沾化凹陷是渤海湾盆地济阳坳陷重要的富油气凹陷之一，其以古近系-新近系沉积为主，生储盖条件优越，发育古近系沙四上亚段、沙三下亚段和沙一段三套烃源岩层，其中沙三下亚段为主力烃源岩层(刘培等，2013)，凹陷内部断裂发育，共发育各类断层297条，不仅控制了层序的发育(张凡芹等，2003)，也成为沟通古近系烃源岩层与新近系主力储层的重要纽带(池英柳等，2000；周心怀等，2009；刘培等，2013)。同时，受断裂作用等影响，沾化凹陷古近系烃源岩层内发育泥页岩裂缝型油藏(王志刚，2003；徐福刚等，2003；智凤琴等，2004；刘魁元等，2004)，一度成为沾化凹陷油气勘探的领域之一。尽管流体油气包裹体已成为确定油气藏形成时间、评价油气来源等有力工具(欧光习等，2006；潘立银等，2006；倪培等，2014；胡雄等，2014；Munz, 2001; Bodnar, 1990)，但由于凹陷内泥页岩裂缝型油藏内缺乏适合开展油气包裹体研究的样品，故古近系烃源岩层内泥页岩裂缝型油藏的充注时间、油是否源自本层系烃源岩等问题尚无研究。作者在对沾化凹陷罗63井古近系沙一段取心段岩心观察过程中，发现沙一段下部2 390.25~2 390.47 m深度段发育岩性特征与上、下邻层具有明显差异的碎裂岩，并且具油斑现象。该碎裂岩由泥晶白云岩颗粒组成，被亮晶方解石胶结，这为开展流体包裹体研究提供了条件。本文通过对碎裂岩的岩石学、流体包裹体特征的研究，来揭示断裂活动作用后方解石胶结过程中捕获运移油气时的温压条件与组分，评价油气来源，为泥页岩裂缝型油藏形成过程分析提供科学依据。

1 研究区地质背景与样品岩石学特征 1.1 研究区地质背景

沾化凹陷位于渤海湾盆地济阳坳陷的东北部，其西北以义和庄、埕东凸起与车镇凹陷相隔，南部与陈家庄凸起相接，东南以垦东凸起为界(吴智平等，2004)，构成一个北东向敞开的典型"北断南超"的山间箕状盆地(王鸿升和胡天跃，2014)。印支期至燕山期，沾化凹陷受北东-南西方向挤压应力及燕山期北东-南西方向拉张应力的影响，沾化凹陷自西向东依次发育了罗西断层、孤西断层和五号桩北西向断层，控制了早期盆地的发育(杨超和陈清华，2005)，后期受喜马拉雅期区域右旋应力场及郯庐断裂活动的影响，凹陷发育了一系列的北东向、东西向构造，该断裂体系基本控制了新生代断陷湖盆的形成与演化(彭存仓，2009)(图 1a)。

研究区位于沾化凹陷中部的渤南洼陷。渤南洼陷为一北陡南缓、东陡西缓的断陷湖盆，北以埕东断裂为界与埕子口凸起相连，西以义东断层为界与义和庄凸起相邻，南部紧靠陈家庄凸起，东侧为孤东断层，与孤北洼陷相连，取样井罗63井位于渤南洼陷的南部缓坡带(图 1b)。该区沉积了巨厚的中、新生代沉积岩，自下而上分别为孔店组、沙河街组、东营组、馆陶组和明化镇组，其中沙河街组是主要的生含油层系(宋国奇等，2014)。沙四段烃源岩从沙二段沉积期开始生、排烃，至东营期和馆陶期生、排量逐渐增大，明化镇期为生、排烃的高峰期；沙三段烃源岩的主要生、排烃期为馆陶期和明化镇期。沾化凹陷北东向边界断层开始发育于沙四段沉积期，高峰期为沙一段沉积期，馆陶期开始衰弱，至明化镇期已基本消亡；北北东向断层开始活动的时期为沙四-沙三段沉积期，峰值出现在沙三和沙一沉积期，馆陶期开始消亡。因此，在烃源岩主要生、排烃期，断层活动相对减弱，对油气聚集不起破坏作用，但可作为油气运移的通道。此外，这些断层活动与演化直接控制着盖层次级同生断层的形成、演化与消亡，使得盖层同生断层的活动史与生、排烃历史有较好的配置关系(张枝焕等，2006)。

