李 飛， 曾濺輝， 金鳳鳴， 劉井旺， 趙智鵬， 劉 佳， 葛黛薇， 吳晨林

( 1. 中國(guó)石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249； 2. 中國(guó)石油華北油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，河北 任丘 062552； 3. 中國(guó)石油華北油田分公司 地球物理勘探研究院，河北 任丘 062552 )

華北牛駝鎮(zhèn)凸起潛山方解石脈體特征及流體響應(yīng)

李 飛1， 曾濺輝1， 金鳳鳴2， 劉井旺2， 趙智鵬3， 劉 佳1， 葛黛薇1， 吳晨林2

( 1. 中國(guó)石油大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院，北京 102249； 2. 中國(guó)石油華北油田分公司 勘探開(kāi)發(fā)研究院，河北 任丘 062552； 3. 中國(guó)石油華北油田分公司 地球物理勘探研究院，河北 任丘 062552 )

華北牛駝鎮(zhèn)凸起潛山地層中方解石脈體發(fā)育，根據(jù)研究區(qū)潛山地層方解石脈體及其圍巖巖石學(xué)、同位素等特征，結(jié)合埋藏史、熱史和構(gòu)造演化史，分析流體來(lái)源及活動(dòng)期次。結(jié)果表明：牛駝鎮(zhèn)凸起潛山地層發(fā)育4種類型方解石脈體(Cal1、Cal2、Cal3和Cal4)，其中加里東運(yùn)動(dòng)早期形成的Cal1型脈體與圍巖同位素特征相似，流體來(lái)源于圍巖。加里東運(yùn)動(dòng)晚期形成的Cal2型脈體相對(duì)圍巖具有δ13C相似、δ18O虧損和87Sr/86Sr富集的特征，流體來(lái)源于大氣水和圍巖的混合。喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)Es3-Es4期形成的Cal3型脈體相對(duì)圍巖具有δ13C和δ18O虧損、87Sr/86Sr富集的特征，流體來(lái)源于巖漿活動(dòng)。喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)Ng-Nm末期形成的Cal4型脈體相對(duì)圍巖也具有δ13C和δ18O虧損、87Sr/86Sr富集的特征，其形成與烴類流體有關(guān)，主要來(lái)源于霸縣洼槽的Es3烴源巖在Ng-Nm末期大規(guī)模的生排烴。該研究成果為分析研究區(qū)油氣運(yùn)移期次提供理論依據(jù)。

牛駝鎮(zhèn)凸起； 潛山； 方解石脈體； 穩(wěn)定同位素； 流體活動(dòng)

0 引言

牛駝鎮(zhèn)潛山凸起是冀中坳陷中央凸起帶的組成部分，其在中、新元古代和早古生代沉積巨厚的海相碳酸鹽巖。一般認(rèn)為，碳酸鹽巖是一種易溶解易變形的沉積巖，它在一定的應(yīng)力或其他因素作用下產(chǎn)生大量裂縫[1-2]。這套海相地層經(jīng)歷加里東、海西、印支、燕山和喜馬拉雅等構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，同時(shí)也伴隨大規(guī)模的流體活動(dòng)，因此早期產(chǎn)生的裂縫可以作為地質(zhì)流體運(yùn)移的重要通道，地質(zhì)流體在沿著裂縫運(yùn)移過(guò)程中通常與圍巖發(fā)生復(fù)雜的水巖相互作用，形成一些充填物(脈體)[3-4]。其中方解石脈體是碳酸鹽巖成巖中最常見(jiàn)的礦物之一，對(duì)介質(zhì)環(huán)境反應(yīng)敏感，其結(jié)構(gòu)與地化性質(zhì)可以反映成巖流體性質(zhì)、沉積環(huán)境的封閉與開(kāi)放等，還可以記錄多期的成巖流體作用過(guò)程。在大港灘海區(qū)、渤海灣盆地、鄂爾多斯盆地、塔里木盆地等，分析方解石脈體的巖石學(xué)和地球化學(xué)特征，探討成脈過(guò)程及流體的運(yùn)移特征，取得良好效果[5-8]。如徐田武等利用主斷裂處碳酸鹽原巖及其節(jié)理充填方解石碳、氧同位素分析，以及反演構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)等方法，對(duì)大巴山前陸構(gòu)造帶流體的來(lái)源及活動(dòng)期次進(jìn)行研究，認(rèn)為大巴山前陸構(gòu)造帶存在2次大的流體活動(dòng)，分別對(duì)應(yīng)印支運(yùn)動(dòng)早期和燕山運(yùn)動(dòng)晚期[5]。郭凱等對(duì)鄂爾多斯盆地隴東地區(qū)延長(zhǎng)組方解石脈體的微量元素與穩(wěn)定同位素進(jìn)行研究并分析成因，認(rèn)為方解石脈體與烴類的流體活動(dòng)有關(guān)，形成時(shí)間同步于烴源巖的生排烴時(shí)間[6]。

