符 浩，李国蓉，陈兰朴，李 辉，赵 勇，周吉羚，雷和金，高鱼伟，朱永源，王冬娅

（1.成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室，四川成都 610059；2.中石油华北油田勘探开发研究院，河北任丘 062552；3.威远县地质环境监测站，四川威远 642450）

随着许多沉积盆地中热液流体作用的发现，沉积盆地的热流体地质作用已成为沉积盆地研究和油气地质研究的热点，许多碳酸盐岩储层受过热液流体改造，甚至为热液成因储层。比如在加拿大Parkland 油田泥盆系发现热液成因硅质岩储层，加拿大东部 西部泥盆系和美国东北部纽约奥陶系及西班牙陆上的白垩系等地区均发现典型热液白云岩储层[2-4]。在我国四川盆地、塔里木盆地等盆地也发现许多与热液地质作用有关的白云岩储层[5-9]。热液流体通过溶蚀、交代和充填等作用，可以改变碳酸盐岩储层的特征，因此，对热液地质作用的研究具有重要的意义。

1 现代海底热液地质作用研究取得重要进展

许多学者对西太平洋冲绳海槽、东太平洋海隆13°N 附近、大西洋洋中脊26.08°N 的TAG 热液区、印度洋中脊等区域研究，认为这些是现代海底热液作用的典型区域，海底热液活动是海洋中永远存在的自然现象，热液区主要分布在大洋中脊、弧后盆地和热点区，热液作用主要存在于深海区，浅海区也可发育。但不同地质背景下，作用机制有差异，沉积产物类型有差异，地球化学特征有差异。

东太平洋洋中脊扩张速度快，海底热液作用活跃，曾志刚等对东太平洋海隆13°N 附近的热液作用研究表明，要由闪锌矿、黄铜矿等矿物组成；其稀有元素Li、Be、Zr、Nb、Hf 和Ta 含量远低于洋壳，Au 含量相对较高，Co、Ni、Sr、Cs、Ba、Bi 和U 含量，低热液硫化物的组成元素中，存在不同的对应关系，如P-In 与Zn-Cr、Cd-Ga 及Cu-P 表现显著地正相关关系（R2＞0.8），而Cu-Ba与Zn-Fe 之间表现显著地负相关关系（R2＞0.8）[10]。大西洋洋中脊扩张速度缓慢，仍有热液活动发育，许多学者对大西洋中脊26.08°N 的TAG 热液区的研究表明，热液成因硫化物稀土元素组成表现为正Eu 异常和LREE 相对富集，REE 部分来自下伏的玄武岩基底，热液流体和海水不同程度的混合影响其具体组成；印度洋洋中脊扩张速度超慢，且有热液活动发育[11-13]。曹振华等对印度洋中脊热液成因硫酸盐样品稀土元素分析表明，其仍表现出正Eu 异常与LREE 相对富集的球粒陨石标准化分配模式，并认为Eu 正异常的出现，揭示硫酸盐在海底的强还原环境中形成，热流体演化所具有的特点[14]。

David W C 等针对大西洋中脊附近的热液作用研究，发现了一种新的海底热液活动类型，称为Lost City低温热液场，由下伏的橄榄石经蛇纹石化反应所产生的热能驱动热流体运动[15]。戴宝章等研究认为块状硫化物成矿的核心是深部热液流体对流循环系统，对流循环模式主要有两种：热液对流模式和双扩散对流模式[16]。

2 热液成因白云岩取得重要进展

AAPG 于2006 年11 月出版发行了“Hydrothermal Altered Carbonate Reservoirs”专辑（第90 卷第11 期），该专辑对热液白云石化进行了系统阐述，建立了热液白云石化模式，认识了热液白云石化作用对储层形成的作用。

Al-Aasm I S 研究总结了加拿大西部沉积盆地的热液成因白云石的地球化学特征，具有温度高、盐度高、δ18O 值偏负、δ13C 和锶同位素值变化大的特征[17]。Swennen R 等对加拿大British Columbia 地区Canadian Cordillera 褶皱及冲断带Cathedral 组条带白云岩进行了研究，揭示出条带白云石的δ18O 值极度偏负，锶同位素值较高，在0.709 58～0.712 28，包裹体均一法温度在180 ℃～200 ℃，是晚期受断裂控制的热液作用的产物，有来源于硅质碎屑岩地层水的作用[18]。

