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北部湾盆地福山凹陷岩浆活动与CO2-成藏的关系

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第17卷1期 2006年2月 天然气地球科学 7 2006 非 生机.):气i .: 北部湾盆地福山凹陷岩浆活动与美俊 ,卢 鸿。,王铁冠 ,吴炜强。,刘 菊。,高黎惠。 (1.中国石油大学石油天然气成藏机理教育部重点实验室,北京102249; 2.中国科学院广州地球 化学研究所,广东广州5]0640; 3.中国石油南方石油勘探开发公司,广东广州5摘要:新生代以来,北部湾盆地福山凹陷曾发生多期火山~岩浆活动,早期火山 岩浆活动伴随珠 琼运动,有玄武岩喷发与部分浅成侵入的辉绿岩(45 中、晚期火山一岩浆活动先后伴随南海 运动(30 东沙运动(1O~5 a),共发生4期玄武岩喷发;在福山凹陷油气钻探中 发现了高量的天然气藏,其定碳同位素、伴生稀有气体氦和氩同位素组成特征指示, 福山凹陷天然气藏中的要为壳幔混合成因;壳幔混合成因藏主要分布在花场次凸和 南部斜坡的10井区,其分布范围与始新统流沙港组的岩浆岩体吻合很好,表明该期岩浆活动 可能是壳幔混合成因C() 气生成和聚集的主要原因;井下部流沙港组三段和上部流沙港组 一段集成藏的差异,反映了断裂活动对生成和聚集的控制作用。指出,在始新统流沙 港组岩浆活动强烈的地区,由切割流沙港组三段及其以下地层的深大断裂所沟通的流沙港组三段 是寻找具有经济价值纯藏的有利勘探方向。 关键词:浆活动;断层;福山凹陷;北部湾盆地 中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:1672—1926(2006)055—05 近几年来,北部湾盆地福山凹陷的油气勘探取 得了重要进展,相继发现了花场、金凤、永安、美台等 油气田(藏)。在油气钻探过程中,发现许多天然气藏 量较高。深入研究该区成藏和分布规 律,对降低以寻找烃类气体为主的天然气藏勘探的 风险或者寻找具有经济价值的纯藏都具有 重要的实践意义。在南海北部边缘盆地的油气勘探 中,天然气藏高含的现象非常普遍。例如在 莺歌海盆地、琼东南盆地和珠江口盆地中都发现了 高含天然气藏[1叫 。对这些盆地中成 因、成藏特征研究也较深入。相对而言,同属于南海 北部大陆边缘盆地的北部湾盆地,这方面的研究成 果还很少。笔者曾利用稳定碳同位素、伴生稀有气体 氦和氩同位素组成特征对福山凹陷成因进 行了探讨,结果发现,福山凹陷量较高的天 然气藏中,8¨C“ 普遍大于一7.O‰,为无机成因特 征 藏伴生稀有气体氦同位素。于5.0×1O ,相应的R/,高于 大气来源氦的表征值,但又介于幔源与壳源氦的界 限值之间,反映了地壳与地幔的混源氦的同位素组 成特征。稀有气体氩同位素 00, 反映出福山凹陷天然气中的氲气主要是来自上地幔 层。综合判识认为福山凹陷C() 气具有壳幔混合成 因特征(¨]。本文将根据岩浆活动特征、断裂分布特 征,对福山凹陷藏的分布规律与成藏特征做 进一步分析。 1 地质概况 福山凹陷位于海南岛琼北地区和琼州海峡,为 北部湾盆地东南缘的一个近箕状断陷,南以安定断裂与海南隆起相接,西面 和北面以临高断裂与临高凸起相连,东以长流断裂 为界(图1),面积约2 920 凹陷总体呈东西向 隆凹相间、北断南超、南北分带的构造格局。