欧亚大陆北部盆地发育历史——来自东西向跨洲剖面的证据

板块演化控制了盆地的形成与演化,盆地的性质和地质特征由其所处的板块构造单元决定.本文从大地构造背景角度出发,沿北纬60°±5°绘制了欧亚大陆东西向跨洲剖面,西起北海内伊湖—阿兰盆地,东至北鄂霍茨克盆地,全长为11000km.剖面将构造单元划分为不同级别(超大陆与构造域—板块与造山带—陆块与构造带—盆地与拱起),进而将构...     

全球沉积盆地结构与构造演化特征:洲际纬向超长剖面对比研究

沉积盆地地层及其结构记录了盆地的构造演化过程,并由其所处的不同历史时期的构造背景所决定。全球油气勘探的不断深入和大量地震剖面的完成为系统认识盆地构造演化提供了大量基础资料。本文在板块构造理论的指导下,收集了全球上百个重要沉积盆地的资料编制了2条洲际纬向超长剖面:(1)北美-北非-中东-中亚-东亚纬向超长剖面;(2)南美-非洲纬向超长剖面。这两条洲际纬向超长剖面能直观地显示出不同类型盆地构造演化阶段及其时空对应关系受控于板块运动。盆地发育的程度(沉降厚度、沉降率、构造间断)及其完整性(规模大小、剖面形态、垂向结构),受控于其所处区域的构造背景。北美和南美大陆不同类型沉积盆地存在有序并列的特征:自西向东均为大洋盆地、海沟、弧前盆地、弧后前陆盆地、克拉通盆地、裂谷盆地和被动陆缘盆地。由于板块边界作用影响,相同板块上不同的盆地群之间具有密切的构造-沉积联系和构造事件响应,北非和非洲中部东西向剖面依次发育被动陆缘(西部)-克拉通(中部)-裂谷(偏东部)的特征。     

环北极沉积盆地结构与构造演化特征——来自环北极地质长剖面的证据

通过对北极地区不同盆地结构的系统研究与对比分析,绘制了环北极沉积盆地群长剖面,剖面全长约13 000 km,涉及季曼-伯朝拉盆地等15个盆地和微陆。由于整个剖面尺度巨大,在若干缺乏详细资料的地区采用将邻近地区的其他剖面平移到本剖面中,或由其两侧的剖面地层和构造形式推测。剖面涉及的盆地多属叠合性质,涵盖克拉通盆地、裂谷盆地、前陆盆地、被动大陆边缘盆地等多种盆地类型;各区域沉积厚度差异显著,最厚的东巴伦支海等盆地沉积了自古生界至新生界的地层,沉积厚度可达近15 km ,而沉积最薄处的拉普捷夫海等盆地则只发育了从中生界上白垩统至新生界的沉积,厚度不超过4 km。以北大西洋—北冰洋洋中脊为界,北极地区分属欧亚板块和北美板块,很多盆地为大陆的一部分或大陆向北冰洋的延伸部分（大陆架）。各盆地的发育主要受波罗的板块、西伯利亚板块与劳伦古陆显生宙以来的构造演化控制;加里东运动、埃尔斯米尔运动、海西运动（乌拉尔运动）及大西洋洋脊自南向北的扩张对环北极盆地均有显著影响,具体表现为造成盆地类型的改变、改变盆地沉降速率等。     

早二叠世塔里木陆块的经度：来自大火成岩省的制约

经度的确定是板块重建的难点. 塔里木盆地下二叠统大规模溢流玄武岩已被确定为大火成岩省, 提供了一次根据大火成岩省来定量确定塔里木陆块早二叠世经度的机遇. 核幔边界约2800 km深处地震波低速带与全球300 Ma以来喷发的大火成岩省之间的关系已得到建立: 恢复喷发位置后, 大火成岩省全部分布在核幔边界低速带的边缘之上, 其中大部分在非洲LLSVP和太平洋LLSVP边缘, 个别在规模较小的LSVPs边缘. 在使用塔里木陆块早二叠世古地磁数据来限定其纬度的基础上, 本文利用上述理论方法, 并联系前人的地质结论, 发现塔里木大火成岩省约290 Ma喷发时的位置最可能为20°N, 60°E. 本文提出, 塔里木大火成岩省与西伯利亚大火成岩省相似, 其喷发时并不在两大LLSVPs的边缘带上, 而最可能与非洲LLSVP东侧附近一个单独的、范围较小的LSVP(20°N, 60°E)相关联, 暗示重建之前的假设"塔里木大火成岩省源自核幔边界"是合理的. 如果塔里木、峨眉山和西伯利亚大火成岩省都源自核幔边界, 上述(20°N, 60°E)位置的获得说明三者都不是同一幔源.     

