反演南方海相层系热史动态演化的新温标——磷灰石、锆石(U-Th)/He年龄和封闭温度

对川东北普光-毛坝地区和通江地区的11个岩心和露头样品进行锆石、磷灰石(U-Th)/He定年分析,初步建立了He年龄-深度/温度动态演化模式,该地区磷灰石He封闭温度为85℃。川东北钻井岩心和剖面样品经历相同的热演化历程。该地区第三纪至第四纪为冷却抬升剥蚀主要时期,剥蚀速率约为74.8～172.5m/Ma,剥蚀厚度大约为2 800～3 000 m,地温逐渐降低到磷灰石He封闭温度,直至达到现今温度,与青藏高原隆升引发的新构造运动在四川盆地的响应有关。普光5井等3 200 m以上中生界样品未经历过锆石He封闭温度,可能只有3 200 m以下的样品经历锆石He封闭温度,但所有样品都经历了磷灰石He封闭温度。根据锆石(U-Th)/He年龄大致推算出,川东北地区可能在晚侏罗世开始抬升,在晚侏罗世—早白垩世期间普光-毛坝地区和通江地区都处于缓慢抬升剥蚀阶段,只是普光-毛坝地区抬升剥蚀开始时间要早于通江地区。磷灰石和锆石He封闭温度和年龄揭示了该区动态热演化历史。该区在178.0 Ma之前古地温大于170～190℃,随后地层继续抬升,古地温下降;在40.5～178.0 Ma时,古地温为85～170℃;在0～40.5 Ma时,现今地温小于85℃。     

合肥盆地构造演化的磷灰石裂变径迹分析

磷灰石裂变径迹(AFT)分析表明,合肥盆地北部K12砂岩的AFT年龄为(128.2±9.5)Ma,围限径迹长度为(11.9±0.4)μm。其模拟热史包括4个阶段:在距今175~150Ma,冷却速率为8.92℃/Ma;在距今150~85Ma为0.99℃/Ma;在距今85~24Ma为-0.49℃/Ma;在距今24Ma以来为1.96℃/Ma,它们依次对应于物源区快速抬升剥露、缓慢抬升剥露以及盆地先沉降后抬升4个阶段。盆地南缘黑石渡组(K¹h)的AFT年龄为(86.3±4.3)Ma,平均围限径迹长度为(13.6±0.2)μm。模拟热史表明,在距今135~122Ma时冷却速率为-13.60℃/Ma;在距今122~98Ma时为1.92℃/Ma;在距今98~90Ma时为6.63℃/Ma;在距今90~26Ma时为0.88℃/Ma;在距今26Ma以来为0.69℃/Ma,它们依次与沉积埋藏加热、缓慢抬升剥露、快速抬升剥露以及两次缓慢剥露5个阶段相对应。合肥盆地的演化先后受到大别造山带与郯庐断裂带构造活动的控制:即盆地挤压阶段(早侏罗世至距今150Ma)受控于大别山晚造山期挤压环境,盆地伸展断陷阶段(距今150~138Ma)受控于大别山造山根拆沉作用,盆地滑覆冲断-走滑阶段(距今138~90Ma)受控于造山带热窿伸展与郯庐断裂走滑联合作用,盆地走滑拉张阶段(距今90~25Ma)受控于郯庐断裂带走滑拉张作用,盆地挤压抬升阶段(距今25Ma以来)受控于郯庐断裂带挤压环境。     

