莺歌海-琼东南盆地的有机成熟作用及油气生成模式

通过对莺歌海-琼东南盆地地质、地球化学的综合分析结合盆地动态模拟技术,系统论证了高地温梯度、强超压环境活动热流体的运移和聚集对有机质热演化和油气生成的强化作用,发现并论证了异常孔隙流体压力对有机质热演化和油气生成的抑制作用及其表现形式、动力学机制,并进行了化学动力学模拟。在此基础上,总结出高地温梯度、异常压力环境有机质的热演化和油气生成模式。     

沉积盆地地层古压力定量重建方法与研究实例

沉积盆地地层古压力重建是油气成藏研究的重要内容之一.针对目前各种古压力研究方法的优缺点,文章提出了地层古压力研究的新思路,即在超压主控因素定量分析的基础上,明确不同地质历史时期各种主控因素对超压的定量贡献,将流体包裹体、差异应力方法等获得的某一特定时间的古压力和流体-压实耦合模型获得的压力演化相结合,共同约束地层的压力演化史并最终获得地层的压力演化过程.明确地层演化过程中的超压主控因素是古压力恢复的基础和前提,文章分别给出了欠压实、天然气充注、原油裂解、温度降低和构造抬升/沉降等引起盆地地层超压因素的定量研究方法,并利用新的研究思路重建了四川盆地川中古隆起震旦系的常压、塔里木盆地塔北隆起奥陶系的弱超压和鄂尔多斯盆地苏里格气田二叠系的负压三个典型地区地层压力的演化过程.本文建立的地层古压力研究方法为重建海相盆地深层和古老层系的地层古压力演化过程提供了重要的研究方法和思路.     

流体孔隙压和断层面的摩擦生热

本文认真分析了地震破裂期间热迁移和流体流动对断层面热、水文学和力学响应的影响。采用数学模拟方法解释热、流体压力和应力场的耦合。结果表明,在地震期间,破裂面受热而达到孔隙流体热膨胀所需要的温度,热膨胀可抵消因流体流动产生的流体损失率和因孔隙膨胀产生的流体容积变化。这种条件一旦确立,孔隙流体增压和剪切强度迅速降低到足以将孔隙流体的热增压维持在岩石静压力值附近。如果初始流体压力是静水压力,那么破裂面上达到的最终温度将随深度而增加,这是因为达到接近岩石静压力值以前能够发生比较大的温度上升。热增压的速率主要取决于周围多孔介质的水力学特点、断层面的摩擦系数和滑动速度。如果渗透率超过10(-15)米~2,或多孔介质的压缩率超过10(-8)/帕,那么热增压起重大作用以前断层面上可能会发生摩擦熔融。如果摩擦系数低于10(-1);并且滑动速度低于10(-2)米/秒,那么在地震期间断层面上的热增压或摩擦熔融是否能引起断层动力剪切强度的降低尚不能确定。     

超压对有机质热演化的差异抑制作用及层次

有机质热演化由一系列平行而连续的反应构成. 不同热演化反应具有不同的活化能分布、产物浓度变化速率和体积膨胀效应, 其对超压的响应程度可以明显不同, 决定了超压对不同热演化反应和不同成熟度指标的差异抑制作用和层次. 通过对莺歌海盆地、琼东南盆地和渤海湾盆地东濮凹陷不同压力系统有机质热演化的综合对比分析, 识别出超压抑制有机质热演化的4个层次: (1) 超压抑制了有机质热演化的各个方面, 包括不同干酪根组分的热降解(生烃作用)和烃类的热演化; (2) 超压仅抑制了烃类的热演化和富氢干酪根组分的热降解, 而对贫氢干酪根组分的热演化不产生重要影响, 因此镜质体反射率未受到抑制; (3) 超压抑制了烃类的热裂解, 而对干酪根的热降解未产生明显影响; (4) 超压对有机质热演化的各个方面均未产生可识别的影响. 超压抑制有机质热演化的各个方面是源岩早期超压(超压在有机质成熟度较低时开始发育)和长期保持封闭流体系统的结果. 超压发育过晚、超压强度低、超压流体频繁释放等都可能导致超压对有机质热演化的各个方面均不产生可识别的影响. 在很多情况下, 超压对有机质热演化的抑制作用属于第2和第3层次, 需要用多种参数识别超压抑制作用.     

