柴达木盆地多种能源矿产同盆共存及其地质意义

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1、柴达木盆地多种能源矿产同盆共存及其地质意义0 引言柴达木盆地位于青藏高原北缘青海省境内，面积12.1 x 104 km2,是 中国西部一个重要的中新生代大型陆相沉积盆地，资源 储量极为丰富，目前 发现的能源矿产主要有石油、天然气、煤和 砂岩型铀矿。柴达木盆地石油勘探潜力巨大，截至 2006 年，石油探明率 仅为1 5.3%1 。王永卓等在前人研究的基础上明确了柴达木盆 地含油气系统及 其分布范围， 认为侏罗系含油气系统分布在柴达 木盆地北缘（简称“柴北 缘”）块断带EW向展布的条带，第三系含油气系统以茫崖坳陷为主，第 四系含油气系统以三湖坳陷为 主；并对柴北缘侏罗系煤系烃源岩演化历史进 行了模

2、拟和油气源对比 23。徐凤银等认为柴达木盆地烃源岩的分布演化，圈闭的 形成以及油气运移、 成藏和保存都受构造演化的影响， 构造演化 控制了油 气的分布 46 。曾春林等对柴北缘侏罗系烃源岩的微量 元素进行了分析测 试，认为柴北缘侏罗系烃源岩中Mo、Sc、Ti 、Cs、 Ni 等元素含量明显高于其克拉克值 7 。天然气在柴达木盆地西北部、北缘和三湖地区均富集成藏 811。张 晓宝等认为柴达木盆地西北地区具备深层气藏形成的 条件，因为该区有4套 有机质丰度中等到好的气源岩且气源岩均 达到高过熟阶段，气源充足等，并 且其源岩主要为下侏罗统地层， 储层为古近纪新近纪 1 2 。田光荣等提 出柴北缘煤成

3、气具有晚 期成藏的特征 13；马峰等分析了柴北缘煤成气的 成藏条件和勘 探领域 14 。柴达木盆地可开采的煤炭资源主要分布于柴北缘地区。 曹代 勇等分析 了煤田构造特点， 并结合煤系基底构造特征、 主干断裂 构造特征及煤系赋 存特征，确定了柴北缘煤系展布具有南北分 带、东西分区的基本规律， 有 利的成煤环境主要有湖侵过程中古 隆起、断陷台地和废弃的辫状河冲积平原 等 15 。占文锋等运用 构造控煤分析方法， 探讨了柴北缘煤系赋存的基本 规律， 并圈定 柴北缘东西分区的中、 东段为勘探开发的重点区段 16 。 邓文诗 等对柴北缘中下侏罗统含煤岩系沉积特征、 聚煤作用以及含煤性 等 进行了分析，指

4、出中下侏罗统大煤沟组、小煤沟组为主要含煤 段 1718 。路耀祖对柴北缘冷湖地区古近系新近系的可地浸砂岩型 铀矿进行了 研究， 分析了成矿的有利因素， 包括来源于周边高山 蚀源区的铀以及泥砂 泥互层产出铀的迁移富集等 19 。刘林等指 出柴北缘层间氧化带主要发育 在鱼卡、 北大滩等地区的中侏罗统 大煤沟组和石门沟组，厚度较大，比较 稳定，具明显的氧化带、 过渡带、还原带特点，铀矿化主要分布在层间氧化 带的上、下翼 及前锋线附近，呈板状或薄层状产出 2022 ；在此基础上， 刘林 等明确了铀矿化层位主要是中侏罗统的大煤沟组、 石门沟组， 另 外 还有下侏罗统湖西山组和渐新统下干柴沟组， 并预测柴

