1、1浅谈柴达木盆地东部水文地质条件与生物气成藏摘要：本文首先介绍了柴达木盆地东部地质特征和柴达木盆地东部水系发育特征，然后在此基础上重点分析了柴达木盆地东部生物气成藏条件。 关键词：柴达木盆地东部；水文地质；生物气；成藏 中图分类号：P941.75 文献标识码：A 文章编号： 1 引言 生物气系指在表层生物化学作用带内，沉积有机质经厌氧细菌进行生物化学降解而形成的气态产物。生物气为典型的干气，甲烷含量一般大于 98%，重烃含量极少，一般少于 1%2%，含有少量的 N2 和 CO2；并且具有较轻的碳同位素组成。 我国典型的生物气分布地区主要在我国西部的柴达木盆地以及江浙沿海和长江三角洲地区，其中柴
2、达木盆地东部三湖(台吉乃尔湖、涩聂湖、达布逊湖)地区是我国最大的生物气区，也是目前世界上发现的第四系生物气规模最大的地区。 柴达木盆地第四系沉积时，气候寒冷干燥，水体含盐度高，利于生物气的生成；配合以适时的圈闭、封盖条件，在第四系内形成了自生自储的生物气藏。其成藏模式为动态成藏。 地下水作为沉积盆地中的主要流体，自始至终都参与了油气的生成、运移和聚集的全过程。在地质历史时期，其压力状态和运动规律与油气2基本一致，盆地中不可能处处都有油气，但可能处处都有水。因此，地下水作为油气运移、聚集的参与者和“见证人”能给我们提供某些油气运聚的信息，进而认识和推测油气的运聚规律。 柴达木盆地东部第四系生物成
3、因大气田是全球范围内独一无二的地层新、规模大、成因特殊的气藏类型。天然气的生、运、聚与地层水关系密切，微生物的生存基本介质为地层水。柴达木盆地显著特点是地面为盐湖广布、地下为高矿化度地层水，属高盐度寒冷地理环境，不利于微生物生存，却能形成如此高丰度的生物气藏。考虑到上述特点，我们决定从水文地质条件入手研究该区生物气成藏规律。 2 柴达木盆地东部地质特征 柴达木盆地是青藏高原北部发育的大型山间盆地。柴达木盆地东部经历了多期次构造运动，形成了多个不整合。不整合纵向的分层结构构成油气运、移的双重通道，同时为油气聚集提供了良好的储集空间和圈闭条件。柴东地区自成盆期以来经历了多期次构造运动，形成了多个不
4、整合。以不整合的成因机制、不整合上下界面地震反射终止方式、不整合的发育部位及剖面形态以及地层的尖灭线等特征为标准，将柴东地区不整合在剖面上划分为 5 种类型，即褶皱不整合、断褶不整合、削截不整合、超覆不整合及平行不整合。 东部地区是柴达木盆地第四纪沉积及沉降中心，构造区划上属东部坳陷区，包括盐湖斜坡、三湖凹陷及格尔木斜坡 3 个亚一级构造单元。洼陷中心位于西台吉乃尔湖南侧-涩聂湖-达布逊湖南侧-南、北霍布逊湖之间，构成在涩聂湖处向南突出的 NWW 向展布的弧形洼陷带。断裂不发3育，主要在坳陷南、北两侧边部发育倾向山区露头区的逆断层，少数背斜顶部发育规模较小的正断层。 3 柴达木盆地东部水系发育
5、特征 柴达木盆地现今气候干旱、寒冷，盆地平均年降水量为 84.21 mm、平均年蒸发量为 2570.40mm，但仍有湖泊存在，说明水源较充足。其水源主要靠周缘高山的降水、降雪及冰川融化供给。 柴达木盆地东部周围山区的供水系统，大致以无柴沟-涩聂湖-大灶火一带为界，西区主要为南侧的昆仑山水系供水；而东区为南、北两侧山系共同供水。另一显著特点是乌图美仁至台吉乃尔湖区域(即那仁格勒水系流域)，山区河水量供给大，而山前洪冲积沉积相带泉水少、地面河流少，且地面潜水为低矿化度硫酸钠型水，标志着地下水混入较少，说明该区域河流供水大部分注入地下深部层系，在较深部层系应该存在一个由南向北流动的水循环系统。而中灶
6、火以东地区，南北两侧山系供水系统经过山前地区急剧交替带后，多以泉水形式泄出地表，构成向盆地延伸的高矿化度氯化镁地面潜水，汇集成地表河流及盐湖沉积，为典型的山间汇水-滞水盆地类型，不存在大范围的水动力循环系统。 4 生物气成藏条件 4.1 生成条件 4.1.1 腐殖型和草本腐殖型母质是生物气的最佳母质 甲烷菌的营养来源主要是纤维素、半纤维素、糖、淀粉、果胶等碳水化合物，这些物质在草本植物中含量最丰富，而草本植物含木质素又很少。这就决定了生物气的母质主要是半腐殖型和草本腐殖型有机质。4已发现的生物气藏(田)气源岩干酪根类型以-型为主。 4.1.2 还原环境和中性水介质条件有利于生物气生成 甲烷菌是
