沁水盆地地层剥蚀量研究

沁水盆地自晚三叠世以来不断抬升,遭受了多次剥蚀,但其累积剥蚀量一直悬而未决,不利于盆地模拟和资源评价。本文在沁水盆地沉积-构造演化史、热演化史研究的基础上,根据野外露头和钻井资料,以镜质体反射率反演方法为主,辅以声波时差法和构造剖面法,较为准确地确定了沁水盆地中新生代以来的累积地层剥蚀量。研究表明,沁水盆地石炭-二叠系煤层在燕山运动时期遭受最高地温,其后回返抬升并伴有地温梯度下降。参照济阳坳陷连续沉积剖面建立了镜质体反射率与深度的关系,经地温梯度校正后,计算出了沁水盆地石炭-二叠系最大埋深,从而得到其此后抬升过程中的累积剥蚀量,经与声波时差法、构造剖面法计算结果对比,三者计算结果较为符合。研究结果表明,晚三叠世以来沁水盆地累积地层剥蚀量在1400～3300m之间,其中盆地中部剥蚀量较少,一般小于2500m,盆地边缘剥蚀量较大,可达3000m以上。主要剥蚀时期为晚白垩世至新近纪,地层剥蚀量可达2000m以上;其次为晚三叠世至早侏罗世,地层剥蚀量一般小于1000m。     

鄂尔多斯盆地热演化史及其对油气的控制作用

鄂尔多斯盆地为大型含油气盆地,是我国重要的能源基地。盆地现今地温梯度为2.8℃/100m,属于中温型盆地。根据现今地层测温及地温梯度,编制了盆地3个重要烃源岩发育层位延长组长7段、石炭二叠系、奥陶系顶面现今地温分布图,分析了3个界面现今地温分布特征。根据收集及实测的奥陶系沥青反射率资料,编制了奥陶系顶面镜质体反射率等值线平面分布图。盆地不同层位的镜质体反射率值随着深度增加或层位变老,镜质体反射率值逐渐增高,在各地层分界面处不存在镜质体反射率(Ro)明显的错断。各构造单元镜质体反射率(Ro)与深度关系曲线图差异主要表现为曲线斜率的差异及曲线接近地表起始值的差异,这两项差异反映了地温梯度及后期剥蚀厚度的差异。不同层位的镜质体反射率的高值区均位于盆地南部的庆阳—富县—延安—吴旗一带,盆地南部不同层位镜质体反射率高值区的存在表明盆地南部热演化程度高,存在热异常。盆地热演化史恢复表明早白垩世鄂尔多斯盆地发生过一期构造热事件,地层在早白垩世末达到最大古地温。早白垩世以后,鄂尔多斯盆地整体大幅度抬升剥蚀,地温梯度减小,地层冷却降温。现今地层温度远小于在早白垩世末达到的最大古地温,油气的生成主要受古地温控制。早白垩世的构造热事件控制了上、下古生界、中生界3套主要烃源岩油气的主要生成、成藏期。     

川西坳陷中段喜山期剥蚀厚度恢复

自晚三叠世以来,川西坳陷先后经历了安县运动、印支晚幕运动和喜山运动,造成工区内地层的多次抬升剥蚀,形成了多个不整合面。本次研究是通过镜质体反射率和声波时差法,恢复川西坳陷中段喜山期的剥蚀厚度。通过镜质体反射率恢复的剥蚀厚度为844 m～3 192.6 m,平均为1 642.5 m;通过声波时差法恢复的剥蚀厚度为1 015.5 m～1 676.1 m,平均为1 386.4 m。这一差值是由于工区内普遍存在的超压,对声波时差法恢复剥蚀厚度的影响造成的。剥蚀厚度恢复结果表明：川西坳陷具有从北往南剥蚀厚度减小的特征;从西往东,则表现为先变小后变大的特征。在鸭子河地区剥蚀较强、往东到马井地区剥蚀厚度变小,再往东到中江,剥蚀厚度又变大。     

