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成藏年代学研究现状

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文 章 编 号 : !""!#$%&$( ’""’) "$#"’(&#"(收 稿 日 期 : ’""!#")#’!基 金 项 目 : 国 家 “ 九 五 ” 重 点 科 技 攻 关 项 目 ( 编 号 **#!!!#"!#"+#"()作 者 简 介 : 赵 靖 舟 ( !*)’#) , 男 , 陕 西 临 潼 人 , 教 授 , 主 要 从 事 油 气 地 质 及 地 球 化 学 研 究 。 联 系 电 话 : "’*#%$%’)%(成 藏 年 代 学 研 究 现 状赵 靖 舟!, 李 秀 荣’( !,西 安 石 油 学 院 , 陕 西 西 安 &!"")(; ’, 中 国 石 油 塔 里 木 油 田 分 公 司 勘 探 开 发 研 究 院 , 新 疆 库 尔 勒 %+!""")摘 要 : 成 藏 年 代 学 是 当 代 石 油 地 质 学 的 一 个 前 沿 领 域 , 现 已 形 成 油 藏 地 球 化 学 、 包 裹 体 测 温 法 、 同 位 素 测 年 法 、 有 机岩 石 学 方 法 、 饱 和 压 力 #露 点 压 力 法 、 油 气 水 界 面 追 溯 法 等 多 种 研 究 方 法 或 技 术 。 以 塔 里 木 盆 地 为 例 , 分 析 了 这 些 方 法在 油 气 成 藏 年 代 学 研 究 中 的 应 用 问 题 , 认 为 现 有 的 成 藏 年 代 学 研 究 方 法 特 别 是 流 体 包 裹 体 和 自 生 伊 利 石 -#./ 同 位 素测 年 等 新 方 法 和 新 技 术 尽 管 在 成 藏 年 代 学 研 究 方 面 具 有 很 好 的 应 用 前 景 , 但 对 于 油 气 藏 形 成 较 复 杂 的 叠 合 盆 地 的 成藏 年 代 和 成 藏 史 研 究 而 言 , 尚 需 采 用 多 种 方 法 综 合 研 究 。关 键 词 : 成 藏 年 代 学 ; 成 藏 史 ; 流 体 包 裹 体 ; 伊 利 石 -#./ 测 年 ; 油 藏 地 球 化 学 ; 油 气 水 界 面 追 溯 法中 图 分 类 号 : 01!!!,$ 文 献 标 识 码 : 年 代 学 是 当 代 石 油 地 质 学 的 一 个 前 沿 领 域 ,也 是 含 油 气 盆 地 油 气 藏 形 成 与 分 布 规 律 研 究 首 先 需要 解 决 的 一 个 重 大 问 题 。 ’" 世 纪 %" 年 代 尤 其 是 *"年 代 以 来 , 油 气 成 藏 年 代 学 研 究 开 始 在 国 内 外 取 得 重要 进 展 , 出 现 了 一 些 新 的 分 析 技 术 和 研 究 方 法 。 特 别是 随 着 流 体 包 裹 体 方 法 与 储 集 层 中 自 生 粘 土 矿 物 同位 素 测 年 技 术 的 引 入 , 成 藏 年 代 学 研 究 开 始 取 得 了 重要 进 展 , 实 现 了 由 传 统 的 定 性 研 究 向 定 量 或 半 定 量 研究 的 重 要 转 变 , 进 而 为 成 藏 年 代 学 的 确 立 奠 定 了 重 要基 础 。 笔 者 结 合 近 年 来 对 塔 里 木 盆 地 天 然 气 成 藏 年 代学 的 研 究 , 就 目 前 国 内 外 各 种 成 藏 年 代 学 研 究 方 法 在天 然 气 成 藏 年 代 学 研 究 中 的 应 用 加 以 简 要 评 论 和 分析 。! 圈 闭 形 成 时 间 法 与 生 排 烃 史 方 法传 统 的 成 藏 年 代 学 研 究 主 要 根 据 圈 闭 形 成 时 间 、生 排 烃 史 分 析 来 确 定 成 藏 年 代 。 这 些 方 法 虽 然 简 便 易行 , 但 一 般 只 能 给 出 大 致 的 成 藏 时 间 范 围 或 者 成 藏 的最 早 时 间 , 而 无 法 确 定 具 体 的 成 藏 年 代 。 而 且 , 研 究 的对 象 也 并 不 是 油 气 藏 本 身 , 而 是 基 于 圈 闭 发 育 史 或 生排 烃 史 对 成 藏 时 间 的 外 推 , 因 而 属 间 接 的 成 藏 期 研 究方 法 。 