苏皖下扬子区构造热演化史的裂变径迹证据

为了揭示下扬子苏皖南露头区中、古生界的构造热演化特点及其控制环境,应用磷灰石裂变径迹技术(AFT),对苏皖下扬子7个中、古生界碎屑岩进行热演化分析。研究结果表明:中、古生界碎屑岩表现出105.7~50.9 Ma的AFT年龄特点,均远小于其相应的地层年龄,平均径迹长度在13.19~13.70μm之间,呈单峰分布,分析结果反映了下扬子苏皖南露头区中、古生界经历燕山期岩浆事件热改造完全退火后晚白垩世以来差异抬升剥露的冷却历史。FT热史模拟结果反映了研究区三阶段的热演化特点:快速冷却抬升(1.7~15℃/Ma)、缓慢剥露冷却(0.27~0.81℃/Ma)和再次快速冷却抬升(2.8~5.6℃/Ma)。通过对样品热历史的分析:发生在113~100Ma的构造转折与黄桥事件相对应,代表了由挤压体制转变为拉张断陷盆地阶段;发生在75~68 Ma的构造转折与仪征事件相对应;发生在18~10 Ma的构造转折代表喜山晚期区域遭受整体抬升剥蚀过程。     

胜利油区东营凹陷热史分析──磷灰石裂变径迹证据

磷灰石裂变径迹表明,东营凹陷形成后经历了一个持续的冷却热历史,在50～60Ma、20～30Ma之间经历了比较明显的冷却过程,其中20～30Ma之间的冷却是由东营组末期凹陷遭受抬升剥蚀所引起的,估算抬升剥蚀厚度为200余米。凹陷的磷灰石裂变径迹退火带深度范围为2000～3400m,与生油窗的深度有着很好的一致性;凹陷近期的快速埋藏增温使得退火带具有较高的温度范围。     

川东北元坝地区中生代构造与动态热演化史——磷灰石、锆石(U-Th)/He定年分析

通过对川东北元坝地区须家河组(T₃x)—嘉定组(K₁j)钻井岩屑样品镜质体反射率和锆石、磷灰石(U-Th)/He定年分析,建立了该区He年龄—深度/温度动态演化模式,推断出元坝地区磷灰石He封闭温度为95℃左右。元坝地区T₃x-K₁j中生代地层基本都经历了磷灰石He封闭温度(95℃);所有样品未经历锆石He封闭温度,T₃x2-J₁z地层部分样品可能经历了约170℃的最高古地温。元坝地区中生代地层在古近纪—新近纪(0.2～36.4 Ma)发生重大冷却抬升剥蚀,剥蚀速率约为109.9m/Ma,K₁j及以上地层最大抬升剥蚀厚度约为4000m。系统揭示了该区动态热演化历史,中生代地层最高古地温接近于170～190℃,随后地层发生抬升,古地温下降;在36～176 Ma之间时,古地温在95～170℃之间;在0～36Ma时,现今地温小于95℃。      

柴达木盆地西部地区构造演化的裂变径迹揭示

近年来,裂变径迹技术在研究沉积盆地的热历史、山脉的隆升速率、沉积盆地的物源分析、构造抬升及热演化以及测定活动断层的活动年龄等方面都得到了广泛的应用,但是用该方法来研究构造运动-热事件期次和发生时间的则很少。为此,采用该方法研究了柴达木盆地西部地区中新生代以来的构造运动学过程。实验样品采自柴达木盆地西部11口钻井的岩心,所选样品均位于渐新统顶部和中新统底部地层。对样品中的磷灰石和锆石矿物进行年龄测定后发现,磷灰石的测定年龄在距今8~13 Ma之间,与地层的年龄一致;而锆石的测定年龄在距今45~150 Ma之间。通过分析磷灰石和锆石的裂变径迹年龄数据,得出结论认为：柴达木盆地西部地区中生代末期以来发生了两次大规模的构造事件,分别发生在距今60~100 Ma之间和距今35 Ma以来,对应着柴达木盆地西部坳陷燕山运动以来的主要构造运动阶段。     