鄂尔多斯盆地渭北隆起烃源岩成熟度分布特征与热演化史恢复

渭北隆起发育多套烃源岩,是寻找油气的重要战略区。对渭北隆起不同层位烃源岩的热演化程度变化规律及热演化历史缺乏深入研究。本文利用大量反射率测试资料及裂变径迹分析资料,确定了研究区不同层位热演化程度及变化规律,在恢复剥蚀厚度及埋藏史的基础上,恢复了渭北隆起的构造热—演化史及生烃史。研究结果表明：渭北隆起上三叠统延长组处于生油阶段、石炭—二叠系、奥陶系处于生气阶段,不同层位热演化程度总体上具有北高南低、西高东低的特点。渭北隆起不同层位镜质体反射率与深度关系为似线型,镜质体反射率随深度增加而增加。渭北隆起自早白垩世末以来经历了大规模抬升冷却,具有南早北晚的特点,40 Ma以来,研究区整体快速抬升冷却。热演化史研究表明渭北隆起不同层位最高热演化程度是在早白垩世达到的,从寒武纪到侏罗纪,地温梯度总体较低;中生代晚期早白垩世,受构造热事件影响,古地温梯度最高可达46.0 ℃/km;晚白垩世以来,由于地温梯度降低及地层大规模抬升剥蚀,地层温度明显降低。渭北隆起奥陶系、石炭—二叠系烃源岩天然气生气高峰期、上三叠统延长组烃源岩生油高峰期均在早白垩世,生油、生气高峰期受中生代晚期高地温梯度、构造热事件的控制。新生代以来渭北隆起大规模抬升剥蚀,地层快速抬升冷却,地层温度明显降低,烃源岩生烃过程停止。     

鄂尔多斯盆地黄陵、东胜地区地温场对比

鄂尔多斯盆地黄陵、东胜铀矿区分别处于盆地南部渭北隆起的北侧边缘和盆地北部伊盟隆起的东部,赋矿层位都是中侏罗统直罗组。盆地南、北铀矿区在现今地温场及古地温场都存在明显差异,南部现今大地热值及热演化程度明显高于北部。对于下侏罗统延安组和石炭—二叠系煤层,黄陵地区镜质体反射率都高于东胜地区。通过镜质体反射率资料得出同一埋深的一套地层经历的最大古地温和对应的古地温梯度也有南部高于北部的现象。由于早白垩世后期盆地普遍整体抬升使得现今地温相对古地温降低,南部黄陵地区抬升剥蚀量大于北部东胜地区,导致古、今地温差异也大于后者。盆地南部庆阳—富县一带局部构造热运动,导致南部异常地温场的形成,使得南部热演化程度高于北部。     

南黄海中部隆起印支面剥蚀量恢复与演化过程——来自CSDP-2井的证据

南黄海中部隆起是下扬子地块向海域的延伸,是当前海相盆地海域资源调查的潜力区。中部隆起自印支期以来经历多期构造隆升、挤压及剥蚀作用,显著影响了盆地油气资源的形成和分布。2016年底完钻的大陆架科学钻探CSDP-2井首次在中部隆起钻穿印支不整合面,该不整合面在中部隆起既是新近系-第四系底界,又是下三叠统灰岩的顶界,横向延伸平缓,上、下地层产状差异巨大,下伏地层具有强烈的挤压变形及逆冲推覆,呈现显著的角度不整合接触关系。本次研究基于泥岩声波时差法计算的印支面地层剥蚀量约为1200 m,镜质体反射率法计算的剥蚀量约为1400 m,与地层趋势面估算的剥蚀量基本一致。结合南黄海盆地演化过程分析,认为中部隆起大致于晚三叠世开始隆升,至晚白垩世期间经历快速剥蚀,并可能延续到渐新世末期。在当前南黄海盆地资源调查逐步转向中、古生界海相残留盆地之际,依托实际钻探资料进行印支不整合面研究及剥蚀量恢复对于恢复盆地构造-热演化史及评价油气资源等均具有重要的现实意义。     

