含油气盆地内无机元素的石油地质意义

摘要：盆地的演化过程十分复杂，单凭有机质的研究结论无法准确地还原其演化历程，便无法正确的去探寻油气储层。近年来地球化学家开始意识到有机和无机相互作用对油气形成和演化有一定的影响，可以提高我们预测石油分布能力，为未来油气勘探特别是对深层油气研究提供新的启示。

关键词：汞元素 微量元素 稀土元素 Pb-Sr-Nd同位素

中图分类号：TE 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2013）06-0011-01

盆地中有机与无机、金属和非金属、气体和液体、固体能源矿产共存甚至共生现象十分普遍，这种能源矿产同盆共存的现象必然存在内在的联系和直接或间接的依存关系[1]。在复杂构造盆地，受原油运移的“多源多期”混合效应和次生变化的影响，有机地球化学指标参数变化紊乱，很难将“综合”的信息逐层还原。所以，单凭有机地球化学参数研究油气受到了一定限制。潘爱芳教授指出，通过有机能源矿产中无机组分的研究揭示有机能源矿产成藏的有关问题是揭示能源矿产的富集共存机制的有效手段之一。目前国内外对有机和无机相互作用对油气形成和演化的研究已有较多进展，它们代表了新的研究方向，不仅可以提高我们预测石油分布的能力，而且为未来油气勘探特别是深层油气研究提供新的启示[2]。

1、汞元素的石油地质意义

汞是石油和天然气中普遍存在的非烃类气态组分，其含量变化范围很大。汞元素的物理化学性质决定其可以从油气藏中向上垂向运移，在地表形成一定形态的异常模式。例如，断层和裂隙的分布位置控制着烃、汞等气体组分异常的分布位置，并在平面上构成了不同的异常形态。

根据采样介质类型及样品预处理的手段获得的壤气汞、热释汞及土壤总汞指标都有着很好的示油气意义，同时也有着示断裂带的地质意义。当然，该方法必须与油气的直接指标烃类异常相结合进行综合解释，才能获得更好的油气勘查效果[3]。

2、微量元素的石油地质意义

石油、天然气及油气田中存在微量溶解元素。油气藏上部存在着以近垂直方向的往上运移的微细气泡流，这些微细气泡流有助于将金属元素捕获，从而携带这些金属元素以准气态和离子形式向上运移，并于地表形成地球化学异常。用微量元素进行油气勘探，国内外学者都进行了卓有成效的尝试。

王国建等人在四川盆地西部新场气田上方开展微量元素与有机地球化学测量研究分析后认为S、V、Ni、Cu等微量元素为该区预测天然气的有效指标。因此，利用油气微量元素在组成和结构上的这些差异，可以进行油气藏分布范围的圈定和油气属性的判别，且对进行大面积的油气远景评价，具有重要的现实意义[4]。赵梦军等指出，原油中微量元素主要来源于动植物生命体和围岩、水介质等外部环境。由于微量元素是亲脂性系统，受原油运移途中水介质、围岩中的元素和在储集岩中保存时围岩、孔隙水中的元素影响较小，因此研究原油中微量元素具有油/油对比意义和原油的生源意义[5]。

3、稀土元素的石油地质意义

稀土元素在成岩期和变质作用过程中基本不分异，即使绝对含量有所变化，但配分模式不会改变，仍与源岩相似，岩石所记录的稀土配分模式，是其沉淀时流体稀土特征的瞬时反映[6]。正是由于稀土元素（REE）这些地球化学特性，因而成为判别岩石类型、分析物源方向、进行油/源对比的重要信息。潘爱芳教授通过研究鄂尔多斯盆地石油的稀土元素地球化学特征，揭示了成油的流体在运移过程中可能与深部岩石有过相互作用，抑或有深部流体物质的直接加入；在基底断裂不发育且构造稳定的区域，石油的稀土模式具有与上地壳沉积岩相似的特征。由此反映了不同构造区域，石油的物质成分来源不同，尤其是在基底断裂带和构造热活动相对强烈区，所赋存的油气田中有深部物质组分的运移和加入[7]。

4、Pb-Sr-Nd同位素体系的石油地质意义

目前有机地球化学中尚没有石油生成、运移的精确年龄测定方法，张景廉、朱炳泉等首次提出利用U-Pb、Pb-Pb法测定沥青、干酪根的年龄，进而了解石油生成运移的年龄。这项研究，一方面向人们提供了有关石油成因的重要信息，另一方面又展示了石油生成和运移比较精确的同位素年龄，这无疑是石油地质学、石油地地球化学研究的重大进展[8]。

Pb-Sr-Nd同位素在石油地球化学中的应用效果表明了固体同位素与石油地球化学结合的重要性，由于Pb-Sr-Nd同位素体系所特有的示踪、定年的功能，它在解决石油成因、石油生成、运移年龄、油源对比、化探等问题中发挥着巨大作用。

5、结论

有机-无机相互作用涉及到油气形成和聚集的全过程，水和无机矿物参与了生烃过程，并提供了烃类演化和改造过程中所需的氢和氧，这对深层油气资源量的估算都将产生重大的影响。在研究天然气预测指标方面，还处于摸索阶段，不同类型、不同深度、不同地区的天然气可能有所区别，还有待于进一步的探索。

参考文献：

[1]潘爱芳，黎荣剑.尔多斯盆地深部流体地球化学研究[M].石油工业出版社，2006

[2]潘爱芳，赫英，马润勇.鄂尔多斯盆地地表元素地球化学场与能源矿产关系初探[J].石油与天然气地质， 2004，25 （6）：629～633

[3]李广之，袁子艳，庄原.汞元素的石油地质意义[J].物探与化探，2008，32（2）：143～147

[4]王国建，程同锦，王多义.微量元素方法在地表油气化探中的试验研究[J]. 物探与化探，2006，30（3）：236～239

[5]赵孟军，黄第藩，廖志勤.原油中微量元素地球化学特征[J].石油勘探和开发，1996，23（3）：19～23

[6]丁振举，姚书振，刘丛强.东沟坝多金属矿床喷流沉积成矿特征的稀土元素地球化学示踪[J].岩石学报，2003，19（4）：92～98

[7]潘爱芳，赫英.鄂尔多斯盆地石油的稀土元素地球化学特征[J].中国稀土学报，2008，26（3）：374～379

[8]张景廉，朱炳泉，张平中.Pb-Sr-Nd同位素体系在石油地球化学中的应用[J].地球科学进展，1997，12（1）：58～60