1.2 罗63井沙一段下部泥页岩特征

罗63井沙一段取心段深度范围为2 383.6~2 391.9 m，接近沙一段底部。现场岩心观察及室内样品全岩和黏土矿物X衍射分析结果(表 1)表明，罗63井沙一段下部主体岩性为一套灰色块状-纹层状灰质泥岩或泥质灰岩，其主要矿物为碳酸盐矿物、黏土矿物、石英组成，少量长石、黄铁矿和石膏，其中黏土矿物主要为伊/蒙混层、伊利石、高岭石和少量绿泥石。对取心段采集样品的热解与氯仿沥青"A"分析结果(表 2)显示：罗63井沙一段下部灰质泥岩和泥质灰岩富含有机质，TOC含量介于3.29%~7.21%，均值为4.70%；热解S₁含量介于0.91~7.20 mgHC/g岩石，均值为2.42 mgHC/g岩石；S₂介于22.18~59.68 mgHC/g岩石，均值为34.33 mgHC/g岩石；氢指数HI介于634~828 mgHC/g ·TOC，均值为712 mgHC/g ·TOC；氯仿沥青"A"含量介于0.26%~3.62%，均值可达1.09%；油饱和度指数OSI(S₁×100/TOC)介于19~100 mg/g ·TOC，均值为45 mg/g ·TOC。这说明63井沙一段下部不仅是一套优质烃源岩，而且具有较高的含油性。

1.3 罗63井沙一段下部碎裂岩的发现及其岩石学特征

罗63井沙一段下部取心段岩心精细观察发现，沙一段下部2 390.25~2 390.47 m深度段，发育岩性特征与上下邻层具有明显差异的碎裂岩，厚约22 cm，具油斑显示(图 2a、2b)。碎裂岩是构造岩，其有别于沉积作用形成的储集岩，是一种新型的储集体(周新桂和孙宝珊，1996)，其成因应与63井北东断层活动有关。对碎裂岩进行薄片鉴定与流体包裹体片观察发现：碎裂岩中碎粒颗粒粒径一般在0.1~0.3 mm，少量小于0.1 mm，碎粒颗粒为泥晶白云岩，碎粒之间由方解石充填胶结(图 2c、2d)，方解石胶结物内烃包裹体异常发育。Ⅹ射线衍射分析显示，碎裂岩中矿物含量为：白云石97.4%，石英1.1%，黏土矿物1.1%，方解石0.4%(表 1)，与薄片鉴定结果相吻合；同时黏土矿物相对组成为：高岭石48%、伊/蒙混层19%、绿泥石19%和伊利石14%，混层比(%S)为15，明显区别与其上下邻层灰质泥岩或泥质灰岩的黏土矿物相对组成[高岭石4%~41%、伊/蒙混层37%~65%、绿泥石0~7%和伊利石19%~37%，混层比(%S)为20](表 1)，并且其热演化程度较上下邻层偏高，这可能与形成方解石胶结物的流体相对沙一段地层温度要高有关。

2 流体包裹体研究方法

笔者对罗63井沙一段下部碎裂岩方解石胶结物中的流体包裹体进行了显微测温、古压力计算以及单烃包裹体成分离线分析。分析测试均在中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所实验地质研究中心完成。

流体包裹体显微测温有均一法和冷冻法，可以分别获得包裹体的均一温度和冰点温度，利用冰点温度通过计算公式或查表(卢焕章等，2004)可以得到包裹体的盐度。显微测温利用Axioplan2/MDS600型显微镜与全自动型冷热台完成，温控范围为-195~600 ℃，均一温度误差小于2 ℃，冰点误差小于0.2 ℃。

不互溶的两相共存流体的捕获温度、压力可以通过两条等容线相交的方法来估算(Liu et al., 2003)。包裹体的捕获压力，可以通过烃包裹体和盐水包裹体的共生组合来进行pVTX模拟。利用这两种共生包裹体组合的状态方程可以在同一个温度-压力的坐标系中分别作出同期捕获的不混溶包裹体的等容线，其交点对应的坐标就是形成时的温度和压力。本文采用Aplin等(1999)提出的迭代计算求解烃包裹体等容线方法进行计算。计算烃包裹体等容线的软件为VTFlinc。

单体烃包裹体成分采用离线法收集，具体步骤是：先将约10 μL正己烷溶剂封存到方形石英玻璃管1(内径为0.7 mm，外径为0.9 mm)中，再将玻璃管1和样品同时封存到的方形石英管2中(内径为1 mm，外径为1.2 mm)，用激光器先后将目标包裹体以及玻璃管1剥蚀，利用离心机以及超声波振荡仪使剥蚀出来的包裹体烃充分溶解到正己烷溶剂中。最后用色谱进样针抽取溶解包裹体烃的正己烷溶剂约2~3 μL进入GC-MS分析。分析条件为：采用DB-5MS石英毛细柱进行化合物的分离，规格为30 m×0.32 mm×0.25 μm，初始温度40 ℃(2 min)~4 ℃/min→300 ℃ (30 min)；载气为在线氦气流，恒压10~15 psi；质谱扫描电子能量：70 eV；离子源温度：280 ℃；扫描方式：采用全扫描和选择离子同时检测，0~10 min：10~100 amu；10 min-结束：50~550 amu。

