盆地热演化史

1.合肥盆地

和杨(1994)利用6个磷灰石裂变径迹样品模拟了合肥盆地晚侏罗世以来的古地温变化。认为盆地南北部存在不同的构造变化和加热史,反映了大别山构造发展对盆地南北部影响的差异。盆地南部大别山附近晚侏罗世地层埋藏温度在早白垩世高于65438±020℃。早白垩世晚期的构造抬升降低了温度。自晚白垩世以来,该区一直处于动荡但总体上持续的隆升构造环境。盆地北部地层埋藏温度在晚侏罗世-早白垩世白质期达到最大值,之后由于大规模构造隆升导致温度下降。早第三纪早期,部分地区的裂谷作用使温度升高。陈刚等(2004)用镜质体反射率-深度剖面法研究了合肥盆地的热演化,认为自古以来地温梯度一直在逐渐降低。邱南生(2004)利用镜质组反射率数据模拟计算了河深1、河深2、河深4、河深6的热演化史,认为合肥盆地模拟井区古地温较高,白垩纪达到5.5~4.5℃/100m。

参考前人包裹体测温和磷灰石裂变径迹分析得到的数值,并考虑与实测Ro的拟合程度,可知合肥盆地古地温梯度在20~40℃/km之间变化,最大古地温梯度(40℃/km)出现在早白垩世和晚侏罗世(郯庐断裂带和岩浆活动期间),最低古地温梯度(20℃/km)出现在晚古生代之前。

合肥盆地下侏罗统方虎山组Ro值较大。盆地南部浅井方虎山组炭质泥岩和劣质煤层实测Ro值为2.21%~3.04%。伊利石的结晶度也表现出高度的热演化,表明其已进入过成熟阶段。赵宗举等(2002)模拟了盆地中部方虎山组的热历史,显示该组在中侏罗世沉积后开始进入生油门限,在早白垩世朱巷组沉积后达到最高热演化程度,最高古地温达到260℃。邱南生(2004)用安三1井的资料模拟了热历史,得到了类似的结果。方虎山组在中侏罗世沉积后开始进入生油门限,早白垩世朱巷组沉积后最高古地温达到280℃,表明已进入过成熟阶段。由于盆地南部中上侏罗统沉积厚,构造环境活跃,方虎山组的热演化程度可能较高。

合肥盆地中部和安三1井的热历史模拟结果表明,中上侏罗统随着下白垩统朱巷组的沉积而进入生油门限,下白垩统沉积后达到最高古温度225℃和230℃,表明开始进入过成熟阶段。在盆地的其他部分,浅埋深度的热演化程度相对较低。朱巷组沉积后,由于构造抬升和剥蚀,中上侏罗统埋藏温度降低。

Ro值和伊利石结晶度测量表明,朱巷组经历的最高温度略高于200℃。盆地中部热史模拟结果表明,下白垩统底部在下白垩统沉积后开始进入生油门限,下白垩统最高埋藏温度出现在早白垩世末期,达到110~120℃,表明已进入成熟阶段。目前和顺6井上白垩统测得的镜质组反射率为0.47%~0.57%,刚刚进入生烃门限范围。大乔凹陷河深6井热史模拟结果表明,随着上白垩统的沉积,下白垩统开始进入生油门限,底部地层最高古温度达到130℃,表明已进入成熟阶段。上白垩统沉积后,由于抬升剥蚀,埋藏温度下降。古近系定远组沉积后,下白垩统再次出现古地热峰,最高温度可达130℃。赵宗举(2002)模拟了大乔凹陷的热历史,表明下白垩统地层在上白垩统和古近系沉积后进入过成熟阶段,会有高度的热演化。

伊利石结晶度的测定表明,张桥组经历的最高温度约为200℃,也表明该组有机质处于成熟阶段。大乔凹陷热史模拟结果表明,上白垩统在其上部沉积后开始进入生油门限,并在其上覆古近系沉积后达到古地温最高值,表明其已进入成熟阶段。

大乔凹陷河深6井热历史模拟表明,古近系定远组尚未进入成熟阶段,最高古地温出现在定远组沉积之后,但低于50℃。赵宗举等(2002)模拟了舒城凹陷的热历史,将合深2井的所有沉积物都视为古近系。本次测年结果显示,定远组在1.885m以上,张桥组在下面。这样,只有定远组下部进入生油门限,上部没有进入成熟阶段。定远组以下的张桥组已完全进入成熟阶段,最高热演化温度可达200℃。