但 若 与 其 它 方 法 相 结 合 , 圈 闭 形 成 时 间 法 、 生 排烃 史 法 仍 可 提 供 十 分 有 用 的 成 藏 年 代 信 息 。 特 别 是 在与 成 藏 有 关 的 各 种 地 质 事 件 ( 如 构 造 变 动 、 圈 闭 形 成 、生 排 烃 事 件 等 ) 均 发 生 于 很 短 地 质 历 史 时 期 内 的 情 况下 , 或 者 当 其 它 方 法 所 确 定 的 成 藏 年 代 存 有 争 议 的 情况 下 , 圈 闭 形 成 时 间 法 等 仍 具 有 重 要 意 义 。 如 库 车 前陆 盆 地 各 种 与 成 藏 有 关 的 地 质 事 件 主 要 发 生 于 晚 第三 纪 以 来 短 短 的 ’+2!")3 内 , 生 排 烃 史 分 析 认 为 其 最早 成 藏 时 间 可 能 在 白 垩 纪 — 早 第 三 纪 , 据 此 不 少 研 究者 认 为 白 垩 纪 — 早 第 三 纪 是 库 车 前 陆 盆 地 一 次 重 要的 成 藏 时 期 。 但 该 前 陆 盆 地 目 前 所 发 现 的 圈 闭 均 形 成于 晚 第 三 纪 以 后 , 由 此 判 断 库 车 油 气 系 统 的 有 效 成 藏时 间 应 在 晚 第 三 纪 以 后 , 这 与 包 裹 体 测 温 法 、 油 气 水界 面 追 溯 法 等 的 研 究 结 论 是 一 致 的 ( 赵 靖 舟 等 ,’""") 。’ 饱 和 压 力 #露 点 压 力 法饱 和 压 力 #露 点 压 力 法 也 是 一 种 传 统 的 成 藏 年 代学 研 究 方 法 。 该 方 法 较 圈 闭 时 间 法 和 生 排 烃 史 方 法 在成 藏 年 代 学 研 究 方 面 明 显 进 了 一 步 , 属 直 接 研 究 油 气藏 的 一 种 成 藏 年 代 学 研 究 方 法 。 根 据 公 式 计 算 , 饱 和压 力 #露 点 压 力 法 可 以 确 定 出 油 气 藏 成 藏 时 的 埋 深 ,结 合 埋 藏 史 即 可 确 定 出 具 体 的 成 藏 年 代 。 但 这 种 方 法同 样 主 要 仅 适 用 于 构 造 相 对 稳 定 、 充 注 期 次 单 一 的 单旋 回 盆 地 , 且 油 气 藏 无 压 力 异 常 。 但 对 于 叠 合 盆 地 而言 , 由 饱 和 压 力 #露 点 压 力 法 确 定 的 成 藏 时 间 则 带 有很 大 的 不 确 定 性 。 原 因 是 , 一 方 面 叠 合 盆 地 的 油 气 藏第 ’$ 卷 第 $ 期 新 疆 石 油 地 质 456, ’$, 75, $’""’ 年 ) 月 897:?1@A ;1>?>;B :’""’在 形 成 以 后 一 般 都 不 同 程 度 地 经 历 过 构 造 抬 升 运 动 ,造 成 油 藏 中 的 溶 解 气 体 因 构 造 抬 升 而 散 失 , 凝 析 气 藏也 往 往 因 构 造 抬 升 而 发 生 反 凝 析 作 用 , 从 而 使 油 气 藏最 初 形 成 时 的 饱 和 压 力 或 露 点 压 力 以 及 相 态 特 征 发生 改 变 ( 赵 靖 舟 等 , !""") ; 另 一 方 面 , 多 期 次 的 油 气 注入 也 会 使 早 期 油 气 藏 的 饱 和 压 力 或 露 点 压 力 发 生 变化#$%。 这 些 都 会 影 响 到 成 藏 年 代 确 定 的 准 确 性 。 另 外 ,对 于 由 饱 和 压 力 &露 点 压 力 法 所 确 定 的 成 藏 期 究 竟 属最 早 成 藏 时 间 抑 或 是 最 晚 成 藏 时 间 , 认 识 也 不 一 致 。李 绍 基 等 ( $’’() 认 为 由 露 点 压 力 确 定 的 凝 析 气 藏 成藏 时 间 为 凝 析 气 藏 形 成 的 最 早 时 间 。 但 最 近 笔 者 等( !""") 以 及 新 星 石 油 公 司 蒋 炳 南 等 ( !""") 的 研 究 结论 则 恰 恰 相 反 , 即 认 为 由 露 点 压 力 &饱 和 压 力 法 所 确定 的 成 藏 时 间 为 最 晚 成 藏 时 间 , 代 表 了 油 气 藏 形 成 后最 近 一 次 发 生 调 整 的 时 间 。 理 由 是 , 油 气 藏 形 成 以 后往 往 都 经 历 过 一 定 的 构 造 抬 升 或 后 期 充 注 作 用 , 因 此目 前 得 到 的 油 气 藏 饱 和 压 力 &露 点 压 力 数 据 实 际 上 代表 了 成 藏 期 后 最 近 一 次 发 生 调 整 、 油 气 藏 相 态 体 系 最终 定 型 时 的 压 力 。 