太原盆地岩溶热储地热资源评价

太原盆地断裂构造发育,地热资源丰富,是我国具有代表性的中低温地热田,故太原盆地地热资源的整体评价对其大规模的开发利用具有重要意义。以太原盆地构造演化分析、地震和电法等剖面解释、最新钻井测井解释成果为研究基础,以盆地二级构造单元为划分依据,采用“热储体积法”将太原盆地划分为8个地热田并作为评价单元。针对8个评价单元的寒武-奥陶系碳酸盐岩岩溶热储进行了精细评价。综合评价得出太原盆地碳酸盐岩岩溶热储具有热储盖层稳定、埋深浅、储集层段多、储量大等特点。表现为岩溶热储上覆盖层厚度400~2 000 m,储集层从老至新依次发育了奥陶系峰峰组、上马家沟组、下马家沟组、亮甲山组和寒武系凤山组、长山组6套主力含水层段。地温梯度一般为3~4 ℃/100 m之间,热储温度为30~80 ℃。在此基础上,根据地热田热储面积和厚度、热储温度、孔隙度、比热容和密度等参数,计算西温庄地热田地热资源量,得出太原盆地可采资源量13.84×10⁸ GJ,折合标煤4 721.9×10⁴ t,初步摸清了太原盆地的地热资源分布规律以及资源量。     

中国及邻区沉积盆地群结构与构造演化探讨——来自长剖面的研究对比

由多陆块汇聚而成的亚洲大陆发育类型多样的沉积盆地,是认识盆地构造演化的理想地区。本文通过绘制4条穿过亚洲大陆不同盆地群的超长剖面图,探讨不同盆地的结构类型及沉积盆地群与板块边界、深部构造背景之间的关系。与其他大陆相比,亚洲大陆沉积盆地规模普遍小,原型盆地保存较差。在盆地基底组成上,时代差异较大。古老克拉通陆块基底上的盆地保存较好,而造山带、洋壳基底上的盆地沉降幅度较大,并且易被叠加改造。不同类型盆地的构造演化受控于板块构造边界作用。由于亚洲大陆板块边界运动性质多变和陆块规模较小,造成其盆地群构造上强烈不稳定。中亚、特提斯、西太平洋三大构造域,西伯利亚、印度、华北、塔里木、扬子、印支等克拉通陆块群,及地幔柱活动(如西西伯利亚玄武岩省)的时空叠加,控制了亚洲盆地群显生宙以来的构造演化,并造成其盆地类型和后期保存的明显差异。     

北极地区盆地群油气地质特征及其资源潜力

北极地区具有超过4 000亿桶油当量的待发现技术可采储量, 是未来全球油气勘探与开发的重要增长点。本文按照地理和地质构造因素将北极地区分为北冰洋海盆区和环北极含油气区（含潜在含油气盆地）,按照板块演化及盆地发育历史将后者划分为北太平洋极地盆地群、俄罗斯极地盆地群和欧洲极地盆地群。根据大量文献和IHS数据, 结合生油层、储层、盖层及圈闭特征方面的研究, 系统对比、分析北极地区石油、天然气分布特征:北太平洋极地盆地群重要烃源岩形成于侏罗纪和白垩纪, 盆地群中重要储层大部分都分布于新生界布鲁克斯层, 油气系统以构造圈闭为主。俄罗斯极地盆地群中多数盆地具有古生代基底, 受斯堪的纳维亚早古生代造山期变形、西伯利亚板块古生代西部造山变形影响, 60%以上的烃源岩产自中生界, 储层以中生界前陆、克拉通盆地沉积物为主,盖层分布较广, 以中生界居多。欧洲极地盆地群受控于北大西洋洋脊的扩张和迁移, 各盆地烃源岩分布于中生界, 大部分储层分布于上白垩统—古新系, 自生自储、古生新储为该区域盆地的主要成藏模式。其中, 俄罗斯极地盆地油气储量最多, 占北极地区总储量45%以上且勘探潜力最大。     