牛駝鎮(zhèn)凸起位于霸縣凹陷西部，是冀中坳陷的油氣聚集區(qū)之一，其中潛山地層是主要的含油層系，并且潛山地層中方解石脈體廣泛發(fā)育，為研究流體活動(dòng)特征提供物質(zhì)基礎(chǔ)[9]。以牛駝鎮(zhèn)凸起潛山為例，研究方解石脈體及其圍巖巖石學(xué)、同位素等特征，揭示方解石脈體形成的流體環(huán)境，探討流體活動(dòng)的特征，為研究區(qū)油氣運(yùn)移期次提供理論依據(jù)。

1 區(qū)域地質(zhì)特征

牛駝鎮(zhèn)凸起潛山位于冀中坳陷霸縣和廊固凹陷之間，是冀中坳陷的油氣聚集區(qū)之一，凸起的形態(tài)呈黃瓜形，走向主要受牛東斷層控制，為NE-NEE走向，面積約為400 km2(見(jiàn)圖1)。古新世之前，牛駝鎮(zhèn)凸起尚未形成，廊固—霸縣凹陷為統(tǒng)一的凹陷區(qū)，受燕山運(yùn)動(dòng)的影響，牛東斷層開(kāi)始發(fā)育，把廊固和霸縣凹陷分割成2個(gè)獨(dú)立的凹陷。在古新世孔店期，牛東斷層繼承前期構(gòu)造活動(dòng)的特點(diǎn)，牛駝鎮(zhèn)凸起開(kāi)始發(fā)育，至沙四期末已形成古隆起雛形。漸新世末期，牛東斷層繼續(xù)發(fā)育，牛駝鎮(zhèn)凸起發(fā)生強(qiáng)烈抬升，致使牛東大斷層上升盤(pán)遭受強(qiáng)烈的風(fēng)化剝蝕，不僅古近系被剝蝕殆盡，古生界乃至中元古界薊縣系霧迷山組暴露地表遭受風(fēng)化淋濾。在新近紀(jì)中新世時(shí)，牛駝鎮(zhèn)凸起繼承古近紀(jì)末期的構(gòu)造面貌，繼續(xù)抬升遭受剝蝕，至上新世明化鎮(zhèn)期，牛東斷層活動(dòng)逐漸減弱，牛駝鎮(zhèn)凸起整體下沉進(jìn)入明化鎮(zhèn)組和第四系沉積，形成明化鎮(zhèn)組覆蓋整個(gè)凸起的現(xiàn)今面貌[10-11]。研究區(qū)潛山主要由海相碳酸鹽巖組成，埋藏比較淺，為500～1 100 m，潛山上覆被第四系和明化鎮(zhèn)組覆蓋，并以不整合與下伏古生界、中—新元古界接觸。牛駝鎮(zhèn)凸起潛山地層自上而下主要由古生界、新元古界、中元古界和太古界組成，其中古生界由寒武系(∈)和奧陶系(O)組成，主要分布在牛駝鎮(zhèn)凸起東北坡；新元古界主要由青白口系(Qn)組成，分布范圍局限；中元古界主要由薊縣系(Jx)和長(zhǎng)城系(Ch)組成，薊縣系主要由霧迷山組(Jxw)和楊莊組(Jxy)組成，長(zhǎng)城系主要由高于莊組(Chg)、大紅峪組(Chd)、團(tuán)山子組(Cht)、串嶺溝組(Chch)和常州溝組(Chc)組成。其中薊縣系霧迷山組(Jxw)是研究區(qū)出露范圍最廣的潛山地層。太古界(Ar)僅在雄古1井鉆遇，巖性主要為淺灰色片麻巖。牛駝鎮(zhèn)凸起緊臨霸縣洼槽，其中霸縣洼槽發(fā)育Es3和Es4兩套烴源巖，烴源巖生成的油氣通過(guò)斷層—不整合運(yùn)移至潛山頂部或直接運(yùn)移至潛山內(nèi)幕地層中成藏，具有良好的供油和輸導(dǎo)條件[12-13]。