从 这 个 意 义 上 讲 , 饱 和 压 力 &露 点 压力 法 在 确 定 油 气 藏 的 最 新 调 整 或 定 型 时 间 方 面 是 一种 十 分 有 效 的 方 法 。) 油 藏 地 球 化 学 方 法在 成 藏 年 代 学 研 究 方 面 , 油 藏 地 球 化 学 的 最 大 贡献 在 于 加 深 了 对 油 气 藏 的 地 球 化 学 特 征 、 特 别 是 油 藏非 均 质 性 的 成 因 认 识 , 建 立 了 油 藏 非 均 质 性 与 成 藏 期次 或 充 注 期 次 、 充 注 方 向 以 及 生 烃 灶 的 联 系 , 提 出 油气 藏 内 烃 类 流 体 的 非 均 质 性 包 括 成 熟 度 差 异 是 成 藏史 或 充 注 史 的 重 要 反 映#!, )%。 因 此 , 在 确 定 油 气 藏 的 成藏 期 次 或 注 入 期 次 及 其 与 源 的 关 系 方 面 , 油 藏 地 球 化学 方 法 是 一 种 最 直 接 、 有 效 的 方 法 。油 气 藏 内 烃 类 流 体 在 纵 向 上 和 侧 向 上 的 非 均 质性 是 一 种 早 已 引 起 注 意 的 普 遍 现 象 , 但 对 于 非 均 质 性的 成 因 有 不 同 解 释 , 早 期 的 研 究 大 多 仅 注 意 到 油 藏 非均 质 性 的 重 力 分 异 、 生 物 降 解 或 水 洗 作 用 成 因 以 及 成熟 度 差 异 变 化 等 。 近 来 研 究 发 现 , 储 集 层 中 油 藏 的 非均 质 性 存 在 多 种 成 因 , 而 且 不 同 尺 度 的 非 均 质 性 可 能存 在 不 同 的 成 因 。事 实 上 , 由 于 储 集 层 的 非 均 质 性 造 成 的 地 质 色 层效 应 以 及 烃 类 流 体 注 入 的 连 续 性 和 阶 段 性 , 油 气 藏 在最 初 形 成 时 即 具 有 一 定 的 非 均 质 性 , 这 正 好 是 油 气 充注 历 史 的 记 录 。 但 油 藏 内 油 气 密 度 、 组 分 等 的 非 均 质性 是 一 种 暂 时 的 不 平 衡 现 象 。 因 此 , 在 油 气 藏 形 成 以后 , 储 集 层 中 的 流 体 又 常 发 生 一 定 的 混 合 作 用 , 以 消除 最 初 形 成 时 的 非 均 质 性 , 直 至 达 到 力 学 和 化 学 平衡 。 *+,-.+/ 等 ( $’01, $’0’) 提 出 了 ) 种 油 藏 混 合 作 用机 理 , 即 热 对 流 混 合 作 用 、 重 力 驱 动 混 合 作 用 和 扩 散混 合 作 用#!, )%。 其 中 热 对 流 混 合 作 用 的 速 率 一 般 很 慢 ,至 少 不 是 液 态 石 油 混 合 作 用 的 主 要 机 理 。 重 力 驱 动 混合 作 用 和 扩 散 混 合 作 用 是 油 藏 内 烃 类 流 体 发 生 混 合作 用 的 两 种 主 要 机 理 。 重 力 驱 动 的 混 合 作 用 主 要 是 力图 建 立 烃 柱 的 力 学 平 衡 , 其 结 果 是 造 成 烃 柱 垂 向 上 的组 分 和 密 度 变 化 。 一 旦 烃 柱 的 力 学 平 衡 达 到 以 后 , 分子 扩 散 混 合 作 用 便 成 为 油 气 藏 混 合 作 用 的 主 要 方 式 ,且 扩 散 作 用 不 仅 在 垂 向 上 而 且 在 侧 向 上 都 力 图 消 除油 气 藏 形 成 时 所 产 生 的 化 学 势 梯 度 。 根 据 *+,-.+/ 等( $’0’) 估 算 的 结 果 , 在 单 个 石 油 柱 内 , 垂 向 上 的 扩 散作 用 在 地 质 时 间 上 是 快 速 进 行 的 , 导 致 在 $2$"3. 的时 间 内 以 大 约 $"" 4 的 规 模 建 立 重 力 分 异 的 浓 度 梯度 , 而 穿 越 大 油 田 的 侧 向 扩 散 作 用 则 是 缓 慢 进 行 的 ,其 成 分 的 非 均 质 性 可 以 保 持 数 十 百 万 年 , 除 非 整 个 油藏 的 储 集 层 具 有 很 好 的 渗 透 性#)%。 