0 引言

近年来，油气幕式成藏已成为重点研究方向之一，已有多位学者的研究成果表明幕式成藏是某些含油气系统的重要成藏方式，也在多方面探讨了幕式成藏的地质证据^[1-2]。然而，以往在研究幕式成藏时，常常只分析了流体包裹体的均一温度特征，单一分析出烃类流体的成藏时间，而忽略了其同期形成的盐水包裹体的盐度信息，以至于对整个成藏期的流体活动特征分析不完整。其次，盐水包裹体形成后期会发生再平衡作用、成岩环境变化和异常热作用等，会使盐度、均一温度等变化复杂，使成藏环境难以有效分析^[3-5]。因此，本文以福山凹陷为例，在流体包裹体测温分析的基础上，加入分析盐水包裹体的盐度特征，综合分析流体的幕式活动与成藏特征，以期为油气成藏期的划定提供更加准确的依据，也为其他地区油气成藏的研究提供借鉴意义。

福山凹陷位于北部湾盆地东南角，南侧为海南隆起，北入琼州海峡，东临云龙凸起，西与临高凸起相接，是一个新生代形成的箕状凹陷，古近系在平面上表现为三角形，总面积为2 920 km²。如图 1所示，白莲洼陷与皇桐洼陷是福山凹陷的主要生烃灶，古近系的裂陷作用是福山凹陷形成的主因，形成了北东向、东西向和北西向的主断裂系。与其他南海诸盆地一样，福山凹陷新生代主要受神狐、珠琼、南海和东沙4期构造运动影响，并形成了古近纪断陷型与新近纪坳陷型的典型断陷盆地。古近系由老到新依次为古新世长流组、始新世流沙港组、渐新世涠洲组，属陆相沉积环境；新近系由老至新依次为中新世下洋组、角尾组和灯楼角组，属滨浅海相沉积环境。主力烃源岩为流沙港组二段(Els²)和三段(Els³)湖相暗色泥岩，主力储层为流一段(Els¹)与流三段辫状河三角洲前缘砂岩。福山凹陷目前在流沙港组和涠洲组都有油气发现，但主要产层为流沙港组，流一段与流三段均有油气发现，其中流一段为低熟-正常油，流三段以凝析油为主。

图 1 研究区地质概况 Fig. 1 Geological survey in the study area

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本文所涉及的福山凹陷流体包裹体均采自流沙港组砂岩储层，各采样点井号见图 1，采样深度见图 2标识。分析仪器采用英国Linkam公司最新产品THMSG 600冷热台，冷热台温度分辨率为0.1 ℃，均一法测温精度为±1 ℃。测试项目包括流体包裹体均一温度、冷冻温度(盐度)测试、包裹体荧光测试、气液比和产状等。根据观察，样品中主要分布有3类包裹体：液态烃类包裹体、盐水包裹体和含烃盐水包裹体。烃类包裹体极为发育，其中液态包裹体占较大比例，纯气态包裹体则较少发育，一般较难发现。据薄片观察表明，包裹体在砂岩储层中往往沿切穿石英颗粒的微裂隙分布或者沿石英颗粒内微裂隙分布，只有很少量在石英次生加大边内分布。包裹体形态多样，大小绝大多数在3~10 μm之间，少数烃类包裹体大于20 μm；气液比在5%~10%之间，少数烃类包裹体可达到20%。

a. H9AX井，2 461~2 465 m，石英颗粒内裂隙；b. H9AX井，2 461~2 465 m，穿石英颗粒裂隙；c. H7-2X井，2 613~2 621 m，石英颗粒内裂隙；d. H7-2X井，2 613~2 621 m，穿石英颗粒裂隙；e. L12X井，2 818~2 828 m，石英颗粒内裂隙；f. L12X井，2 818~2 828 m，穿石英颗粒裂隙；g. L10X井，2 546~2 553 m，石英颗粒内裂隙；h. L10X井，2 546~2 553 m，穿石英颗粒裂隙；i. L1井，2 744~2 746 m，石英颗粒内裂隙；j. L1井，2 744~2 746 m，穿石英颗粒裂隙；k. HD6-1X井，3 668~3 685 m，穿石英颗粒裂隙；l. HD6-1X井，3 835~3 842 m，穿石英颗粒裂隙。 图 2 福山凹陷烃类包裹体荧光特征与均一温度分布图 Fig. 2 Fluorescence and homogenization temperature of oil inclusion in Fushan sag