5、北缘鱼 卡、北大滩 地区是砂岩铀矿的有利远景区 23 。杜善青等指出柴 达木盆地西北缘铀矿 化发育在油气藏顶部的渐新统下干柴沟组 岩层中，铀矿化与油气还原作用有 着密切的联系 24 。柴达木盆地石油、 天然气、 煤和砂岩型铀矿等单种能源矿产 的研究 已日趋成熟， 但各能源矿产之间的相互关系和作用、 铀矿 与油气煤的关系 是该区能源矿产研究的一个弱点。 前人对于盆地 有机无机能源矿产共存的 研究也取得了一些成果。 杜乐天等认为 美国、中亚和中国北方的砂岩型铀 矿产区是和油气盆地上下叠合的25 。陈广坡等指出油气藏和沉积金属矿产 有相同的物源，一些金属的存在对有机质转化为烃类有催化作用，同时烃 类

6、有机酸 有利于金属元素随烃类和成矿流体析出， 二者之间有着密切的联 系26 。近年来，随着大规模砂岩型铀矿的勘探开发，砂岩型铀矿常常与石 油、天然气、煤产在同一盆地中 27 。刘池洋等首次 提出多种能源矿产成 藏成矿系统的理论， 并研究了鄂尔多斯盆地 多种能源矿产同盆共存及相互 作用 2829 。王毅等以鄂尔多斯盆地为例，研究了多种能源矿产之间的相 互联系及协同勘探 30。 这些研究成果均表明多种能源矿产有着密切的联 系，因此，本文从柴达木盆地多种能源矿产的相互作用出发，根据盆地内 单种能 源矿产的时空分布特征、赋存规律和成藏（矿）机理，结合其勘 探 实践总结了柴达木盆地多种能源矿产同盆共存特

7、征和有机无 机能源矿产之 间的相互作用， 并阐述了多种能源矿产同盆共存的 地质意义。图 1柴达木盆地多种能源矿产平面分布Fig.1Plane Distribution of Multiple Energy Minerals in QaidamBasin1沉积构造背景 柴达木盆地位于欧亚大陆腹地，隶属于塔里木一中朝板块， 可能是由 塔里木中朝古板块分离出来的微型古陆， 夹持在秦 祁昆古生代地槽 褶皱带之间31 ，是在前古生代基底上发育起来的中新生代内陆山间盆地。 其被昆仑山、 阿尔金山和祁连山所 环绕，盆地内主要发育 NW 向和 NE 向 深大断裂。这些断裂控制盆 地构造的分区性和分带性， 使得

8、盆地在构造上 具有东西分区与南 北分带的特征。柴达木盆地可划分出北部块断带、茫崖坳 陷、德 令哈坳陷和三湖坳陷 4 个一级构造单元。北部块断带位于盆地北 部， 倾向NE的逆断层起主要构造作用，地层完整；主要发育有中一下侏罗统和 新生界的烃源岩。 茫崖坳陷位于盆地西南部， 发 育有巨厚的古近系新近 系地层， 为石油的生储盖层。 三湖坳陷 位于盆地东南部， 是第四系的沉 积中心和沉降中心， 也是盆地生 物气的主要生烃坳陷。 柴达木盆地主要 发育有古生界、 中生界和新生界三套地层，其中中、新生界地层厚 6 10 km, 最厚达 17 km； 发育有下侏罗统，中侏罗统，上侏罗统一白垩系， 古近系 的路

9、乐河组、下干柴沟组，新近系的上干柴沟组、下油砂 山组、上油砂山组、 狮子沟组和第四系地层（图 1）。下侏罗统 分布于柴北缘西段、祁连山和 阿尔金山交汇处，发育牛东、昆特 依、伊北和冷湖 4 个局部沉降中心，是 柴北缘的主力生油凹陷； 中侏罗统在下侏罗统之上沉积， 并向东扩展至整 个祁连山前， 西 部地区遭剥蚀，因此，中侏罗统主要沿赛什腾一鱼卡一线 分布； 上侏罗统白垩系在柴达木盆地东部 （简称“柴东”） 的沉积范 围 与中侏罗统相近， 而在柴北缘西段范围有所收缩， 主要分布于 鱼卡地区； 经燕山晚期构造运动的剥蚀夷平作用后， 路乐河组大 面积超覆于中生界或 更老的地层之上， 柴达木盆地南部及东

