carbonates in the Three Gorges area, South China[J].Gondwana Research,2014,25(3):1070-1089.

[28]黃思靜,石和,毛曉東,等.重慶秀山寒武系鍶同位素演化曲線及全球?qū)Ρ萚J].地質(zhì)論評,2002,48(5):509-516.

Huang Sijing,Shi He,Mao Xiaodong,et al.Evolution of Sr isotope of the Cambrian sections in Xiushan, Chongqing, and related global correlation[J].Geological Review,2002,48(5):509-516.

[29]張自超.我國某些元古宙及早寒武世碳酸鹽巖石的鍶同位素組成[J].地質(zhì)論評,1995,41(4):349-354.

Zhang Zichao.87Sr/86Sr data for some middle-late Proterozoic to early Cambrian carbonate rocks in China[J].Geological Review,1995,41(4):349-354.

[30]薛鈞月.龍門山構(gòu)造帶中—北段構(gòu)造流體地球化學(xué)特征及其與成藏關(guān)系的探討[D].成都:成都理工大學(xué),2009:15-46.

Xue Junyue.The geochemistry of tectonic fluids and a discussion on the hydrocarbon conservation in the central-northern section of Longmenshan Tectonic Belt, Western Sichuan, China[D].Chengdu:Chengdu University of Technology,2009:15-46.

[31]鄭榮才,彭軍,高紅燦,等.川西坳陷斷裂活動期次、熱流體性質(zhì)和油氣成藏過程分析[J].成都理工大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版,2003,30(6):551-558.

Zheng Rongcai,Peng Jun,Gao Hongcan,et al.Analysis of fracture active stages, heat fluid nature and the process of forming reservoir in Western Sichuan Sag[J].Journal of Chengdu University of Technology:Science & Technology Edition,2003,30(6):551-558.

[32]陶士振.自生礦物序次是確定包裹體期次的根本依據(jù)[J].石油勘探與開發(fā),2006,33(2):154-160.

Tao Shizhen.Sequence of diagenetic authigenic mineral: The basis of timing the inclusions formation in sedimentary rocks[J].Petroleum Exploration and Development,2006,33(2):154-160.

[33]鄭冰.中揚子區(qū)多源、多期油氣成藏地球化學(xué)研究[D].成都:成都理工大學(xué),2008:30-111.

Zheng Bing.Geochemical study of hydrocarbon accumulations with multiple sources and multiple generation stages in the middle Yangzi area[D].Chengdu:Chengdu University of Technology,2008:30-111.

[34]周雁,金之鈞,朱東亞,等.油氣蓋層研究現(xiàn)狀與認識進展[J].石油實驗地質(zhì),2012,34(3):234-245,251.

Zhou Yan,Jin Zhijun,Zhu Dongya,et al.Current status and progress in research of hydrocarbon cap rocks[J].Petroleum Geology & Experiment,2012,34(3):234-245,251.

[35]卓勤功,李勇,宋巖,等.塔里木盆地庫車坳陷克拉蘇構(gòu)造帶古近系膏鹽巖蓋層演化與圈閉有效性[J].石油實驗地質(zhì),2013,35(1):42-47.

Zhu Qingong,Li Yong,Song Yan,et al.Evolution of Paleogene saline deposits and effectiveness of traps in Kelasu tectonic zone, Kuqa Depression, Tarim Basin[J].Petroleum Geology & Experiment,2013,35(1):42-47.

(編輯韓彧)

Paleo-fluid characteristics and preservation of hydrocarbons

in the Sangzhi-Shimen synclinorium and adjacent areas

Liu An, Wei Kai, Li Xubing, Wang Baozhong, Wang Qiang

(WuhanInstituteofGeologyandMineralResources,ChinaGeologySurvey,Wuhan,Hubei430205,China)

Abstract:The paleo-fluid characteristics and hydrocarbon preservation in the Sangzhi-Shimen synclinorium and adjacent areas are discussed using comparisons of C, O, and Sr isotopes between the calcite veins and surrounding rocks in the Sinian and Triassic formations and combined with the tests of fluid inclusions in calcite veins. The87Sr/86Sr values of surrounding rocks in the Lower Paleozoic are higher than those of contemporary seawater and calcite veins, which suggests that the surrounding rocks had been reformed by fluid with high87Sr/86Sr values before fracturing. The calcite veins close to thermal springs in the north of Sangzhi-Shimen synclinorium have high87Sr/86Sr values, low δ13C and low δ18O values, which can be explained by the mixing of meteoric water during calcite vein deposition and suggests that reverse faults might have been open when they were formed. The salinity and homogenization temperature of fluid inclusions shows that the residual cap formations above the Upper Cambrian Loushanguan Formation are less than 3 km thick with poor sealing capacity. The high salinity of calcite inclusions in the Middle Cambrian Kongwangxi Formation showed that gypsum salt cap layers are distributed widely in the study area, and the gypsum salt layers buried over 2 km deep have excellent sealing capacity. The preservation conditions of the Tianerya, Xiangjiaya, Chefang anticline traps, and the Qiaotou, Zhongping buried structural traps are favorable. The dolomites in the Sinian Dengying Formation and Cambrian Qingxudong Formation are exploration targets except for those in the Tianerya anticline.

Key words:paleo-fluids; isotopes; fluid inclusions; preservation conditions; Sangzhi-Shimen synclinorium; middle Yangtze region

基金項目：中國地質(zhì)調(diào)查局項目“武陵—湘鄂西頁巖氣資源調(diào)查評價”(12120114049801)、“桑植—石門及鄰區(qū)油氣地質(zhì)綜合調(diào)查研究”(1212011220745)資助。

作者簡介：劉安(1981—)，男，碩士，工程師，從事石油地質(zhì)調(diào)查研究。E-mail：globstar@163.com。

收稿日期：2014-08-29；

修訂日期：2015-09-08。

中圖分類號：TE122.2

文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1001-6112(2015)06-0742-09doi：10.11781/sysydz201506742