神木-榆林地区上古生界流体压力分布演化及对天然气成藏的影响

以神木-榆林地区石炭—二叠系的现今压力分布及其成因探讨为基础,以压实恢复、包裹体温压测试获得的古压力数据为约束,利用盆地数值模拟技术恢复出古压力的演化史.在此基础上,探讨了异常压力的发育、演化历史对天然气运移、成藏的作用.研究认为,研究区东南、西北部接近常压,大部分地区存在"负压",主要由致密储层压力难以测准、地势起伏与水势面的不协调导致的计算误差、地层抬升致使压力散失等引起.上古生界存在有利于形成超压的地质因素,在实测压力、压实研究和包裹体分析获得古压力数据约束下,以盆地数值模拟为主线,恢复出流体压力的演化历史.上古生界在地质历史上至少存在过两个异常压力高峰,其过剩压力幅度可达5～25MPa.受上石盒子组物性、超压双重封闭,天然气主要在山西组和下盒子组主力产层内聚集.中南部J3-K1中,K2中-E两个时期为天然气主要的运移成藏时期;而在N中后则属气藏的调整期.     

地震研究中的断层流体动力学问题

流体在断裂带地震周期中具有重要作用。 在地震流体研究中, 该文建议在如下几个方面加强研究力度: ① 断层渗透结构和断裂带古水文地质旋回的研究; ② 断裂带流体循环的尺度效应; ③ 流体分布、 循环与构造展布关系; ④ 断裂带深浅部流体关系研究。 在断层流体动力学研究中, 建议就某一发震断裂带开展系统研究, 并优先解决以下问题: ① 断裂带流体的起源和成分; ② 产生和维持高孔隙压力的构造环境和水文地质条件; ③ 断裂带及邻近岩体流体运移及重新分布的机制; ④ 取得断裂带孔隙压力变化的数量知识; ⑤ 垂直方向和水平方向流体孔隙压力变化范围; ⑥ 地震周期中流体迁移与孔隙压变化规律。     

古温标重建沉积盆地热史的能力探讨

通过对理论热史模型的正反演计算,对现今沉积盆地热史研究中两类常用的古温 标镜质体反射率和磷灰石裂变径迹在恢复盆地热史方面的能力进行了探讨．结果表明两类 古温标都不能可靠地反映整个受热过程,镜质体反射率只能恢复样品经历的最高古地温,磷 灰石裂变径迹可以重建近期降温过程,两类古温标存在互补性．同时指出这一结果是由古温 标本身的成熟演化机制决定的．在实际应用时,必须密切结合研究区的构造演化,联合多种 方法和手段,才有可能使热史分析结果符合客观实际．     

胶东金成矿系统的末端效应

胶东是中国最大的金矿集中区,金成矿作用具有瞬时性,是在同一成矿构造背景和同一流体成矿系统下完成的.胶东金矿床中控制金沉淀的两个重要机制,硫化和流体不混溶作用,均消耗成矿流体中的硫. H_2S从主成矿流体中逃逸,总硫浓度降低,不仅可导致金的高效沉淀,还能引起还原性矿物磁黄铁矿和氧化性矿物磁铁矿等矿物的沉淀.脉石矿物石英的溶解度受温度、压力和CO_2含量的影响,在低温时受压力影响小、在高温时受压力影响大,在低压时受温度影响小、在高压时受温度影响大.可以根据建立的石英溶解度模型,解释成矿脉体中石英溶解-再沉淀行为和不同类型石英脉的形成机制.也正是多期成矿流体活动,造成胶东金矿脉石英具有复杂的环带或溶蚀结构.胶东金矿主成矿期内的黄铁矿在单颗粒尺度显示出复杂的显微结构特征,微量元素(主要为富As环带与金的耦合)和硫同位素组成同样有一定规律性变化.富As流体可能是由于初始成矿流体流经富As的变沉积岩地层所导致,黄铁矿边部As-Au振荡环带的产生则与断层活动导致的压力波动和流体发生局部相分离有关.胶东金矿床中存在金成色的时空演化,水/岩反应(硫化作用)是早期金矿化的成矿机制,形成相对高成色金,而后期在浅部显著降压及伴随的流体相分离是晚期金矿化的成矿机制,形成低成色金.克拉通破坏背景下,新生下地壳发生角闪岩相-麻粒岩相的变质脱水,形成富含Au和CO_2的成矿流体.流体沿深大断裂及其次生构造上升,形成大规模断裂控制的金矿床.     