圖1 牛駝鎮(zhèn)凸起構(gòu)造位置Fig.1 Structural location of Niutuozhen uplift

2 樣品采集與分析

樣品主要來(lái)自牛駝鎮(zhèn)凸起潛山地層中的方解石脈體及其圍巖，主要以3口井(淀6、淀6-2和霸26井)12個(gè)樣品為研究對(duì)象(見(jiàn)圖2)，其中方解石脈體樣品7個(gè)，圍巖樣品5個(gè)，涉及的層位主要為薊縣系霧迷山組。為了更好地示蹤方解石脈體的特征，對(duì)脈體和圍巖分別進(jìn)行普通薄片及碳、氧和鍶同位素分析，其中碳同位素采用PDB標(biāo)準(zhǔn)，氧同位素采用PDB和SMOW標(biāo)準(zhǔn)，兩者換算公式為δPDB=0.970 0δSMOW-30.0。

圖2 牛駝鎮(zhèn)凸起東西向地質(zhì)剖面Fig.2 EW structural section in Niutuozhen uplift

3 方解石脈體特征

3.1 巖相學(xué)

根據(jù)方解石脈體的宏觀和顯微鏡下特征，研究區(qū)潛山地層發(fā)育4種類型的方解石脈體。第一種方解石脈體較細(xì)(Cal1)，為0.3～0.6 mm，成分為亮晶方解石，晶體表面干凈，晶粒細(xì)小且為他形晶，脈體與圍巖的界限呈漸變過(guò)渡狀(見(jiàn)圖3(a))。第二種方解石脈體較寬(Cal2)，為2.0～6.0 mm，邊部為細(xì)粒他形方解石，中部為粗大晶粒方解石，脈體與圍巖界限呈漸變狀,方解石的雙晶和解理發(fā)育(見(jiàn)圖3(b))。第三種方解石脈體(Cal3)也較寬，為1.5～4.0 mm，單個(gè)晶體充滿整個(gè)裂縫，解理發(fā)育(見(jiàn)圖3(c))。第四種方解石脈體(Cal4)也較寬，為2.0～5.0 mm，脈體與圍巖的界限比較清晰，主要由粗粒方解石顆粒組成(見(jiàn)圖3(d))。根據(jù)脈體之間的切割關(guān)系，Cal1型脈體形成最早，其次是Cal2型和Cal3型脈體，Cal4型脈體形成最晚。

圖3 牛駝鎮(zhèn)凸起潛山地層方解石脈體顯微照片F(xiàn)ig.3 Photomicrograph of calcite veins in Niutuozhen buried hill

3.2 同位素

3.2.1 圍巖

牛駝鎮(zhèn)凸起潛山地層主要由霧迷山組白云巖組成，其圍巖碳、氧和鍶同位素分析結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可知，牛駝鎮(zhèn)凸起霧迷山組白云巖圍巖碳同位素δ13CPDB為-1.502‰～-0.025‰，平均為-0.988‰；氧同位素δ18OPDB為-8.451‰～-5.198‰，平均為-6.842‰；鍶同位素87Sr/86Sr為0.707 32～0.707 62，平均為0.707 54，白云巖圍巖碳、氧和鍶同位素組成與世界范圍內(nèi)中、新元古代碳酸鹽巖碳和氧同位素組成類似[14]。Keith K[15]等提出區(qū)別海相碳酸鹽巖和淡水碳酸鹽巖的鹽度(Z)公式，Z>120，為海相碳酸鹽巖；Z<120，為淡水碳酸鹽巖。

由表1及Z的計(jì)算公式可得，所有白云巖圍巖Z大于120，白云巖圍巖的形成與海水作用相關(guān)。綜合霧迷山組白云巖圍巖碳、氧和鍶同位素特征，圍巖為正常海水沉積碳酸鹽巖。

表1 牛駝鎮(zhèn)潛山圍巖δ13C、δ18O、87Sr/86Sr、Z及其形成溫度

3.2.2 方解石

牛駝鎮(zhèn)凸起潛山地層中方解石脈體碳、氧和鍶同位素分析結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，研究區(qū)方解石脈體的同位素分布比較廣，不同類型方解石脈體的穩(wěn)定同位素特征具有一定的差異性。