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烃类(油)包裹体的荧光颜色是不同成熟度油气的直接显示，表征了不同幕次的油气充注^[6-7]。如图 2所示，本次研究观察到各井段烃类包裹体的荧光颜色比较丰富，从低成熟度的橙黄色荧光到高成熟度的蓝白色荧光均有分布，且均一温度较为集中，说明成藏烃类为多源充注，即多套烃源岩共同排烃形成，而非单套烃源岩多次排烃。这种多源充注的情况还可以从油源对比的结论反映出来^[8]。

此外，对比石英颗粒内裂隙与穿石英颗粒裂隙内的烃类包裹体均一温度，发现研究区内两者均一温度范围基本相同，其主频带温度也较为一致(图 2)。因此，可以认为两类裂隙为同一成岩世代，即同一时期形成。均一温度表现为一个主频带100~120 ℃，说明福山凹陷为单期幕式成藏。

总结烃类包裹体的荧光、测温特征，可得出福山凹陷烃类包裹体为不同层段烃源岩排出烃类在同一时期充注储层形成，即多源供烃，单期幕式成藏。而更多的成藏期流体活动特征需要借助盐水包裹体分析得出。

福山凹陷可观察到的盐水包裹体又可分为两类：第一类为含烃盐水包裹体，其包裹体中可观察到少量烃类；第二类为盐水包裹体，包裹体中不含任何烃类，为地下水活动的产物，既可以形成于沉积排烃期也可形成于构造活动期。由于含烃盐水包裹体中含有的少量烃类会对测定其均一温度产生影响，通常不将其作为确定均一温度的来源，因此本文会先将含烃盐水包裹体的信息剔除掉，只保留盐水包裹体的信息。

盐水包裹体中盐度信息与均一温度一样，是进行流体活动分析的主要依据。包裹体的盐度可近似地反映成岩期地层孔隙溶液的盐度，同一时期形成的包裹体应具有相近的盐度。通常来说，埋藏时原始孔隙溶液会随埋深的增加与成岩作用的增强，使温度和压力逐渐升高，一些矿物变得不稳定，溶解度增加，或与孔隙溶液发生化学反应，均导致孔隙溶液成分改变且盐度增加^[9]。此外，部分流体包裹体在被捕获后还会随着埋深增加发生再平衡作用，导致均一温度与盐度发生改变^{[4-5, 10]}。因此，盐水包裹体的分析较为复杂，本文根据盐水包裹体盐度与均一温度变化特征做出分析图版。如图 3所示，图中盐水包裹体根据其盐度与均一温度分布可分为3期。其中：Ⅰ期盐水包裹体不属于幕式活动形成，导致分布点较散。其又可分为两种变化趋势:趋势A为储层本身成岩过程中形成的包裹体，其成岩流体盐度没有多少变化，但是随着成岩作用的进行，其形成温度不断升高；趋势B则代表了与烃源岩有一定联系的储层，记录着油气的初次运移过程，随着成烃作用的进行，烃源流体盐度和温度均不断升高，进入附近的储层后被记录下来。Ⅱ和Ⅲ期具有幕式成藏特征，发生在成烃作用高峰期，温度较高，盐度则取决于烃源流体与储层流体的混合比例。

图 3 盐水包裹体盐度与均一温度模式图 Fig. 3 Pattern of saline inclusion in stages by salinity and homogenization temperature