10、部开 始接受沉积，路乐河组主要分 布于柴达木盆地西部（简称“柴 西”）和柴北缘西段，沿乌图美仁一大柴旦 一线向东超覆尖灭， 发育有一里坪凹陷、 昆特依凹陷和茫崖坳陷 3 个沉降 中心； 下干 柴沟组下段基本继承路乐河组沉积时的基本格局， 主要沉降中 心 为茫崖坳陷和一里坪凹陷， 是柴西古近系主力生油凹陷； 上干柴 沟组 的沉积分布基本与下干柴沟组相同；下油砂山组在分布上继 承上干柴沟组， 凹陷形态也相似， 在柴达木盆地边缘隆起更加明 显；受下油砂山组沉积后 晚喜山运动影响， 上油砂山组时期柴达 木盆地周缘遭受剥蚀， 柴达木盆地 西部和柴北缘西段残余厚度较 小，在三湖以东地区发育数个串珠状小型沉

11、降 中心； 狮子沟组时 期，三湖坳陷形成；狮子沟组沉积后晚喜山及新构造运 动期间， 柴达木盆地构造活动强烈， 基本未见第四系， 在柴西和柴北缘的 阿拉尔、小梁山、赛什腾等次凹有相对较厚的第四系。2 多种能源矿产时空分布特征在平面上（图 1），石油、天然气、煤、铀矿主要分布在柴 达木盆地 周缘和柴东。 石油主要分布在柴北缘和柴西； 第四系生 物气分布在柴东三 湖地区，侏罗系煤成气则在柴北缘的伊北凹陷 和鱼卡凹陷存在数个气田，第 三系油型气在柴西茫崖坳陷也有富 集；目前已开采的煤炭资源分布在柴北缘 主要有木里煤田（祁 连山中部）、尕斯煤田、赛什腾煤田、鱼卡煤田、全吉 煤田、德 令哈煤田等；已发现的

12、砂岩型铀矿异常孔和矿化孔分布在柴达木 盆 地北部的冷湖、鱼卡、北大滩、德令哈等地区。在赋存层位（表 1）上，石油赋存层位在柴北缘主要为古近 系、新近 系以及侏罗系中下统层位，烃源岩主要为中一下侏罗统煤岩；在柴西地区， 主力烃源岩层为N11,储层主要是N12-N22另外还有E31、E32、E3。柴东 三湖地区生物气储层和气源岩层 均为第四系； 柴北缘煤成气主要在中下侏 罗统。 煤主要赋存在中 侏罗统大煤沟组， 部分在下侏罗统小煤沟组。 砂 岩型铀矿主要分 布于中下侏罗统煤系地层的砂岩中， 此外在冷湖地区的油 气藏顶 部新近系砂岩层中也有发现。对比这些能源矿产的赋存层位，石 油、 天然气在层位上大

13、部分重叠，煤和砂岩型铀矿层位相近，且含煤层位同时也 是油气的源岩层，共存特征明显（图 2、 3）。J3h为上侏罗统红水沟组；J3c为上侏罗统采石岭组；J3s为上侏罗统 石门沟组图 2 德令哈地区多种能源矿产赋存层位剖面对比Fig.2Comparison of Occurrence Layer Profiles ofMultiple Energy Minerals in Delingha Area2.1 石油柴达木盆地有柴北缘、柴西以及柴东三湖 3 个主要含油气 区，其中柴 北缘油气区根据烃源岩层位又可分为昆特依凹陷含油 气区和赛什腾鱼卡 凹陷含油气区。昆特依凹陷含油气区主要位于柴北缘西南部，

14、以下侏罗统煤 系地层为 源岩， 以侏罗系和古近系新近系为储层， 盖层以路乐 河组和上干柴沟组 上段泥岩为主。该生烃凹陷在 E3 末期形成了 系列圈闭和原生油气藏，在 N12 末期可能有较大规模的油气运 聚，在 N32 末期一 Q 期高成熟干气藏形 成，同时破坏了部分原生油气藏，形成许多次生油气藏。柴西地区由于地层 抬升、剥蚀及 断裂多断至地表，油气逸散程度高，保存条件差。赛什腾一鱼卡凹陷含油气区位于柴北缘西北部，以中侏罗统为烃源岩。 钻井揭示该油气系统鱼卡地区储层为上侏罗统采石岭 组（J13），潜西地区 主要是E3，其次是J2、E1+2，个别井在N1也有油气显示；盖层为储层之上 的泥质岩类。赛

