沁水盆地陽曲地區流體包裹體特征及煤型氣成藏期次研究

和麗娜，唐書恒，張松航

（1.山西藍焰煤層氣集團有限責任公司，山西晉城048000；2.中國地質大學〈北京〉，北京100083）

沁水盆地陽曲地區流體包裹體特征及煤型氣成藏期次研究

和麗娜*1，唐書恒2，張松航2

（1.山西藍焰煤層氣集團有限責任公司，山西晉城048000；2.中國地質大學〈北京〉，北京100083）

通過實驗測試，分析了沁水盆地陽曲地區煤系地層中流體包裹體巖相學、組分、均一溫度、鹽度等特征，并運用BasinMod軟件模擬了沁水盆地埋藏史、熱演化史。綜合以上研究成果，認為沁水盆地陽曲地區煤型氣分2期成藏：第一期發生在晚三疊世—早侏羅世時期，距今約208～190Ma；第二期為燕山運動晚期深層侵入巖活動后，且為主要的生成期和成藏期。

流體包裹體煤型氣盆地模擬成藏期次

流體包裹體是盆地中的沉積物在沉積成巖過程中捕獲周圍活躍的流體而形成。油氣包裹體的封閉性能好，一般不受后期次生變化影響，因此記錄了油氣運移聚集時的古流體特征。本文通過對沁水盆地陽曲地區煤系地層中流體包裹體成巖序次的鑒定、熒光特征、均一溫度和鹽度測定及成分分析等，應用盆地模擬技術，重建了該區埋藏史與熱演化史，研究了煤型氣成藏期次。

1 陽曲地區煤系地層流體包裹體特征

1.1 巖相學特征

包裹體主要類型有含烴鹽水包裹體、氣液烴包裹體、液烴包裹體。流體包裹體均成帶分布，形狀規則，大小不均，個體普遍較小，氣液比≤5%。

（1）山西組中砂巖中流體包裹體特征。山西組中砂巖粒間孔隙中不含油，無熒光顯示。砂巖中的成巖礦物依次為次生加大石英礦物和粒間方解石膠結物。主要發育兩期油氣包裹體：

第1期油氣包裹體發育于石英顆粒成巖次生加大期間，發育豐度中等，含油包裹體豐度（GOI）約為4%±。包裹體為環石英顆粒加大邊內側（圖1）或沿切及石英顆粒加大邊的成巖期微裂隙成帶分布（圖2）。均為呈灰褐色、深褐色的液烴包裹體。

圖1 環石英顆粒加大邊內側分布的液烴包裹體，單偏光，40×

圖2 沿切及石英加大邊的成巖期微裂隙分布的液烴包裹體，單偏光，63×

圖3 沿切穿石英顆粒微裂隙分布的氣液烴包裹體，單偏光，20×

第2期油氣包裹體發育于石英顆粒粒間方解石礦物膠結期后，發育豐度低（GOI約為2%±）。包裹體沿切穿石英顆粒及其加大邊的成巖期后微裂隙成帶分布（圖3）。包裹體中液烴呈淡黃色，顯示綠色熒光，氣烴呈灰色，無熒光顯示。其中，液烴包裹體占15%±，氣液烴包裹體占45%±，氣烴包裹體占40%±。

（2）太原組細砂巖中流體包裹體特征。砂巖粒間孔隙中不含油，無熒光顯示。但是砂巖中的部分雜基或粘土吸附稀油，顯示弱黃綠色熒光。主要發育2期油氣包裹體：

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第1期油氣包裹體發育于石英顆粒成巖次生加大期間，發育豐度低（GOI約為1%±）。包裹體為環石英顆粒加大邊內側或沿切及石英顆粒加大邊的成巖期微裂隙成帶分布。均為呈灰褐色、深褐色的液烴包裹體。

第2期油氣包裹體發育于石英顆粒成巖次生加大期后，發育豐度中等（GOI約為3%±）。包裹體為沿切穿石英顆粒及其加大邊的成巖期后微裂隙成帶狀或線狀分布，或由于溶蝕成因成群分布于長石顆粒中。包裹體中液烴呈淡黃色，顯示綠色熒光，氣烴呈深灰色，無熒光顯示。其中，液烴包裹體占5%±，氣液烴包裹體占45%±，氣烴包裹體占50%±。

1.2 流體包裹體顯微激光拉曼光譜分析

顯微激光拉曼光譜分析是一種非破壞性測定物質分子成分的微觀分析技術。本次油氣包裹體組分分析使用儀器為LABHR-VIS LabRAM HR800顯微激光拉曼光譜儀。測試樣品為切穿石英顆粒的微裂隙成帶分布呈深灰色的氣體包裹體。

太原組包裹體內測試的物質組合為CH4+CO2、CH4、CH4+C、CO2+C+N2+CH4。在煤化作用過程中，CO2為早期的產物，而包裹體內與氣體共存的碳質瀝青（CH4+C、CO2+C+N2+CH4）的存在，說明包裹體在煤化作用早期被捕獲后，后期由于溫度升高而經歷了次生變化。熱演化程度變高，是油氣中—低成熟的標志（施偉軍，2009），為煤成油作用的標志。

山西組內油氣包裹體測試組分有CH4+C2H6、CH4+C2H6+C6H6、CH4+CO2，為煤化作用早中期的產物。

2 陽曲地區煤型氣成藏期次

2.1 流體包裹體均一溫度和鹽度分析

實驗測試均一溫度的包裹體類型為與油氣包裹體共生的含烴鹽水包裹體，測試儀器使用LINKAM THMS600型冷熱臺。

實驗測不同深度和年代的地層鹽水包裹體均一溫度有2個主峰，山西組為≤55℃～65℃和85℃～95℃（圖4）；太原組為≤60℃～70℃和110℃～120℃。而結合對應的鹽度（圖5）分析，捕獲包裹體的時間是不連續的。

圖4 山西組地層包裹體均一溫度

圖5 山西組地層包裹體鹽度

2.2 單井盆地模擬結果

根據前人（任戰利，2005；肖暉，2007；承金，2009）對沁水盆地地史研究成果，結合本次測試所得Ro及井溫數據，使用Basinmod軟件對沁水盆地E103井進行了單井模擬。模擬的盆地埋藏史及熱史結果如圖6所示。

陽曲地區在地質演化過程中經歷了多期地層沉降和抬升剝蝕，在晚二疊紀末—三疊紀埋藏速率最大，在三疊紀末煤層最大埋深超過3000m，之后地層抬升遭受剝蝕。燕山運動時期，深成侵入巖的熱流活動，使地層劇烈增溫，在侏羅紀晚期和白堊紀初期，地層溫度達到最高。

3 結論

綜合沁水盆地陽曲地區流體包裹體特征及盆地模擬結果，認為沁水盆地陽曲地區煤型氣主要成藏期次分為2期，且為非連續成藏。其中，第一期為距今約208～190Ma，有機質受深成變質作用成熟后，地層抬升剝蝕，煤系地層上覆壓力降低，油氣發生解吸，向鄰近儲層排烴；第二期為燕山運動晚期深層侵入巖活動后，有機質受熱變質作用生成大量煤型氣，且為煤型氣主要的生成期和成藏期。

圖6 E103井埋藏史及熱演化史

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1004-5716(2015)10-0071-03

2015-06-18

2015-06-23

和麗那（1985-），女（漢族），山西晉城人，技術員，現從事煤層氣開發相關工作。