济阳坳陷新生代热演化特征研究

本文综合应用镜质组反射率法和磷灰石裂变径迹法恢复了济阳坳陷新生代地温演化历史,结果表明济阳坳陷古地温梯度在新生代是逐渐降低的,其中古近纪比新近纪下降的幅度大;同时济阳坳陷内各凹陷的古地温梯度演化也存在差异,特别是古近纪末期的东营构造运动后,各凹陷的地温梯度演化差异更加明显;根据各凹陷的古热场恢复,新近纪以来东营凹陷的古地温最高,其次是沾化凹陷,惠民凹陷和车镇凹陷的古地温较低;烃源岩的生烃演化历史与其经历的古热场密切相关,古地温梯度越高的地区,烃源岩进入生烃门限的深度就越浅、时间越早。     

昌潍坳陷新生代古地温分析

昌潍坳陷是胜利油田重要的外围勘探区域,确定其古地温对研究其生烃史和油气成藏史具有重要的意义.综合应用镜质体反射率和磷灰石裂变径迹方法反演得到了其新生代热史演化规律,得出昌潍坳陷新生代古地温梯度演化趋势从古到今逐步降低的结论.同时间接证明了综合镜质体反射率和磷灰石裂变径迹反演东部简单盆地热史是一种行之有效的方法.     

济阳坳陷中、新生代成熟度曲线及其在剥蚀量计算中的运用

在地温场的作用下,样品的镜质体反射率与埋深呈指数关系。依据大量的分析测试数据,拟合了济阳坳陷新生代成熟度曲线关系式,并根据济阳坳陷中、新生代古地温梯度、古地表温度的差异性,推算出中生代成熟度曲线关系式,为该地区分析、判断烃源岩的成熟度提供了参考依据。在此基础上,利用热史演化与构造升降的对应关系,介绍了利用镜质体反射率资料推算地层剥蚀量的两种具体方法,并就济阳坳陷中生界与古生界不整合面的地层剥蚀量进行了实例分析。结果表明,发生于晚三叠世的印支运动造成了济阳坳陷区3000余米的地层剥蚀,剥蚀掉的地层包括早、中三叠世沉积的全部地层及石炭系顶部的部分地层,从而得出济阳坳陷区三叠纪地层的缺失不是沉积缺失,而是剥蚀缺失的认识。     

渤海湾盆地济阳坳陷热历史及构造—热演化特征

根据镜质组反射率和磷灰石裂变径迹古温标方法模拟的济阳坳陷地温演化情况表明,地温梯度在坳陷的演化过程中是逐渐降低的。在孔店组-沙河街组沉积期间地温梯度是较高的,最高可达5.5～6.0℃/100m,但在此期间地温梯度下降较快,在东营组沉积时期降为3.5～4.5℃/100m;在馆陶组沉积时期地温梯度变化很小,至第三纪末地温梯度已降至目前的3.5℃/100m左右。济阳坳陷的构造沉降特征表现为孔店组至沙四段沉积期间(65～43Ma)的快速构造沉降阶段和沙三段沉积(43Ma)以后的热沉降阶段,盆地的地热史模拟结果和构造沉降所揭示的坳陷演化阶段具有很好的对应关系。坳陷热历史研究为渤海湾盆地的构造-热演化提供了重要的认识。     

