沉积盆地有机质自由基热演化特征及其作为古温标的探索

恢复沉积盆地热历史的方法主要有古地温指标法和动力学模拟法两类.古温标法中最常用的为有机质成熟度和矿物裂变径迹,动力学模拟法中最常用的是盆地的拉张模型和挤压模型.本文针对Ⅰ型有机质自由基浓度作为沉积盆地古温标进行了探索研究.分析了自然演化系列Ⅰ型有机质的自由基的热演化特征;根据自然演化系列的Ⅰ型有机质自由基浓度及时间-温度指数(TTI)数据,对热模拟实验下的Ⅰ型有机质自由基浓度及时间-温度指数(TTI)值进行校正,由校正后的数据初步建立了Ⅰ型有机质的自由基浓度(Ng)与时间-温度指数(TTI)的定量模型.     

海拉尔盆地古地温研究

海拉尔盆地作为大庆油田外围最有潜力的油气盆地之一,其古地温梯度以及古地温与油气的关系尚未进行系统研究。根据磷灰石裂变径迹法求取的古地温梯度为3.44～4.20℃/hm。其中乌尔逊凹陷古地温梯度与现今地温梯度接近,贝尔凹陷和呼和湖凹陷恢复的古地温梯度值高于现今地温梯度值。热史模拟表明海拉尔盆地最高古地温是在伊敏组沉积晚期90Ma达到。一类凹陷如乌尔逊凹陷属于持续埋藏型凹陷,中生代以来是一升温过程,在凹陷的中心部位现今地温是地层经历的最高地温,烃源岩热演化程度受现今地温场控制,现今持续生烃。另一类凹陷如贝尔凹陷和呼和湖凹陷,属于抬升剥蚀型凹陷,伊敏组沉积之后是一个降温过程,现今地温小于古地温,烃源岩热演化程度受古地温场控制。古地温演化史结合伊利石测年结果表明,伊敏组沉积晚期是海拉尔盆地一次非常重要的油气成藏期;古近纪以来为第二次成藏阶段,主要为早期形成油气藏的重新调整和二次生成的油气继续注入成藏。     

沉积盆地热历史研究方法的基本原理与进展

沉积盆地的热历史研究对盆地的动力学研究和油气成藏研究都具有重要的意义,已经成为当前盆地分析的一个热点及前沿领域。沉积盆地的热历史研究包括岩石圈尺度上的构造热演化法和盆地尺度上的古温标法,而两者都经历了从定性到半定量再到定量的发展过程。文章综述了目前沉积盆地热历史研究方法的基本原理和进展。构造热演化法按照不同的动力学机制将盆地划分成不同的类型:伸展盆地、前陆挠曲盆地、克拉通盆地、走滑拉分盆地。不同类型盆地的定量模型彼此各不相同。古温标方法的种类繁多,但各种方法都拥有自身的特点。文章综述了镜质体反射率、沥青反射率及镜状体反射率、裂变径迹、(U-Th)/He定年方法、有机质自由基浓度、岩石热声发射等古温标方法。利用古温标法进行热史反演,主要通过随机演化法、古地温梯度法、古热流法3种基本方法。此外,采用多种古温标耦合同步反演可以极大程度上提高反演结果的质量。因为单纯使用构造热演化法或古温标法存在较大的不确定性和多解性,所以利用计算机软件将二者结合使用成了沉积盆地热历史研究的趋势。     

沉积盆地热体制研究的基本原理和进展

沉积盆地动态热体制研究可以分别在盆地和岩石圈两种尺度上进行，其目的是盆地热历史的重建或恢复。在盆地尺度下，热历史是通过地层中古温标（直接或间接的）反演而获得的；在岩石圈尺度下，则是通过盆地构造热演化模拟正演而获得的。古温标的动力学模型和盆地数学模型是正、反演过程的基础。本文综述了镜质体反射率、磷灰石裂变径迹和蒙脱石－伊利石转化三种主要古地温计的动力学模型和不同类型盆地成因模型的发展概况，勾画了盆地热历史重建正、反演方法程序的基本框架，并就几个相关问题提出了意见。最后介绍了新近开发出的油气盆地热历史及构造热演化模拟系统。     

内蒙古海拉尔盆地乌尔逊凹陷热演化史

乌尔逊凹陷是内蒙古海拉尔盆地内勘验程度较高的一个南部凹陷,该凹陷沉积厚度大,地层发育全,生油条件十分优越,是海拉尔盆地主要产油气凹陷。主要烃源岩层是南屯组,其次是铜钵庙组和大磨拐河组。根据磷灰石裂变径迹法恢复的乌尔逊凹陷早白垩世古地温梯度为3.44℃/hm,接近现今地温梯度3.3℃/hm。古地温恢复及热演化史模拟表明,乌尔逊凹陷中生代以来经历了一个升温过程,下白垩统烃源岩热演化程度主要受现今地温场控制。热演化史与油气关系研究结合伊利石测年结果表明,乌尔逊凹陷油气成藏期主要有两期,为早白垩世晚期及古近纪以来,且以早白垩世晚期为主要成藏期;古近纪以来为第二期成藏阶段,烃源岩进入第二次生油高峰期。第二次成藏时期对乌尔逊凹陷油气藏的形成起着重要作用,是制约油气富集的重要因素。     