地壳中的成矿地质流体体系

本文论述了地质流体研究的学科前缘性．认为地壳中可划分出六大类不同的成矿地质流体体系：（1）与大陆地壳中─酸性岩浆热事件有关的热液流体体系（2）与海底基性火山活动有关的热浪喷流派体体系（3）与海相沉积盆地演化有关的盆地流体体系（4）与区域变质作用有关的变质流体体系（5）与地幔排气过程有关的深部流体体系（6）与大型剪切带的发生演化有关的流体体系并简要讨论了每个成矿流体体系的发生、演化、特征和成矿作用．     

济阳坳陷新生代构造-热演化历史研究

沉积盆地的热历史是盆地的构造演化研究和油气资源评价及油气成藏的重要参数.本文利用磷灰石裂变径迹和镜质体反射率古温标模拟计算了济阳坳陷70口单井新生代以来的热演化历史,在此基础上分析了济阳坳陷内东营、沾化、惠民和车镇4个凹陷的地温梯度演化特征.研究结果表明,济阳坳陷新生代以来的古地温梯度是逐渐降低的,但在早第三纪时期下降的幅度较大,而在晚第三纪－第四纪则下降的幅度明显较小;济阳坳陷在孔店组沉积时期的地温梯度为540～500℃/km之间,沙河街沉积时期为500～400℃/km,东营组沉积时期为400～385℃/km,晚第三纪时期为385～355℃/km,第四纪以来基本未变.坳陷内4个凹陷的古地温梯度演化存在差异,特别是在早第三纪末期的东营构造运动以后,各凹陷的地温梯度演化差异更加明显.在晚第三纪时期,济阳坳陷各凹陷的地温梯度变化均较小,地温梯度的高低依次为东营凹陷、沾化凹陷、惠民凹陷和车镇凹陷.车镇凹陷的古地温梯度在整个新生代演化历史中均是济阳坳陷最低的.这种地温演化的差异与各凹陷的构造沉降演化史密切相关,同时地温演化差异也导致了各凹陷的烃源岩在生烃门限深度的差异.济阳坳陷的古地温梯度演化特征反映了济阳坳陷由断陷向坳陷的构造演化特征.     

固体地球观向流体地球观的概念更新

长时间内人们把地球看成为一个固体星球，忽视流体在地球动力学中非常重要的作用.在本文中我们将列举一系列的资料来证明它.此流体由H\|A\|C\|O\|N\|S组成.H (氢, 卤素和热), A (碱金属, 例如 Na, K等.), C (碳), O (氧), N (氮), S (硫族).此流体从深部外地核H, H2流向上进入地幔演化为H\|HACONS, 向上到上地幔演化为A\|HACONS, 向上进入地壳后演化为O\|HACONS. 此流体可以使固体地幔，地壳发生弱化，变软，熔融和排气，结果造成地球动力学及大地构造运动和众多自然灾害.     

流体注入激活裂缝的滑动条件及模式研究

为探讨流体注入激活裂缝的潜在物理机制,采用锯切砂岩圆柱试样开展一系列三轴注入-驱动剪切实验,研究流体注入激活裂缝的滑动条件及模式。结果表明,裂缝滑动的开启强烈依赖于裂缝所处的应力状态和裂缝面粗糙特征,流体压力是主要诱因,流体压力非均匀分布程度和渗透率演化是次要诱因;流体增压速率调控着裂缝的滑动模式。裂缝面粗糙特征及渗透率演化特征与裂缝滑动速率呈正相关,与流体增压速率呈负相关。在室内实验条件下,当有效正应力达到20 MPa、库仑破裂应力超过1.6 MPa时,将对裂缝稳定性构成严重威胁,这对于评估流体注入激活天然断层失稳问题具有一定的参考意义。     