渤海湾盆地中南部干热岩选区方向

渤海湾盆地是我国华北油气开发的主战场,多年的油气勘探开发积累了大量钻井、测录井及测温数据。通过对区内深钻井测温数据的分析研究,发现中南部的冀中坳陷、黄骅坳陷、临清坳陷和济阳坳陷是干热岩地热资源的主要富集区,温度≥180 ℃的热储主要发育在基岩潜山或斜坡区,埋深适宜,温度较高,有一定的天然孔渗条件。4个主要坳陷区4 000 m以深钻井平均地温梯度范围为3.07~3.32 ℃/100 m,5 000 m以深钻井平均地温梯度范围为2.96~3.27 ℃/100 m,埋深越大,地温梯度越低。坳陷区埋深在4 309~6 261 m时相继达到180 ℃温度,为干热岩目标埋深范围。不同坳陷、区块和井区达到180 ℃干热岩温度界限的深度相差较大。下古生界、中元古界和太古宇三套热储是渤海湾盆地中南部最具开发利用潜力的干热岩热储类型。冀中坳陷主要发育奥陶系灰岩、寒武系白云岩和中元古界白云岩热储,黄骅坳陷以奥陶系灰岩热储为主,济阳坳陷发育寒武系-奥陶系灰岩和太古宇变质岩热储,临清坳陷主要为奥陶系灰岩热储。坳陷区的凹中和凹边凸起区,顶面埋深3 000~5 000 m的前中生界潜山是主要的勘探方向,冀中坳陷河西务、长洋淀等潜山,黄骅坳陷南大港、千米桥等潜山,济阳坳陷桩西孤北等潜山,临清坳陷马场、文留等潜山是干热岩勘探开发有利区。干热岩勘探可与深层油气勘探开发相结合,进行不同类型资源的兼探和综合开发利用。     

鲁西隆起和济阳坳陷新生代隆坳耦合关系

为探讨鲁西隆起的抬升史,研究鲁西隆起和济阳坳陷之间的隆-坳演化关系,进一步揭示渤海湾盆地的演化特征,主要利用裂变径迹分析和裂变径迹t-T模拟方法建立了新生代鲁西隆起的抬升史和济阳坳陷的沉降史。鲁西隆起三期抬升史分别为62～53Ma、44～37Ma和23～20Ma,济阳坳陷在65～46Ma和46～38Ma期间为快速构造沉降期,构造沉降量大,23Ma左右坳陷抬升。对比研究表明,新生代鲁西隆起的抬升与济阳坳陷沉降之间存在隆-坳耦合关系。鲁西隆起的抬升控制了济阳坳陷烃源岩的形成、油气运移时间和油气分布由南向北迁移,并为济阳坳陷古潜山油藏提供了有效的储集空间。研究还认为,鲁西隆起与济阳坳陷的隆坳耦合关系是渤海湾盆地及周边山系盆山耦合事件的一个组成部分。     

渤海湾盆地临清坳陷东部热演化历史和成烃史

利用磷灰石裂变径迹和镜质体反射率古温标模拟计算的临清坳陷热演化历史,古地温梯度在总体上是逐渐降低的:孔店组沉积时期为4.2~5.0℃/100m,沙河街组沉积末期地温梯度降低至3.4℃/100m±,但在东营组沉积末期地温梯度有一增高的现象(3.5℃/100m),这可能与东营组沉积末期的抬升剥蚀有关;馆陶组沉积末期降至3.2℃/100m,现今为3.0℃/100m。临清坳陷的现今地温分布和古地温梯度均低于邻区的济阳坳陷、昌潍坳陷、冀中坳陷及黄骅坳陷。这种坳陷之间热演化的差异可能与郯庐断裂的活动有关。构造沉降史的恢复表明:其次级单元莘县凹陷和德州凹陷的构造演化存在差异。正是由于这种构造演化的差异性导致了南部的莘县凹陷古地温梯度整体高于北部的德州凹陷。热演化历史的差异又决定了主要烃源岩生烃史的差别:德州凹陷烃源岩基本未进入成熟生烃状态,而莘县凹陷的主要烃源岩(孔店组和沙河街组四段)大都达到了较成熟或处在生油高峰状态。     