中非乍得Bongor盆地北部斜坡下白垩统油气成藏期次

基于流体包裹体均一温度测试和磷灰石裂变径迹分析,对乍得Bongor盆地北部斜坡下白垩统油气成藏时间和期次开展研究。研究表明,下白垩统Kubla组和Prosopis组储集层样品中与油气共生的盐水流体包裹体均一温度总体上表现为高、低温两组峰值区间,低温峰值区间和高温峰值区间分别为75～105℃和115～135℃;Kubla组和Prosopis组样品均经历了5个构造演化阶段,即早白垩世发生快速沉降,晚白垩世晚期发生构造反转,古近纪发生小幅沉降,古近纪与新近纪之交抬升,中新世以来则处于沉降阶段;其中晚白垩世剥蚀厚度约1.8km,古近纪与新近纪之交剥蚀厚度约0.5 km,两期剥蚀叠加厚度约2.3 km。与油气包裹体共生的盐水包裹体的均一温度用以作为油气捕获温度,结合磷灰石裂变径迹热演化史模拟研究,结果表明Bongor盆地北部斜坡下白垩统Kubla组和Prosopis组具有一致的油气成藏时间和期次,均在距今80～95 Ma和65～80 Ma分别经历了两期油气充注。第1期充注对应于油气初始运移,为早白垩世快速沉积末期,第2期充注处于晚白垩世构造强烈反转阶段。     

古压力恢复与天然气成藏关系——以昌潍坳陷潍北凹陷为例

利用埋藏压实方法计算了昌潍坳陷潍北凹陷在古压力状况，尽管目前该地区的压力基本处于静水压力或弱低压状况，但在地质历史中曾经存在超压状态。其压力演化过程可以划分为3个阶段：①由欠压实引起的超压-释放阶段(距今52~51 Ma)；②超压再聚集阶段(距今50 Ma-沙河街构造运动前)；③压力释放阶段(沙河街构造运动-现今)。发生在古近纪晚期的沙河街构造运动造成的巨大剥蚀，导致了原存异常高压的卸压，在沙河街构造运动之后，压力就处于静水压力或弱低压状态。由于异常压力的出现与油气充注密切相关，卸压作用对于潍北凹陷深部的天然气资源有重要的影响。     

青藏高原南羌塘坳陷白垩纪以来的隆升剥蚀历史——来自低温热年代学的约束

为了重建青藏高原的形成过程和评价羌塘盆地油气的保存条件,对南羌塘坳陷隆升剥蚀历史进行了研究。利用锆石和磷灰石(U-Th)/He和磷灰石裂变径迹技术,对南羌塘坳陷中部嘎尔敖包地区的侏罗系砂岩样品进行了分析,数据显示大部分颗粒经历完全退火阶段;基于实验数据对盆地热史进行反演,并结合区域低温热年代学研究,认为南羌塘坳陷共经历了3期隆升剥蚀历史,即早白垩世、古新世—始新世和中新世以来,分别造成了南羌塘坳陷中部地区1.7～2.6 km、1.89 km和1.13 km的剥蚀量。热历史结果显示,早白垩世南羌塘坳陷中部地区首先遭受剥蚀,随后剥蚀逐渐向南、北两侧传递。南羌塘坳陷第一期冷却历史可能受到羌塘地体和拉萨地体碰撞的影响;第二期冷却历史可能受到印度—亚洲大陆碰撞的影响;第三期冷却历史可能与印度—亚洲大陆持续会聚下羌塘盆地发育大量近南北向断层有关。南羌塘坳陷中部地区位于不同构造位置的样品的热历史显示,其经历了不同的剥蚀过程,这可能受到印度—亚洲大陆的碰撞和随后持续会聚造成的区域性近南北向断裂差异性活动的影响。基于不同构造位置样品热历史的差异性,认为区域性南北向断裂开始活动时间为65～45 Ma。     