鄂尔多斯盆地构造热演化史及其成藏成矿意义

地层测温、热导率、生热率测试资料研究表明鄂尔多斯盆地现今平均地温梯度为2.93℃/100m,平均大地热流值为61.78mW/m2,属于中温型盆地.现今地温梯度、大地热流值具有东高西低的分布特征.在伊盟隆起东胜铀矿区直罗组砂岩生热率明显变高,高于泥岩的生热率,反映存在金属铀异常.在对盆地现今地温场研究的基础上,应用多种古地温研究手段恢复了盆地中生代晚期的古地温及古地温梯度,根据中生代晚期古地温梯度异常及火成岩活动年龄测试结果确定了中生代晚期早白垩世存在一次构造热事件.以建立的热史模型为约束条件,应用盆地模拟软件进行了热史模拟,重新恢复了鄂尔多斯盆地不同构造单元的构造热演化史.鄂尔多斯盆地构造热演化史对油气、煤、金属铀矿的形成、演化、成藏(矿)有重要的控制作用,特别是中生代构造热事件.无论是下古生界气源岩还是上古生界气源岩,天然气大规模生成期均在中生代晚期的早白垩世.三叠系延长统主要生油期也是在早白垩世.对于石炭—二叠系、三叠系及侏罗系的煤化过程而言,煤的最高热演化程度也是在早白垩世达到的.早白垩世也是金属铀矿重要的成矿期.     

利用流体包裹体分析技术研究地震和断层活动的进展

矿物中的流体包裹体记录了地球古流体的形成和演化、矿物的形成环境等各种地质信息。利用微区微量测量技术测定断裂带脉石矿物流体包裹体可以获得断层和地震活动的信息,延长认识地震复发周期的时间,对确定地震活动规律有重要意义。迄今为止,地震流体研究主要是关于宏观区域流体(水和气体)变化规律及其与地震的关系,对微区微量流体的研究很少。本文扼要介绍了地震和构造活动中流体作用与流体包裹体拉曼光谱测量技术,综述了流体包裹体(FI)分析在地震与断裂活动方面的研究进展,并提出了进一步研究的领域,以期促进微区微量地震流体研究和应用。     

(U-Th)/He年龄约束下的塔里木盆地早古生代构造-热演化

塔里木盆地早古生代碳酸盐岩沉积时期的热历史由于缺乏有效的古温标进行热史恢复,一直是困扰该区下古生界烃源岩演化研究的难题.磷灰石和锆石的(U-Th)/He热定年技术是近年来用于沉积盆地热史研究的新技术,可以用来揭示地层的构造抬升和热历史.本文利用塔里木盆地典型井中古生界层系的古温标来恢复古生代的热史.这些井在海西期长期隆升、遭受强烈的剥蚀、后期埋藏深度较小,因而古生界层系中的古温标可以保留原始热信息,从而反映古生代的温度状况.本文通过对这些钻井样品进行磷灰石和锆石(U-Th)/He年龄测试,并结合磷灰石裂变径迹和等效镜质体反射率等古温标,综合模拟计算了塔里木盆地不同构造单元的KQ1和T1井早古生代的构造-热演化历史.模拟结果表明,塔里木盆地塔东北和巴楚隆起区古生代热演化存在差异.巴楚隆起区T1井在寒武纪末期的古地温梯度仅为28～30℃/km,奥陶纪的地温梯度增高至30～33℃/km之间,志留-泥盆纪地温梯度为31～34℃/km;塔东北的KQ1井区奥陶纪的地温梯度可达35℃/km,志留-泥盆纪地温梯度为32～35℃/km.因此,(U-Th)/He年龄结合其他古温标综合模拟的方法可以很好地揭示沉积盆地的热历史,特别是该方法为塔里木盆地早古生代的热史恢复提供了新的途径.     

查干凹陷中、新生代构造-热演化史

查干凹陷是中国内蒙古银根-额济纳旗盆地中最具有勘探潜力的凹陷.为了揭示其构造-热演化历史,本文利用35个磷灰石裂变径迹和119个镜质体反射率数据,采用耦合反演的方法恢复了查干凹陷白垩纪以来的热历史.结果显示查干凹陷白垩系具有高的古地温梯度,并且查干凹陷经历了地温梯度快速增加阶段(K1b-K1s),地温梯度高峰阶段(K1y),高地温延续阶段(K2w)和热沉降阶段(Cz)四个构造-热演化阶段.此外,基于热史恢复结果,正演获得查干凹陷高的古地温梯度有利于烃源岩成熟生烃,早白垩世的高古地温梯度控制着该地区的烃源岩有机质的热演化.本文的研究成果可以为下一步油气资源评价和勘探决策提供基础依据.     

