羌塘盆地碳酸鹽巖儲層裂縫形成期次研究

王韶輝

成都理工大學沉積地質研究院 四川 成都 610059

碳酸鹽巖儲層在世界油氣分布中有著十分重要的地位，占據了油氣總儲量的50%和總產量的60%以上[1]。隨著全球油氣勘探程度的提高，碳酸鹽巖裂縫型油氣藏以及成為一個重要的勘探新領域[2]。但是在大多數情況下，碳酸鹽巖儲層的物性較差，孔隙度、滲透率較低，儲層非均質性嚴重[1，3]。裂縫在碳酸鹽巖儲層中普遍發育。已有諸多學者開展了關于碳酸鹽巖儲層裂縫的研究并取得了一些成果。通過對碳酸鹽巖儲層天然裂縫的研究認為，受多種構造作用和成巖作用的影響，碳酸鹽巖儲層天然裂縫較為發育，裂縫是儲層重要的儲集空間，為儲層油氣聚集提供了有利的儲集條件[4]；其他學者研究認為，天然裂縫是控制碳酸鹽巖儲層中巖溶作用的關鍵因素，有利于儲層中次生孔隙的發育，產生孔洞縫相連的有效儲層，進而提高儲層的滲透率[4]。因此，天然裂縫系統發育程度不僅直接影響碳酸鹽巖油氣藏的開采效益，而且還決定著碳酸鹽巖油氣藏產量的高低[5]。但是，有時新裂縫的產生會破壞已經形成的舊裂縫，從而導致舊裂縫中儲存的油氣散失，從而對油氣的發育產生不利影響。所以，我們需要弄清楚碳酸鹽巖儲層中天然裂縫的形成機制，以便更好的探索和開發油氣藏。

羌塘盆地是我國西藏地區的一個重要地質地貌單位，其裂縫發育期次對于地質演化和資源勘探具有重要意義。裂縫是地殼變動的產物，而羌塘盆地裂縫的發育可分為多個期次。早期期次的裂縫發育主要受到構造運動的影響，地殼的強烈變動導致了地下巖石的斷裂和開裂。這一時期的裂縫形成對于理解羌塘盆地的古構造演化提供了重要線索，同時也為后續的地質過程奠定了基礎。中期期次的裂縫發育受到多種地質因素的綜合影響。氣候變化、沉積作用等因素共同作用于裂縫的演化過程，使其呈現出多樣化的特征。這一時期的裂縫記錄了羌塘盆地地質演化的多個階段，為地質學家還原地殼運動歷史提供了豐富的地質資料。近期期次的裂縫發育主要受到人類活動的影響。隨著社會經濟的發展和人類活動的增加，羌塘盆地的地下資源勘探逐漸成為焦點，人為開發和利用導致了新一輪裂縫的形成。這一時期裂縫的發育特點與自然因素形成的裂縫有所不同，更多地反映了人類活動對地質環境的影響。

1 地質背景

羌塘盆地位于青藏高原北部，地處于特提斯構造帶東段，南部以班公湖-怒江縫合帶為界，北部以拉竹龍-金沙江縫合帶為界，面積約16×104km2[6]。構造方面，羌塘盆地地處青藏高原的東南邊緣，是印度板塊和歐亞板塊交匯的地區。由于兩大板塊的構造碰撞，青藏高原逐漸隆升，羌塘盆地也受到了強烈的構造擠壓和拉伸。這一構造活動導致了盆地內斷裂、褶皺等構造變形，形成了多樣化的地質結構。羌塘盆地在它形成過程中經歷了復雜的構造演化。晚石炭世至早二疊世初，滇緬泰馬和羌塘地塊與Cimmerian大陸一體分離，沿陸間裂谷斷裂，中特提斯洋形成。到晚二疊世（約255 Ma），拉薩地塊、西緬甸地塊、Cimmerian陸塊、羌塘地塊、滇緬泰馬陸塊自岡瓦納大陸東北緣裂離并向北俯沖，導致古特提斯洋消退、中特提斯洋擴張，南北羌塘地塊之間的局限洋關閉。晚三疊世末，拉薩地塊與羌塘地塊發生剪刀式碰撞，閉合了班公湖—怒江洋盆，同時與北側的拉竹籠—可可西里碰撞，在縫合帶東段隆起形成山脈，西段可能與塔里木盆地和田、若羌地區的殘留洋盆相連。在南北羌塘地塊之間，雙湖—龍木措局限洋也同步隆起，形成中央隆起帶，甚至可能導致羌塘地塊大面積露出（大約2 Ma）。羌塘盆地可細分為北羌塘褶皺沖斷帶、北羌塘坳陷帶、中央隆起帶、南羌塘坳陷帶等次級構造單元。盆地的基底由以前的泥盆系變質巖組成，晚古生代至中生代有豐富的沉積蓋層，尤其是侏羅系幾乎廣泛分布于南北兩個坳陷，并發育大量碳酸鹽巖[6]。