非洲G盆地南部凹陷热演化史恢复及成藏期次判断

非洲G盆地是受中非剪切带影响而发育形成的典型被动裂谷盆地,其南部凹陷带为盆地主要油源区。为进一步明确G盆地油气勘探方向,需开展盆地南部凹陷热演化史及油气成藏方面的研究。油层测温表明,南部凹陷现今平均地温梯度为3.9 ℃/100 m,属于中温型地温场。根据镜质体反射率、包裹体测温恢复了G盆地凹陷带古地温演化史,研究表明G盆地凹陷白垩纪古地温梯度为2.4～3.77 ℃/100 m,古地温梯度低于现今地温梯度。古地温恢复及热史模拟表明最高地温是在现今达到的,下白垩统烃源岩热演化程度主要受现今地温场控制。包裹体均一温度分析表明G盆地南部凹陷存在两次流体作用事件,分别发生在晚白垩世早期(96.0～87.0 Ma)及第四纪(3.0～0 Ma)。下白垩统油气的主要成藏期在晚白垩世早期。     

沉积盆地下古生界碳酸盐岩地区热历史恢复方法探索

古温标是目前恢复沉积盆地热历史最常用方法之一,但在下古生界高过成熟碳酸盐岩由于没有合适的成熟度标定参数(古温标),对其经受的热历史和成烃史的恢复一直是困扰中国海相碳酸盐岩油气勘探的问题。目前常用的沥青反射率、牙形石色变指数、镜状体反射率等各类古温标,在用于早古生代碳酸盐岩地区的热历史恢复时都是借助于它们各自与镜质体反射率之间的关系,再利用现有的镜质体反射率模拟热历史方法来恢复热历史,因而存在不同的缺陷。重点介绍了利用有机质自由基浓度作为碳酸盐岩地区古温标的可能性。通过不同时间和温度下的热模拟得到的有机质自由基浓度数据,初步建立了三种类型有机质的自由基浓度(N)与时间-温度指数(TTI)的定量模型。这种有机质自由基浓度与TTI的关系式为碳酸盐岩地区古地温的恢复提供了新的方法。     

雅布赖盆地萨尔台凹陷古地温场与油气成藏期次

为了探明雅布赖盆地萨尔台凹陷中侏罗统烃源岩经历的古地温环境及其与油气成藏的关系,利用镜质体反射率(Ro)、磷灰石裂变径迹(AFT)、流体包裹体等古温标揭示古地温大小,并建立烃源岩热演化史模型,在此基础上结合流体包裹体均一温度进行油气成藏期次判定.研究区现今为低温传导型地温场,地温梯度为2.76 ℃/100m.不同次级构造单元古地温场特征不同:盐场次凹、小湖子次凹为传导型古地温场,古地温梯度为2.8~3.4 ℃/100m,古地温约81.2℃~128.1℃;黑沙低凸起带受凸起聚热或热异常作用的影响,古地温梯度明显高于沉积凹陷区域,达到4.0~4.8 ℃/100m,古地温约103.2℃~140.2℃.中侏罗统古地温高于现今地层温度,有机质成熟演化主要受古地温场的控制.热史模拟和油气成藏期次分析表明,萨尔台凹陷不同次级构造单元油气充注过程稍有差异,但对整个萨尔台凹陷中侏罗统储层来讲主要存在两期油气充注过程,分别发生在晚侏罗世早期(145.0~152.0 Ma)和早白垩世(100.0~134.0 Ma),与达到古地温峰值的时间大致相当,体现出古地温场演化在油气成藏过程中的重要性.     

沉积盆地热演化史研究新进展

   沉积盆地热历史及其对有机质成熟度的影响是非常活致的研究课题。本文论述了这方面的新进展，其中包括古地温研究办法、盆地热历史类型及热历史重建。作者认为恢复沉积盆地沉积热历史应重视后期地温场的改造。
        

海拉尔盆地热演化史研究

海拉尔盆地现今为中地温场,中低大地热流特征,镜质体反射率随埋深增大而逐渐增大.不同层位、不同凹陷烃源岩热演化程度不同,乌尔逊、贝尔凹陷镜质体反射率值最大,热演化程度高.应用镜质体反射率法恢复了古地温及古地温梯度.海拉尔盆地古地温高于今地温,南屯组沉积前具有较高的地温梯度,可达(4.0～5.8)×10-2℃/m.乌尔逊、贝尔凹陷古地温梯度高,生油门限浅,有利于油气的生成.而另外一些凹陷生油门限较深,不利于油气的生成.     