15、什腾凹陷热 演化程度具有由西向东逐渐增高的趋势， 生烃 门限时间早，有机质成熟度高，在E3末期进入生烃门限，在N2中期进 入生烃高峰， 现今达到高成熟过成熟阶段； 鱼卡凹陷和近山前带生烃门 限时 间晚，由于喜山中晚期的构造抬升，现今基本处于低成熟阶段。 断裂 是该区油气主要的垂向运移通道， 砂体和不整合面作为疏导 层使油气发生 较短距离的横向运移。 喜山晚期构造运动对该区油 气的聚集保存具有重要 影响，在为油气运移提供动力导致油气藏 形成的同时，地层抬升遭受剥蚀， 致使油藏受到破坏和改造，发 生油气逸散， 在圆顶山、 马海尕秀构造地面 均发现有地表沥青和 油气苗。柴西含油气区夹持于祁漫塔格山和

16、阿尔金山之间， 构造上位 于茫崖坳 陷， 油气主要分布于古鼻隆倾没端及凹陷内。 上干柴沟 组、下油砂山组是 本区主要烃源岩层，储层为E13、E23 N1 和N21,有深部E23-N1和浅部N22-Q两套区域性盖层，油气总体上以低成 熟油为主。 由于埋藏史及古地温梯度不同， 柴西不同地 区烃源岩的热演化 进程差异明显，一般在N12、N22、N32-Q 层位不同地区相继进入生油门限，圈闭一般形成于N12、N22。N12末期构造运动提供的动力使油气发生运移、 聚集并首次成藏； N32 末期- 喜山晚期和新构造运动期间形成了大量的圈闭， 同时油气 发生大规模的运 移、聚集；该区发生第 2 次成藏事件，

17、也是柴西 地区最重要的成藏期 23。 该区油气成藏具有 2 个显著特点： 一 是油气以垂向运移为主； 其二是经 历了两期成藏并以晚期成藏为 主。2.2 天然气 柴达木盆地天然气主要有生物气、煤成气、油型气三类 32（表 2）。 生物气分布于柴东三湖地区，以第四系七个泉组和新近系狮子沟组（N32） 为气源层、储层和盖层，与盆地其他能源 矿产没有明显的相关性。 煤成 气主要分布在柴达木盆地 西北缘冷湖-南八仙构造带上， 生烃凹陷有伊北凹 陷和赛什腾凹 陷，气源岩为中下侏罗统含煤岩系，储层为古近系一新近系。 侏 罗系源岩于古近系晚期进入生排烃高峰期， 通过断裂运移至上部 地层， 并于下干柴沟组末期聚

18、集形成古近系原生油气藏；同时，古近纪末期柴北缘 发生强烈的构造运动， 使原有油气藏遭到破坏 和调整 33 并形成新的 断裂， 生成的油气再次沿断裂向上部地层 运移，于古近系一新近系末期部 分油气再次聚集形成新近系次生 油气藏。注：表中数据引自文献11和32、34和35; 5 （ ?） 为同位素组成。油型气分布于柴西的北区， 构造上位于茫崖坳陷和大风山鼻 隆，主要 富集在油泉子构造、南翼山构造、油墩子构造和开特米 里克构造。本区有 E1+2、E13 E23 和 N41 等 4 套烃源岩，储层有 E13、E23、N1、N12、 N22 35，气源岩于N12初期（距今23.5 Ma进入生气阶段，于N