东濮凹陷桥口地区油气藏形成期次研究

东濮凹陷桥口构造不同区块第三系油气藏形成期差异较大，总体上层位越新成藏时期越晚，层位越老成藏时期越早。应用储集层自生伊利石测年、饱和压力及流体包裹体均一温度等方法，综合分析认为，桥口地区油气藏形成主要分为两大阶段：第一阶段距今时间约18.4-30.4Ma，相当于东营组沉积期末－馆陶组沉积早期，是最主要的油气藏形成期，其中距今17－27Ma为剥蚀期，压力减小有利于天然气成藏，气藏的绝大部分形成于该阶段；第二阶段为距今2Ma以来，相当于第四纪至现今，已形成的气藏发生调整，同时二次生成的天然气继续注入。图4表3参18（任战利摘）     

渤海海域盆地热历史及油气资源潜力

利用大地热流测量、磷灰石裂变径迹及镜质体反射率数据对渤海海域盆地进行了盆地热史恢复 ,结果表明 ,盆地现今热流值为 5 0～ 75 m W/ m2、背景热流值为 6 3.6 m W/ m2 ,而早第三纪沙河街组和东营组沉积时期 (5 0～ 2 5 Ma)古热流值达 6 5～ 90 m W/ m2。构造沉降史分析显示 ,盆地经历了早期 (5 0～ 2 5 Ma)裂谷阶段和后期 (2 5 Ma至今 )热沉降阶段 ,其中裂谷阶段包含了两个裂谷亚旋回 ,热沉降阶段叠加了 12 Ma以来由地幔拆沉及岩石圈冷却诱发的快速均衡沉降。渤海海域盆地较低的现今大地热流值和较高的古热流值 ,以及典型的裂谷型构造沉降样式等支持了渤海海域盆地为板内裂谷盆地的大地构造属性。地层有机质热演化和烃源层生烃状态时空分布研究结果表明 ,渤海海域盆地存在形成大气田的地热条件。     

四川盆地热演化异常成因及热场演化特征分析

为探讨四川盆地热演化异常成因,分析不同地史时期热场分布及其主控因素,通过四川盆地不同构造单元典型井、剖面露头镜质体反射率与深度热演化剖面的建立,分析了四川盆地纵向上热演化异常成因;在热演化剖面建立的基础上,通过镜质体反射率梯度法求取了四川盆地晚古生代—中三叠世、晚三叠世—侏罗纪及现今的热场分布,并进行了热史演化特征分析。研究认为:（1）烃源岩生烃作用产生超压并对镜质体反射率和烃类裂解产生差异性抑制,是四川盆地纵向有机质热演化“负”异常的主要原因。（2）盆地不同时期构造运动及盆地性质控制着四川盆地热场纵向的演化:中二叠世晚期区域性拉张作用改变了四川盆地早期统一的低热场,导致断陷内热流值不断升高,平均地温梯度在3.5℃/hm以上;晚燕山—早喜马拉雅期,盆地东部开始隆升剥蚀,盆地逐渐向西萎缩,周缘冲断作用趋于平静,高热场开始降温;至喜马拉雅晚期的快速隆升及降温作用,形成现今低地温场分布面貌,地温梯度总体小于2.5℃/hm。      