因 此 , 在 注 入 时 形 成的 侧 向 上 的 组 成 变 化 在 大 多 数 商 业 性 油 气 藏 中 都 能保 存 下 来 。 正 因 如 此 , 运 用 油 藏 地 球 化 学 手 段 研 究 油气 的 注 入 史 和 注 入 期 次 才 成 为 可 能 。 并 且 越 来 越 多 的研 究 都 表 明 , 油 藏 侧 向 上 的 非 均 质 性 是 烃 类 流 体 注 入史 的 重 要 反 映 。然 而 , 尽 管 油 藏 地 球 化 学 方 法 是 研 究 成 藏 期 次 的最 直 接 而 有 效 的 方 法 , 但 其 在 成 藏 年 代 标 定 方 面 则 主要 以 相 应 源 岩 的 生 排 烃 史 为 依 据 或 者 尚 需 借 助 其 它方 法 。 油 藏 地 球 化 学 本 身 并 不 具 有 定 年 作 用 , 它 只 能给 出 大 致 的 成 藏 时 间 。 更 重 要 的 是 , 由 于 油 气 藏 的 非均 质 性 除 了 受 充 注 历 史 影 响 外 , 地 质 色 层 效 应 、 后 期次 生 变 化 等 也 都 可 能 对 其 构 成 重 要 影 响 , 而 且 烃 类 成熟 度 或 组 分 的 差 异 也 并 不 总 是 反 映 了 充 注 时 间 的 差异 性 或 多 期 性 , 处 于 同 一 生 烃 盆 地 不 同 部 位 ( 斜 坡 与盆 地 中 心 ) 的 烃 源 岩 同 样 可 以 在 同 一 阶 段 内 提 供 不 同成 熟 度 与 不 同 组 分 的 油 气 。 因 此 , 在 进 行 成 藏 年 代 以及 成 藏 史 研 究 时 , 油 藏 地 球 化 学 方 法 还 需 与 其 它 方 法结 合 起 来 运 用 。5 流 体 包 裹 体 分 析 方 法流 体 包 裹 体 含 有 丰 富 的 成 藏 成 矿 信 息 。 运 用 包 裹体 方 法 确 定 成 矿 的 地 质 年 龄 , 在 热 液 金 属 矿 床 定 年 方面 早 已 得 到 广 泛 应 用 , 但 用 于 油 气 矿 藏 的 成 藏 年 代 学与 成 藏 史 研 究 则 始 于 !" 世 纪 0" 年 代#5, (%。 在 成 藏 年 代学 与 成 藏 史 研 究 方 面 , 流 体 包 裹 体 的 应 用 目 前 主 要 有三 方 面 : 一 是 烃 类 包 裹 体 的 形 成 时 代 , 代 表 了 油 气 运新 疆 石 油 地 质 !""! 年· !(0·移 充 注 的 期 次 ; 二 是 烃 类 流 体 包 裹 体 的 均 一 温 度 , 记录 了 油 气 运 移 充 注 时 储 集 层 的 古 地 温 , 通 过 热 史 和 储集 层 埋 藏 史 的 恢 复 即 可 确 定 包 裹 体 形 成 时 的 埋 藏 深度 , 其 对 应 的 地 层 时 代 即 是 油 气 藏 的 成 藏 年 代 ; 三 是烃 类 包 裹 体 的 成 分 , 可 以 反 映 油 气 注 入 时 的 地 球 化 学特 点 和 相 态 特 点 。 但 目 前 流 体 包 裹 体 方 法 在 复 杂 叠 合盆 地 成 藏 年 代 学 的 研 究 方 面 , 有 不 少 问 题 还 有 待 进 一步 的 研 究 探 讨 。首 先 , 包 裹 体 的 均 一 温 度 是 流 体 包 裹 体 研 究 最 重要 的 内 容 之 一 , 是 包 裹 体 方 法 确 定 成 藏 年 代 的 主 要 依据 。 但 在 运 用 均 一 温 度 定 年 时 , 除 了 应 注 意 区 分 所 测包 裹 体 的 期 次 外 , 还 应 注 意 分 析 包 裹 体 均 一 温 度 的 再平 衡 现 象 。 包 裹 体 均 一 法 测 温 的 原 理 和 条 件 是 包 裹 体捕 获 的 流 体 呈 均 匀 的 单 相 , 而 且 捕 获 后 为 封 闭 体 系 ,具 有 等 容 特 征 。 但 包 裹 体 形 成 后 , 若 寄 主 矿 物 受 到 较高 的 温 度 和 压 力 影 响 时 , 包 裹 体 的 均 一 温 度 往 往 会 发生 再 平 衡 , 表 现 为 包 裹 体 的 爆 裂 或 塑 性 变 形 , 引 起 均一 温 度 改 变 , 这 在 盐 矿 、 碳 酸 盐 矿 物 上 表 现 更 为 突 出 。