3 流体包裹体特征 3.1 流体包裹体岩相学特征

罗63井沙一段下部(2 390.25~2 390.47 m深度段)碎裂岩中，流体包裹体宿主矿物为碎裂岩的方解石胶结物(图 2c、2d)。流体包裹体岩相学特征观察表明：方解石胶结物中主要发育低气液比的两相烃包裹体和少量盐水包裹体(图 3)，另可见少量烃包裹体和盐水包裹体呈雁列式或串珠状单独产出(图 3a、3b、3g、3h)，也见少量气液两相盐水包裹体与大量烃包裹体共生，烃包裹体多呈群或呈串珠状沿微裂隙分布(图 3c、3d、3e、3f)，盐水包裹体与烃包裹体应属方解石同期捕获的产物。烃包裹体个体差异较大，大者长轴方向可达100 μm左右，小者仅5 μm左右，形状多不规则。气液烃包裹体在透射光下多呈浅灰色-近无色，个别为浅黄色，荧光下以发浅黄-浅黄绿色荧光为主(表 3，图 3)。结合显微测温结果(表 3)，认为方解石胶结物捕获的烃包裹体应为同一期烃类充注的产物，为物化条件剧变导致从流体中沉淀析出方解石时捕获的。

3.2 显微测温结果

包裹体均一温度和冰点温度的测定，是了解流体充注温度、成分等信息的最直接有效的方法。本文共测定了气液烃包裹体以及与其共生的气液两相盐水包裹体的均一温度数据16个(表 3)，其中气液烃包裹体均一温度数据13个，气液两相盐水包裹体均一温度数据3个，冰点温度数据3个。气液烃包裹体均一温度为102.3~109.8 ℃，均值为106.0 ℃；气液两相盐水包裹体均一温度为115.3~118.6 ℃，均值为117.2 ℃，冰点温度为-1.7~-2.0 ℃，均值为-1.8 ℃，折合成盐度为2.8~3.3%NaCl_eqv，均值为3.0% NaCl_eqv，低于海水平均盐度3.5% NaCl_eqv，呈现低盐度流体的特征。综合流体包裹体镜下产状、烃包裹体荧光特征、显微测温等结果，推测烃包裹体与盐水包裹体为一期捕获。

3.3 古压力计算

激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)利用油包裹体中液态烃类受激光激发产生的荧光，进行逐层扫描叠加，从而恢复包裹体三维仿真模型，来求得气/液比(苏奥等，2014)。为了获取烃包裹体古压力计算的基本参数-烃包裹体气/液比，利用Zeiss Imager Z1m激光共聚焦扫描显微镜，选取表 3中序号10、11和12三个典型烃包裹体进行气液比测定。仪器的工作原理为利用激光光束，将烃包裹体由顶面至底面按一定的间隔(1 μm)进行逐层扫描(图 4)，然后分别计算每一层面的面积，最后积分求得气液烃包裹体液相体积和气相体积，从而求得气液烃包裹体的气/液比。三个烃包裹体气/液比测定结果(表 4)显示，其气/液比相近且较低，为8.6%~9.4%，均值为8.9%。

利用Fluids软件和VTFlinc软件分别对盐水包裹体和烃包裹体的等容线方程进行计算，然后联立求解包裹体的捕获温度和捕获压力，计算结果(表 5，图 5)显示，包裹体的捕获温度为123.76~ 126.21 ℃，均值为125.26 ℃，捕获压力为16.67~18.64 MPa，均值为17.70 MPa。