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盐水包裹体可先根据三相共结点或初熔点(T_e，℃)判断它主要属于哪一类盐水体系，而实际成岩矿物中的盐水包裹体多是二元以上的盐水体系，常见的是H₂O-NaCl-CaCl₂三元体系；但目前在理论上缺乏对二元以上盐水体系的共结点资料，只好用二元体系来近似，本文根据最终融化温度(冰点，T_m)换算成相当体系盐度。此外，在样品测定过程中，发现一些最终熔化温度(冰点)大于0 ℃(多介于0~10 ℃之间)、均一温度偏高的盐水包裹体，这些盐水包裹体含溶解的轻烃造成冰点大于0 ℃，激光拉曼探针分析也进一步证实了这些含烃盐水包裹体的存在，因此本文在测试冰点时首先剔除掉这些异常值。根据测得的冰点计算盐度的方法有多种，常用的有Bodnar冷冻温度-盐度换算表法和公式法^[11]，本文采用公式法对样品中的流体包裹体盐度进行计算。

根据包裹体的盐度与均一温度分析了福山凹陷流体的活动方式，结果如图 4所示，多口井中均可以识别出多幕次的流体活动。随着埋深的增加，包裹体盐度不断发生变化，说明了深部流体活动强弱的不断变化。深部较高温度和盐度的含烃热流体在断裂的协助下，在较长的一段时期内发生多幕次的向上注入，与浅部储层中盐度较低、温度也较低的地层流体混合，形成的包裹体温度与盐度复杂变化。由于各井的构造部位不同，并不是每次充注活动都波及到，因此各井的记录也就不同。

a. H9AX井，Els3; b. L1井，Els1; c. L12X井，Els3。 图 4 均一温度分析图 Fig. 4 Analysis of change in salinity of saline inclusion in Fushan sag

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H9AX井各幕次盐水包裹体均一温度、盐度投点分布较为集中，说明包裹体的幕式形成特点。根据包裹体均一温度与盐度的分布情况，可将H9AX井的流体活动分为6幕，并且看出盐度是一个先下降再上升的过程(图 4a)。L1井盐水包裹体充注活动可分为5幕，盐度是一个先下降后上升再下降的盐度变化特征(图 4b)。L12X井盐水包裹体盐度较为集中，类似前文中提到的趋势B，即储层靠近烃源岩，包裹体记录了较多的附近烃源岩的流体信息，深层幕式活动形成的包裹体较少(图 4c)。总体来看，福州凹陷盐水包裹体具有盐度先下降后上升再下降的变化特征，其中高盐度包裹体代表深部流体强烈活动带来的高盐度盐水，因此通过盐水包裹体盐度与均一温度的分析，能更详细地表现出油气成藏时期的流体活动特征，即福山凹陷成藏时期深部流体活动是一个由强到弱，再增强至减弱的过程。

已有研究^[12]表明，进入排烃门限后，烃源岩中的孔隙流体压力逐渐达到并突破地层破裂压力，源岩发生破裂，流体以混相通过裂隙快速排出，即幕式排烃。通常在异常高压的伴随下，油气疏导与充注也具有周期性，即油气成藏也具有幕式特征，因此幕式成藏的实质即成藏期流体的幕式活动^[13]。成藏期流体的幕式活动代表着整个成藏期内，含烃流体充注储层过程与其后生作用，其不仅仅包含了成藏时间、成藏期次信息，更包含了成藏流体的成熟度、混源特征、异常热流等成藏信息，是分析成藏模式与成藏特征的重要途径。

分析成藏期流体的幕式活动特征通常借助地球化学分析手段，如通过储层成岩矿物中的流体包裹体来确定成藏时期的温度、压力和烃组分等信息，进而可以确定油气在储集层中充注和成藏的时间^[14-17]。盐水包裹体的盐度及成分也是了解流体性质、来源的重要信息^{[10, 18]}，可以通过盐度变化特征来分析流体幕式活动特征。

本文引入流体包裹体幕次组合这一概念。所谓流体包裹体幕次组合是指同一幕次组合内各井中的烃类包裹体、盐水包裹体均为同期形成，它们在产状与均一温度上具有相关性，如具有相同产状和相似气液比，其均一温度相差大致为15 ℃。