John A L 等对中Michigan 盆地泥盆系Dundee 组白云岩储层缝洞内的鞍形白云石进行了研究，其包裹体均一化温度主要分布在105 ℃～175 ℃，盐度主要分布在25.8 wt%～34.0 wt%NaCl，δ18O 值为-9.19 ‰PDB～-8.18‰PDB，其形成与受断裂裂缝控制的深部热液活动有关[19]。Smith L B 对New York 上奥陶统Trenton-Black River 热液成因白云岩储层进行了研究，其白云石包裹体均一化温度分布在100 ℃～180 ℃，盐度分布在11.5 wt%～17.0 wt%NaCl；δ13C 值在0.3 ‰PDB～1.5 ‰PDB，与灰岩基质相似；δ18O 值为-12.5 ‰PDB～-10 ‰PDB，明显偏负；分析认为热液活动受断裂因素控制，热液主要来源于深部基底[2]，并提出建立了断裂-热液作用的演化模式（见图1）。

Davies G R 等对构造控制的热液白云石分别从岩石学特征和地球化学特征进行了全面系统的研究和总结：热液白云石多以鞍形白云石为标志，白云石晶体晶面弯曲，具有粗晶结构，富含流体包裹体，且流体包裹体具有较高-高的均一化温度和盐度特征；δ18O 值较低，87Sr/86Sr 值的变化范围较宽，平均值较高，明显高于同时代正常碳酸盐岩围岩背景值；此类白云石分布上断裂控制作用异常明显。构造热液白云岩、SEDEX 型矿床及MVT 型矿床都与断层活动密切相关，三者在时空上密切联系，也是热液作用系统完整性的体现[2]，提出构造控制热液白云岩模式（见图2）。

图1 纽约州布莱克里弗群与断层相关的白云岩储层热液蚀变作用模型示意图[2]Fig.1 The hydrothermal alteration model of dolomite reservoir associated with fault in New York black river

图2 低温沉积热液矿组合单元示意图：包括页岩中沉积喷气Pb-Zn 矿床，热液白云岩（HTD）中的MVT 铅-锌矿体和HTD 储层相[2]Fig.2 Schematic representation of the three main components of the low-temperature sedimentary hydrothermal mineral association，shale-hosted sedimentary exhalative（SEDEX）Pb-Zn deposits，hydrothermal dolomite（HTD）-hosted MVT Pb-Zn ore bodies and HTD reservoir facies

3 热液地质作用对油气储层的改造作用

Jeffrey J J 等研究认识了加拿大Packland 油田泥盆系的热液成因的硅质岩储层[1]。陶洪兴等专门讨论了热液作用与储层的变化，指出热液作用对油气储层起着不同程度的破坏作用，但不同类型的热液活动表现特征有一定差别[20]。胡明毅等研究表明，塔中地区发现许多热液活动相关的热液矿物，主要有萤石、石英、重晶石、绿泥石等；热液溶蚀作用多沿断裂、裂缝等分布，具有选择性溶蚀的特征；热液流体主要来自地壳深部，与深部岩浆活动密切有关，热液溶蚀作用导致了该区第二高孔隙带的形成，为储层的形成具有重要的贡献[21]。为此，提出热液溶蚀作用模式（见图3）。

刘树根等指出在震旦系-古生界储层中发现许多热液成因的砂糖状白云石、礁白云岩及热液白云岩等，其中鞍形白云石较为典型；热液溶蚀作用是一种新的溶蚀机理，与构造相关的溶蚀缝孔洞有着密切的关系；热液白云岩相对于围岩基质具有相对较高储层物性，构造热液白云岩优质储层的发现，为今后四川盆地碳酸盐岩储层的研究指示了一个新的重要方向[22]。