3.4 单体烃包裹体成分特征与油源分析

在前述分析条件下，采用气相色谱-质谱(GC-MS)测定离线收集到的单体烃包裹体成分，得到GC-MS总离子流(TIC)图谱(图 6)。由该图谱可见，单体烃包裹体的成分主要为碳数小于25的正构烷烃类组分组成，主峰碳为C₁₅，显示包裹体捕获的油为成熟度较高的轻质油特点。同时，捕获的轻质油的类异戊二烯烷烃化合物，如姥鲛烷和植烷相对较低，植烷相对姥鲛烷具优势，Pr/nC₁₇值为0.42，Ph/nC₁₈值为0.55，Pr/Ph值0.69。为了对比，本文对罗63井沙一段和沙三下亚段典型富有机质样品的氯仿抽提物进行了全烃色谱分析(图 7)，结果显示其烃组成明显不同于包裹体捕获油的烃组成，沙一段和沙三下亚段样品的烃组成均主要由碳数小于35的正构烷烃类组成，但沙一段样品全烃色谱图呈现单峰型，主峰碳为C₂₄，而沙三下亚段样品全烃色谱图呈现双峰型，主峰碳分析为C₁₆、C₂₄。另外，沙一段和沙三下亚段样品中虽然类异戊二烯烷烃化合物，如姥鲛烷和植烷也相对较低，但植烷相对姥鲛烷具明显优势，Pr/nC₁₇值分别为0.61和0.20，Ph/nC₁₈值分别为0.75和0.54，Pr/Ph值则分别为0.47和0.35。显然，烃包裹体成分分析结果表明，罗63井沙一段碎裂岩方解石胶结物所捕获的油并非该井区沙一段或沙三下亚段烃源岩供给。而据宋国奇等(2014)的分析，沙四段烃源岩的Pr/Ph值主要为0.40~0.80(均值为0.68)，与烃包裹体的Pr/Ph值0.69基本一致，表明罗63井沙一段下部(2 390.25~2 390.47 m深度段)泥晶白云岩碎裂岩方解石胶结物捕获的轻质油可能源自洼陷中心相对成熟的沙四段烃源岩。

4 地质意义探讨

罗63井沙一段下部(2 390.25~2 390.47 m深度段)泥晶白云岩的碎裂化作用应与罗63井断层活动有关。据罗文生等(2007)研究，罗63井北东向断层主要活动时期为沙三下-沙三中、沙三上亚段沉积期，活动速率分别约13.0 m/Ma和26.0 m/Ma，次为沙一段、东营组和馆陶组沉积期，但活动速率低，分别约1.4 m/Ma、2.5 m/Ma和2.0 m/Ma，并且研究认为沙一段、东营组和馆陶组沉积时期，能够作为有效输导油气的断层其活动速率下限值分别为5.6 m/Ma、3.4 m/Ma和1.9 m/Ma。因此，结合罗63井沙一段下部(2 390.25~2 390.47 m深度段)泥晶白云岩碎裂岩存在油斑以及方解石胶结物中捕获烃包裹体的特点，推断碎裂化作用与罗63井北东向断层馆陶组沉积时期活动有关。上述研究得到烃包裹体的捕获温度平均为125 ℃、捕获压力为17.7 MPa。但根据罗63井地层厚度与现今埋深情况，罗63井沙一段底界埋深在馆陶组沉积末期仅为1 134.5 m(表 6)，渤南洼陷中心和斜坡带单井埋藏史与热演化史分析结果(卢浩等，2012)(图 8)也表明，斜坡带沙一段底部在馆陶组沉积末的古地温为60 ℃左右，成熟度R_°为0.36%左右，即使在渤南凹陷沉积中心区，沙一段底部在馆陶组沉积末的古地温仅为80 ℃左右，成熟度R_°为0.44%左右，只有沙四段烃源地层温度在馆陶组沉积末期可以达到120 ℃以上，这说明沙一段下部(2 390.25~2 390.47 m深度段)泥晶白云岩碎裂岩方解石胶结物捕获的流体比沙一段馆陶组沉积末的古地温要高得多，结合包裹体油来源分析结果，推断流体应来源于渤南洼陷中心沙四段烃源层系。另外，渤南洼陷压力场特征研究结果(刘华等，2013；李胜利等，2006；罗胜元，2014)表明，沙一段地层各历史时期至今处于正常压力状态，由此推算碎裂岩方解石胶结物捕获的流体其压力系数至少在1.56以上。

5 结论

(1) 沾化凹陷罗63井沙一段下部(2390.25~2390.47 m深度段)发现的碎裂岩，其碎粒颗粒岩性为泥晶白云岩，碎粒之间为亮晶方解石充填胶结，方解石胶结物内主要发育低气液比的烃包裹体，同时发育少量共生的气液两相盐水包裹体。

(2) 气液烃包裹体均一温度为102~110 ℃，均值为106 ℃；气液两相盐水包裹体均一温度为115~119 ℃，均值为117 ℃，冰点温度为-1.7~-2.0 ℃，均值为-1.8 ℃，折合成盐度为2.8%~3.3%NaCl_eqv，均值为3.0%，呈现低盐度流体的特征；烃包裹体的捕获温度为124~126 ℃，均值为125 ℃，捕获压力为16.7~18.6 MPa，均值为17.7 MPa，单体烃包裹体的成分主要为碳数小于25的正构烷烃类，主峰碳为C₁₅，Pr/nC₁₇、Ph/nC₁₈和Pr/Ph值分别为0.42、0.55和0.69，方解石胶结物捕获轻质油应源自洼陷中心相对成熟的沙四段烃源岩，捕获时流体压力系数应在1.56以上。

致谢: 样品采集过程得到中国石化胜利油田分公司地质科学研究院王永诗副院长、李政高级工程师的大力支持，在此深表感谢！