华北克拉通南部地区现今地温场特征及其地质意义

在系统分析华北克拉通南部地区现今地温场数据的基础上,对该区现今地温场特征进行了系统的研究,对其控制因素及其油气地质意义进行了探讨。该区现今地温梯度平均为2.69℃/100 m,大地热流平均为5654 mW/m2,地温场特征表现为北高南低,东高西低,与中国东部热盆、西部冷盆相比,华北克拉通南部地区属于一种过渡类型。现今地温场主要受岩石圈厚度、构造特征和地下水活动的影响。华北克拉通南部不同地区热演化过程及其结果不同,开封坳陷、周口坳陷中部局部凹陷带现今地温场代表了该区最高的热演化状态并影响着古生界烃源岩成烃。其他地区现今地温则小于古地温,古地温决定了这些区域古生界烃源岩成烃。     

塔里木盆地典型砂岩油气储层自生伊利石K-Ar同位素测年研究与成藏年代探讨

塔里木盆地共发现 8套砂岩油气储层 ,对其中的 5套典型砂岩油气储层进行了自生伊利石K Ar同位素测年分析与研究。利用该项技术对其成藏史进行初步探讨是本次研究的主要目的。中央隆起下志留统沥青砂岩的自生伊利石年龄为 383.4 5～ 2 35 .17Ma ,表明志留系古油藏形成于加里东晚期—海西晚期 ;上泥盆统东河砂岩的自生伊利石年龄为 2 6 3.82～ 2 31.34Ma ,表明东河砂岩油气藏主要形成于海西晚期 ;库车坳陷依南 2气田 (依南 2井 )下侏罗统阳霞组砂岩的自生伊利石年龄为 2 8.0 8～ 2 3.85Ma ,表明油气充注发生在中新世以来 ;喀什凹陷阿克莫木气田 (阿克 1井 )下白垩统砂岩的自生伊利石年龄为 2 2 .6 0～ 18.79Ma ,表明中新世可能有古油气运移或古油藏形成 ;库车坳陷迪那 2气藏 (迪那 2 0 1井 )古近系砂岩中的伊利石主要为碎屑成因 ,不能用于进行油气成藏史研究 ,但该气藏白垩系砂岩的自生伊利石年龄为 2 5 .4 9～ 15 .4 7Ma ,表明可能为中新世成藏。本次研究表明 ,该项技术在塔里木盆地初步显示出较好的应用效果 ,具有较为广阔的应用前景。     

未熟-低熟油流体特征--以济阳坳陷古近系为例

对济阳坳陷古近系储层中流体包裹体的研究进一步证明，其油气属未熟—低熟油气。除了油藏埋深浅、地层时代新、为自生自储同生油藏外，还具下列特征：油气生成温度低，包裹体均一温度范围为53～115℃；处于低演化阶段，储层中主要的包裹体类型是纯液态烃包裹体及纯液体盐水溶液包裹体。包裹体烃类成分中重烃及丁烷含量高，重烃平均占总烃的52．14％，丁烷平均占总烃的14．46％；流体压力高，估算的流体压力范围是10．0～40．5MPa；盐度较高；还原环境；古地温梯度高，为3．830℃／100m等流体特征。研究结果为该坳陷油气成因及识别未熟—低熟油成油物理化学条件等提供了信息。     

南海北部神狐水合物赋存区浅表层沉积物自生矿物特征及其成因探讨

通过对南海北部神狐海域Site5B和Site4B站位岩心柱沉积物中自生矿物的类型、形貌特点、丰度和稳定同位素特征的研究,探讨了自生矿物的成因机制。研究表明,沉积物中主要发育黄铁矿和碳酸盐类自生矿物。两个站位中发育的自生矿物的丰度、分布位置、晶体形貌和个体大小等存在明显差异,可能与不同站位中甲烷通量和深部构造有关。自生黄铁矿可能是硫酸盐与甲烷等烃类气体或有机质的厌氧氧化作用的产物,极低负值的硫同位素值可能与硫酸盐还原菌和单质硫歧化菌共同参与有关。自生碳酸盐矿物的成因则相对复杂,其形成过程受多种因素的综合影响。碳同位素值未表现出极低负值,可能是甲烷、有机质和正常海水等碳源混合的结果。     

