羌塘盆地土門地區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世紀備受矚目的能源，對其的勘探與研究工作是當今能源領域的重大課題之一。位于青藏高原腹地的羌塘盆地，不僅是我國最大的中生代海相含油氣盆地，還保存有高原內部最為完整，也是我國唯一的一套海相侏羅系地層，油氣資源豐富，潛量巨大。文章就土門地區的天然氣水合物為研究對象，對它的形成條件進行了探討，認為其構造條件、溫壓條件及封蓋及保存條件均達到形成天然氣水合物的基本要求，為進一步研究提供了基礎地質數據。

關鍵詞：羌塘盆地；土門；天然氣水合物；形成條件

1 大地構造背景

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個二級構造單元，即羌北坳陷帶、中央隆起帶、羌南坳陷帶（圖1）。盆地具有長期而復雜的演化歷史，其構造演化過程可分為前奧陶紀基底形成階段、古生代被動大陸邊緣演化階段、晚三疊世-侏羅紀裂谷-北東大陸邊緣形成階段和白堊紀-新近紀陸相盆地形成、演化和改造階段。

2 天然氣水合物形成基本條件探討

2.1 構造條件

工作區地處南羌塘被動大陸邊緣與中央隆起帶交匯處，其構造變形形跡主要代表了板塊匯聚擠壓收縮以來的構造變形形跡，表現為東西，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絡，它們鑄成其主要構造格局。

新近紀以來，羌塘盆地經歷了以區域斷裂、沖斷走滑、推覆與隆升剝蝕的改造過程，同時羌北坳陷尚伴有火山噴發熱事件，故羌塘盆地后期改造作用和過程經歷了兩個階段及兩種形式。中新世晚期大量推覆-滑脫構造的產生，不僅奠定了高原現代構造格局，而且對前新生代形成的含油氣構造進行了強烈的改造，從而強化了盆地含油氣構造的復雜性。

2.2 溫壓條件

特定的溫度-壓力區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個低溫中心中，羌塘盆地擁有最大的面積，但溫度卻是最低的一個，常年溫度處于零下，且多低于-6℃，而根據反演結果顯示，羌塘盆地的年均地表地溫表現為-6℃-3℃，對比青藏高原內其余地區年均地表地溫，也屬于較低的區域。根據中科院寒旱所凍土實驗室測溫資料及煤炭總局測井測溫數據，綜合認為，研究區凍土帶內地溫梯度處于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定帶。本次根據區域永久凍土厚度，并考慮到年平均地表溫度較低（-5.6℃）、工區附近氣組分重烴相對較高（5-10%）的因素，認為研究區水合物將有500-800m厚度的穩定帶。

2.3 封蓋及保存條件

研究區發育多套區域封蓋層和局部封蓋層，封蓋巖類主要有板狀泥質巖、膏鹽巖、泥灰巖及泥微晶灰巖等致密巖類，發育厚度較大，蓋層封蓋性能較好。但針對天然氣水合物而言，布曲組泥微晶灰巖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。

羌塘盆地作為一個殘留盆地，經歷了悠久而繁復的建設與改造過程，后期的大強度改造非但鑄就了現今作為盆地的地質構造格局和樣式，控制著原型盆地的保存狀況，而且影響著殘留盆地內油氣的生成、運移、聚集和圈閉的成藏過程，同時還制約著油氣的保存條件。世界油氣勘探史的經歷和實踐證明，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集層更重要的關鍵參數。活動斷裂長期以來一直被認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，活動斷裂只是原有油氣藏產生調整、重新聚集或逸散的因素之一，這一作用對次生油氣藏或調整型油氣藏而言并非無益處。即使活動斷裂對原生油氣藏而言為破壞性，但對于水合物而言，這也許是氣體來源的一種形式。

3 結束語

綜合土門地區實測數據可知，研究區地處的圈閉構造環境以及眾多的褶皺和斷裂發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，布曲組泥微晶灰巖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，土門地區天然氣水合物儲層潛力巨大，可堪進一步勘察研究。

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作者簡介：李超（1992-），男，在讀碩士研究生，古生物學與地層學專業。