四川盆地震旦系-下古生界烃源岩热演化模式及主控因素

烃源岩热演化是含油气盆地烃源岩评价的基本内容之一,也是油气动态成藏研究的基础.通过系统分析地层沉积样式,结合盆地热史恢复结果,应用Easy%Ro化学动力学模型,模拟了四川盆地86口代表性钻井和200余口人工井点震旦系-下古生界烃源岩热演化史.结果表明,在盆地不同构造单元,下寒武统和下志留统烃源岩热演化特征存在明显差异,并据此建立了四种热演化模式:①加里东期成熟,早晚二叠世期间快速演化定型,以川南地区下寒武统烃源岩为代表;②加里东期未熟,早晚二叠世期间一次快速演化定型,以川西南下寒武统和川南下志留统烃源岩为代表;③加里东期成熟,晚海西-燕山期再次增熟,以川东、川北地区下寒武统烃源岩为代表;④加里东期未熟,晚海西-燕山期持续增熟,以川中地区下寒武统和川东、川北下志留统烃源岩为代表.通过对比研究沉积速率、热流和增温速率之间的耦合关系,剖析了四川盆地震旦系-下古生界烃源岩热演化的控制因素,即川西南和川南局部地区主要受控于早晚二叠世期间峨眉山地幔柱和玄武岩的异常热效应,而盆地其它地区则受沉积地层埋深增热和盆地热流演化的共同作用,其中沉积地层埋深增热对烃源岩增温效应更加显著.     

渤海盆地热历史及构造-热演化特征

渤海盆地大地热流测量和利用磷灰石裂变径迹及镜质体反射率数据进行的盆地热史恢复结果表明：盆地现今热流值为５０—７５ｍＷ／ｍ２,背景热流值达６３．６ｍＷ／ｍ２,而早第三纪砂河街组和东营组沉积时（２５—５０Ｍａ）盆地古热流值为７０—９０ｍＷ／ｍ２．盆地构造沉降史分析显示,盆地（含辽东湾地区和渤海地区）经历了早期的裂谷阶段（２５一扣Ｍａ）和后期的热沉降阶段（２５—０Ｍａ）,其中早期的裂谷阶段包含了两个裂谷亚旋回．渤海盆地内的后期热沉降叠加了１２Ｍａ以来由高密度地幔及岩石圈冷却诱发的快速均衡沉降．渤海盆地现今较低的大地热流值和较高的古热流及典型的裂谷型构造沉降样式等支持了渤海盆地板内裂谷盆地的大地构造属性并为渤海盆地构造一热演化提供了重要认识．     

渤海盆地热历史及构造-热演化特征

渤海盆地大地热流测量和利用磷灰石裂变径迹及镜质体反射率数据进行的盆地热史恢复结果表明：盆地现今热流值为５０-７５ｍＷ／ｍ２,背景热流值达６３．６ｍＷ／ｍ２,而早第三纪砂河街组和东营组沉积时（２５-５０Ｍａ）盆地古热流值为７０-９０ｍＷ／ｍ２．盆地构造沉降史分析显示,盆地（含辽东湾地区和渤海地区）经历了早期的裂谷阶段（２５一扣Ｍａ）和后期的热沉降阶段（２５-０Ｍａ）,其中早期的裂谷阶段包含了两个裂谷亚旋回．渤海盆地内的后期热沉降叠加了１２Ｍａ以来由高密度地幔及岩石圈冷却诱发的快速均衡沉降．渤海盆地现今较低的大地热流值和较高的古热流及典型的裂谷型构造沉降样式等支持了渤海盆地板内裂谷盆地的大地构造属性并为渤海盆地构造一热演化提供了重要认识．     

碳酸盐岩有机质二次生烃的化学动力学研究及其意义

对低成熟度的灰岩样品进行人工熟化实验, 获得了不同成熟度的可用于对比研究二次生烃作用的系列样品. 之后, 将人工熟化后的样品在抽提前、后分别置于Rock-Eval热解仪上进行“二次”生烃实验, 在考察其热解产率特征的同时, 探讨各样的化学动力学特征. 结果表明, 二次生烃的是否“提前”或“滞后”及二次生烃潜力与一次生烃是否排出有关, 与初次成烃的中止成熟度有关. 人工熟化样品抽提后, 其平均活化能随成熟度的升高总体上呈增大趋势. 但未经抽提样品的动力学特征则相反. 所标定的经抽提处理和不经抽提处理化学动力学模型在渤海湾盆地和松辽盆地的初步应用表明, 两者的结合可以解释一些前人有关二次生烃研究中存在的相互矛盾的认识, 同时也可以方便地实现对二次生烃量的定量评价.     