Evolution of sedimentary basins from the standpoint of petroleum origin and accumulation—an approach for a quantitative basin study

Generation, migration and accumulation of petroleum in a sedimentary basin is a function of geologic, hydrodynamic and thermodynamic development of the basin and the type and amount of organic matter. Temperature history not only determines rate of hydrocarbon generation, but also affects paleohydrodynamics and physical and thermal properties vs depth relationships. Therefore, paleotemperature is the most important parameter. Paleohydrodynamics together with geologic history of the basin is important in shaping secondary migration patterns and accumulation of hydrocarbons.Quantification of all the above processes is complicated. Steps in constructing a deterministic dynamic model for calculation of petroleum potential during a sedimentary basin development are stated and analyzed in this paper. The effect of paleotemperature variations on petroleum generation and on physical properties of sedimentary sequences are illustrated by numerical examples. Computer models will enable exploration geologists to make quantitative exploration predictions in sedimentary basins.     

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。     

Free Radicals in Organic Matter for Thermal History Reconstruction of Carbonate Succession

Geothermometer is one of the most useful methods to reconstruct the thermal history of sedimentary basins. This paper introduces the application of free radicals concentration of organic matter as a thermal indicator in the thermal history reconstruction of carbonate succession, based on anhydrous thermal simulation results of type I and H1 kerogen. A series of free radicals data are obtained under thermal simulation of different heating temperatures and times, and quantitative modds between free radical concentration （Ng） of organic matter and time-temperature index （TTI） for types I and type H1 kerogen are also obtained. This Ng.TTI relation was used to model the Ordovician thermal gradients of Well TZ12 in the Tarim Basin. The modeling result is corresponding to the results obtained by apatite fission track data and published data. This new method of thermal history reconstruction will be benefit to the hydrocarbon generation and accumulation study and resource assessment of carbonate succession.     

盆地流体动力学及其研究进展

盆地流体动力学是综合利用地质、地球物理、地球化学手段和计算机模拟等技术 ,通过对温度场、压力场和化学场等各种物理化学场的综合研究 ,在流体输导网络的格架下 ,再现盆地内流体运动过程及其活动规律的多学科综合的研究领域。流体是控制盆地中物质演变和能量再分配的主导因素 ,它对沉积盆地的油气生成、运移和成藏过程与成矿作用等都可起到重要的控制作用。因此受到国内外地学界高度重视。近十多年来 ,盆地流体研究在盆地流体流动样式、流体输导网络、流体与岩石相互作用、流体示踪技术、流体模拟技术等方面取得了长足的进展。随着盆地流体领域的新理论和新技术的应用将会给资源勘查带来更大的发展。     

活动热流体与成藏、成矿动力学研究进展

地壳乃至上地幔的流体活动以及与成岩／成矿和人类密切相关的环境关系正日益受到国内外地质学家的高度关注。文章侧重介绍沉积盆地中活动热流体与成岩／成矿动力学的研究进展，并结合南海莺—琼盆地的活动热流体与天然气成藏研究成果，认为盆地热流体的动力学特征不仅控制了烃类和稀有气体、稀有金属的成藏、成矿过程，而且对盆地的动力学演化具明显的影响。     

温度场与压力场动态耦合下的沉积盆地热史模拟

盆地热史模拟是盆地模拟的重要组成部分，也是实现盆地整体模拟的基础。温度和压力是烃类形成的两个主要控制因素，在沉积盆地中温度场与压力场之间存在着复杂的相互制约机制。本文就从油气成藏动力学和盆地流体动力学的角度对盆地热流体运移下的温度场与压力场动态耦合关系进行了探讨，并建立了耦合下的温度控制方程。该方程不仅可以运用于沉积盆地热史模拟，推进盆地模拟技术的发展；还可以运用于金属成矿动力模拟，推动金属成矿动力模拟发展和提高成矿预测的精度等其他方面。     

沉积盆地中金属成矿与油气成藏的耦合关系

沉积盆地中与油气密切相关的金属矿床主要包括密西西比河谷型(MVT)铅锌矿床、砂页岩型铜-铀矿床、黑色页岩中的金属硫化物矿床、沉积岩容矿的金-锑-砷-汞-铊矿床等。金属矿床与(古)油气藏在空间上的密切共生/伴生关系,暗示了二者成因上的有机联系。在许多MVT铅锌矿床和砂页岩型铜矿床中,与成矿关系密切的原油及其衍生物形成于矿化前,它们为随后的金属成矿直接提供还原硫或充当硫酸盐还原反应的还原剂。在另一些情况下,某些低温热液金属矿床,特别是Au、As、Hg、Sb、Tl矿床与油气表现出同源、同运、同聚的耦合关系,金属成矿与油气成藏同时或近同时进行。与油气具不同耦合关系的金属矿床常表现出不同的特点。与成藏和/或成矿有关的盆地流体大致可分为以碳氢化合物为主的有机流体、以含金属盐水溶液为主的无机流体以及同时富含烃类和金属组分的有机成矿流体3类,盆地中的成矿、成藏作用及其耦合关系受控于这三类流体的演化过程。沉积盆地中金属矿床与油气藏空间上密切的共生/伴生关系以及成矿、成藏过程和机理的相似性,使金属与油气矿产资源的协同勘探和综合预测成为可能。