实 验 表 明 , 包 裹 体 均 一 温 度 再 平 衡 除 与 压 力 有 关 外 ,还 受 包 裹 体 大 小 、 形 状 等 影 响 , 包 裹 体 越 大 、 形 状 越 不规 则 , 均 一 温 度 再 平 衡 越 易 发 生 , 造 成 包 裹 体 具 有 较高 的 均 一 温 度 可 用 于 包 裹 体 研 究 的 矿 物 主 要 有 重 晶石 、 方 解 石 、 萤 石 、 闪 锌 矿 和 石 英 等 , 其 中 石 英 矿 物 是进 行 均 一 温 度 测 定 的 首 选 矿 物 。 因 此 , 在 运 用 包 裹 体均 一 温 度 进 行 成 藏 年 代 分 析 时 , 应 当 注 意 后 期 温 度 、压 力 变 化 对 包 裹 体 均 一 温 度 的 影 响 , 特 别 是 应 剔 除 已发 生 均 一 温 度 再 平 衡 的 包 裹 体 , 否 则 所 确 定 的 成 藏 年代 便 可 能 偏 新 。 如 塔 里 木 盆 地 哈 得 ! 油 田 的 流 体 包 裹体 均 一 温 度 可 能 即 是 因 后 期 热 事 件 影 响 而 发 生 再 平衡 的 结 果 , 因 为 该 油 田 的 流 体 包 裹 体 均 一 温 度 分 布 范围 较 宽 , 为 "#$%!&’, 其 中 许 多 测 点 的 均 一 温 度 实 际上 已 超 过 了 油 藏 的 现 今 温 度 ( %%%()$%%#(*’) , 水 层 中部 分 包 裹 体 的 均 一 温 度 甚 至 高 达 %)+$%)&’, 比 实 际地 层 的 温 度 高 出 !+’左 右 , 而 且 均 一 温 度 较 高 的 包 裹体 均 是 形 状 较 不 规 则 或 者 寄 主 矿 物 为 石 膏 等 易 发 生塑 性 变 形 的 矿 物 。 由 该 均 一 温 度 所 确 定 的 哈 得 ! 油 田的 成 藏 时 间 ( 喜 马 拉 雅 运 动 期 ) 与 由 油 气 水 界 面 追 溯法 以 及 自 生 伊 利 石 ,-./ 测 年 法 所 确 定 的 成 藏 时 间明 显 不 一 致 , 后 两 种 方 法 得 出 的 0!油 藏 成 藏 时 间 主要 在 晚 海 西 运 动 期1)2。 另 外 , 早 二 叠 世 末 是 塔 里 木 盆 地岩 浆 活 动 最 强 烈 的 时 期 。 由 此 判 断 , 哈 得 ! 油 田 偏 高的 流 体 包 裹 体 均 一 温 度 实 际 上 可 能 记 载 了 因 热 事 件影 响 发 生 再 平 衡 后 升 高 的 温 度 , 由 此 确 定 的 成 藏 年 代必 然 偏 晚 。其 次 , 油 气 包 裹 体 同 与 其 共 生 的 盐 水 包 裹 体 相比 , 二 者 的 均 一 温 度 往 往 存 在 明 显 差 异 , 多 数 研 究 表明 , 其 差 值 通 常 在 3+’左 右 , 甚 至 可 达 !+’( 因 此 , 由二 者 得 出 的 成 藏 年 代 往 往 存 在 一 定 的 差 异 。 目 前 在 成藏 年 代 学 研 究 方 面 , 一 般 运 用 的 是 盐 水 包 裹 体 的 均 一温 度 。烃 类 包 裹 体 的 成 分 也 是 成 藏 年 代 学 和 成 藏 史 研究 的 一 项 重 要 信 息 , 其 与 相 应 包 裹 体 形 成 的 期 次 、 均一 温 度 相 结 合 以 及 与 所 研 究 油 气 藏 的 地 球 化 学 组 成相 对 比 , 可 对 具 体 油 气 藏 的 成 藏 年 代 做 出 更 为 准 确 的判 断 。另 外 , 流 体 包 裹 体 的 同 位 素 测 年 技 术 在 热 液 金 属矿 床 的 成 矿 年 代 学 研 究 中 目 前 已 得 到 广 泛 应 用 , 但 在烃 类 流 体 包 裹 体 研 究 方 面 还 未 见 报 导 。 由 于 同 位 素 年龄 测 定 是 了 解 成 藏 年 代 最 直 接 的 手 段 , 探 讨 油 气 包 裹体 的 同 位 素 测 年 问 题 也 将 是 今 后 包 裹 体 定 年 研 究 的重 要 问 题 。需 要 指 出 的 是 , 尽 管 包 裹 体 分 析 在 确 定 成 藏 期 次以 及 成 藏 年 代 方 面 已 被 证 明 是 一 种 十 分 有 效 的 方 法 ,但 对 于 成 藏 史 比 较 复 杂 、 早 期 形 成 的 油 气 藏 后 期 发 生了 调 整 再 分 配 、 造 成 原 生 油 气 藏 与 次 生 油 气 藏 并 存 的盆 地 而 言 , 包 裹 体 方 法 只 能 确 定 出 每 期 油 气 藏 的 成 藏年 代 , 而 难 以 区 分 所 研 究 的 油 气 藏 究 竟 属 原 生 油 气 藏还 是 次 生 油 气 藏 。 