渭河盆地地温场分布规律及其控制因素

本文以渭河盆地地温场为研究对象,在收集补充新地热井资料及分析测试样品的基础上,通过盆地深部结构、构造特征、地温场特征、热储层特征、地热资源量等分析,建立了盆地不同岩性岩石热导率与深度关系图版,确定了盆地地温场变化规律及地热田控制因素,提出了渭河盆地地热田形成模式。评价了盆地地热资源有利区,为盆地后续的开发利用提供了理论支持。研究认为渭河盆地热地温梯度分布在2.34～5.85℃/100m之间,平均地温梯度为3.50℃/100m,代表性大地热流68.33mw/m~2,地温梯度及不同深度地层温度具有东高西低、南高北低的特点。热导率总体上具有随深度的增加,逐渐增大的规律,热导率随深度增加主要受压实程度增强控制。相同深度条件下泥岩热导率最低,砂岩热导率居中、白云岩热导率最高。渭河盆地主要为层状地热田,盆地内地热通过热传导及热对流两种方式进行传递,以热传导为主。渭河盆地地热资源丰富,热储层可分为三种类型:①新生界砂岩孔隙型;②下古生界碳酸盐岩岩溶型;③断裂型。渭河盆地地热资源有利区主要分布于西安凹陷、固市凹陷。盆地地温场及地热田分布与莫霍面、软流圈上隆、岩石圈厚度减薄的深部背景密切相关,主要受地热传导和深大断裂热对流控制,是岩石圈深部结构、盆地构造、基底岩性、储盖组合等多因素共同作用下形成的。最后结合当前渭河盆地地热资源开发利用现状及存在问题,提出了地热开发利用建议。     

渭河盆地西安凹陷地热田热储特征及开发方式

热源、热储层(砂体厚度、孔隙度、渗透率)、地温场等是影响地热资源评价的重要因素。本文以渭河盆地西安凹陷-西安市延长石油西化小区为例,在收集前人资料的基础上,应用地层测温、测井、岩芯分析等资料,分析了研究区地温场特征、热储层特征及地热资源量,运用多种参数对热储层有利区进行了综合评定。研究结果表明延长石油西化小区属地热异常区,地温梯度为3.5℃/100 m;研究区张家坡组、蓝田灞河组砂泥岩互层发育,砂厚分布在40～140 m之间,平均孔隙度分布在15.68%～30.3%之间,蓝田灞河组砂层厚度、地层热量、含水量和总热量均高于三门组和张家坡组地层,地热开发条件最好;综合考虑砂体厚度、地层含水量、地温梯度、地温、热储层物性因素,认为西安凹陷延长石油西化小区地热开发应选择蓝田灞河组为主要目的层段,最优的地热开发方式应采用采灌平衡法进行地热开采,综合考虑研究区更宜选择中深层地埋管井下换热方式进行地热资源开发。     

鄂尔多斯盆地早白垩世构造热事件形成动力学背景及其对油气等多种矿产成藏（矿）期的控制作用

华北克拉通中西部中生代晚期早白垩世是否存在岩石圈减薄是地学界普遍关注的重大地质问题。本文在作者多年来对鄂尔多斯盆地构造热演化史研究的基础上,充分收集了近年来前人研究的成果及进展,对鄂尔多斯盆地现今地温场、地壳结构、构造热事件、深部热岩石圈厚度、早白垩世火成岩活动期次、构造热事件形成机理及构造热事件与多种矿产成藏成矿关系方面进行探讨。鄂尔多斯盆地现今地温梯度及大地热流中等,属中温型盆地,现今地温场受现今地壳、岩石圈厚度较厚控制。通过对构造背景、古地温恢复、火成岩活动及热岩石圈厚度恢复等资料分析发现早白垩世太行山以西的山西地块及鄂尔多斯盆地处于拉张背景,早白垩世地温梯度高,存在古地温异常及热事件。早白垩世鄂尔多斯盆地热岩石圈厚度明显较现今岩石圈厚度薄,表明华北克拉通中生代晚期以来岩石圈减薄的西界可推到鄂尔多斯盆地。华北克拉通中西部鄂尔多斯盆地周缘、华北克拉通中部山西地块、华北克拉通中西部南缘早白垩世火成岩形成时间相同,岩浆侵入和喷出的时代主要集中在138～108Ma,反映在燕山晚期早白垩世华北克拉通中西部存在一期较为强烈的热事件。火成岩地球化学分析表明火成岩来源为地幔,反映岩石圈处于拉张背景。早白垩世热事件发生的时间与华北克拉通岩石圈减薄的峰期年龄相一致,表明华北克拉通岩石圈减薄作用在华北克拉通中西部广泛存在。早白垩世构造热事件发生的根本原因在于鄂尔多斯盆地岩石圈深部热活动增强,深部软流圈物质上涌,岩石圈厚度减薄。通过对油气、煤、铀等金属矿产成矿(藏)时代与热事件的对应关系分析发现鄂尔多斯盆地油气、煤、铀矿产及华北克拉通中西部金属矿产的形成受控于早白垩世构造热事件及岩石圈拉张减薄的深部热背景,主要成藏(矿)期均为早白垩世,成藏、成矿具有爆发式及同时性特点。     