四川盆地晚白垩世以来的构造隆升作用与天然气成藏

四川盆地及其周缘地区在喜马拉雅期发生了强烈的隆升运动。除川西坳陷外四川盆地内部自晚白垩世后一直处于隆升阶段,但各地区有差异,主要的隆升期是新近纪（隆升速率超过100 m/Ma,隆升幅度超过4 200 m）,隆升的阶段性明显, 可分成3个阶段：第1阶段（晚白垩世-古近纪）,为差异隆升阶段,大部分地区处于隆升状态,但隆升的速率有差异; 第2阶段为整体隆升阶段,全盆地都处于隆升状态,整体隆升幅度大,速率一般大于40 m/Ma,隆升幅度超过1 000 m;第3阶段为快速隆升阶段,全盆地的隆升速率除川西坳陷外均大于100 m/Ma,隆升幅度超过1 500m。四川盆地周缘造山带自晚燕山期以来均是隆升状态,亦可分为3个阶段：第1阶段（120~65 Ma）,隆升速率15~93 m/Ma,隆升幅度一般在1 000 m左右;第2阶段(65~25 Ma),隆升较慢,速率一般在5~47m/Ma,隆升幅度为250~1 800 m;第3阶段（25 Ma至今）, 隆升速率高,为60~300 m/Ma,隆升幅度从1 300 m到大于 3 000 m。喜马拉雅期隆升作用一方面控制了现今构造的形成,另一方面引起能量场调整(压力和温度效应),促使地层势能的转换和油气的再运聚,对于油气最终运聚成藏起了重要的作用。 四川盆地无论中下组合碳酸盐岩气藏还是上组合碎屑岩气藏的形成都与喜马拉雅期隆升作用息息相关, 大型天然气藏具有晚期定型、快速成藏、大量集中聚集的特征,即速度快、规模大、分布集中的天然气爆发式成藏。     

页岩气成藏过程的阶段划分——以四川盆地宁西地区五峰组—龙马溪组页岩气成藏过程为例

四川盆地及其周缘地区普遍经历了多旋回构造演化过程,目前对于该区目标层系中页岩气多期活动和富集成藏规律与区域深埋藏—强隆升剥蚀作用过程具有何种相关性的研究相对薄弱。为此,以该盆地南部长宁页岩气区块西部（以下简称宁西地区）典型井为剖析对象,基于低温热年代学、流体包裹体和盆地热史模拟等综合研究,以上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组生烃动力学及其压力体系变化特征为载体,研究该区五峰组—龙马溪组新生代隆升与页岩气富集与破坏的耦合特征。研究结果表明：①该区磷灰石样品裂变径迹年龄为距今20~40 Ma、（U—Th）/He年龄为距今10~20 Ma,新生代地表剥蚀量为2 000 m;②五峰组—龙马溪组埋深沉降热史可划分为早志留世—晚三叠世低—中等成熟度、早—中侏罗世高成熟度和晚侏罗世—白垩纪过成熟度3个热演化阶段;③五峰组—龙马溪组方解石包裹体的流体均一温度呈双峰值特征、分别介于120~140 ℃和160~180 ℃,晚期流体盐度变化剧烈表明受到深部、浅表流体混染作用,保存条件被破坏;④五峰组—龙马溪组页岩生烃期长时间具有超压特征,晚侏罗世—白垩纪持续深埋藏使其生气速率达到高峰、形成异常高压,但新生代快速抬升剥蚀作用导致超压系统被破坏、现今为常压体系。结论认为,宁西地区五峰组—龙马溪组页岩气成藏过程具有明显的早期高压富集、深埋藏超高压保持、晚期构造隆升调整/破坏的多阶段特征。     

四川盆地震旦系灯影组天然气的差异聚集分布及其主控因素

为了揭示四川盆地震旦系灯影组油气藏之间的成生联系和古今气藏的转换机理,采用地质、地球物理与地球化学研究方法相互支撑,宏观、中观与微观研究结果相互印证的思路,利用多年来的钻探资料对该盆地灯影组天然气的差异聚集分布及其主控因素进行了研究。结果表明:①距今100 Ma以前灯影组古油藏的原油原位裂解形成早期超压古气藏,而在距今100~20 Ma期间,四川盆地持续隆升,特别是构造高点的迁移和威远构造的初步形成,使得早期超压古气藏调整形成晚期超压古气藏;②随着距今20 Ma以来隆升幅度的加大,威远构造上覆地层被快速剥蚀,盖层封盖能力大大降低,保存条件变差,致使灯影组天然气从威远构造顶部地表下三叠统嘉陵江组天窗开始泄漏和逸散,启动了四川盆地华蓥山以西地区灯影组天然气的差异聚集和逸散过程,位于资阳、金石和龙女寺—磨溪—安平店—高石梯等气藏构造圈闭溢出点以外的天然气沿灯影组顶部不整合面向威远构造运移聚集,并通过其顶部的嘉陵江组天窗向地表逸散,气藏压力系数由异常高压向正常压力过渡。四川盆地震旦系灯影组天然气的差异聚集分布模式与经典油气差异聚集理论既有相同点又有差异性,对该区天然气的勘探有着重要的启示和指导作用。     