福山凹 陷内部的一级构造单元,主要包括北部断阶带、北部 断槽带、中央构造带和南部斜坡带。在北部断槽带分 收稿日期:2005—08一回日期:2005—11 03. 基金项目:中油南方公司“福山凹陷油源与成藏地球化学研究”项目(编号:2004一助. 作者简介:李美俊(1972一).男,重庆人,讲师,博士,从事有机地球化学和环境化学的教学与研究工作.E—56 天 然 气地球科 学 7 圈1福山凹陷构造纲要及构造单元划分 布有始新统一中新统的沉积洼陷,即皇桐次凹(和天 向斜)、白莲次凹(老城向斜)和海口次凹(海口向斜) 等生油气洼陷。在中央构造带分布有美台、花场、金 凤、永安等含油气构造(图1),目前的油气勘探发现 主要位于这些含油气构造上。 福山主要成盆期古近纪主要发生了3期构造运 动[1 ,即神狐、珠琼和南海运动。这3期运动分别控 制了长流组(E。c)、流沙港组(E:z)和涠洲组(E。 )沉 积口 。E 以河流相和冲积扇沉积为主,E:z 则主要为湖相沉积,沉积建造以砂砾岩和泥岩为主。 古近系始新统流沙港组(相当于珠江口盆地文 昌组)是主要的生油层和储集层,其中流沙港组二段 和三段是主要的生油层。流沙港组二段为一套层厚、 分布稳定的暗色泥岩层。该段不仅是是该区的主要 烃源层之一,同时也是流沙港组三段油气藏优质的 盖层。流沙港组三段和一段是主要的产层,目前已发 现一定规模的油气藏。渐新统涠洲组(相当于珠江口 凹陷珠海组和莺一琼盆地崖城组和陵水组)也有油 气藏发现。 2 山凹陷以产轻质油和天然气为主,其中天然 气中甲烷含量低,干燥系数低,为油型湿气 。该区 天然气的一个显著特征是在不少油气井中产较高含 量的早在1978年钻探的10井就曾钻遇 随着油气勘探开发的进展,至今已有更多油气 井产出据不完全统计,至少约有28口油气井 产量>5 有6 口井的天然气含C()。超过40 ;有2口井最 高含量达到90.38 (97.2 (井), 几乎无烃类气体。 福山凹陷存在3个高量的地区(图2); ①一一 量为79.量 介于12.6 ~97.2 之间;③为10.9 。 除此之外,在金风和永安地区油藏或天然气藏 中,也含有体,但其含量相对低很多,如位于 金凤地区的然气藏中的含量大都低于2.0 ,永安地区的量 也只有1.0 9/6左右。 3 火山活动与岩浆岩分布特征 福山凹陷地处海南柱状隆起的北坡,中、新生代 时岩浆活动频繁。中生代岩浆活动表现为中性岩浆 喷发,在新生界凹陷的基底,可见安山岩、安山玢岩 与凝灰岩等火山岩与火山碎屑岩分布。新生代主要 为基性岩浆活动,几乎每期都有多幕喷发或穿层侵 入。第四系地表及近地表普遍被火山岩覆盖,现在在 福山凹陷及周边,地表可寻测到的火山口就有104 个之多,著名的海口市火山口公园风景区,就是丛式 展布的近代火山口分布群。据前人研究,新生代具有 4期岩浆活动,共有4期9个旋回,33次喷发,其中 8个旋回26次发生在新近纪及第四纪。早期伴随珠 ① 王铁冠,等.海南福山凹陷油源和油藏地球化学研究.内部资料 2005. 李美俊等:北部湾盆地福山凹陷岩浆活动与藏的关系 57 图2福山凹陷天然气藏中量分布 琼运动有玄武岩喷发与部分浅成侵入的辉绿岩 (45 中、晚期先后伴随南海运动(30 东 沙运动(1O~5 a)‘ 。 第四系火山喷发活动相当活跃,根据钻井岩性 统计结果所作的玄武岩分布等厚图,该期玄武岩体 具有厚度大、分布广泛的特征,主要分布在累积厚逾100 m)、0 m)、40 m)、0 m)、0 m)。