2.渤海湾盆地

陆(2006)利用磷灰石裂变径迹和镜质体反射率古温标模拟了临清坳陷的热演化史,地温梯度普遍降低。但由于构造演化的差异,南部的莘县凹陷古地温梯度高于北部的德州凹陷。临清坳陷现今地温分布低于邻近地区的济阳坳陷、昌潍坳陷和黄骅坳陷(程等,2001;龚绿玉等,2003),如昌潍坳陷现今平均地温梯度为39℃/km,济阳坳陷为36℃/km,黄骅坳陷为33.7℃/km,冀中坳陷为32.4℃/km,临清坳陷仅为29~30℃/km。热演化史也与这些凹陷进行了对比。胡胜标等,1999;邱南生等,2004)。这些凹陷热演化的差异可能与郯庐断裂的活动有关。在古近纪,东部的郯庐断裂带由于向北逆冲的减弱而由左向右转变,断裂带西部的应力场由右旋挤压转变为左旋拉伸。在接下来的27Ma,研究区出现了优势伸展(延伸),新生代箕状断陷盆地的发育阶段开始。沙河街组四段末,该区出现抬升剥蚀现象,剥蚀量较大。根据磷灰石裂变径迹模拟,这一时期的侵蚀量很小,只有350m左右

邱南生等(2006)根据济阳坳陷钻井岩心样品的磷灰石裂变径迹分析数据和大量镜质体反射率数据,结合沉积埋藏史,模拟了济阳坳陷四个凹陷的单井热历史。

(1)东营凹陷

自始新统孔店期断裂至晚渐新世东营期,东营凹陷基本处于持续沉降状态。但在渐新世和中新世之间,即东营期和馆陶期之间,存在区域性不整合和长期沉积间断,直到中新世馆陶组开始沉积,才重新进入整个坳陷下沉接受沉积的阶段。此外,凹陷早期沙三段和沙四段之间也存在区域性不整合。东营凹陷新生代地温梯度的演化与该沉积构造密切相关。根据本次测量的径迹数据和郭穗平(1996)的资料,东营凹陷磷灰石裂变径迹退火带的深度范围为1000~3350m,表明地温梯度较高。热史模拟结果表明,新生代以来地温梯度逐渐降低,孔店组-沙河街组沉积时期地温梯度较高,但在此期间地温梯度迅速降低。凹陷内不同井之间的地温梯度演化模拟结果不同,主要与凹陷内各井的构造位置有关。凹陷周围斜坡或隆起区的井地温梯度相对较高,凹陷中心的井地温梯度相对较低。尽管如此,根据凹陷内部模拟的各单井地温梯度得到的平均地温梯度演化仍能反映凹陷整体地温梯度演化特征。根据18井的模拟,孔店组沉积末期的平均地温梯度为49.5℃/km,沙四段沉积末期为46.0℃/km,沙三段沉积末期为43.0℃/km,沙二段沉积末期为42.0℃/km,沙一段沉积末期为41.0℃/km,沙三段沉积末期为38。东营组末期为5%。新近纪以来,地温梯度略有下降,馆陶末达到36.5℃/km,明化镇至第四纪普遍下降,目前达到35℃/km左右。

(2)沾化凹陷

沾化凹陷古地温梯度的演化与东营凹陷相似。根据33口井的模拟结果,可以反映出整个凹陷古地温梯度的演化:孔店组沉积时期古地温梯度在565,438+0.0 ~ 57.0℃/km之间,沙四段末平均值降为46.5℃/km,沙一段末平均值约为42.0℃/km。从东营组到明化镇组末期,

(3)惠民凹陷

根据3口井的磷灰石裂变径迹和镜质体反射率数据,模拟了惠民凹陷地温梯度的演化历史。可以看出,新生代以来地温梯度逐渐降低,从孔店组沉积时期的54.5~47.5℃/km到沙河街末期的465,438+0.5 ~ 37.0℃/km,但在东营末期有所升高,这可能与东营末期的隆升和剥蚀有关。馆陶组沉积末期降至32.0~37.0℃/km,现在为34.5℃/km。

(4)惠民凹陷

模拟了车镇凹陷16口井的热演化史,获得了7口井的古地温梯度。根据这7口井的模拟结果,整个凹陷的平均地温梯度演化为:沙河街期为48.0~39.0℃/km,东营期末期降至36.0℃/km,馆陶组末期降至34.0℃/km,此后基本保持不变。

可以看出,从早新生代到晚新生代,济阳坳陷古地温梯度逐渐降低,孔店组至沙河街组沉积时期相对较高。自东营组沉积以来,地温梯度逐渐降低,到新近纪末,地温梯度基本降低到现在的状况。虽然各凹陷古地温梯度不同,但地温梯度相对较高,在古近系孔店组沉积时期为55.0 ~ 48.0℃/km。各凹陷地质演化中的古地温梯度差异仅在沙河街组三段沉积后出现。沾化凹陷早期古地温梯度最高,东营凹陷东营组末期古地温梯度最高。新近纪,济阳坳陷各凹陷地温梯度变化不大,地温梯度依次为东营凹陷、沾化凹陷、惠民凹陷、车镇凹陷。在整个新生代演化历史中,车镇凹陷的古地温梯度是济阳凹陷中最低的。上述古地温演化的差异会导致烃源岩生烃门限的变化。以济阳坳陷主要烃源岩阿奇霉素颗粒三段为例,东营和沾化凹陷在2300m左右进入生烃门限(R=0.5%),而车镇和惠民凹陷直到2600m才进入生烃门限,表明古地温场及其演化对烃源岩生烃起决定性作用。