平行多裂隙模型中换热单元体对EGS釆热的影响

增强型地热系统(EGS)是开发深层高温地热能的有效途径.本文在垂直单裂隙模型(SVFM)的基础上构建了平行多裂隙模型(MPFM),验证了其可靠性及优越性,创新地提出了换热单元体(HTU)的概念,将对整体热储层的研究集中于采热基本单元上,并利用此模型对EGS采热过程中裂隙流体及热储层温度场的演化进行模拟.基于介质分类,将采热的影响因素分为流体和岩体.本文针对岩体热储层分别设计多组案例,分析了岩体HTU尺寸及储层初始温度对釆热的影响.结果表明,HTU的厚度与流体产出温度呈负相关,但与热储层的热采率呈正效应;HTU的长度与采出温度和热储寿命呈正相关;热储层的初始温度也与流体采出温度呈正相关,对热储寿命影响不大.因此,热储层激发越充分,对流换热越充分,采热效率越高.注采策略应与热储层的激发情况相配合,才能取得较好的热开采效果.     

郯庐断裂中段两侧坳陷的新生代构造－热演化特征

郯庐断裂带两侧分布众多的坳陷，其构造－热演化历史对于这些含油气坳陷的油气成藏起到重要的作用.本文利用镜质组反射率和磷灰石裂变径迹古温标模拟计算了郯庐断裂带中段两侧6个坳陷120口单井的热演化历史，在此基础上得到各坳陷新生代的地温梯度演化特征.总体上，郯庐断裂两侧坳陷的古地温梯度在新生代是逐渐降低的，在古近纪较高而新近纪仅比目前的地温梯度略高；结合构造沉降史的恢复结果，认为其反映了研究区由断陷向坳陷转化的构造演化特征.根据各坳陷古地温梯度的演化模拟结果，距离郯庐断裂带不同位置的坳陷其古热场特征存在差异.位于断裂带内的辽河盆地、渤中和昌潍坳陷古热场较高(第三纪初期的地温梯度达到57～59 ℃/km)，且辽河盆地和昌潍坳陷在第三纪地温梯度一直处于较高的状况，而渤中坳陷新近纪时期的较低地温梯度是由于其大的构造沉降所致.远离郯庐断裂带的冀中和临清坳陷的古热场及其演化程度均是较低的，第三纪初期的地温梯度分别为53 ℃/km和50 ℃/km.由此推测郯庐断裂带在第三纪以来的活动性对其两侧地区热场的影响较大.郯庐断裂带两侧坳陷地温场的差异在宏观上受控于郯庐断裂的演化，在局部地区受控坳(盆)断裂等构造的影响.     

超低渗透率测量仪的测试标定及初步测量结果

低渗-超低渗透率测量是流体渗流力学和岩石物理学研究领域的热点问题.断层带流体输运的定量化研究对于了解断层的力学性质和预测地下流体的流动具有重要意义.文中介绍了新研制的超低渗透率测量系统和工作原理.这套设备使用稳态法和目前逐渐流行的孔隙压力振荡法进行测量,其孔隙流体为蒸馏水和氮气,最高围压可达200M Pa,孔隙压上限为...     

蔡家营、大井多金属矿床成矿流体和成矿作用

大井和蔡家营矿床流体包裹体均一温度范围相近. 均一温度-盐度关系表明大井矿床是富锡和富铜两种流体的叠加成矿, 而蔡家营矿床是一种流体的连续演化成 矿. 包裹体古流体稀土元素的研究进一步证实大井锡成矿阶段流体来源于地壳重熔岩浆、铜铅锌成矿阶段与蔡家营矿床铜铅锌阶段成矿流体均来源于地幔, 初步表明大井与蔡家营矿床铜铅锌成矿应属华北克拉通东部中生代强烈构造体制转折和伸展过程中引发的岩浆流体成矿作用的同一构造热事件的产物.