冀中坳陷束鹿凹陷地热系统成因模式

地热系统内部地质要素特征分析是建立其成因模式的基础,也是后期研究地热资源赋存特征和资源量评价的依据。结合前人研究成果和区内地热钻井资料,通过对冀中坳陷束鹿凹陷地热系统“源、储、通、盖”主要地质要素分析,建立了其概念模型,并开展了地热资源量评价。束鹿凹陷为一新生代发育在渤海湾盆地冀中坳陷内的典型的箕状凹陷,接受可能来自于其下深部地壳结构约20 km处低阻体的热源供给。新近系馆陶组砂岩热储和奥陶系碳酸盐岩热储分别构成了两套独立的地热系统。其中,馆陶组砂岩热储全区稳定分布,底板埋深介于1100~2000 m,储层厚度约为200~320 m,孔隙度约在15%~35%之间,渗透率最高可达1200 mD,热储底板温度在57~78℃;奥陶系碳酸盐岩热储受箕状凹陷边界断裂的控制呈单斜状倾伏,埋深1800~6000 m,储层厚度100~550 m,孔隙度2%~18%,渗透率0.5~50 mD,地热水井口温度在75~92℃。两套地热系统由西边太行山的大气降水沿着地层不整合面和断裂运移通道进行补给,通过深部热传导和局部热对流增温后,在储层中富集形成地热水。上覆松散的第四系沉积和明化镇组河流相碎屑岩沉积厚300~1400 m,热导率0.9~1.8 W/(m·K),构成了良好的区域盖层。束鹿凹陷地热资源量评价结果表明,馆陶组砂岩地热系统含244.430×10⁸ GJ,奥陶系岩溶地热系统 含203.752×10⁸ GJ,总量合计448.182×10⁸ GJ,折合标煤15.296×10⁸ t。年开采地热资源量满足的供暖面积可达1.106×10⁸ m2,开发潜力巨大。     

鲁西豫东地区奥陶系顶部岩溶储集层特征及有利控制因素*

基于野外露头、岩心、薄片和测录井等地质及地球物理资料分析,并结合区域地质背景,深入研究了鲁西豫东(东濮)地区奥陶系顶部峰峰组和上马家沟组岩溶储集层发育特征、演化过程,并进一步分析优质储集层形成的主控因素,预测了有利储集层分布区。结果表明,奥陶系顶部储集层主要岩性为颗粒石灰岩、云质石灰岩、泥晶石灰岩、粉细晶白云岩、含膏白云岩和藻粘结白云岩等,裂缝和溶洞是主要储集空间类型。白云岩类储集层平均孔隙度为2.5%,平均渗透率为7.43×10^-3μm²;石灰岩类储集层平均孔隙度为2.2%,平均渗透率为2.72×10^-3μm²。储集层经历了沉积—准同生期成孔(寒武纪—中奥陶世)→风化淋滤(晚奥陶世—早石炭世)→矿物充填(晚石炭世—白垩纪末期)→溶蚀改造(古近纪)4个演化阶段。沉积相、成岩作用及构造应力控制了研究区优质储集层的形成。颗粒滩及潮坪相带、断裂发育带、白云石化作用和准同生岩溶、表生岩溶、埋藏岩溶作用6项叠合区储集层质量最优;颗粒滩及潮坪相带、白云石化作用和准同生岩溶作用、表生岩溶作用4项叠合区,以及断裂发育带、表生岩溶作用、埋藏岩溶作用3项叠合区储集层质量次之;颗粒滩及潮坪相带、断裂发育带、白云石化作用和准同生岩溶作用、埋藏岩溶作用5项叠合区储集层质量一般。     

二叠纪泛大陆球壳三维力学模拟及其构造意义

二叠纪时期,泛大洋包围泛大陆并向其俯冲,在此背景下泛大陆内部洋盆呈现剪刀差式旋转关闭,并具有此消彼长的特征。前人通过自俯冲平面模型来解释泛大陆裂解过程中裂谷盆地的成因和泛大陆内部简单的应力状态,但是该模型与实际的地质背景相差较大。本文通过球壳三维模型,并考虑非洲核幔边界低速带以及阿拉伯地幔柱对泛大陆的影响,建立了二叠纪时期泛大陆所处的力学模型,模拟了泛大陆形成后古特提斯洋盆俯冲、关闭对大陆内部产生的应力应变影响。模拟结果显示三维球壳模型能够较好地解释该时期中亚区域发育的大型断裂、残余洋盆,也支持古特提斯洋盆剪刀差式关闭、新特提斯洋盆从古特提斯洋盆被动陆缘后侧张开的地质现象;非洲—阿拉伯板块的地幔垂向作用为新特提斯洋盆的张开提供了力学支持。由于在泛大陆分裂过程中,新老洋盆此消彼长、早期洋盆剪刀差式关闭的模式并不仅局限于古特提斯—新特提斯洋,本模拟结果可适当推广到其他洋盆。