在 此 情 况 下 , 如 果 忽 视 了 油 藏 地 球化 学 以 及 成 藏 地 质 背 景 等 的 分 析 , 则 容 易 得 出 多 期 生排 的 印 象 , 即 将 油 气 藏 形 成 的 多 期 性 不 加 区 分 地 解 释为 源 岩 生 排 油 气 的 多 期 性 , 而 事 实 上 可 能 有 部 分 晚 期形 成 的 油 气 藏 属 早 期 油 气 藏 在 后 期 发 生 调 整 而 形 成的 次 生 油 气 藏 。 因 此 , 在 进 行 复 杂 地 区 成 藏 史 的 研 究时 , 仅 仅 依 据 包 裹 体 方 法 是 不 够 的 。& 同 位 素 测 年 法同 位 素 测 年 法 是 确 定 成 藏 年 代 最 直 接 的 方 法 。 3+世 纪 "+年 代 以 来 , 这 种 方 法 开 始 引 入 油 气 成 藏 年 代 学研 究 , 并 成 功 地 用 于 确 定 北 海 等 油 气 田 的 成 藏 时 间1#$%32。国 内 将 同 位 素 测 年 法 用 于 成 藏 年 代 学 研 究 的 报 导 目前 还 很 少 , 王 飞 宇 等 ( %**#, %**") 最 早 开 始 了 这 方 面的 研 究 , 并 对 塔 里 木 盆 地 塔 中 ! 油 田 等 的 成 藏 年 代 进行 了 测 定 , 取 得 了 较 好 效 果1%42。 近 年 来 , 笔 者 等 ( 3+++)对 塔 里 木 盆 地 哈 得 ! 石 炭 系 油 田 的 成 藏 年 代 也 进 行了 ,-./ 同 位 素 年 龄 测 定 , 均 取 得 了 良 好 效 果 。目 前 国 内 外 在 油 气 藏 形 成 年 代 的 同 位 素 测 年 研究 方 面 , 主 要 运 用 的 是 油 气 储 集 层 中 自 生 伊 利 石 矿 物的 ,-./ 测 年 技 术 。 其 主 要 依 据 是 , 储 集 层 中 伊 利 石第 34 卷 第 4 期 赵 靖 舟 , 等 : 成 藏 年 代 学 研 究 现 状 · 3&*·的 形 成 需 要 富 钾 的 水 介 质 环 境 , 当 油 气 进 入 储 集 层 、并 使 得 储 集 层 达 到 较 高 的 含 油 饱 和 度 后 , 伊 利 石 的 形成 便 会 终 止 , 因 此 可 以 利 用 储 集 层 中 自 生 伊 利 石 的 最新 年 龄 来 确 定 油 气 藏 的 形 成 年 龄!"#$%&。应 当 指 出 的 是 , 在 运 用 储 集 层 中 自 生 伊 利 石 ’()* 同 位 素 年 龄 测 定 技 术 确 定 成 藏 年 代 时 , 应 当 在 油气 藏 的 水 层 至 油 层 段 进 行 等 间 距 系 统 取 样 , 以 观 察 伊利 石 ’()* 年 龄 的 变 化 规 律 。 根 据 自 生 伊 利 石 ’()*年 龄 与 深 度 的 关 系 , 不 仅 可 以 检 验 伊 利 石 测 年 结 果 的可 靠 性 以 及 在 确 定 成 藏 年 代 方 面 的 适 用 性 , 而 且 对 于判 别 油 气 注 入 的 时 间 、 期 次 和 过 程 特 点 等 也 十 分 重要 。 假 定 伊 利 石 的 年 龄 在 由 水 层 到 油 层 的 剖 面 上 没 有变 化 , 这 可 能 是 因 构 造 热 体 制 的 改 变 而 造 成 伊 利 石 成岩 作 用 的 瞬 时 事 件 , 或 者 指 示 取 样 段 内 孔 隙 流 体 的 化学 特 性 或 水 介 质 条 件 在 水 层 和 油 层 段 是 相 似 的 , 反 映水 层 曾 经 有 同 期 油 气 的 注 入 而 造 成 伊 利 石 停 止 生 长( 当 水 层 和 油 层 段 的 伊 利 石 年 龄 都 较 老 时 ) 、 以 后 因 构造 等 因 素 造 成 油 水 界 面 发 生 了 上 迁 , 有 时 则 说 明 油 气注 入 储 集 层 后 伊 利 石 并 未 停 止 生 长 ( 当 水 层 和 油 层 段的 伊 利 石 年 龄 都 较 新 时 ) 。 假 定 自 生 伊 利 石 的 年 龄 在油 水 界 面 附 近 发 生 了 突 变 、 且 油 层 的 伊 利 石 年 龄 明 显老 于 水 层 , 这 种 情 况 反 映 油 气 的 聚 集 是 快 速 进 行 的 。