Methane-derived authigenic carbonates from the northern Gulf of Mexico — MD02 Cruise

Authigenic carbonates were sampled in piston cores collected from both the Tunica Mound and the Mississippi Canyon area on the continental slope of the northern Gulf of Mexico during a Marion Dufresne cruise in July 2002. The carbonates are present as hardgrounds, porous crusts, concretions or nodules and shell fragments with or without carbonate cements. Carbonates occurred at gas venting sites which are likely to overlie gas hydrates bearing sediments. Electron microprobe, X-ray diffraction (XRD) and thinsection investigations show that these carbonates are high-Mg calcite (6–21 mol% MgCO₃), with significant presence of framboidal pyrite. All carbonates are depleted in ¹³C (δ¹³C = − 61.9 to − 31.5‰ PDB) indicating that the carbon is derived mainly from anaerobic methane oxidation (AMO). Age estimates based on ¹⁴C dating of shell fragments and on regional sedimentation rates indicate that these authigenic carbonates formed within the last 1000 yr in the Mississippi Canyon and within 5500 yr at the Tunica Mound. The oxygen isotopic composition of carbonates ranges from + 3.4 to + 5.9‰ PDB. Oxygen isotopic compositions and Mg²⁺ contents of carbonates, and present in-situ temperatures of bottom seawater/sediments, show that some of these carbonates, especially from a core associated with underlying massive gas hydrates precipitated in or near equilibrium with bottom-water. On the other hand, those carbonates more enriched in ¹⁸O are interpreted to have precipitated from ¹⁸O-rich fluids which are thought to have been derived from the dissociation of gas hydrates. The dissociation of gas hydrates in the northern Gulf of Mexico within the last 5500 yr may be caused by nearby salt movement and related brines.     

华北地台串岭沟组砂脉中自生碳酸盐沉淀和自生黄铁矿——中元古代甲烷厌氧氧化的沉积证据

华北中元古界串岭沟组暗色页岩中普遍发育的砂脉构造被解释为气体逃逸形成的沉积构造。在砂脉和相邻围岩中发现有自生碳酸盐沉淀和自生黄铁矿。自生碳酸盐主要由白云石组成,表现为微晶质条带或隐晶质斑块状胶结物。微晶白云石条带多出现在有机质纹层密集发育的部位,沿微生物膜两侧发育;而隐晶质斑块多以胶结物形式充填粒间孔隙或沿砂脉外缘密集产出。围岩中共生草莓状黄铁矿,砂脉中有具环带黄铁矿。这种特殊的矿物组构以及富有机质沉积和丰富的微生物成因构造(MISS)均表明串岭沟组形成于缺氧环境。层面发育的气泡构造为砂脉的气体逃逸成因提供了支持,而自生碳酸盐和黄铁矿则是沉积浅层硫酸盐-甲烷转换带(SMTZ)甲烷厌氧氧化(AOM)和细菌硫酸盐还原(BSR)的产物;气体源于有机质的厌氧分解和甲烷菌活动。砂脉中发现有疑似微生物化石,围岩含古菌和硫细菌生物标志物,表明有发生AOM和BSR作用的条件。串岭沟组砂脉中识别的自生碳酸盐沉淀及其AOM成因对进一步认识中元古代古海洋与古气候条件具有重要意义。由于海洋的低硫酸盐浓度,SMTZ带很浅,海底沉积层的甲烷仅少量被AOM消耗;而大量甲烷进入大气必然导致中元古代强烈的温室气候效应。     

