羌塘盆地土門地區(qū)天然氣水合物形成的基本條件研究

李超　朱利東　楊文光　史建南　陶剛

摘 要：天然氣水合物作為一種21世紀(jì)備受矚目的能源，對(duì)其的勘探與研究工作是當(dāng)今能源領(lǐng)域的重大課題之一。位于青藏高原腹地的羌塘盆地，不僅是我國(guó)最大的中生代海相含油氣盆地，還保存有高原內(nèi)部最為完整，也是我國(guó)唯一的一套海相侏羅系地層，油氣資源豐富，潛量巨大。文章就土門地區(qū)的天然氣水合物為研究對(duì)象，對(duì)它的形成條件進(jìn)行了探討，認(rèn)為其構(gòu)造條件、溫壓條件及封蓋及保存條件均達(dá)到形成天然氣水合物的基本要求，為進(jìn)一步研究提供了基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：羌塘盆地；土門；天然氣水合物；形成條件

1 大地構(gòu)造背景

羌塘盆地位于青藏高原腹地，盆地北抵可可西里-金沙江縫合帶，相接于西昆侖陸塊與可可西里-巴顏喀拉陸塊，最南部則以班公湖-怒江縫合帶為止，與岡底斯-念青唐古拉陸塊相接。前人從北到南將盆地劃分成3個(gè)二級(jí)構(gòu)造單元，即羌北坳陷帶、中央隆起帶、羌南坳陷帶（圖1）。盆地具有長(zhǎng)期而復(fù)雜的演化歷史，其構(gòu)造演化過(guò)程可分為前奧陶紀(jì)基底形成階段、古生代被動(dòng)大陸邊緣演化階段、晚三疊世-侏羅紀(jì)裂谷-北東大陸邊緣形成階段和白堊紀(jì)-新近紀(jì)陸相盆地形成、演化和改造階段。

2 天然氣水合物形成基本條件探討

2.1 構(gòu)造條件

工作區(qū)地處南羌塘被動(dòng)大陸邊緣與中央隆起帶交匯處，其構(gòu)造變形形跡主要代表了板塊匯聚擠壓收縮以來(lái)的構(gòu)造變形形跡，表現(xiàn)為東西，近東西向的褶皺群落，東西向、北東向、北西向、南北向的脆性斷裂網(wǎng)絡(luò)，它們鑄成其主要構(gòu)造格局。

新近紀(jì)以來(lái)，羌塘盆地經(jīng)歷了以區(qū)域斷裂、沖斷走滑、推覆與隆升剝蝕的改造過(guò)程，同時(shí)羌北坳陷尚伴有火山噴發(fā)熱事件，故羌塘盆地后期改造作用和過(guò)程經(jīng)歷了兩個(gè)階段及兩種形式。中新世晚期大量推覆-滑脫構(gòu)造的產(chǎn)生，不僅奠定了高原現(xiàn)代構(gòu)造格局，而且對(duì)前新生代形成的含油氣構(gòu)造進(jìn)行了強(qiáng)烈的改造，從而強(qiáng)化了盆地含油氣構(gòu)造的復(fù)雜性。

2.2 溫壓條件

特定的溫度-壓力區(qū)間是自然界中天然氣水合物形成的必要條件。在青藏高原的3個(gè)低溫中心中，羌塘盆地?fù)碛凶畲蟮拿娣e，但溫度卻是最低的一個(gè)，常年溫度處于零下，且多低于-6℃，而根據(jù)反演結(jié)果顯示，羌塘盆地的年均地表地溫表現(xiàn)為-6℃-3℃，對(duì)比青藏高原內(nèi)其余地區(qū)年均地表地溫，也屬于較低的區(qū)域。根據(jù)中科院寒旱所凍土實(shí)驗(yàn)室測(cè)溫資料及煤炭總局測(cè)井測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)，綜合認(rèn)為，研究區(qū)凍土帶內(nèi)地溫梯度處于1.0～1.5℃/100m之間，平均地溫梯度約為1.3℃/100m；凍土層下地溫梯度處于1.8～3.0℃/100m之間，平均處于2.7℃/100m左右，屬于典型的低熱流冷盆地。較低的地溫背景，有利于天然氣水合物的形成。研究區(qū)地層孔隙或裂隙中流體存在多段的異常高壓，其中25Ma左右發(fā)育的近8Mpa的異常高壓主要為流體體積膨脹所致，滿足水合物形成期壓力條件及氣源條件。

溫度在-10～10℃、壓力在2-7Mpa這一交叉區(qū)間的地層或沉積物中是最有利形成天然氣水合物的，也就是所謂的天然氣水合物穩(wěn)定帶。本次根據(jù)區(qū)域永久凍土厚度，并考慮到年平均地表溫度較低（-5.6℃）、工區(qū)附近氣組分重?zé)N相對(duì)較高（5-10%）的因素，認(rèn)為研究區(qū)水合物將有500-800m厚度的穩(wěn)定帶。

2.3 封蓋及保存條件

研究區(qū)發(fā)育多套區(qū)域封蓋層和局部封蓋層，封蓋巖類主要有板狀泥質(zhì)巖、膏鹽巖、泥灰?guī)r及泥微晶灰?guī)r等致密巖類，發(fā)育厚度較大，蓋層封蓋性能較好。但針對(duì)天然氣水合物而言，布曲組泥微晶灰?guī)r和布曲組與嗩吶湖組膏巖及廣域的凍土層則是最為有效的封蓋層。

羌塘盆地作為一個(gè)殘留盆地，經(jīng)歷了悠久而繁復(fù)的建設(shè)與改造過(guò)程，后期的大強(qiáng)度改造非但鑄就了現(xiàn)今作為盆地的地質(zhì)構(gòu)造格局和樣式，控制著原型盆地的保存狀況，而且影響著殘留盆地內(nèi)油氣的生成、運(yùn)移、聚集和圈閉的成藏過(guò)程，同時(shí)還制約著油氣的保存條件。世界油氣勘探史的經(jīng)歷和實(shí)踐證明，油氣藏后期保存條件、尤其是盆地蓋層存在與否可能是比烴源層或儲(chǔ)集層更重要的關(guān)鍵參數(shù)。活動(dòng)斷裂長(zhǎng)期以來(lái)一直被認(rèn)為是破壞原生油氣藏的重要外因，然而，截止今日更為客觀地說(shuō)，活動(dòng)斷裂只是原有油氣藏產(chǎn)生調(diào)整、重新聚集或逸散的因素之一，這一作用對(duì)次生油氣藏或調(diào)整型油氣藏而言并非無(wú)益處。即使活動(dòng)斷裂對(duì)原生油氣藏而言為破壞性，但對(duì)于水合物而言，這也許是氣體來(lái)源的一種形式。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜合土門地區(qū)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可知，研究區(qū)地處的圈閉構(gòu)造環(huán)境以及眾多的褶皺和斷裂發(fā)育是天然氣水合物生成與保存的前提，溫度在-10～10℃、壓力在2-7Mpa這一交叉區(qū)間的地層或沉積物也最有利形成天然氣水合物，布曲組泥微晶灰?guī)r和布曲組與嗩吶湖組膏巖及廣域的凍土層則是最為有效的封蓋層，提供了良好的保存條件。總而言之，土門地區(qū)天然氣水合物儲(chǔ)層潛力巨大，可堪進(jìn)一步勘察研究。

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作者簡(jiǎn)介：李超（1992-），男，在讀碩士研究生，古生物學(xué)與地層學(xué)專業(yè)。