南海北部深水区盆地热历史及烃源岩热演化研究

南海北部深水区是中国重要的油气潜力区.本文在前人对其现今地温场和正演热史研究的基础上,利用磷灰石(U-Th)/He和镜质体反射率(Ro)数据对根据拉张盆地模型正演获得的热历史进行了进一步约束,并在此基础上对南海北部深水区的烃源岩热演化进行了研究.研究结果表明基于盆地构造演化模型的正演热历史可以作为烃源岩热演化计算的热史基础,而盆地内主力烃源岩热演化计算结果显示:南海北部深水区存在4个生烃中心,即珠江口盆地的白云凹陷和琼东南盆地的乐东凹陷、陵水凹陷和松南凹陷,生烃中心烃源岩有机质现今处于过成熟状态,以生气为主;受盆地基底热流显著升高的影响,32~23.3 Ma时段为南海北部深水区烃源岩快速成熟阶段,琼东南盆地烃源岩有机质现今(2.48 Ma后)还存在一期加速成熟过程,而珠江口盆地则不存在此期快速成熟过程.     

四川盆地西北地区热流史及烃源岩演化

根据四川盆地西北地区镜质体反射率数据(Ro)进行的埋藏史和热史恢复结果表明:该地区中生界与新生界之间不整合面的剥蚀量在1000～2500 m之间.该区在晚二叠世初期达到最高古热流,研究区南部最高古热流达～100 mW/m2,研究区北部为～70 mW/m2.从晚二叠世初到现今古热流持续降低,在～220 Ma时古热流平均为～54 mW/m2.下二叠统烃源岩在二叠纪末达到生油门限.研究区南部,下二叠统及下伏古生代烃源岩短时间内经历了超高古地温,因此具有一次性生烃且生烃时代久远(中二叠世之前)的特点,研究区北部的中、下二叠统和下伏古生代烃源岩存在二次或多次生烃.上二叠统烃源岩在三叠纪达到生油门限并进入生油高峰(成熟早期),之后在侏罗纪和白垩纪又有两次生烃过程.三叠系烃源岩的演化特征与上二叠统相似.     

日本信浓川地震带超压热水系的喷溢作用与地震活动

信浓川地震带位于日本大地沟北部,地壳运动十分强烈,区内地震主要沿信浓川流域发生,并密集成带,大地构造上处于日本海板块向本州板块俯冲的边界线上。该地震带大多数地震为中强震,且均为浅源地震,地震发生伴随着明显的地下水前兆异常,震中区有强烈的超压热水系的喷溢活动。震中区地下水的温度、电导率以及主要地球化学成分呈线性异常分布,并与地震强弱或地震断裂规模有关,地震断层的规模控制了超压热水系喷溢活动的强度和规模。地震发生与超压热水系喷溢活动有着密切的成生关系,超压热水系喷溢活动使断层发生活动所需应力条件降低,诱发地震发生,同时断层活动为超压热水系向上喷溢提供通道。     

南海南北大陆边缘盆地构造演化差异性对油气成藏条件控制

南海大陆边缘盆地由于边界条件的差异,形成了离散型、走滑-伸展型和伸展-挠曲复合型3类陆缘盆地.这些盆地由于其构造演化差异性,导致了盆地沉积充填存在较大差异,相应地导致这些盆地油气成藏条件及油气资源量的巨大差异.南海北部离散型大陆边缘盆地主要发育湖相泥岩和海相泥岩烃源岩,尽管存在较好的湖相烃源岩,但由于各断陷分隔且面积较小,因而油气主要富集于各富烃凹陷周缘.南海南部伸展-挠曲复合型大陆边缘盆地构造演化差异明显,南部曾母盆地周缘前陆阶段早于礼乐盆地、北康盆地和南薇西盆地,一方面由于坳陷面积大及相应的海陆交互相煤系地层及海相泥岩烃源岩面积大、厚度大,另一方面断坳转换时期(15.5 Ma)缓慢的沉降速率导致大面积碳酸盐岩及礁灰岩广泛发育,形成了较为有利的生储盖组合.南海西部走滑-伸展型陆缘盆地介于上述两者之间,具有较厚的沉积物充填和高热流值,油气聚集以天然气藏为主.总之,无论是烃源岩分布范围及厚度,还是储集层,特别是礁灰岩储层分布以及生储盖组合等方面,南海南部大陆边缘盆地油气成藏条件均优于北部大陆边缘盆地,前者具有更优的油气勘探前景.     