19、32 时期（距今7 Ma）进入生气高峰期。从成藏时期来看，柴西地区石油两 次成藏均与油型气生烃时间相 近；从富集层位来看， 该区气源岩层和储层 均与石油的生储层基 本相同，二者有明显的成生关系。2.3 煤 煤炭资源在柴北缘和柴达木盆地中南部均有分布。 后期构造 运动导致柴北缘煤层出露，柴达木盆地中南部煤层埋藏较深，尚未开采。柴北缘基 本特征为南北分带、东西分区、西部收敛、东 部撒开的构造格局。 依据基 底构造特征及含煤岩系展布特征， 以 斜向走滑断裂为界，将柴北缘自西向东划分为西、中、东 3 个构造分区 15:柴北缘东部构造分区呈现三隆夹两凹的构造格 局，3条隆起带南麓 受逆冲推覆构造作用，煤

20、系抬升变浅，但多遭受断裂破坏，德令哈、乌兰凹 陷带内煤系大面积沉积，但埋藏较深；柴北缘中部构造分区呈现两隆两凹 的构造格局，隆起带南麓遭受断裂破坏，煤系支离破碎，分布零星，而鱼卡一红山凹陷带内煤系 埋深较浅，是柴北缘含煤区保存最丰富的区段；柴北缘西部构造分区呈 现出一隆一凹的构造格局， 煤矿床主要沿赛 什腾山及其山前分布，赛南凹 陷带内煤系埋深过大，不宜开发。 受基底和深部断裂控制， 柴北缘以赛什 腾山达肯达坂山大煤 山中吾农山和绿梁山欧龙布鲁克山布赫特 山为界划分为 3 条含煤带，在南北方向上形成三隆三凹的构造格局: 3 条 隆起带 南麓受逆冲推覆构造作用，含煤地层抬升变浅，但多遭受断裂破坏

21、，煤系 支离破碎，分布零星； 3条凹陷带内含煤地层大范围沉积，一般埋藏较深， 但其浅部可形成较大面积的勘探开发区，尤其是鱼卡一乌兰凹陷一线为勘探 开发的重点区域 15 。柴北缘主要聚煤沉积体系包括辫状河及辫状河三角洲体系、 曲流河三 角洲体系和湖泊沉积体系，沉积体系聚煤特征表现为: 辫状河及辫状河三 角洲体系主要发育于构造活动期，沉枳环境不稳定，一般不利于成煤； 曲流河三角洲体系中，河流三角洲 平原以河流作用为主， 河道边缘沼泽是 最重要的聚煤场所， 成煤 环境可分为岸后沼泽和泛滥盆地沼泽。 早中侏罗 世最有利的成煤 环境为湖侵过程中的古隆起、断陷台地和废弃的辫状河冲积 平 原，大煤沟组是该区

22、最大成煤地层；聚煤环境有广阔山间盆地、 小型山 间盆地和山前坳陷等 17 。晚侏罗世至白垩纪， 柴北缘西 段发生构造热事 件， 促进煤转化为最高级煤， 为生成煤成气做准 备。2.4 砂岩型铀矿 柴达木盆地铀矿化主要分布在冷湖、鱼卡、北大滩、 德令哈 以北等地区，区域构造上位于北部断块带的赛什腾山前构造斜坡 带、 鱼卡凹陷东部以及德令哈坳陷的乌兰构造带等接近物源的地 区。铀源为元古 界变质岩、 古生代火山岩及蚀源区广泛分布的中 酸性侵入岩 23 ，具有多 期性。目前所勘探的矿化孔含矿层位主 要为中侏罗统大煤沟组和石门沟组， 少量在渐新统， 受层间氧化 带控制。鱼卡、北大滩地区铀矿化产于中侏罗统石

23、门沟组浅灰色粗砂 岩中，位 于古层间氧化带上翼及前锋线附近， 具有较好的找矿前 景；冷湖地区铀矿 化赋存于下侏罗统湖西山组浅灰黑色泥质粉砂 岩、砂岩中， 铀矿化主要层 位为渐新统下干柴沟组底部及中侏罗 统顶部砾岩中， 区内含矿砂体中含大 量碳屑， 铀矿化的形成与有 机碳含量关系密切。 早中侏罗世， 柴北缘形 成了一套有利于层间 氧化带发育及砂岩型铀矿形成的目的层； 晚侏罗世 白垩世是古 层间氧化带发育时期，在鱼卡、德令哈、北大滩地区均发现古层 间氧化带；古近纪一中新世早期形成次要附矿层E23，古近纪的超覆作用使得中下侏罗统被掩埋， 目的层中发育的层间氧化作用 停止，目的层 被掩盖21 ， 23