准噶尔盆地玛湖凹陷风城组页岩自生长英质矿物的成因机理及其储层改造意义

玛湖凹陷二叠系风城组是近几年准噶尔盆地页岩油接替的主攻领域,但其页岩成岩改造强烈,原始岩性归属尚不明确。X射线粉晶衍射测得风城组页岩黏土矿物含量普遍较低（<10%）,长英质矿物含量较高（60%~80%）。薄片分析发现风城组长英质页岩存在三种类型：① 粉砂级（4~63 μm）长石和石英碎屑含量丰富,为典型的粉砂岩;② 燧石条带和团块发育,为富硅页岩;③ 长英质基质发育,呈非碎屑状,且火山尘及火山玻璃少见,其矿物组成和形态与典型的黏土岩、粉砂岩及沉凝灰岩明显不同。背散射图像和高精度扫描电镜测得该长英质基质由碎屑和自生石英、钾长石和钠长石共同组成,可见黏土矿物、碎屑钾长石和钠长石向自生石英转化,碎屑钾长石向自生钠长石转化。通过调研全球中新生代碱湖沉积中自生硅酸盐矿物组合特征和成岩演化规律,探讨了二叠系风城组“贫”黏土矿物和“富”自生长英质矿物的原因,并提出风城组发育一类“改造长英质页岩”,主要由原始黏土和长石碎屑矿物和火山物质经过多期成岩改造而成。早期高碱（pH>9）沉积和成岩环境增加了SiO2溶解度和元素铝的活性,导致黏土矿物、泥级—细粉砂级长英质碎屑、火山灰等在入湖后发生“溶解、转化”,形成次稳定的硅酸盐矿物,如沸石和含镁蒙皂石,在经历漫长埋藏成岩后进一步转化为更为稳定的石英、钾长石和钠长石。碱湖页岩的成岩改造过程消耗了黏土矿物和火山灰,极大增加了页岩脆性,同时伴生了大量基质溶孔和晶间孔,是一类优质的页岩储层。     

油气成藏^40Ar-^39Ar定年难题与可行性分析

油气成藏作用伴生的矿物种类少,主要为碳酸盐矿物,以及少量石英和黄铁矿等,这些矿物均不适合用传统同位素年代学方法进行年龄测定,因此,油气成藏年龄是同位素年代学尚未解决的一大科学难题。^40Ar-^39Ar（K-Ar）法是可能应用于油气成藏年龄测定的首选同位素定年方法。从^40Ar-^39Ar法的优点和实验技术的角度,讨论了油气田样品^40Ar-^39Ar定年面临的主要技术难题、测定对象、测定方法和可行性。有机杂质气体纯化装置的研制成功,为开展油气成藏^40Ar-^39Ar年代学研究,并获得可靠的同位素年龄数据奠定了实验技术基础。     

自生伊利石同位素年代学在钾盐矿床中的应用展望

伊利石是一种层状硅酸盐矿物,层间主要为钾离子,可利用K-Ar法、Ar-Ar法和Rb-Sr法等相关的测年方法来分析和限定与自生伊利石有关的地质事件的时代,例如盆地演化历史、热液活动、构造活动和油气运移。本文讨论了利用钾盐矿床中自生伊利石进行蒸发岩地层年代学研究的可能性。虽然多数研究表明温度是控制自生伊利石形成的主要控制因素,即自生伊利石一般形成于温度较高的条件下,但一些研究表明在地表温度的盐湖环境中也可形成自生伊利石,此种环境下控制自生伊利石形成的主要因素为流体成分。这构成了利用自生伊利石定年来研究蒸发岩地层时代的理论基础。然而在实际研究过程中仍存在很多问题,需进行进一步的研究。     

储层砂岩中自生绿泥石对孔隙结构的影响——来自鄂尔多斯盆地上三叠统延长组的研究结果

通过对鄂尔多斯盆地陇东地区延长组10个砂岩样品的薄片分析、X射线衍射分析、扫描电子显微镜分析、物性分析和压汞分析,研究了这些砂岩中自生绿泥石含量与各种孔隙结构参数之间的关系。研究结果表明：①在孔隙度变化不大的情况下,随着自生绿泥石含量的增加,砂岩的渗透率降低,排驱压力和中值压力增加,与之对应的喉道半径显著减小,同时喉道均值和各种类型喉道的百分数也都显著降低。②自生绿泥石含量的增加可以改善喉道的分选性和非均质性,但这是牺牲了大喉道的数量来实现的。③砂岩中自生绿泥石含量的增加还会显著降低退出效率。因此,在孔隙度类似的前提下,以孔隙衬里方式产出的自生绿泥石含量的增加,会降低砂岩储层的质量并影响烃类开发的效果。     