對(duì)方解石脈體的鹽度Z進(jìn)行計(jì)算(見(jiàn)表2)。由表2可知，方解石脈體Z分布比較廣(107～123)，不同類型脈體的鹽度存在差異。其中Cal1型脈體Z大于120，說(shuō)明其形成與海水作用有關(guān)，而Cal2、Cal3和Cal4型脈體Z小于120，說(shuō)明其形成與淡水作用有關(guān)。牛駝鎮(zhèn)凸起潛山存在多期不同來(lái)源的流體活動(dòng)。

表2 牛駝鎮(zhèn)潛山方解石脈體及其圍巖的δ13C、δ18O、87Sr/86Sr、Z及其形成溫度

注:Δδ13C=δ13C(脈體)-δ13C(圍巖)；Δδ18O=δ18O(脈體)-δ18O(圍巖);Δ87Sr/86Sr=87Sr/86Sr(脈體)-87Sr/86Sr(圍巖)

4 流體來(lái)源

在斷裂帶形成與演化過(guò)程中，斷裂帶的流體活動(dòng)形成方解石脈體。其流體來(lái)源主要有2種：內(nèi)部流體和外部流體。其中內(nèi)部流體主要為圍巖的沉積流體，外部流體主要包括大氣水、深部殼源流體、幔源等流體。不同成因流體形成的方解石脈體同位素組成存在差異，根據(jù)文獻(xiàn)[16-19]，以PDB標(biāo)準(zhǔn)為例，海相碳酸鹽巖δ13C一般為-4.000‰～4.000‰，受大氣CO2影響的碳酸鹽巖δ13C一般為-10.000‰～5.000‰；淡水沉積的碳酸鹽巖δ13C一般為-15.000‰～-5.000‰，與有機(jī)質(zhì)作用相關(guān)碳酸鹽巖δ13C一般為-30.000‰～-20.000‰。海相碳酸鹽巖δ18O大多為-15.000‰～5.000‰，與幔源流體有關(guān)的一般δ18O為-25.000‰～-20.000‰[20]。海水和巖石的鍶同位素主要有2個(gè)來(lái)源：一是殼源鍶，具有較高的87Sr/86Sr，全球平均為0.711 90[21]；二是深部幔源鍶，具有較低的87Sr/86Sr，全球平均為0.703 50[22]。如果脈體的87Sr/86Sr高于其圍巖的，推斷受放射性陸源鍶的影響；如果脈體的87Sr/86Sr低于圍巖的，有可能受到幔源流體的影響。

在研究方解石脈體流體的過(guò)程中，根據(jù)研究脈體與圍巖的碳、氧和鍶同位素差(Δδ13C、Δδ18O、Δ87Sr/86Sr)，可以判定是來(lái)自圍巖流體還是來(lái)自外部流體[23-24]。如果形成脈體的流體來(lái)源于圍巖，其形成脈體的流體與圍巖間具有充分的時(shí)間混合，導(dǎo)致脈體和圍巖進(jìn)行同位素交換達(dá)到平衡，兩者之間的同位素差距較小，一般Δδ13C、Δδ18O在0～2‰之間；當(dāng)形成脈體的流體來(lái)源于外部流體時(shí)，脈體與圍巖的Δδ13C、Δδ18O大于2‰，因此可以利用脈體和圍巖的同位素差值判斷是否存在外來(lái)流體的參與。分析牛駝鎮(zhèn)凸起潛山方解石脈體及其圍巖碳、氧和鍶同位素，發(fā)現(xiàn)不同類型方解石脈體與圍巖同位素的差值存在差異。

4.1 Cal1

圖4 牛駝鎮(zhèn)凸起潛山地層方解石脈體和圍巖的δ13CPDB、δ18OSMOW同位素特征Fig.4 δ13CPDB、δ18OSMOW correlogram of calcite vein and host rock of buried hill in Niutuozhen uplift