青藏高原构造热演化的主要控制因素

从构造热演化的角度研究了青藏高原的形成模式,对形成机制中的两种主要假说:双地壳模型和叠瓦状模型进行了热模拟.在模拟时考虑了逆冲断层、均衡地壳抬升和沉积覆盖层对温度场的影响.结果表明,双地壳模型的热演化结果和实际观测资料明显不符;叠瓦状模型的结果在藏南地区能够较好地符合地球物理观测资料和解释地质构造运动.除较高的放射性元素含量外,断层的摩擦剪切热和沉积盖层热折射伴随地体的抬升侵蚀是喜马拉雅两条花岗岩带和反转的高温变质岩带的主要成因,并和现今上地壳水热活动有密切的关系.     

南海西南海盆构造演化的热模拟研究

南海西南海盆的张裂和海底扩张是白垩纪末至中始新世南海形成过程中最重要的构造事件.本文采用三维有限单元法对该区的热演化过程进行了模拟计算.通过对变形、温度结构的计算,研究了西南海盆张裂变形、海底扩张持续时间、地幔物质上升、地壳岩墙沿扩张中心的挤入扩张活力、岩浆活动等.计算结果表明：由于其深部动力学条件不足,海盆一次扩张持续时间在10～15Ma之间,其后地幔物质的上升活动逐渐停止,地壳失去扩张动力,使得扩张中心成为残留扩张中心的死亡裂谷,而未构成中脊或中隆带.虽然该处地幔物质上升的潜力不足,但伴随局部的断裂,尤其是盆、缘边界的拆离拉张,仍能产生相当强烈的岩浆喷溢活动,导致此区海盆成型之后的海山崛起.     

铀在Ⅲ型烃源岩生烃演化中作用的实验研究

有机-无机相互作用在矿产资源形成中存在普遍、意义重要,有机油气煤和无机铀同盆共存、富集成藏(矿)的深层原因即为有机-无机相互作用.本文在Ⅲ型低熟烃源岩中加入碳酸铀酰溶液的条件下进行生烃热模拟实验,以探讨油气生成过程中无机铀所产生的影响.生烃实验结果揭示,铀的参与,可使烃源岩中烃气产出率有所提高,总气量增加,产出的总烃量(重量或体积)增加;并可降低烃源岩生烃门限温度,在相对较低温阶段生成液态烃.铀可使产物中饱和烃增多,促使低分子量烃类产生,从而使CH4的产出量提高,生成的烃类的干气化程度增加.铀可能是未熟-低熟油气生成可能的无机促进因素之一.     

青藏高原构造热演化的主要控制因素

从构造热演化的角度研究了青藏高原的形成模式,对形成机制中的两种主要假说:双地壳模型和叠瓦状模型进行了热模拟.在模拟时考虑了逆冲断层、均衡地壳抬升和沉积覆盖层对温度场的影响.结果表明,双地壳模型的热演化结果和实际观测资料明显不符;叠瓦状模型的结果在藏南地区能够较好地符合地球物理观测资料和解释地质构造运动.除较高的放射性元素含量外,断层的摩擦剪切热和沉积盖层热折射伴随地体的抬升侵蚀是喜马拉雅两条花岗岩带和反转的高温变质岩带的主要成因,并和现今上地壳水热活动有密切的关系.     

塔里木盆地热演化分析中热史波动模型的初探

用沉积盆地波动分析的观点,结合塔里木盆地的实际资料,初步建立一种新的热历史恢复模型--热史波动模型.利用该模型并结合镜质体反射率古温标模拟计算了塔中10井的热历史,同时用磷灰石裂变径迹数据对模拟结果进行了检验.此结果可以较客观地描述盆地热历史的复杂变化,特别为无古温标区或未钻达层位热演化研究提供了可能.     

塔里木盆地热演化分析中热史波动模型的初探

用沉积盆地波动分析的观点,结合塔里木盆地的实际资料,初步建立一种新的热历史恢复模型--热史波动模型.利用该模型并结合镜质体反射率古温标模拟计算了塔中10井的热历史,同时用磷灰石裂变径迹数据对模拟结果进行了检验.此结果可以较客观地描述盆地热历史的复杂变化,特别为无古温标区或未钻达层位热演化研究提供了可能.     