渭河地区及周缘晚古生代-中生代碎屑锆石年代学、地球化学及构造-沉积意义

本文在对渭河地区及周缘晚古生代-中生代残存地层分布研究的基础上,采用岩石学、锆石同位素年代学、主微量元素地球化学分析方法,对渭河地区南北两侧上古生界二叠系及中生界三叠系进行对比,进而恢复了研究区晚古生代晚期、中生代早期沉积面貌,并结合裂变径迹构造抬升的研究结果,探讨了渭河地区中生代后期改造过程及演化阶段。结果显示:渭河盆地内部主要凹陷可能仅残留小范围的、不连续的C-P地层,未发现中生代地层。岩石学、锆石U-Pb年龄、主微量元素表明鄂尔多斯南部和北秦岭地区二叠系、三叠系具有很好的对比性,两者在相同时期为同一盆地。二叠系碎屑岩源区可能为再旋回造山带及陆块源区,主要来自北秦岭中-新元古界宽坪群变质碎屑岩及南部二郎坪群火山-沉积岩;三叠系沉积岩物源主要来自北秦岭地区的宽坪群、秦岭群或同期发育的火山岩。裂变径迹资料暗示渭河地区与渭北隆起及秦岭造山带中生代抬升期次具有一致性:晚侏罗世-早白垩世末,地层以强烈的构造变形、弱抬升为主;早白垩世末以来,地层发生大规模抬升、剥蚀,致使上古生界-中生界在渭河地区残留较少。在以上研究的基础上,将渭河地区晚古生代-中生代演化过程分为晚古生代二叠纪、中生代三叠纪-早中侏罗世、晚侏罗世-早白垩世末、早白垩世末-白垩纪末几个演化阶段。     

鄂尔多斯盆地南部延长组油气成藏期次研究

为了研究鄂尔多斯盆地南部延长组油气成藏期次和成藏模式,采取镜下观察、激光拉曼、显微测温等方法对盆地南部地区延长组储层成岩作用和包裹体的特征进行了研究,并结合烃源岩生烃史、盆地热演化史,综合分析研究区延长组成藏期次。研究结果表明:鄂尔多斯盆地南部地区延长组存在两期油气包裹体:第一期油气包裹体在荧光显微镜下呈蓝绿色或深绿色的液烃包裹体,丰度较低,伴生的盐水包裹体均一温度主峰为100~110 ℃;第二期油气包裹体以气液烃包裹体为主,包裹体在单偏光下为无色或淡黄色,荧光显微镜下为亮蓝色,丰度较高,伴生的盐水包裹体均一温度主峰为130~140 ℃。通过对油气包裹体的均一温度、盐度、密度研究明确了研究区为“一期两幕”成藏,结合盆地热演化史认为鄂尔多斯盆地南部地区延长组存在两次油气充注:第一次油气充注在早白垩世中期(距今115~125 Ma),第二次油气充注主要在早白垩世晚期(距今97~105 Ma)。两次油气充注表明鄂尔多斯盆地南部地区延长组油气成藏时期为早白垩世(距今97~125 Ma)。