Cal1型脈體與圍巖碳同位素差Δδ13CPDB為-1.002‰～-0.801‰，氧同位素差Δδ18OPDB為-1.633‰～-0.561‰，差值在0～2.000‰之間；鍶同位素差Δ87Sr/86Sr為-0.000 02～0.000 14，差值也較小。Cal1型脈體碳、氧和鍶同位素特征與脈體相似(見(jiàn)圖4-6)，地幔碳酸巖域的數(shù)據(jù)主要參考文獻(xiàn)[25],沉積碳酸巖域的數(shù)據(jù)主要參考文獻(xiàn)[18-19],原始地幔碳酸巖域與沉積碳酸巖域之間過(guò)渡帶主要參考文獻(xiàn)[26]。且Cal1型脈體的Z大于120，說(shuō)明其形成與海水作用有關(guān)，因此Cal1型脈體的形成來(lái)源于海相圍巖。另外，由方解石脈體的δ13CPDB、δ18OSMOW和(見(jiàn)圖4)δ13CPDB、δ18OPDB相關(guān)圖(見(jiàn)圖5) 可知，Cal1型脈體投樣點(diǎn)位于沉積碳酸鹽巖區(qū)域。因此,Cal1型脈體來(lái)源于海相碳酸鹽巖圍巖。

4.2 Cal2

Cal2型脈體同位素與圍巖相比具有特征：Δδ13CPDB較小，為-1.307‰～0.707‰；Δδ18OPDB較大，達(dá)到-8.776‰～-4.618‰；Δ87Sr/86Sr也較大，達(dá)到0.003 87～0.003 97。Cal2型脈體相對(duì)圍巖具有δ13C相似、δ18O虧損、87Sr/86Sr富集的特征(見(jiàn)圖4-6)。兩者δ13C相似，說(shuō)明Cal2型脈體中碳主要來(lái)源于圍巖，而δ18O虧損和87Sr/86Sr富集說(shuō)明其流體并非全部來(lái)自圍巖，還存在外來(lái)流體的參與，其形成與混合流體有關(guān)。由圖5可知，Cal2型脈體投樣點(diǎn)位于C區(qū)(低溫?zé)嵋禾妓猁}區(qū))，對(duì)于低溫?zé)嵋?，其形成主要受大氣水影響，即深部的熱流體向上運(yùn)移與大氣水混合而形成低溫?zé)嵋?。通常?18O虧損的原因主要有3種：(1)大氣水滲入及其相應(yīng)的水—巖相互作用[27-28]；(2)升高的孔隙水溫度[29]；(3)有機(jī)質(zhì)的降解[30]。受大氣水的影響，使陸源放射性鍶加入而導(dǎo)致87Sr/86Sr富集，可以解釋Cal2型脈體相對(duì)圍巖具有δ18O虧損和87Sr/86Sr富集的特征。因此,Cal2型脈體的形成是大氣水和圍巖流體混合作用的結(jié)果。

4.3 Cal3

Cal3型脈體與圍巖的Δδ13CPDB為-3.043‰，Δδ18OPDB為-15.323‰，Δ87Sr/86Sr為0.003 14，相對(duì)圍巖具有δ13C和δ18O虧損、87Sr/86Sr富集的特征(見(jiàn)圖4-6)。Cal3型脈體與圍巖同位素差值較大，表明Cal3型脈體的流體與圍巖無(wú)關(guān)，其形成來(lái)源于外部流體。由圖4和圖5可知，Cal3型脈體投樣點(diǎn)分別位于地幔碳酸鹽巖域和巖漿成因碳酸鹽巖，說(shuō)明Cal3型脈體與火山巖漿活動(dòng)有關(guān)。牛駝鎮(zhèn)凸起主要受牛東基底斷裂的控制，在新生代巖漿活動(dòng)比較劇烈，在牛東斷層北部的龍虎莊油田壩35井沙四段發(fā)現(xiàn)玄武巖，厚度約為100 m[9]。Cal3型脈體的87Sr/86Sr為0.710 68，明顯高于圍巖和深部幔源流體的，87Sr/86Sr結(jié)果不支持其形成與巖漿作用有關(guān)。與巖漿活動(dòng)有關(guān)流體開(kāi)始具有較低的87Sr/86Sr，巖漿相關(guān)的流體在運(yùn)移過(guò)程中與凹陷深部的沙泥質(zhì)碎屑沉積地層發(fā)生作用，從而獲得較高的87Sr/86Sr，因此從巖漿流體中沉淀形成的Cal3型脈體也具有相對(duì)較高的87Sr/86Sr。