四川盆地须家河组砂岩储层中自生绿泥石的来源与成岩演化

由于在成岩过程中能有效抵抗上覆岩层的机械压实作用,抑制石英在颗粒表面成核的数量,自生绿泥石包膜对四川盆地须家河组砂岩储层的原生粒间孔的保存起到了重要的作用。须家河组早期自生绿泥石物质来源主要有同沉积的富铁沉积物的溶解、河流溶解铁的絮凝沉淀以及相邻泥岩压释水的贯入,主要以新生沉淀形式集中形成于同生期至早成岩早期。成岩中后期,由于下伏富Mg流体沿裂缝系统的持续进入,须2段的自生绿泥石的继续生长得到了充足的物质来源,其MgO的含量随地层深度明显增加,而须4段后期再生长现象不明显。该区自生绿泥石包膜对储层物性的影响通过绿泥石含量与参与孔隙度的关系以及孔隙度分布频率图可以得到较好的评估。从对储层的影响来说,自生绿泥石包膜存在一个最合适的厚度值,超过或低于这个值就会对储层造成负面影响而无法保护储层,该区此最适合的厚度值为5～10 μm。     

砂岩中自生绿泥石的产状、形成机制及其分布规律

砂岩中自生绿泥有4种产状：颗粒包膜、孔隙衬里、孔隙充填和蜂窝状;3种成因类型：粘土矿物转化、物质的溶蚀结晶和富铁镁外来流体的渗入。时间形成顺序为：颗粒包膜绿泥石→孔隙衬里绿泥石→孔隙充填绿泥石;蜂窝状绿泥石的形成时间取决于外来流体的渗入时期。绿泥石的表面电荷特性受成岩流体pH的控制,并进而影响其产状。绿泥石的分布受铁镁物质的来源、孔隙流体性质、温度、砂岩的成分和结构控制,且不同产状的绿泥石具不同的空间分布规律,颗粒包膜绿泥石主要由沉积环境控制,孔隙衬里绿泥石由砂岩中富含铁镁的岩屑和黑云母等的分布约束,孔隙充填绿泥石受砂岩结构影响;蜂窝状绿泥石取决于外来流体的渗流特征。     

综合大洋钻探计划311航次沉积物中自生碳酸盐岩碳、氧稳定同位素特征

为了探索水合物背景下沉积物中自生矿物响应,对采自综合大洋钻探计划（IODP）311航次沉积物中自生碳酸盐岩颗粒进行了矿物组成、形貌特征和碳、氧稳定同位素特征等研究。X光粉晶衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）结果显示碳酸盐岩颗粒的主要矿物成分是铁白云石和方解石,呈多孔状结核和不规则状集合体产出。碳酸盐岩颗粒的碳稳定同位素δ¹³C_PDB低至-41.50‰,证实其碳源源自甲烷,其成因与甲烷厌氧氧化过程有关,印证了研究区存在海底甲烷渗漏现象,是甲烷水合物赋存区重要的识别标志之一。碳酸盐岩颗粒的氧稳定同位素δ¹⁸O_PDB总体上随着沉积物深度增加而减小,可能指示沉积物的背景温度由下而上（从早到晚）逐渐降低。研究结果提供了现代海洋天然气水合物背景下沉积物中自生碳酸盐岩的碳、氧稳定同位素记录,对于寻找我国海域天然气水合物资源,探索地史时期古海洋沉积物中类似的甲烷事件记录具有重要的理论和实践指导意义。