7、一类专性厌氧菌，必须生长在还原环境中，是否处于还原环境是能否形成生物气的决定性因素之一。大多数产甲烷菌最宜在中性pH 值范围内生长。但在 pH 值低于 4 和高于 9 的范围，也有甲烷菌生长。甲烷菌生长的 pH 值范围为 5.98.8，最佳范围值为 6.87.8。 4.1.3 寒冷的气候条件对保存有机质有利 国内外勘探以及研究资料表明，低温条件可以抑制细菌活动，并能避免已生成的生物甲烷气在成藏运移过程中因处于浅表条件下和覆盖较差而过量消耗逸散，有利于生物甲烷气的形成、聚集和成藏。 柴达木盆地东部气区第四系主要含气层系，为寒冷半干旱气候，微咸水沉积环境当时抑制了甲烷生成菌的大量繁殖。而当气源岩经
8、过一定埋藏，地温达到 3040时，甲烷生成菌大量活动，此时生成的生物气有利于圈闭形成生物气藏。否则，浅表条件下产生的大量生物气必然散逸掉，不能成为有效的气源。 4.1.4 气源充足，生气区规模大 生气量大，生气区规模大，距聚集区近，这些因素结合起来使得大量的气体不易分散便进入到储集层中，从而使早期形成的圈闭以最快的速度被充满。生气区的规模决定了大气田的规模和数量。柴达木盆地东部三湖地区巨大的生气量是形成第四系气田的物质基础。柴达木盆地三湖地区第四系天然气勘探面积近 56 300 km2，第四系沉积厚度一般在3003 500 m 之间，沉积厚度大于 2 000 m 的分布面积约为 25 000
9、5km2。根据对第四系生气岩生烃潜力的模拟实验和产甲烷率分析表明，一般生气强度在(40130)108m3/km2，预测总资源量约(1109012470)108m3。气田的分布与规模受气源条件的严格控制，位于有利生气区的三级构造含气丰度与生气强度有极其密切的对应关系。 4.2 运移条件 “源控论”来自石油勘探实践，对于天然气，由于其流动性强、运移距离长，故气源中心对天然气成藏的控制作用以往未被足够重视。 “源控论”对于天然气勘探同样适用。生气中心指生气强度最大区，它是烃源岩厚度、有机质丰度、有机质类型和成熟度等的综合体现。尽管天然气可以远离生气中心聚集，但其散失速率比石油高得多，要形成规模较大的
10、天然气聚集，不仅要有足够的供气量，而且要有较高的供气速率，这才能保证在一定地质时期内天然气聚集量远远大于散失量，从而形成并保存大中型天然气田。 柴达木盆地东部三湖地区二级构造带距生气凹陷中心的远近影响天然气的富集程度。北斜坡分为 3 个二级构造带，距离生气中心 1015 km的台南-涩北一号-涩北二号背斜带，天然气储量最大，充满系数达到40%70%左右；往北距离生气中心 2030 km 为台吉乃尔-驼峰山-盐湖背斜带，多形成小的气田；距离生气中心 4045 km 的伊克雅乌汝-南陵丘背斜带，只在伊克雅乌汝构造发现工业气藏，但储量较小，其它构造没有获得工业气流。 4.3 圈闭条件 位于生气坳陷中
11、心或临近生气坳陷中心的圈闭不仅具有“近水楼台6先得月”的优势，因为一个大型正向构造单元被几个负向构造所包围，则正向构造聚集的生物气散失量小，生物气的储量大。更为重要的是，同沉积背斜是形成生物气藏的主要控制因素，发育早、隆起幅度高的同沉积背斜更有利于生物气富集。 柴达木盆地三湖地区涩北一号、二号、台南、台吉乃尔和驼峰山构造均为同沉积背斜。在接受第四系沉积的同时，由于挤压应力场的持续作用，同沉积背斜构造幅度逐渐增大，从而为沉积埋藏过程中不断形成的生物气提供了充裕的赋存空间。 参考文献 1刘若冰. 浅层生物气特征、成藏条件与富集规律研究D.成都理工大学 2007 2李本亮.柴达木盆地三湖地区生物气横向运聚成藏研究J.地质论评. 2003(01) 3管志强. 柴达木盆地第四系生物气的成藏条件及控制因素J.天然气工业. 2001(06) 作者简介：张永旺（1986-） ，男，青海湟中县人，工程师，从事煤田地质水文工作。