注:分區(qū)的數(shù)據(jù)主要參考文獻(xiàn)[6]圖5 牛駝鎮(zhèn)凸起潛山地層方解石脈體和圍巖的δ13CPDB、δ18OPDB同位素特征Fig.5 δ13CPDB、δ18OPDB of calcite vein and host rock of buried hill in Niutuozhen uplift

圖6 牛駝鎮(zhèn)凸起潛山地層方解石脈體和圍巖87Sr/86Sr同位素特征Fig.6 87Sr/86Sr of calcite vein and host rock of buried hill in Niutuozhen uplift

4.4 Cal4

對(duì)比Cal4型脈體與圍巖同位素特征，發(fā)現(xiàn)兩者δ13C、δ18O和87Sr/86Sr差距較大，Δδ13CPDB為-4.691‰～-3.871‰，Δδ18OPDB為-7.781‰～-10.539‰，Δ87Sr/86Sr為0.003 58～0.004 85，具體表現(xiàn)為Cal4型脈體相對(duì)圍巖也具有δ13C和δ18O虧損、87Sr/86Sr富集的特征(見(jiàn)圖4-6)，表明Cal4型脈體的流體與圍巖無(wú)關(guān)，其形成也來(lái)源于外部流體。在Cal4型脈體中發(fā)現(xiàn)烴類包裹體，Cal4型脈體投樣點(diǎn)位于F區(qū)域，說(shuō)明其形成與油氣運(yùn)移有關(guān)(見(jiàn)圖5)。根據(jù)牛駝鎮(zhèn)凸起潛山的油氣勘探情況，目前油氣顯示井有22口，獲得工業(yè)油氣井有7口，如霸28井自投產(chǎn)以來(lái)，霧迷山組潛山地層累計(jì)產(chǎn)油約為1×104t。牛駝鎮(zhèn)凸起潛山地層油氣主要來(lái)源于臨近霸縣洼槽Es3烴源巖，烴源巖的半沉積環(huán)境為深湖—半深湖，其有機(jī)質(zhì)主要來(lái)源于陸源碎屑物質(zhì)，導(dǎo)致與烴源巖有關(guān)的烴類流體具有較高的87Sr/86Sr。

5 溫度與時(shí)間及古流體活動(dòng)演化

5.1 溫度與時(shí)間

碳酸鹽巖的成巖溫度與δ18O密切相關(guān)。一般認(rèn)為，當(dāng)碳酸鹽巖與水介質(zhì)處于平衡時(shí)，δ18O的大小與溫度成反比關(guān)系，因此利用δ18O可以計(jì)算成巖溫度。Shackleton N J[31]修改和總結(jié)δ18O與成巖溫度(T)關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式：T=16.9-4.2×Δδ+0.13×(Δδ)2，其中Δδ=δ18O(方解石的相對(duì)值，PDB標(biāo)準(zhǔn))-δ18O(水的相對(duì)值，SMOW標(biāo)準(zhǔn))，為海水時(shí)，δ18O(水的相對(duì)值，SMOW標(biāo)準(zhǔn))=0‰；為淡水時(shí)，δ18O(水的相對(duì)值，SMOW標(biāo)準(zhǔn))=-4‰。

計(jì)算方解石脈體及其圍巖形成溫度(見(jiàn)表1和表2)，其中圍巖形成溫度為40～60 ℃，與圍巖海相流體相關(guān)的Cal1型脈體形成溫度為54～65 ℃，來(lái)源于圍巖和大氣混合流體的Cal2型脈體形成溫度在60 ℃左右，與巖漿流體相關(guān)的Cal3型脈體形成溫度達(dá)到120 ℃，與烴類流體相關(guān)的Cal4型脈體形成溫度為88～95 ℃。

根據(jù)研究區(qū)方解石脈體的形成溫度和埋藏史、熱史圖(見(jiàn)圖7)，可以利用溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的時(shí)間數(shù)據(jù)，與圍巖海相流體相關(guān)的Cal1型脈體及與大氣和圍巖相關(guān)的Cal2型脈體的形成溫度在50～60 ℃之間。由圖7可知，與圍巖相關(guān)的Cal1型脈體及與大氣水相關(guān)的Cal2型脈體形成于加里東運(yùn)動(dòng)期間。與巖漿活動(dòng)相關(guān)的Cal3型脈體形成于研究區(qū)巖漿劇烈活動(dòng)期，牛駝鎮(zhèn)凸起巖漿活動(dòng)時(shí)間主要在Es3-Es4沉積期[9]，與巖漿活動(dòng)相關(guān)的Cal3型方解石脈體的形成時(shí)間也應(yīng)該在Es3-Es4沉積期。研究區(qū)油氣來(lái)自臨近霸縣洼槽的Es3沉積期。趙賢正等認(rèn)為這套烴源巖大規(guī)模生烴時(shí)間在Ng-Nm沉積期[9]，因此與烴類流體相關(guān)的Cal4型脈體的形成時(shí)間應(yīng)該在Ng-Nm沉積期。