鄂尔多斯盆地中生代地层剥蚀量估算及其地质意义

盆地演化中地层的沉积与剥蚀及盆地的历史构造形态变动是盆地分析及其矿产富集的重要影响因素。本文考虑到盆地西部白垩系的声波时差资料的分段性和估算中生代三叠纪以来抬升剥蚀事件强度所需选择合理方法的重要性,采用钻井分层资料“点连线,线线相交闭合”方式,应用以地层对比为主的方法估算了三叠纪以来4期地层抬升并遭受剥蚀的剥蚀量。估算结果发现,白垩纪末期为三叠纪以来最强烈一期全盆抬升剥蚀事件,三叠纪末期、中侏罗世和侏罗纪末期等3期剥蚀事件相对较弱。剥蚀强度分布与盆地演化模拟结果表明,盆地自三叠纪以来的构造变动表现为一掀斜过程;对盆地三叠系油气生成、运聚的影响分析认为,三叠系烃源岩在晚侏罗世前已生烃,掀斜构造演化过程使油气运移指向盆地东部及东南地区。     

鄂尔多斯盆地与沁水盆地中生代晚期地温场对比研究

鄂尔多斯盆地和沁水盆地都为大型的沉积盆地，中间以吕梁隆起相隔开。本文通过镜质体反射率、磷灰石裂变径迹、包体测温等古地温研究方法确定了鄂尔多斯盆地和沁水盆地中生代晚期的古地温梯度和古大地热流，鄂尔多斯盆地为３.３～４.３℃/１００ｍ及８１～９５ｍＷ/ｍ２，沁水盆地为６.１℃/１００ｍ及１０６ｍＷ/ｍ２。沁水盆地和鄂尔多斯盆地古地温梯度和大地热流值都较高且沁水盆地高于鄂尔多斯盆地说明中生代晚期存在一次构造热事件，构造热事件发生在晚侏罗世-早白垩世。这次构造热事件提高了气源岩的热演化程度，加速了天然气的形成。     

鄂尔多斯盆地渭北隆起西南缘奥陶系热演化史恢复与生烃史——以麟游-旬邑地区为例

本文应用古地温恢复法及盆地模拟法,恢复鄂尔多斯盆地渭北隆起西南缘奥陶系最大古地温梯度、热演化史和生烃史。根据钻孔测温曲线求得渭北隆起现今地温梯度为3.12℃/100m。该区在二叠纪和三叠纪进入快速沉降阶段,早侏罗世早白垩世进入缓慢沉降阶段,晚白垩世以来进入抬升剥蚀阶段,剥蚀厚度在1100~1300 m。旬邑地区奥陶系烃源岩在早二叠世约270 Ma进入生油窗,晚三叠世约210 Ma进入成熟生油阶段。晚侏罗世约150 Ma开始大量生气,在早白垩世末期96 Ma左右,地层达到最大埋深及最高古地温,达到生气高峰。热史恢复及模拟结果表明旬邑地区早白垩世地温梯度最高可达到5.0℃/100 m,是主要生气期。     

山西沁水盆地热史演化特征

沁水盆地是华北克拉通内的构造盆地,是天然气勘探的潜在重要区域,盆地的热史研究是天然气储层评价的重要基础。重点应用磷灰石裂变径迹的分析与模拟,配合镜质体反射率的分析与模拟以及区域构造地质背景分析,恢复了沁水盆地的古地温梯度和地热演化模型:早古生代地温梯度稳定,为3℃/100 m,晚二叠世至三叠纪地温梯度较前期略有降低,约为2.5~3.0℃/100 m;早、中侏罗世地温梯度开始上升,约为3.0~4.0℃/100 m;晚侏罗世—早白垩世地温梯度大幅度上升,为4.5~6.5℃/100 m;晚白垩世至古近纪早、中期为高地温场的延续时期,地温梯度为5.5~6.5℃/100 m;古近纪晚期—新近纪早期地温梯度大幅度降低,从6.0℃/100 m骤降至4.2℃/100 m左右;中新世以来地温场逐渐趋于稳定,地温梯度由4℃/100 m演变到接近现代地温场的3℃/100 m左右。     