如 果 油 层 段 上 下 也 出 现 了 伊 利 石 年 龄 的 突 变 , 上 部 年龄 明 显 老 于 下 部 , 说 明 储 集 层 中 可 能 发 生 了 + 期 油 气聚 集 , 伊 利 石 年 龄 的 突 变 面 正 好 是 古 油 水 界 面 的 记录 。 假 定 油 层 段 内 自 生 伊 利 石 年 龄 的 变 化 是 交 替 进 行的 , 则 较 老 的 年 龄 可 能 反 映 热 流 侵 入 高 渗 透 层 , 促 进了 伊 利 石 的 生 长 , 而 较 年 轻 的 年 龄 代 表 不 受 外 来 流 体影 响 和 在 正 常 成 岩 环 境 中 生 成 的 伊 利 石 。 假 定 油 层 段内 伊 利 石 年 龄 的 变 化 是 逐 渐 向 上 变 老 的 , 则 反 映 了 油气 长 期 缓 慢 的 注 入 过 程 。 还 有 一 种 情 况 是 自 生 伊 利 石的 年 龄 在 自 水 层 向 油 层 的 整 个 剖 面 上 是 逐 渐 变 小 的 ,这 种 情 况 下 伊 利 石 形 成 的 终 止 与 油 气 聚 集 没 有 关 系 ,而 可 能 反 映 孔 隙 流 体 随 深 度 的 一 种 变 化 。 因 此 , 系 统的 取 样 和 年 龄 测 定 是 运 用 自 生 伊 利 石 测 年 确 定 成 藏年 代 、 重 塑 成 藏 历 史 的 一 个 重 要 条 件 。另 一 方 面 , 用 于 ’()* 测 年 的 伊 利 石 样 品 的 可 靠性 也 是 准 确 进 行 成 藏 定 年 的 关 键 。 影 响 自 生 伊 利 石’()* 测 年 准 确 性 的 首 要 因 素 是 样 品 中 自 生 伊 利 石 的纯 度 与 碎 屑 物 质 ( 主 要 是 碎 屑 伊 利 石 ) 混 入 的 程 度 。 因此 , 伊 利 石 ’()* 年 龄 测 定 前 的 自 生 伊 利 石 样 品 分 离和 提 纯 工 作 是 确 保 获 得 自 生 伊 利 石 年 龄 的 关 键 , 选 样时 应 尽 可 能 选 取 最 细 小 的 粘 土 矿 物 样 品 进 行 测 定 。 这是 因 为 碎 屑 伊 利 石 的 粒 度 一 般 较 自 生 伊 利 石 粗 大 , 早期 形 成 的 自 生 伊 利 石 较 晚 期 形 成 的 晶 粒 粗 大 。 因 此 ,样 品 的 粒 度 越 小 , 自 生 伊 利 石 纯 度 越 高 , 所 测 的 伊 利石 ’()* 年 龄 也 越 小 。 经 验 表 明 , 粒 度 小 于 %,+!-( 最好 是 小 于 %,$!-) 的 伊 利 石 ’()* 年 龄 可 以 较 准 确 地反 映 储 集 层 中 自 生 伊 利 石 最 晚 形 成 的 时 间 , 其 年 龄 也最 接 近 油 气 的 注 入 时 间 。总 之 , 尽 管 伊 利 石 ’()* 同 位 素 测 年 法 在 油 气 成藏 年 代 确 定 方 面 已 获 得 了 初 步 成 功 , 但 在 具 体 应 用 时仍 需 谨 慎 。 另 外 , 也 有 研 究 者 对 这 种 方 法 的 可 靠 性 持怀 疑 态 度 。 ’.*/012 等 ( $334) 认 为 , 石 油 注 入 储 集 层后 , 自 生 伊 利 石 可 能 同 石 英 次 生 加 大 作 用 一 样 并 不 一定 终 止 。 因 此 , 这 种 方 法 在 成 藏 年 代 学 研 究 中 的 适 用性 还 有 待 进 一 步 探 讨 。5 有 机 岩 石 学 方 法有 机 岩 石 学 是 研 究 有 机 质 的 成 因 、 产 状 、 结 构 和演 化 历 史 的 一 门 新 兴 学 科 。 有 机 岩 石 学 研 究 的 领 域 很广 。 在 油 气 藏 的 成 藏 年 代 学 研 究 方 面 , 目 前 主 要 运 用的 是 储 集 层 沥 青 方 面 的 研 究 成 果 。 含 油 气 储 集 层 或 非油 气 储 集 层 中 的 固 体 沥 青 是 油 气 运 聚 历 史 的 重 要 记录 , 研 究 储 集 层 中 固 体 沥 青 的 成 因 、 反 射 率 等 , 结 合 埋藏 史 分 析 , 可 以 判 断 和 恢 复 油 气 运 移 聚 集 的 时 间 和 历史 。 