24、;中新世晚期一第四纪是含矿目的 层发生层间氧化的阶段， 也是盆地铀矿的主要成矿期 3637 。3 多种能源矿产同盆共存及其相互作用3.1 多种能源矿产同盆共存或运移逸散（ 1 ）石油和油型气的同盆共存：柴西地区石油和天然气在 构造上都 位于茫崖坳陷和古鼻隆起， 不管是成藏时期还是富集层 位，二者都有密切 联系，有明显的同盆共存关系。（2） 侏罗系煤和煤成气的同盆共存：柴北缘烃源岩为中下 侏罗统地 层，干酪根类型为 H 、山型，以生气为主，以生油为辅， 因此，该区主要 富集煤成气。（3） 砂岩型铀矿与油气逸散：柴北缘为油气发育区，形成 一个较为 闭合的还原环境 24 ，喜山晚期构造运动使得该区地

25、层 抬升造成剥蚀， 致 使油藏受到破坏和改造， 发生油气渗漏或散失， 在地表可见到地表沥青和 油气苗， 同时在多个钻孔中见到黑色的 油浸砂岩和鲜绿色泥岩。 在含油气 的地下水沿断裂由深部向上运 移过程中，遇到从地表向下运移的含铀含氧水 发生氧化还原反 应，形成氧化还原过渡带， 也就是可地浸砂岩型铀矿的富 存部位; 在铀矿钻孔中所见铀矿石为黄绿色粗砂岩和细砂岩，就是油气还 原 所致。这些现象都表明砂岩型铀成矿与该区油气逸散有着一定 的内在联系。4）砂岩型铀矿与煤成气运移逸散：柴北缘存在煤成气向 北运移逸 散（图 4）的标志以及柴北缘侏罗系中厚层白色砂岩的 形成等， 因 此，可以推断柴北缘为侏罗系

26、煤成气或页岩气向北逸 散的指向区。这 一特点有利于砂岩型铀矿的形成， 油气再向北逸 散还有利于柴北缘 北侧冻土带中天然气水合物的形成。 底图引自文献 13图 4 柴北缘西段生烃凹陷分布与油气运移方向Fig.4Direction of Hydrocarbon Migration and theDistribution of Hydrocarbongenerating Sag in the WesternPart ofNorth Margin of Qaidam Basin （5）砂岩型铀矿与煤的弱相关关系： 柴达木盆地铀矿化发 育在煤系地层及其上部（图 2、 3），中下侏罗统煤 系地层生成 的煤

27、成气在向上运移成藏过程中，使地层中铀元素被还原成矿， 因此，煤与砂岩型铀矿有着弱相关关系和共存关系。（6）天然气水合物与煤成气运移逸散：柴北缘北部尤其是鱼卡一德令哈以北一带， 是长年冻土带， 而柴北缘西段又具有较 好的煤成气条件，一 部分气体大规模向北运移（图4），因而有可能在柴北缘北部地区寻找到天然气水合物， 尤其是德令哈以北 地区有望成为远景地带。3.2 有机与无机矿产之间的相互作用 有机与无机矿产之间没有亲缘关 系，但 Vorlicek 等认为无机元素对有机能源 （油气等） 的形成和演化存在一定的地质催化 作用 3839 ，在沉积盆地中它们相互依存并且相互作用， 从而构 成了多种能源 矿