Bongor盆地Baobab地区潜山油气成藏期次

Baobab潜山油藏是乍得Bongor盆地北部斜坡的主力油藏。以Baobab C-2井潜山油藏为例,从烃源岩生排烃史、构造热演化史、流体包裹体中含油包裹体颗粒指数特征、显微荧光与测温技术等方面分析其油气成藏史。埋藏史的分析结果表明,Baobab地区Mimosa组+Prosopis组主力烃源岩在约90 Ma开始生烃,并于约80 Ma开始排烃,晚白垩世末约66 Ma达到生排烃高峰期,之后由于构造抬升作用,生烃作用停止。Baobab C-2井潜山油藏经历了晚白垩世80~55 Ma的原生油气充注阶段和古近纪约30 Ma的次生油气成藏事件。在晚白垩世期间石油的充注表现为充注强度程度不同的连续过程,开始于晚白垩世80 Ma的石油充注事件以较低成熟度原油为主,而发生于约70 Ma的第二期石油充注事件则以成熟油气为主,该期充注事件是形成现今油气分布格局的主要贡献者。古近纪发生的次生成藏事件代表因构造作用而引起油气调整。     

Formation and destruction processes of upper Sinian oil-gas pools in the Dingshan-Lintanchang structural belt,southeast Sichuan Basin,China

The lower Cambrian Niutitang Formation hydrocarbon source rocks at the Dingshan-Lintanchang structure in the southeast Sichuan Basin were of medium-good quality with two excellent hydrocarbon-generating centers developed in the periphery areas, with a possibility of forming a medium to large-sized oil-gas field. Good reservoir rocks were the upper Sinian (Dengying Formation) dolomites. The mudstone in the lower Cambrian Niutitang Formation with a good sealing capacity was the cap rock. The widely occurring bitumen in the Dengying Formation indicates that a paleo oil pool was once formed in the study area. The first stage of paleo oil pool formation was maturation of the lower Cambrian source rocks during the late Ordovician. Hydrocarbon generation from the lower Cambrian source rocks stopped due to the Devonian-Carboniferous uplifting. The lower Cambrian source rocks then restarted generation of large quantities of hydrocarbons after deposition of the middle Permian sediments. This was the second stage of the paleo oil pool formation. The oil in the paleo oil pool began to crack during the late Triassic and a paleo gas pool was formed. This paleo gas pool was destroyed during the Yanshan-Himalayan folding, uplifting and denudation. Bitumen can be widely seen in the Dengying Formation in wells and outcrops in the Sichuan Basin and its periphery areas. This provides strong evidence that the Dengying Formation in the Sichuan Basin and its periphery areas was once an ultra-large structural-lithologic oil-gas field, which was damaged during the Yanshan-Himalayan period.     

济源-中牟-黄口坳陷带热演化史与油气的关系

济源-中牟-黄口坳陷带的上古生界烃源岩经历了复杂的构造热演化历史。在中三叠世之前,坳陷带具有相似的热演化史,而于侏罗纪晚期-白垩纪发生的差异性沉降导致各构造单元上古生界烃源岩的热演化程度出现差异。济源凹陷在三叠纪之后没有或轻微抬升,连续沉积中、新生界,侏罗纪-古近纪为主要生烃期;中牟凹陷自新生代以来大幅沉降,古生界持续升温,主要生烃期为古近纪;黄口凹陷从侏罗纪开始沉降,晚始新世再度沉降,热演化程度低,白垩纪-古近纪为主要生烃期。