这 方 面 的 研 究 目 前 还 比 较 薄 弱 , 但 已 开 始 引 起 重视 。6 油 气 水 界 面 追 溯 法油 气 水 界 面 追 溯 法 是 确 定 成 藏 年 代 、 恢 复 成 藏 历史 的 另 一 重 要 方 法 。 邓 良 全 等 ( +%%%) 曾 用 这 种 方 法 对塔 里 木 盆 地 塔 中 7 油 田 成 藏 年 代 进 行 了 研 究!$7&。 该 方法 的 基 本 原 理 是 , 一 般 规 则 油 气 藏 的 油 水 界 面 或 气 水界 面 为 一 水 平 的 界 面 ( 不 规 则 的 岩 性 油 气 藏 和 水 动 力油 气 藏 除 外 ) , 这 类 油 气 藏 在 最 初 形 成 时 其 油 气 水 界面 一 般 也 呈 水 平 状 态 , 以 后 因 构 造 变 动 等 影 响 , 油 气水 界 面 可 能 发 生 变 迁 , 直 至 构 造 稳 定 期 其 油 气 水 界 面又 重 新 演 变 为 水 平 的 界 面 , 因 此 可 以 通 过 对 已 知 油 气藏 油 气 水 界 面 演 变 史 的 分 析 , 追 溯 现 今 油 气 藏 的 油 气水 界 面 ( 即 水 平 界 面 ) 在 地 质 历 史 上 最 早 形 成 的 时 间 ,即 可 确 定 出 该 油 气 藏 的 形 成 时 间 。 具 体 做 法 是 , 首 先编 制 大 比 例 尺 圈 闭 发 育 史 剖 面 图 ( 或 平 面 图 ) , 然 后 计算 现 今 油 气 藏 的 油 气 水 界 面 在 各 地 质 历 史 时 期 的 古埋 深 , 并 标 于 各 相 应 时 期 的 剖 面 ( 或 平 面 ) 上 , 则 现 今油 气 水 界 面 埋 深 最 早 可 连 成 水 平 直 线 或 水 平 界 面 的时 间 , 即 是 油 气 藏 的 形 成 时 间 。 该 方 法 的 优 点 是 简 便 、直 观 、 且 分 析 成 本 远 远 低 于 前 述 油 藏 地 球 化 学 方 法 、新 疆 石 油 地 质 +%%+ 年· +5%·包 裹 体 方 法 和 同 位 素 年 龄 测 定 法 , 尤 其 是 将 油 气 水 界面 的 变 迁 与 圈 闭 发 育 史 相 结 合 , 从 而 避 免 了 单 纯 依 据某 些 地 球 化 学 指 标 而 脱 离 地 质 背 景 和 圈 闭 发 育 历 史进 行 成 藏 年 代 分 析 的 弊 端 。综 上 分 析 可 以 看 出 , 目 前 国 内 外 在 成 藏 年 代 学 研究 方 面 已 取 得 了 不 少 进 展 , 形 成 了 多 种 研 究 方 法 和 技术 。 但 由 于 油 气 藏 形 成 的 复 杂 性 , 加 之 现 有 的 成 藏 年代 学 研 究 方 法 都 还 有 待 进 一 步 发 展 完 善 , 因 此 在 进 行成 藏 年 代 学 研 究 时 , 尚 需 要 采 用 多 种 方 法 综 合 分 析 ,特 别 是 叠 合 盆 地 的 成 藏 年 代 学 研 究 , 更 需 要 多 学 科 、多 方 法 的 结 合 。 多 方 法 研 究 与 综 合 研 究 相 结 合 、 定 性与 定 量 研 究 相 结 合 、 定 期 与 定 年 研 究 相 结 合 , 已 成 为现 代 成 藏 年 代 学 发 展 的 重 要 趋 势 。参 考 文 献 :[ !] 赵 文 智 , 何 登 发 , 李 小 地 , 等 " 石 油 地 质 综 合 研 究 导 论 [ #] "北 京 : 石 油 工 业 出 版 社 , !$$$"[ %] &’()*’+ , *, #*-.&’/0& * 1, #*’’ + #, !" #$" 23456745489:8;489=49?@A;B@=49?@A; 4936;[ E] " ’:9@ >?@A; 65A? :8; ;A:8 =49 9>R:B 45=?:8 4B B:8;’4934 934 = )66 A??M;>4> 6A?45=?:8 ;A:?@A; >?6S >?@A;>?6S B:8;934 ’6 >?@A; >?6S :8; >?@A;
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本文标题:成藏年代学研究现状
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