羌塘盆地土门地区天然气水合物形成的基本条件研究

摘 要：天然气水合物作为一种21世纪备受瞩目的能源，对其的勘探与研究工作是当今能源领域的重大课题之一。位于青藏高原腹地的羌塘盆地，不仅是我国最大的中生代海相含油气盆地，还保存有高原内部最为完整，也是我国唯一的一套海相侏罗系地层，油气资源丰富，潜量巨大。文章就土门地区的天然气水合物为研究对象，对它的形成条件进行了探讨，认为其构造条件、温压条件及封盖及保存条件均达到形成天然气水合物的基本要求，为进一步研究提供了基础地质数据。

关键词：羌塘盆地；土门；天然气水合物；形成条件

1 大地构造背景

羌塘盆地位于青藏高原腹地，盆地北抵可可西里-金沙江缝合带，相接于西昆仑陆块与可可西里-巴颜喀拉陆块，最南部则以班公湖-怒江缝合带为止，与冈底斯-念青唐古拉陆块相接。前人从北到南将盆地划分成3个二级构造单元，即羌北坳陷带、中央隆起带、羌南坳陷带（图1）。盆地具有长期而复杂的演化历史，其构造演化过程可分为前奥陶纪基底形成阶段、古生代被动大陆边缘演化阶段、晚三叠世-侏罗纪裂谷-北东大陆边缘形成阶段和白垩纪-新近纪陆相盆地形成、演化和改造阶段。

2 天然气水合物形成基本条件探讨

2.1 构造条件

工作区地处南羌塘被动大陆边缘与中央隆起带交汇处，其构造变形形迹主要代表了板块汇聚挤压收缩以来的构造变形形迹，表现为东西，近东西向的褶皱群落，东西向、北东向、北西向、南北向的脆性断裂网络，它们铸成其主要构造格局。

新近纪以来，羌塘盆地经历了以区域断裂、冲断走滑、推覆与隆升剥蚀的改造过程，同时羌北坳陷尚伴有火山喷发热事件，故羌塘盆地后期改造作用和过程经历了两个阶段及两种形式。中新世晚期大量推覆-滑脱构造的产生，不仅奠定了高原现代构造格局，而且对前新生代形成的含油气构造进行了强烈的改造，从而强化了盆地含油气构造的复杂性。

2.2 温压条件

特定的温度-压力区间是自然界中天然气水合物形成的必要条件。在青藏高原的3个低温中心中，羌塘盆地拥有最大的面积，但温度却是最低的一个，常年温度处于零下，且多低于-6℃，而根据反演结果显示，羌塘盆地的年均地表地温表现为-6℃-3℃，对比青藏高原内其余地区年均地表地温，也属于较低的区域。根据中科院寒旱所冻土实验室测温资料及煤炭总局测井测温数据，综合认为，研究区冻土带内地温梯度处于1.0～1.5℃/100m之间，平均地温梯度约为1.3℃/100m；冻土层下地温梯度处于1.8～3.0℃/100m之间，平均处于2.7℃/100m左右，属于典型的低热流冷盆地。较低的地温背景，有利于天然气水合物的形成。研究区地层孔隙或裂隙中流体存在多段的异常高压，其中25Ma左右发育的近8Mpa的异常高压主要为流体体积膨胀所致，满足水合物形成期压力条件及气源条件。

温度在-10～10℃、压力在2-7Mpa这一交叉区间的地层或沉积物中是最有利形成天然气水合物的，也就是所谓的天然气水合物稳定带。本次根据区域永久冻土厚度，并考虑到年平均地表温度较低（-5.6℃）、工区附近气组分重烃相对较高（5-10%）的因素，认为研究区水合物将有500-800m厚度的稳定带。

2.3 封盖及保存条件

研究区发育多套区域封盖层和局部封盖层，封盖岩类主要有板状泥质岩、膏盐岩、泥灰岩及泥微晶灰岩等致密岩类，发育厚度较大，盖层封盖性能较好。但针对天然气水合物而言，布曲组泥微晶灰岩和布曲组与唢呐湖组膏岩及广域的冻土层则是最为有效的封盖层。

羌塘盆地作为一个残留盆地，经历了悠久而繁复的建设与改造过程，后期的大强度改造非但铸就了现今作为盆地的地质构造格局和样式，控制着原型盆地的保存状况，而且影响着残留盆地内油气的生成、运移、聚集和圈闭的成藏过程，同时还制约着油气的保存条件。世界油气勘探史的经历和实践证明，油气藏后期保存条件、尤其是盆地盖层存在与否可能是比烃源层或储集层更重要的关键参数。活动断裂长期以来一直被认为是破坏原生油气藏的重要外因，然而，截止今日更为客观地说，活动断裂只是原有油气藏产生调整、重新聚集或逸散的因素之一，这一作用对次生油气藏或调整型油气藏而言并非无益处。即使活动断裂对原生油气藏而言为破坏性，但对于水合物而言，这也许是气体来源的一种形式。

3 结束语

综合土门地区实测数据可知，研究区地处的圈闭构造环境以及众多的褶皱和断裂发育是天然气水合物生成与保存的前提，温度在-10～10℃、压力在2-7Mpa这一交叉区间的地层或沉积物也最有利形成天然气水合物，布曲组泥微晶灰岩和布曲组与唢呐湖组膏岩及广域的冻土层则是最为有效的封盖层，提供了良好的保存条件。总而言之，土门地区天然气水合物储层潜力巨大，可堪进一步勘察研究。

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作者简介：李超（1992-），男，在读硕士研究生，古生物学与地层学专业。