新近纪 玄武岩也很发育,在福山镇、花场、永安、美台和博厚 地区都有分布,最厚能超过70 m,m。古近系渐新统涠洲组地层中,玄武岩分布较 局限,主要分布在10井区一带 。 在始新统流沙港组地层中,玄武岩主要分布在 花场油气田(、4—1、5、以及8井区(图3),玄武岩与辉绿岩岩床(脉) 的累积厚度依次为1 0m、2 0期 图3福山凹陷流沙港组玄武岩+辉绿岩分布 玄武岩一辉绿岩岩浆活动约发生在始新世时期 (45 从量较高的天然气藏分布特征看,其分 布范围与流沙港组玄武岩一辉绿岩非常吻合,即分 布在花场油气田、4一l、5、和8井区(图2和图3)。新近纪和第四纪的 ①陈达贤,石彦民.海南福山凹陷含油气系统浅析.内部资料, 2004. ②王铁冠.等.海南福山凹陷油源和油藏地球化学研究 内部资料· 2005. 58 天然 气地球科 学 7 玄武岩在上述地区也有分布。但在这2期玄武岩分 布的金凤、美台、博厚和朝阳地区,没有发现高含 体的天然气藏,表明这2期岩浆活动对福山 凹陷的形成影响不大,而始新世流沙港组沉 积时期的岩浆活动是造成该区生和聚集的 主要原因,同位素和伴生稀有气体氦、氩同位 素组成特征也证实该区为壳幔混合成因。 相反,在金凤油气田和永安油气藏流沙港组井 下地层剖面中,未见钻遇流沙港组玄武岩的记录。这 些地区的油藏或天然气藏中,量不仅很低, 同位素值也偏轻,为有机成因气特征。例如金 凤油气田有4口油井产但都是与凝析油或原 油伴生产出,含量甚微,只有0+39 (~2.6 9,6(碳同位索值也低于一1O‰。这就 反证了福山凹陷主要与火山一岩浆活动的 成因联系。 4 断裂活动与集 位于花场地区的井,流沙港组三段为高 含天然气藏,量达到97 ,几乎不含 烃类气体,为纯C()。气藏。而该井流沙港一段为油 藏,原油伴生气中量甚微,只有1.0 左右。 除了始新统流沙港组岩浆活动在该区异常活跃、易 形成岩浆一幔源成因的,断裂的活动和分布 特征还控制了聚集和成藏。 花场构造总体上是一个向北倾伏的断鼻构造, 断裂发育,多条形成复杂的断块构造(图1和图4)。在剖面上,花场 构造的断层具有上下“2套(断裂)系统”,即深层南 倾的反向正断层系统和浅层北倾的正向正断层系 统,前者主要切割流沙港组二、三段及其以下地层, 后者切割流沙港组一、二段及涠洲组地层,因而形成 由上、下2组正断层组成2个反方向断阶带的“双层 地质结构”特征(图4)n . 这2套断裂系统的不同特征,控制了油气及 聚集和分布特征。在井,下断裂系统断 开了流沙港组三段以下地层及流二段底部。下断裂 系统可能是沟通深部的重要通道,深部岩浆 活动带来的以通过这些断裂系统,运移至流 沙港组三段地层中聚集成藏。同时流二段为一套分 布稳定、厚度大、质纯的暗色泥岩,是优质的盖层(图 4).造成了该区聚集。目前发现的高含的天然气藏就分布在流沙港组三段,井流沙港 组三段天然气藏中量更高达97 ,几乎为纯 图4福山凹陷井油气藏、藏分布与断裂系统关系 由于下断裂系统没有断开流二段地层,而上断 裂系统也没有断开流沙港组二段地层,所以 能沿断层运移至流沙港组一段地层,这就造成了流 沙港组一段为油藏,原油伴生气中量很低的 (小于l 左右)局面。 我国东部松辽、渤海湾、苏北盆地和南海北部大 陆架边缘盆地如东海、珠江口盆地等,均发现了高含 天然气藏,且大都为岩浆一幔源成因,这些 藏的聚集大都与断层或岩脉伴生,或者附近 有岩浆侵入或火山活动[1 1 6],表明岩浆活动和断裂 分布特征是控制这些地区成和聚集成藏的 主要因素。 