川西南乌斯河古油藏Re-O...山大火成岩省火山活动的响应_佟傲.pdf

地球科学 Earth Sciencehttp:/第 48 卷 第 2期2 0 2 3 年 2 月Vol.48 No.2Feb.2 0 2 3https:/doi.org/10.3799/dqkx.2022.370川西南乌斯河古油藏 ReOs年龄及其对峨眉山大火成岩省火山活动的响应佟傲1，2，高亚仙1，21.中国地质大学构造与油气资源教育部重点实验室，湖北武汉 4300742.中国地质大学资源学院，湖北武汉 430074摘要：在盆地形成演化的漫长过程中，岩浆的侵入、深部高温流体上涌等热事件会导致盆地存在热异常，从而对油气的生成演化起重要的控制作用.位于四川盆地西南部峨眉山大火成岩省中带的乌斯河上震旦统至下寒武统古油藏是开展火山作用与油气成藏演化关系研究的理想对象.针对该古油藏，论文开展了沥青镜质体反射率和有机元素含量分析以及 ReOs同位素测年工作，并结合前人相关钻井埋藏史、热历史以及峨眉山大火成岩省的研究成果，揭示了沥青的成因和演化，探讨了乌斯河油气成藏作用与火山活动的联系.研究结果表明：乌斯河古油藏沥青具有较高的沥青反射率（2.272.77）及较低的 H/C 原子比（0.210.22），成因为经历了热裂解作用形成的焦沥青；沥青 ReOs同位素等时线年龄为262 Ma，记录了原油热裂解、天然气生成的时间.对比四川盆地内部及川东北地区上震旦统至下寒武统油气成藏的关键时刻，乌斯河地区262 Ma较早的原油裂解时间与邻区 H1井异常的热事件时间（260 Ma）、峨眉山大火成岩省的形成时代（257263 Ma）近于一致.这表明乌斯河地区油气成藏作用受同期大火成岩省火山活动的控制，焦沥青的形成及其 ReOs同位素年龄是对峨眉山超级地幔柱活动的响应.研究从年代学的角度建立了四川盆地火山活动、异常热事件、烃源岩异常热演化与原油裂解天然气生成之间的联系，为峨眉山大火成岩省的油气成藏效应研究提供了一个典型实例.关键词：古油藏；沥青；ReOs同位素定年；火山作用；峨眉山大火成岩省；石油地质.中图分类号：P618.13 文章编号：1000-2383(2023)02-568-14 收稿日期：2022-12-08ReOs Dating of the Wusihe PaleoReservoir and Its Response to Emeishan Large Igneous Province Actvities in the Southwest Sichuan BasinTong Ao1，2，Gao Yaxian1，21.Key Laboratory of Tectonics and Petroleum Resources，Ministry of Education，China University of Geosciences，Wuhan 430074，China2.School of Earth Resources，China University of Geosciences，Wuhan 430074，ChinaAbstract:During the long process of basin formation and evolution,thermal events such as magma intrusion and deep high temperature fluid upwelling will lead to thermal anomalies and directly control the petroleum evolution.Located in the inter mediate zone of Emeishan large igneous province in southwest Sichuan Basin,the Upper NeoproterozoicLower Cambrian Wusihe paleo reservoir is an ideal object on revealing the relationship between volcanism and the petroleum evolution.Integrating the 基金项目：国家自然科学基金面上项目(No.41672140);湖北省自然科学基金创新群体项目（No.2021CFA031）;国家大学生创新创业训练计划项目(Nos.202110491024,S202210491185,S202210491024).作者简介：佟傲（2001-），女，资源勘查工程专业本-硕-博连读学生，主要从事构造-成藏年代学的研究.ORCID：0000000198145838.Email：引用格式：佟傲，高亚仙，2023.川西南乌斯河古油藏 ReOs年龄及其对峨眉山火山活动的响应.地球科学，48（2）：568-581.Citation：Tong Ao，Gao Yaxian，2023.ReOs Dating of the Wusihe PaleoReservoir and Its Response to Emeishan Large Igneous Province Actvities in the Southwest Sichuan Basin.Earth Science，48（2）：568-581.