渤海湾盆地黄骅坳陷石炭系—二叠系烃源岩生烃演化及与中—新生代构造演化的响应关系

渤海湾盆地石炭系—二叠系为烃源岩的古生界潜山内幕型原生油气藏认识程度低,勘探难度大,明确石炭系—二叠系烃源岩生烃演化过程及与中—新生代构造演化的响应关系对内幕型原生油气藏勘探具有重要意义。笔者等基于三维地震资料、典型井实测镜质体反射率、流体包裹体等数据资料,进一步采用构造解析、潜山埋藏史分析以及盆地生烃模拟等技术手段,探讨了渤海湾盆地黄骅坳陷中—新生代构造运动及对石炭系—二叠系烃源岩生烃演化的控制作用,明确了生烃时期及有利生烃范围。研究表明,黄骅坳陷中—新生代构造活动经历了“两期裂陷,两期抬升”的四个演化阶段,形成多种类型的埋藏史,构造运动引起的古地温变化使南北地区烃源岩进行差异了生烃演化,裂陷建造作用促进地温上升,有利于有机质生烃,挤压改造作用抑制地温上升,有机质生烃中止。乌马营潜山及歧北潜山具有3次生烃阶段,生烃期为早—中三叠纪、早白垩纪、古近纪,港北潜山具有两次生烃阶段,生烃期为早—中三叠纪、古近纪。黄骅坳陷内早期(即早—中三叠纪)生烃范围局限,晚期(即古近纪)生烃最有利,乌马营地区及歧北地区为原生油气藏有利勘探区。     

潞安矿区构造－热演化特征

通过对潞安矿区区域地质背景研究,在镜质体反射率测试分析的基础上,对研究区多个井田含煤地层的埋藏史及其热史进行了恢复。结果表明,早三叠世-侏罗纪,研究区构造运动强烈,埋深增大至3 500 m左右,经历较高古地温（120~135℃）,热流达到第一个峰值（76~89 mW/m2）;侏罗纪晚期-早白垩世,受燕山期火山运动及深层侵入岩影响,研究区含煤地层温度骤升至160~180℃并伴随出第二个古热流峰值（90~99 mW/m2）。通过比对,认为沁水盆地东南缘潞安矿区所处构造-热演化程度较沁水盆地中部偏高。      

宁武-静乐含煤盆地构造-热演化史恢复

宁武-静乐盆地是华北地区重要的含煤构造盆地,是山西省煤层气勘探主要区域。本文基于镜质组反射率及磷灰石裂变径迹古温标,恢复了盆地的构造-热演化史。研究结果表明,石炭系太原组煤层的Ro值主要反映中生代晚期地层达到最大埋深时的古地温状况,根据最大古埋藏深度,获得盆地的古地温梯度约3.88 ℃/100 m～4.34 ℃/100 m。裂变径迹资料抬升冷却分析,得出盆地经历了70～63 Ma和38～20 Ma以来的两次快速抬升。构造-热演化史研究表明,盆地经历的最大古地温时期是在晚侏罗世-早白垩世达到的,该时期是煤层气主要生成期。晚白垩世期盆地抬升冷却,地温明显降低,生气作用减弱及停止。镜质组反射率和裂变径迹所揭示的热演化史对于深化认识宁武-静乐盆地的煤层气勘探开发具重要意义。     

川东北地区构造-热演化探讨——来自（U-Th）／He年龄和Ro的约束

利用镜质组反射率和磷灰石与锆石的(U-Th)/He年龄一起模拟了川东北地区三叠纪以来的构造-热演化特征。结果表明早三叠世的热流值在51～66mW/m2,自晚三叠世至白垩纪随盆地性质由前陆盆地演化为陆内坳陷盆地,热流缓慢降低直至现今的44.5mW/m2。但在晚白垩世—古新世时期受燕山晚期构造运动的影响,热流有一个微弱增高的现象。同时,磷灰石和锆石的He年龄揭示了川东北地区大致在晚白垩世期间开始隆升且抬升剥蚀量较大。因此,磷灰石和锆石的(U-Th)/He年龄可以揭示后期详细的冷却历史。     