李国蓉等对西昌盆地志留系的热液作用研究表明，深部热流体可通过不规则张性热液破裂裂缝的形成、裂缝内鞍形白云石及石英部分充填，热液溶蚀作用产生的缝孔洞系统，其对志留系储层的形成有重要贡献[23]。

图3 塔中地区热液溶蚀作用模式图[23]Fig3. Hydrothermal dissolution model in Tazhong area

4 塔里木盆地热液地质作用取得进展

杨宁等研究认为，塔里木盆地发生过多次强烈的岩浆活动与喷发活动，导致大规模大面积的火成岩体的分布，岩浆活动带来了地壳深部的热液流体，该流体富含CO2、H2S、SO2、S 及 少 量 的CO、H、HCl、NH3、NH4Cl、HF 等酸性气体和液体，其将伴随大规模的热液活动，对储层发生多种改造作用，主要包括热液白云岩化作用、热液溶蚀作用、萤石化作用及大理岩化作用等[24]。

金之钧等研究认为，二叠纪（海西晚期），塔里木盆地经历强烈的地热事件，伴随着强烈的热液活动，岩石特征主要表现热褪色现象和溶蚀改造形成的溶蚀孔洞；矿物特征主要表现多种热液矿物组合；被热液流体改造过的碳酸盐岩富含铁、锰、硅等元素，其含量是正常海相沉积微晶灰岩的数倍；热液溶蚀作用对储层具有积极地改善作用[25]。钱一雄等研究认为，塔里木盆地发生过多期次的构造运动，且在中-晚二叠世发生强烈的岩浆-火山活动，其是塔中西北部埋藏溶蚀产生的基本条件；深埋或热液作用具有以下特征：（1）具有典型的热液矿物萤石、石英、绿泥石、铁方解石及黄铁矿等矿物；（2）富锰贫铁方解石胶结物和铁白云石的阴极发光发亮桔黄色光；（3）缝洞充填的方解石富含Fe、Mn、Mg 和Sr 等元素，δ13C 平均值为-2.0 ‰PDB，δ18O 平均值为-6.6‰PDB，其流体包裹体的均一化温度主要集中在两个范围，其分别是115 ℃～130 ℃和170 ℃～210 ℃，盐度主要集中在三个范围，其分别是5 wt%～7 wt%NaCl、8 wt%～9 wt% NaCl 和12 wt%～13 wt% NaCl，这些特征明显反应出深部流体或循环流体参与了埋藏成岩作用[26]。吴茂炳等通过研究提出，热液作用的岩石学和矿物学识别标志，岩石学主要为典型岩石热褪色、热碎裂的热液现象；矿物学主要为萤石、重晶石、黄铁矿、石英、闪锌矿等典型热液矿物的发育；其中热液矿物萤石流体包裹体的均一化温度主要在260 ℃～310 ℃，其为热液流体的主体温度。通过对热液矿物做地球化学分析得出，热液流体具有富含Fe、Mn、Si 等元素和贫Na、Mg 等元素的特征；且具有典型的壳源流体特征，3He/4He 比值为0.02Ra。该热液流体多半来自深部壳源岩浆流体，可能与塔里木盆地二叠纪发生的岩浆活动密切相关，并富含CO2和H2S 等酸性气体，沿断裂系统与不整合面等通道向上运移时，与围岩发生一些的物理化学反应，热液溶蚀产生大量的溶蚀孔洞，其对塔中地区奥陶系碳酸盐岩储层物性具有积极地改造作用[6]。

5 讨论与思考

自热液地质作用引起重视以来，各国专家学者从未停止过对其成因机理问题的探索，获得了丰富的资料，建立了广泛认可的认识，取得了实质性的进展。但是，对于热液作用的规模、热液流体来源、热液流体类型、热液作用机制及复合改造效应等问题都亟待有效的探索。对于热液地质作用的研究，岩石学、矿物学与地球化学相结合的手段仍然十分重要，但随着科学理论的不断发展和技术手段的不断进步，只有运用更加先进的技术手段和研究思路，并且将地球物理学、计算机科学等众多学科交叉运用，综合分析研究，才更有可能在热液地质作用研究方面取得更大的突破。

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