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摘 要:羌塘盆地是青藏高原内部海相地层保存最为完整,也是我国最大的中生代海相含油气盆地,具有良好的油气前景。本文根据野外对冻土及地层水特征的观察,查阅前人资料,结合样品室内分析结果,重点讨论了土门地区冻土及地层水的存在证据和部分形成条件。结果显示该区气源充足,有天然气水合物的存在痕迹,属于热成因的油型气,资源潜力巨大,具有良好的勘探前景。
关键词:羌塘盆地;冻土;地层水
1 冻土地表地貌特征
多年冻土在我国可归纳为2种分布类型:高海拔多年冻土和高纬度多年冻土(徐学祖等,1999)。青藏高原冻土区则属于前者。被认为是世界中、低纬度地带面积最大、海拔最高的冻土区。多年冻土区是天然气水合物成藏分布的主要地域(库新勃等,2007)。
1.1 冰缘地貌
本次在地质调查过程中,发现研究区存在多处冻胀和融沉作用导致的冰缘地貌。具体有:
1)石环及斑土群
石环及斑土群均是多年冻土的地貌标志之一。部分学者认为斑土是石环发育的初级阶段,二者同属冻融分选地貌。而本次在研究区发现有8处石环及斑土群。岩石直立或半直立,,近似呈六边形或椭圆态势,单个面积一般约20-30m2,中间由于软性土质收缩而形成斑土。
2)冻胀丘及冻胀草丘
冻胀丘(又称冰堆丘)形成过程可视为地下水受冻结地面和下部多年冻土层的遏阻,在薄弱地带冻结膨胀,使地表变形隆起。冻胀草丘的形成与冻胀丘类似,只是由于草根密集处地下水聚集较多,因此冻胀效应最为明显,从而展现为拱起的草丘。也是冻胀冰缘地貌,研究区内的冻胀丘及冻胀草丘形态近圆形或椭圆形,单个发育面积约20-30 m2。
3)冰楔
除上述2种冰缘地貌外,在工区内的4处锑矿开发洞内均发现了第3种冻胀冰缘地貌——冰楔,冰楔是经由地表水周期性注入到裂隙中再冻结,促使裂隙不断扩大并为冰体所填充,形成的上宽下窄的楔形脉冰。
以上在研究工区内发现的多处冻土冻胀与融沉作用导致的冰缘地貌,说明研究区冻土较为发育,尤其是在夏季存在的冰楔,进一步表明研究区不仅发育季节性冻土,同时更发育永久性冻土。一定规模的冻土发育为天然气水合物的形成与保存提供了有利保障(李伟华等,2011)。
1.2 土壤酸解烃分析
1)酸解烃原理
酸解烃方法是用来探测烃类气体的地球化学异常的方法,其核心是分析沉积物中碳酸盐矿物包裹体及其晶体缺陷或不连通孔隙内的烃类气体含量,可以用酸解方法来分析沉积物中的烃类气体成分和含量,查明是否存在烃类气体异常,探测其底下是否有天然气水合物或常规油气的存在,并可通过分析分子组成及其甲烷碳同位素值来探讨烃类气体的成因与来源(张志攀等,2006)。
2)测试结果与分析
本次在工作区内的冻胀丘、冻胀草丘及泉附近获取了20件地表土壤样品(已剥去表层土15cm),结果表明,多数冻胀丘和油苗泉附近的烃类气体含量相对较高(6-20),单个样品酸解烃中甲烷、乙烷和丙烷总量都基本超过90μL/kg(正常土壤烃含量上限),且油苗泉附近的土壤烃含量更高,为600-900μL/kg(16-20),是正常土壤含量上限的7-10倍,说明该区存在异常油气显示的土壤晕圈,证实了该区气源供给较为充足。
之后再进一步对气检测含量相对较高的6件样品进行了甲烷碳同位素测试分析,目的在于初步判断气源。测试结果表明,6件甲烷同位素总体处于-35‰~-55‰之间,基本集中于-45‰左右,呈现出油型气为主、煤型气为辅、生物气极少的气源贡献。
2 地层水性质
地层水亦称油层水是指油藏边部和底部的边水和底水、层间水以及与原油同层的束缚水的总称。地层水是与天然气、石油密切接触的地层流体,因为长期在地层中与岩石和原油接触的缘故,通常含有较多的金属盐类,如K盐、Na盐、Ca盐、Mg盐等,尤其以K盐、Na盐最多,亦称之为盐水。地层水中含盐是其与地面水的最大区别(张志攀等,2011)。由于研究区内目前没有地层水测试资料,只能通过泉间接反映其特征,在泉水表面我们可以看到溢油花现象。
3 小结
经过对于冻土区冻融作用产生的石环,班土群,冰胀丘等的观察,我们可以初步确认研究区冻土较为发育,而在4处矿洞内广泛发育的冻胀冰缘地貌-冰楔更是进一步表明了研究区在发育季节性冻土的同时更是发育永久性冻土,完全满足天然气水合物的形成条件之一的低温条件。
而在之后的土壤酸解烃及组分测试分析中,我们发现样品中烃类气体含量普遍偏高,是正常土壤上限的7-10倍。证实了该区气源充足。另一方面,泉烃检测中,上升泉和下降泉中丰富的水溶甲烷含量也再次证实了研究区完全满足天然气水合物的形成条件之一的气源条件,而地层水也是天然气水合物形成的良好流体条件。
综上所述,研究区气源充足,符合天然气水合物的基本形成条件。
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