川东北地区埋藏–剥露历史分析——来自盆地模拟和热年代的制约

构造热演化是沉积盆地基础地质研究的重要内容,更是油气勘探中不可或缺的部分,多种古地温方法的综合对比研究是目前热史研究主要发展趋势。本文将裂变径迹(FT)和(U-Th)/He热年代学、镜质体反射率法(Ro)和盆地模拟等技术相结合,运用正演和反演的方法重建了川东北地区埋藏–剥露热演化历史。研究表明川东北地区自晚白垩世埋深达到最大后进入剥蚀阶段,大约从92 Ma开始隆升,经历了快速隆升–缓慢隆升–加速隆升三个阶段,整个过程的剥蚀量大约3~4 km,且两次大的剥露过程分别受控于雪峰山的隆起造山以及大巴山的推覆和青藏高原的隆升作用。研究还建立了综合热年代学、Ro和盆地模拟技术恢复复杂构造–热演化历史的方法,这对于复杂环境下的构造热演化历史的恢复以及海相油气勘探具有重要的意义。     

江汉盆地当阳向斜区主要不整合面剥蚀厚度

本文利用磷灰石裂变径迹、(U-Th Sm)/He及镜质体反射率Ro％等古温标方法综合分析了江汉盆地当阳向斜区主要不整合面剥蚀厚度.结果表明:发育于古近纪末期不整合面T1界面累积剥蚀厚度超过1000m,且局部正反转区域如谢家湾断褶带等则遭受更大规模的剥蚀,剥蚀厚度可能超过2000m,而发育于晚侏罗世一早白垩世的不整合面T11界面累积剥蚀厚度超过4000m,且主要是晚侏罗世早白垩世构造事件的结果,表明该期剥蚀量明显大于古近纪末T1界面剥蚀量;晚三叠世—侏罗纪期间,当阳地区发育前陆坳陷带,侏罗纪堆积体具有明显东厚西薄的楔形体特征,位于盆地东部的前渊区沉积厚度可超过5000m;包括现今三叠系和侏罗系出露区以及江陵凹陷局部断隆区在内的前白垩系在侏罗纪前陆坳陷带发育时期达到最大埋深和最高古温度,其Ro％主要是该期获得的;晚白垩世—古近纪发育的断陷盆地范围可能远比现今残留盆地分布广,江陵凹陷上白垩统—古近系厚度超过9000m,其中古近系可能超过7000m,而在河溶凹陷谢家湾断褶带古近系厚度可超过3300m.     

渤海湾盆地黄骅坳陷石炭系—二叠系烃源岩生烃演化及与中新生代构造演化的响应关系

渤海湾盆地石炭系—二叠系为烃源岩的古生界潜山内幕型原生油气藏认识程度低，勘探难度大，明确石炭系—二叠系烃源岩生烃演化过程及与中新生代构造演化的响应关系对内幕型原生油气藏勘探具有重要意义。笔者等基于三维地震资料、典型井实测镜质体反射率、流体包裹体等数据资料，进一步采用构造解析、潜山埋藏史分析以及盆地生烃模拟等技术手段，探讨了渤海湾盆地黄骅坳陷中新生代构造运动及对石炭系—二叠系烃源岩生烃演化的控制作用，明确了生烃时期及有利生烃范围。研究表明，黄骅坳陷中新生代构造活动经历了“两期裂陷，两期抬升”的四个演化阶段，形成多种类型的埋藏史，构造运动引起的古地温变化使南北地区烃源岩进行差异了生烃演化，裂陷建造作用促进地温上升，有利于有机质生烃，挤压改造作用抑制地温上升，有机质生烃中止。乌马营潜山及歧北潜山具有3次生烃阶段，生烃期为早—中三叠纪、早白垩纪、古近纪，港北潜山具有两次生烃阶段，生烃期为早—中三叠纪、古近纪。黄骅坳陷内早期（即早—中三叠纪）生烃范围局限，晚期（即古近纪）生烃最有利，乌马营地区及歧北地区为原生油气藏有利勘探区。