28、产同盆共存的局面 40 。从柴北缘侏罗系烃源岩 样品中铀及其伴生元素 的平均含量 （表 3）来看，元素 U 以及 Mn、 Mo、 V 、 Cs 等伴生元 素的平均含量远远高于对应的克拉克值，因此，选取柴北缘侏罗系烃源岩（煤 碳质泥岩和油页岩）进行 有机质模拟催化生烃试验。向烃源岩样品中加入元素 Mn、Mo、 V、 Cs、U 等进行加热生 烃试 验，测试侏罗系烃源岩在不同温度点烃类气体CH4、 C2H6、C3H8和C4H10以及还原性气体（H2、H2S等）的产气率。试验结 果表 明，元素U及其伴生元素（Mn Mo V Cs等）均在不同程度上影响了有机 质的生烃率，对其有明显的催化作用。表3柴北缘

29、侏罗系烃源岩元素U Mn Mo V和Cs含量Tab.3Contents of Elements U，Mn， Mo， V and Cs of Jurassic Source Rocks in North Margin of Qaidam Basin元素采样数样品层位含量平均值 /10-6 克拉克值 /10-6U8J1、 J24.852.2Mn9J1、 J2930.40840.0Mo8J24.621.1V8J2161.37120.0Cs8J29.441.6注：元素 Mn 数据引自文献7；其余元素数据源自西北大学 大陆动力 学国家重点实验室。从图5 (a)可以看出：在加热时加入元素U与未加元素相比其

30、总生烃 量(CH4 C2H6 C3H8和C4H10明显增加，尤其是温度在500 C以内，这 一规律十分明显；在 400 C 时，生烃量 的增加达到高峰， 之后累计生烃 量趋于平缓。 这一现象在煤和油 页岩样品的试验中也很明显。从图 5 ( b) 可以看出：试验中加 入元素 Cs 和 V 对于碳质泥岩气体 CH4 的生成有促进 作用，生气 量明显增加，未加元素时进入生气高峰期的温度为 800 C, 而加入元素Cs和V后提前到600 C。从图5 (c)可以看出：加入元素Mn后， 碳质泥岩样品 CH4 产气量增加，相比未加元素其也 提前进入生烃高峰。从 图5 (d)可以看出：加入元素V和Mo后，碳质

31、泥岩总生烃量增加，同时元 素V的促进作用要强于元素m q从图5 (e)可以看出：加入元素Cs不仅可 以影响烃源岩烃类气 体的产气率，对无机的还原性气体 H2S 同样有促进作 用，生气高 峰与未加元素时相同，但生成量增加幅度较大。从图 5(f )以 看 出：煤中加入元素 Mo 对 C2H6 和 C3H8 的产气率都有不同程度 的促进作 用，且促进作用在温度为 200 C 400 C 区间内最为 显著，增加量最大。从图 5 还可以看出，通过加入金属元素 M n、 M o、V、 Cs、 U 等， 元素 U 及其伴生元素的富集能使烃源岩的烃类气体和非烃类 还原性气体的 生成量增加， 同时还使烃源岩生烃

32、高峰提前。 由此 可以推断，柴北缘侏罗 系地层中元素 U 及其伴生重金属元素的富 集可以促使该区油气烃源岩生烃 量增加并提早进入生烃阶段，而 伴生生成的还原性气体又反过来作用于含 U 物质使其还原成矿。3.3 多种能源矿产同盆共存的地质意义石油、天然气、 煤和砂岩型铀矿在同一盆地的沉积演化改造 过程中形 成、富集和成藏(矿)，其成因、分布、赋存层位相互 联系和影响 41 。 柴达木盆地单种能源矿产的研究已日渐完善，各能源矿产之间的相互作用是 该盆地能源矿产研究的弱点和难 点。从能源矿产的平面和赋存特征可以看出 石油、天然气、煤 和砂岩型铀矿之间有着明显的同盆共存现象， 其中柴西 地区油气 同盆