圖7 牛駝鎮(zhèn)潛山埋藏史曲線特征及流體活動(dòng)時(shí)間

5.2 古流體活動(dòng)演化

牛駝鎮(zhèn)凸起潛山地層有4期流體活動(dòng)，流體活動(dòng)與研究區(qū)構(gòu)造演化密切相關(guān)。在加里東運(yùn)動(dòng)之前，牛駝鎮(zhèn)地區(qū)作為華北地臺(tái)的一部分，沉積一套海相碳酸鹽巖，在加里東運(yùn)動(dòng)早期擠壓應(yīng)力的影響下，碳酸鹽巖地層產(chǎn)生剪切裂隙,原始沉積的海相地層水在地質(zhì)應(yīng)力作用下向裂隙匯集,與圍巖發(fā)生反應(yīng)而達(dá)到新的溶解—沉淀動(dòng)態(tài)平衡。在反應(yīng)過(guò)程中,圍巖中部分成分被溶解、擴(kuò)散而最終沉淀在裂隙中,形成Cal1型方解石脈體,具有圍巖的特征。在加里東運(yùn)動(dòng)末期,整個(gè)華北地臺(tái)的擠壓應(yīng)力已達(dá)到最高,華北地臺(tái)露出水面而遭受風(fēng)化剝蝕，在漫長(zhǎng)的地質(zhì)過(guò)程中,大氣淡水不僅向下滲透,并且與裂隙邊緣的圍巖進(jìn)行反應(yīng)而形成Cal2型脈體，由于受圍巖和大氣淡水的綜合作用，導(dǎo)致Cal2型脈體具有圍巖和大氣水的同位素特征。在喜馬拉雅期的Es3-Es4沉積期，研究區(qū)拉張作用比較強(qiáng)烈，在一些深大基底斷裂附近火山巖漿活動(dòng)比較劇烈，火山熱液進(jìn)入處于開(kāi)放狀態(tài)的裂縫，形成與巖漿活動(dòng)相關(guān)的Cal3型脈體。在喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)期間沉積的Es3烴源巖，在Ng-Nm末期進(jìn)入生油窗，生成的油氣開(kāi)始大規(guī)模運(yùn)移和聚集，在牛駝鎮(zhèn)凸起潛山地層中形成與烴類流體相關(guān)的Cal4型脈體。

6 結(jié)論

(1)牛駝鎮(zhèn)凸起潛山在加里東運(yùn)動(dòng)早期地層流體活動(dòng)形成的方解石脈體與圍巖碳、氧和鍶同位素特征相似，流體主要來(lái)源于圍巖流體。

(2)加里東運(yùn)動(dòng)晚期地層流體活動(dòng)主要來(lái)源于大氣水和圍巖的混合流體，其形成的方解石脈體相對(duì)圍巖具有碳同位素相似、氧同位素虧損和鍶同位素富集的特征。

(3)喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)Es3-Es4期地層流體活動(dòng)形成的脈體相對(duì)圍巖具有碳和氧同位素虧損、鍶同位素富集的特征，流體來(lái)源于巖漿活動(dòng)。

(4)喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)Ng-Nm末期牛駝鎮(zhèn)凸起潛山地層形成的脈體相對(duì)圍巖也具有碳和氧同位素虧損、鍶同位素富集的特征，流體來(lái)源于油氣的運(yùn)移。

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2016-06-24；編輯：陸雅玲

國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2011ZX05006-001)；中國(guó)石油華北油田科技攻關(guān)項(xiàng)目(HBYT-YJY-2013-JS-223)

李 飛(1986-)，男，博士研究生，主要從事盆地流體與油氣運(yùn)聚成藏方面的研究。

曾濺輝,E-mail: zengjh@cup.edu.cn

TE132.1;P542

A

2095-4107(2016)06-0044-09

DOI 10.3969/j.issn.2095-4107.2016.06.006