第 2 期佟傲等：川西南乌斯河古油藏 ReOs年龄及其对峨眉山火山活动的响应bitumen reflectance(Rb),elementary composition and ReOs isotope dating in this work as well as the burial history,thermal histories and key timings related to Emeishan large igneous province from published works,the origin and evolution of bitumen were discussed and the relationship between petroleum accumulation and volcanic activity was established in the Wusihe area.The high bitumen reflectivity(2.272.77)and low H/C atomic ratio(0.210.22)of the solid bitumen indicate they are high maturity pyrobitumen formed by thermal cracking.The ReOs dates(262 Ma)of the solid bitumen recorded timing of crude oil cracking and gas generation.In addition,the nearly same timing among the oil cracking,abnormal thermal event revealed by H1 Well(260 Ma),as well as the Eruptive time for the Emeishan igneous province(257263 Ma)indicate the petroleum evolution in the Wusihe reservoir is controlled by volcanic activities in the Emeishan igneous province during the same period,and the formation of the pyrobitumen and its ReOs isotopic age are the responses to the activities of the Emeishan super mantle plume.This study provides a typical example for the study of petroleum evolution effect in Emeishan large igneous province.Key words:paleoreservoir;Bitumen;ReOs isotope;Volcanism;Emeishan large igneous province；petroleum geology.0 引言 大火成岩省（large igneous province，简称 LIP）是指规模巨大、岩性主要为镁铁质的喷出岩和侵入岩（徐义刚等，2013），在全球广泛分布，其带来的巨量的热和物质不仅可导致地质历史上全球性的环境变化并引起生物的大规模绝灭（Wignall，2005；Sobolev et al.，2011；王瑞华等，2011；张招崇等，2022），也可为油气能源和金属矿床的形成创造有利条件（Pirajno，2000；Hu et al.，2020；Feng et al.，2022）.因此，大火成岩省的研究一直是地质学家们关注的热点之一.分布于西南三省（云南、四川和贵州）扬子克拉通西缘的晚二叠世峨眉山玄武岩是我国最早被国际学术界认可的大火成岩省（徐义刚，2002；Huang et al.，2022），其深刻影响着扬子板块西南缘的海陆变迁、二叠纪全球气候变化以及成藏-成矿作用（王瑞华等，2011；张招崇等，2022）.火山活动产生的异常的持续高温会加速有机质的成熟甚至导致原油热裂解、影响油气成藏时序及过程.因此，开展火山活动区油气成藏作用的分析对理解周缘岩浆活动、分析火山作用与油气成藏的关系等方面具有重要意义.乌斯河古油藏位于四川省雅安市汉源县境内，处于峨眉山大火成岩省的中带（熊索菲等，2016），是开展峨眉山大火成岩省火山作用与油气成藏演化关系研究的理想地区.本研究选择乌斯河古油藏中储层沥青为研究对象，通过沥青成熟度、元素含量以及 ReOs同位素定年，尝试基于年代学的角度重建乌斯河地区古油藏演化过程并探讨其与峨眉山大火成岩省的内在联系，为大火成岩省与油气成藏关系的研究提供进一步的案例.1.区域地质背景研究区为北起四川荥经，南抵云南建水，东至贵州安顺，大地构造位置上位于扬子板块西南缘，为冈瓦纳古陆与劳亚古陆的过渡地带（图 1），其北侧与松潘甘孜褶皱带以及四川盆地相接，西南临近三江造山带，东南部紧靠华南褶皱系和右江盆地（郑绪忠，2012；吴越，2013）.峨眉山玄武岩在研究区广泛分布，主要沿长轴近南北向的菱形分布，西部以哀牢山-红河断裂为界，西北以龙门山断裂为界，出露面积为 2.5105 km2，体 积 为 0.31060.6106 km3（何 斌 等，2003）.基于茅口组灰岩生物地层对比以及茅口组地层顶部界面特征，峨眉山大火成岩省自西向东大致可分为：地层大量缺失，剥蚀面起伏规模较大的内带（深部剥蚀带）；地层部分缺失，剥蚀面起伏不平的中带（部分剥蚀带）；以及地层很少缺失，普遍发育一层古风化壳的外带（古风化壳或短暂沉积间断带）（He et al.，2003）（图 1）.前震旦纪基底形成以后，扬子地台西南缘大致经历了震旦纪-早、中二叠世被动大陆边缘沉积阶段，晚二叠世到三叠世陆内裂谷演化阶段，中-晚三叠世印支期古特提斯洋闭合作用控制下的碰撞造山和前陆盆地演化阶段，侏罗纪-白垩纪燕山构造期古太平洋板块控制下陆内发展演化阶段以及古近纪以来，印度板块与欧亚板块碰撞体制下的现今地形、地貌和地质构造定型阶段（吴越，2013）.沉积地层由前寒武系基底和晚震旦世以来的沉积盖层组成，两者之间呈角度不整合接触.沉积盖层包括中生代之前的台地边缘海相盖层和中生代以来的陆相盖层（图 2）.震旦纪陡山沱期沉积了巨厚的白云岩、藻白云岩，形成稳定的碳酸盐岩台地；寒武系为碎屑岩与碳酸盐岩互层，中下部以黑