岩石圈流变性对拉张盆地构造热演化历史的影响

采用粘弹性动力学模型模拟研究了岩石圈流变性对拉张盆地构造热演化的影响. 模拟研究发现,盆地的构造热演化特征与盆、缘岩石圈强度对比相关,盆地岩石圈强度相对外缘岩石圈强度越弱,盆地沉降量越大,且在拉张结束与热沉降之间出现较大的基底抬升、热流持续高值;无论是初始岩石圈力学厚度、泊松比,还是下伏流体软流圈的负密度差,都是影响盆地构造热演化历史的因素;同时,拉张前断层的存在也是影响盆地基底形态的重要因素,其存在不仅会产生较大的基底落差,还会加深盆地中心的沉降.     

大兴安岭中南段中生代的构造热演化

通过对大兴安岭中南段中生代火山 深成岩同位素年龄的测定 ,对不同阶段岩浆活动的构造背景进行分析 ,从而确立了该区构造岩浆演化的序列 :晚三叠世以含幔源包体的基性 超基性岩侵位为标志的初始幔隆 ,早 中侏罗世以辉绿岩岩墙群侵入为标志的中、上部地壳伸展 ,晚侏罗世强烈的粗面质火山岩喷发 ,早白垩世板内非造山性质的碱性 亚碱性花岗岩侵位 ,同时还形成了基性岩墙和玄武岩 .据此 ,可以认为中生代大兴安岭的隆升与幔隆背景下深部岩浆上涌密切相关 .这一研究为进一步探讨大兴安岭造山模式奠定了基础 .     

岩石圈流变性对拉张盆地构造热演化历史的影响

采用粘弹性动力学模型模拟研究了岩石圈流变性对拉张盆地构造热演化的影响. 模拟研究发现,盆地的构造热演化特征与盆、缘岩石圈强度对比相关,盆地岩石圈强度相对外缘岩石圈强度越弱,盆地沉降量越大,且在拉张结束与热沉降之间出现较大的基底抬升、热流持续高值;无论是初始岩石圈力学厚度、泊松比,还是下伏流体软流圈的负密度差,都是影响盆地构造热演化历史的因素;同时,拉张前断层的存在也是影响盆地基底形态的重要因素,其存在不仅会产生较大的基底落差,还会加深盆地中心的沉降.     

构造热演化的数值模拟方法

对模拟构造热演化的二维和三维非稳态热传导-平流微分方程的数值求解进行了研究.在空间和时间上分别应用有限单元法和差分法进行离散化处理;推导了非稳态热传导-平流有限元方程.在求解技术上发展了“迎风”权函数方法,将有限元法、有限差分法和“迎风”权函数法结合起来,使用变网格、变结点方法对地质体的运动介质、运动边界、多热源的非线性、非稳态的构造热演化进行了模拟.并对各种热源体的处理、初始条件和边界条件的处理进行了分析.     

下扬子中生代构造-热事件及其对海相烃源岩生烃的影响

温度是控制烃源岩有机质生烃的主要因素,构造-热事件下的高温作用对烃源岩的增熟和生烃历程具有显著影响.通过地质分析和磷灰石、锆石裂变径迹、磷灰石U-Th/He低温热年代学数据、火山岩年龄数据分析认为,下扬子中生代存在印支期(T3-J2),燕山期(J3-K1)构造-热事件,沉积盆地达到最高古热流的时间大约为130~110 Ma.古温标镜质体反射率热史反演结果揭示句容地区最高地表古热流达到~94 mW·m-2,泰兴地区为~78 mW·m-2,热事件的强度由西至东减弱.基于EASY%Ro模型的生烃史正演结果揭示:寒武系烃源岩在常州地区主生气期为早二叠世晚期至晚三叠世末,在句容、泰兴地区主生气期为晚三叠世-早白垩世.由于T3-J1-2前陆盆地沉积和早白垩世岩浆活动热事件的双重作用,海相烃源岩有机质在早白垩世末达到最高古地温.虽然K2-E期间在句容、泰兴和常州部分地区具有一定的沉降幅度,甚至使得部分地区海相烃源岩的埋深超过早期的埋深,但由于K2以来大地热流降低,海相烃源层地层温度却低于早期的地温,有机质未能普遍进一步增熟生烃,即这些地区不存在大面积的二次生烃.     

构造热演化的数值模拟方法

对模拟构造热演化的二维和三维非稳态热传导-平流微分方程的数值求解进行了研究.在空间和时间上分别应用有限单元法和差分法进行离散化处理;推导了非稳态热传导-平流有限元方程.在求解技术上发展了“迎风”权函数方法,将有限元法、有限差分法和“迎风”权函数法结合起来,使用变网格、变结点方法对地质体的运动介质、运动边界、多热源的非线性、非稳态的构造热演化进行了模拟.并对各种热源体的处理、初始条件和边界条件的处理进行了分析.