33、共存，柴北缘煤和煤成气、石油和天然气、煤成气和砂岩型 铀 矿等均有不同程度的共存和成生关系。 这些发现对于协同找矿 和勘探具有 一定的理论和实践意义。 除此之外， 一种能源矿产的 发现可能隐含有其他 能源矿产存在与否的重要信息 41 。柴北缘 北部尤其是鱼卡德令哈以北 一带， 是长年冻土带 42 ，而柴北 缘西段具有较好的煤成气成藏条件， 煤 成气源来自柴达木盆地西 南部的伊北凹陷下侏罗统和鱼卡赛什腾凹陷中 侏罗统烃源岩， 一部分气体大规模向北运移（图 4），因而可能在柴北缘 北部寻 找到天然气水合物， 尤其是在德令哈以北地区有望成为天然气水 合 物勘探的远景地带。 另外， 柴西地区和柴北缘有

34、可观的油砂资 源，柴北缘 也发现了大量的页岩气和数个砂岩型铀矿化点和异常 点43 。油页岩、 煤、碳质泥岩为生烃试验样品； 油页岩 +10%UO2CO3 表 示油页岩中加入质量分数为 10%的碳酸铀酰（ UO2CO）3 ；油页岩+20% UO2CO 表示油页岩中加入质量分数为 20%勺 UO2CQ3 其 他图例依此类推 图 5 元素 U 及其伴生元素对烃源岩生烃勺影响Fig.5Effects of U and Associated Elements on the Hydrocarbongenerating4 结语（1）石油、天然气、煤、砂岩型铀矿主要分布在柴达木盆 地周缘和 东部地区。 石油主

35、要分布在柴达木盆地西北部； 第四系 生物气分布在盆地 东部勺三湖地区， 侏罗系煤成气则在柴北缘勺 伊北凹陷和鱼卡凹陷存在数 个气田， 第三系油型气在盆地西部茫 崖坳陷也有富集； 目前已开采勺煤炭 资源分布在柴北缘； 砂岩型 铀矿分布在盆地北部勺冷湖、鱼卡、北大滩、 德令哈等地区。（2）在地层层位勺纵向分布上，石油赋存层位主要是古近 系、新近 系以及侏罗系中下统层位； 柴东三湖地区生物气储层和 气源岩层均为第四 系； 柴北缘煤成气主要在中下侏罗统； 煤主要 赋存在中侏罗统大煤沟组， 部分在下侏罗统小煤沟组。 铀矿化层 位主要为中下侏罗统煤系地层和渐新 统地层。（3）从多种能源矿产时空分布来看，油

36、气相伴生于柴西和 柴北缘； 柴北缘煤成气是侏罗系煤聚集成藏后期煤化作用形成 勺，与煤有着密切勺成生关系；铀矿化发育在煤系地层勺上部， 也具有明 显勺空间共存关系。 石油、天然气在层位上大部分重叠， 煤和砂岩型铀矿 层位相近，且含煤层位同时也是油气勺源岩层， 共存特征明显。（4）柴北缘中下侏罗统是油气源岩层、煤和砂岩型铀矿的 赋存层位， 同时富含元素 U、Mn、Mo、V、Cs 等。通过侏罗系烃 源岩生烃模拟试验， 元素 U、Mn Mo V 和 Cs 对烃源岩生烃均有 不同程度的促进作用。 加入元 素 U 使油页岩的总生烃量增加， 在 温度为 400 C 时作用更加明显；加元 素 Mo 使碳质泥岩

37、总烃生成 量增加且提前进入生烃高峰；加元素 Mn 使碳 质泥岩甲烷产气量 增加，在温度为 600 C 时达到生气高峰，较未加元素时提前； 加元素 Cs 碳质泥岩生烃量增加，并提前进入生烃高峰，同时使 H2S 的产气量增加； 加元素 V 也使碳质泥岩总生烃量增加，生烃 高峰提前。（5）柴北缘有机和无机矿产相互作用，有机的石油和煤型 气在运移、 逸散过程中使含 U 的层间氧化带还原成矿， 对柴北缘 砂岩型铀矿起到重要 的还原作用； 同时，含 U 层间氧化带中的元 素 U 及其伴生元素（ Mn Mo V, Cs 等）的富集又对柴北缘烃源 岩生烃演化 有着明显的催化作用。 目前勘探发现的柴北缘侏罗系 丰富的页岩气资源可U 富集有关。能与该区元素