5 结论 北部湾盆地福山凹陷天然气藏富含高含 然气藏主要分布在花场构造一、南部斜坡带的山凹陷火山岩 塞罟 傩 2 2 2 2 3 李美俊等:北部湾盆地福山凹陷岩浆活动与藏的关系 59 生代以来至少发生了4期火山活动。 坫井揭露新生代地层玄武岩(部分辉绿岩)分布广 乏,其中始新统流沙港组玄武岩分布与高含 然气藏分布吻合,表明始新世流沙港期火山一岩浆 活动可能是形成直接原因。碳同位素和伴生 稀有气体同位素组成也表明该区壳幔混合 戍因。对花场地区井油气成藏解剖结果表明, 除了岩浆活动外,断裂活动和分布特征是控制藏形成的另一个重要因素。花场地区具有上、下2 组正断层组成2个反方向断阶带的“双层地质结构” 特征决定了该区流沙港组三段天然气藏量 高、而流沙港组一段油气藏量低的特点,所 以在始新统流沙港组岩浆活动强烈、由切割流沙港 组三段及其以下地层的深大断裂沟通的流沙港组三 段是寻找具有经济价值藏的有利方向。 参考文献: [1] [2] [3] [4] 徐永昌,沈平.刘文汇。等.天然气中稀有气体地球化学[M]. 北京:科学出版社,1998. 沈平,徐永昌,王先彬,等.气源岩和天然气地球化学特征及 成气机理研究[M].兰州:甘肃科学技术出版社.1991, 何家雄,李明兴.陈伟煌.等,莺一琼盆地天然气中气源综合判识[J].天然气工业.2001。21(3):15何家雄,王振峰.刘宝明。等.南海北部边缘盆地5] [6] [7] [8] [9] [1O] [11] [1z] [13] [14] [15] [16] 控因素[J].天然气工业,2004,24(9):19何家雄.刘全稳.南海北部大陆边缘盆地的分析与预测[J].天然气地球科学,2004,15(1);12 19. 陈传平,何家雄.熊涛.莺歌海盆地浅层因口],天然气地球科学,2004,15(4){418—421. 孙玉梅,郭通蟪.莺歌海盆地].中国海上 油气(地质),1998,12(3);159 163. 王振峰,何家雄.裴秋波.莺一琼盆地和珠江口盆地西部因及运聚分布特征[J].中国海上油气(地质).2003,17 (5):293—297, 陈建渝.与何家雄先生商榷口].中国海上油气(地质),2003。 17(3):22何家雄.再论莺歌海盆地兼答陈建渝教授 天然气地球科学,2003.14(5):412. 向风典.珠江口盆地(东部)的口].中国海上油气(地质).1994,8(3):155—162. 熊斌辉.莺歌海盆地泥拱带天然气中议[J].中国海上油气(地质),1995,9(6):367 373. 李美俊.卢鸿,王铁冠,等,北部湾盆地福山凹陷讨口].2006,待刊. 邱中建,龚再升.中国油气勘探(第四卷)近海油气区[M].北 京:地质出版社.石油工业出版社,1999. 李先奇,戴金星.中国东部二氧化碳气田(气藏)的地化特征 及成因分析口],石油实验地质,1997.19(3):15—221. 戴金星,秦胜飞,陶士振,等.中国天然气工业发展趋势和天 然气地学理论重要进展口].天然气地球科学.2005,16(2): 】27一】4Z. N I ie—ei—u。,i—(1.r 02249,.10640,3.10640,O2 he of O2 is n he 5 Ma of by he O。1 O~5 Ma he 8 1 0 of is 02 he O2 of is O2
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