2 裂縫發育特征

通過野外露頭、巖心觀察及大量文獻調研，發現羌塘盆地碳酸鹽巖儲層裂縫總體較為發育。根據裂縫的發育形態和特征，本文將羌塘盆地碳酸鹽巖儲層裂縫分為以下幾種類型：

2.1 構造縫

構造縫是指形成與分布受局部構造事件或構造應力場控制的裂縫，構造縫的類型、發育程度和產狀隨著應力場分布和構造部位的變化而變化[7-9]。羌塘盆地碳酸鹽巖儲層中構造縫最為發育，構造縫主要包括剪切縫和張裂縫。剪切縫開度大小約0.1～1.5mm，產狀比較穩定，且延伸較長，裂縫面平直光滑；張裂縫開度大小約0.8～4mm，產狀不穩定，且延伸較短，裂縫面粗糙不平。

2.2 成巖縫

成巖縫是巖層在成巖過程中由于壓溶、壓實和壓力釋放等地質作用而產生的近水平裂縫[10-12]。羌塘盆地碳酸鹽巖儲層成巖縫類型主要為層理縫，且層理縫主要分布在層理的交界面上，相互平行，隨著巖層和微層理的走向延伸。但是這類裂縫延伸較短，且在該區分布較少。

2.3 溶蝕縫

主要由溶蝕作用形成的裂縫，形狀不規則，多呈網狀，沒有方向性，大多數被方解石或白云石充填。羌塘盆地碳酸鹽巖儲層溶蝕縫較為發育，說明研究區碳酸鹽巖儲層受到了強烈的溶蝕改造作用。

3 裂縫發育期次判定

流體是控制盆地中物質演變和能量再分配的主導因素，它對沉積盆地的構造，沉積和成巖有著重要的指示作用[13-15]。羌塘盆地整體處于擠壓環境，地下圍壓較大，早期形成裂縫在地下巖層中一般呈閉合或被充填狀態，流體難以侵入。當地下巖層受到構造應力作用時，可以產生新的裂縫并且使早期裂縫開啟，這些裂縫則成為流體進入沉積盆地的通道，流體可沉淀充填在裂縫中。因此，裂縫膠結物可視為裂縫形成期間的沉淀流體[16]。對裂縫膠結物進行地球化學分析，可以揭示流體的來源，并提出相對應裂縫的形成機制[17-19]。

利用巖心觀察和裂縫膠結物的地球化學分析來對羌塘盆地碳酸鹽巖儲層的裂縫形成期次進行限定，其中地球化學分析方法包括裂縫膠結物的碳氧同位素分析和稀土元素分析。通過觀察巖心裂縫之間切割、限制及組合關系來分析構造縫的形成期次是最為直接有效的一種方法。通過巖心觀察分析，羌塘盆地碳酸鹽巖儲層主要發育三組裂縫：第一組為中高角度裂縫，裂縫延伸長度較短，多為張性裂縫。第二組為中低角度斜交裂縫，多為剪切裂縫。第三組為中高角度剪切縫，延伸范圍較遠，尺度超過巖心尺度，裂縫壁平直。不同組裂縫除了產狀有較大差異，切割限制關系也非常明顯。在巖心中常觀察到中低角度剪切裂縫被中高角度張性裂縫限制，中低角度剪切裂縫被中高角度剪切裂縫切割。其中低角度剪切裂縫被高角度張性裂縫限制，指示高角度張性裂縫形成時間早于低角度剪切裂縫。低角度剪切縫被中高角度剪切縫切割，指示低角度剪切裂縫形成時間早于中高角度剪切裂縫。地球化學分析結果也表明了三期裂縫的存在。碳氧同位素分布呈現三個明顯區間；稀土元素配分結果也顯示出三種不同的配分模式。綜上，羌塘盆地碳酸鹽巖儲層共發育有三期裂縫。

4 結論

1）羌塘盆地碳酸鹽巖儲層天然裂縫可以劃分為構造縫、成巖縫和溶蝕縫。構造縫又可以分為剪切縫和張裂縫，成巖縫主要為層理縫，但分布較少，溶蝕縫較為發育，指示研究區受到了溶蝕改造作用。

2）通過巖心觀察和裂縫膠結物的地球化學分析，可以將羌塘盆地碳酸鹽巖儲層裂縫劃分為三組。第一組為中高角度裂縫，第二組為中低角度斜交裂縫，第三組為中高角度剪切縫。