根据盐水包裹体盐度变化特征、包裹体均一温度和包裹体气液比资料，将福山凹陷流体包裹体进行幕次分析与组合，结果如表 1所示。福山凹陷的流体包裹体中可识别出7个幕次组合：1)第①、②幕组合表现出含大量盐水包裹体和无烃类包裹体，说明该包裹体形成时期处于排烃早期，排烃量不大，无法形成大规模的油气充注。2)第③、④、⑤幕组合表现出含大量烃类包裹体与盐水包裹体，说明其形成于成藏高峰期。3)第⑥、⑦幕组合表现出异常高温特征，流体包裹体均一温度普遍超过了该井所能经历的最高地温，说明该期间有异常流体活动，更深部的热流体携带的高热能使沉积盆地的古地温升高，成岩期捕获流体包裹体速率远远高于温度场再平衡速率，形成了异常高温包裹体；这种异常高温热流体携带高盐度流体，是导致后期盐水包裹体盐度升高的主因；这两幕组合还表现出无烃类流体活动迹象，推断异常热流体活动期晚于排烃期。

根据流体包裹体的幕次组合特征可分析出福山凹陷成藏期存在7幕流体幕式活动：早2幕流体活动处于排烃早期，不成藏；中间3幕流体活动处于成藏期，活动时间间隔短，视为一个成藏期，多套烃源岩供烃；后2幕流体活动处于排烃期后，不成藏也无烃类活动，只受异常热流影响，推测其与后期火山活动有关^[19]。

分析成藏流体的幕式活动还需要分析其活动时间。由于每个幕次组合内的烃类包裹体与盐水包裹体为同时捕获，因此目前较流行利用盐水包裹体的均一温度当做其捕获温度。计算结果如表 2所示，福山凹陷成藏时期为13~6 Ma，由3幕含烃类流体的幕式活动组成(图 5)。而6 Ma时期的流体活动时间较为集中，这种流体的集中幕式活动应与区域构造运动--东沙运动有关^[20]，区域性构造运动造成疏导断层开启，使大量烃类流体由烃源岩层排入储层，形成油气藏；因此整个凹陷内多数井在该时间点都可有油气成藏。根据盆地模拟结果，福山凹陷的生排烃期在中新世后期，即16~6 Ma，因此油气成藏时间与油气的生排烃时期是相互匹配的。由于异常热流体活动与福山凹陷火山活动相关，因此将异常热流体幕式活动时间定为火山活动期间，即5 Ma与1 Ma^[19]。

图 5 福山凹陷流体幕式活动时期 Fig. 5 Time of episodic accumulation of fluid in Fushan sag

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综合流体幕式活动信息，福山凹陷成藏特征为成岩期后的幕式成藏，具有明显的多源供烃特征，其成藏模式如图 6所示。在中中新世时期，烃源岩进入排烃门限开始幕式排烃，砂岩层与断层构成了良好的运移通道，烃类沿运移通道进入储层幕式成藏，形成了福山凹陷的成藏体系。其中：深部烃源岩排出中-高成熟度烃类，在深层圈闭中形成凝析气藏，部分沿输导体系向上运移至浅层圈闭；而浅层烃源岩排出低-中成熟度烃类，在浅层圈闭中与中-高成熟度烃类混合形成混源油藏。多源的烃类供给，加上成藏时期福山凹陷处于稳定热沉降阶段，圈闭保存条件良好，使得福山凹陷聚集了丰富的油气藏。

图 6 福山凹陷成藏模式 Fig. 6 Accumulation model of Fushan sag

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成藏期后(5~0 Ma), 福山凹陷火山活动加剧，带来了大量的异常热流^[21]。这些异常热流体沿深层断裂运移至储层，改变储层成岩环境，提高地层水温度与盐度，在一定程度上干扰了已形成的油气藏，影响油气富集状态。

1) 福山凹陷烃类包裹体多荧光色，均一温度单一峰值，表现为单期多源特征，盐水包裹体盐度具有先下降后上升再下降的变化过程。

2) 根据盐水流体包裹体的盐度特征，将流体包裹体划分为7个幕次组合，即福山凹陷古近系存在7幕流体幕式活动，其中早2幕为排烃早期流体幕式活动，中间3幕为成藏期流体活动，后2幕为异常地热引起的热流体活动。

3) 福山凹陷油气成藏时期为13~6 Ma，油气成藏时间与油气的生排烃时期相互匹配。福山凹陷油气成藏具有多幕成藏、多源混注的成藏特征，异常热流体活动是导致地层水盐度中途突然升高的主因。