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中扬子区多源、多期油气成藏地球化学研究

作　者: 郑冰
导　师: 尹观
学　校: 成都理工大学
专　业: 地球化学
关键词: 中扬子区油气成藏地球化学成藏史
分类号: P618.13
类　型: 博士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

本项目通过对中扬子区海相中古生界盆地的原型与构造演化史的研究,着重论述了江汉盆地印支—早燕山运动期在大别造山带与江南—雪峰基底拆离体偏力偶双向挤压作用下的改造变形特征,认为:中扬子区中古生界盆地自晚元古代雪峰运动（8亿年）以来,经历了晚震旦—奥陶纪克拉通内凹陷—克拉通周边拗陷盆地,志留纪前陆盆地,泥盆纪—中三叠世克拉通内凹陷盆地,晚三叠世—侏罗纪前陆盆地和白垩—第三纪中扬子区挤出与走滑拉张盆地,形成现今的叠合盆地。根据“盆地为体、改造划界”的构造区划原则,对江汉盆地进行“印支—早燕山运动挤压期盆地构造单元区划”和“喜山运动挤出与走滑拉张期构造单元区划”。将江汉中古生界瓮地划分为5个Ⅱ级构造单元,10个Ⅲ级构造单元,16个凹陷与凸起。根据江汉盆地演化与构造单元区划结果,将江汉盆地的埋藏史划分为当阳地区古生代浅埋—中生代深埋型、荆州—沔阳地区古生代浅埋—新生代深埋型、乐乡关—天门地区古生代浅埋—中新生代长期剥蚀型、咸宁—大冶地区古生代浅埋—中新生代长期浅埋型、宜昌斜坡地区古生代浅埋—中新生代深埋型等五种类型。运用粘土矿物混层比和伊利石结晶度计算了盆地演化过程中各阶段的地温梯度,喜山期（K—E）的地温梯度为3.7℃/100m;印支—燕山期（T₃—J₃）地温梯度为2.7℃—2.2℃/100m;海西期（D—P—T₂）地温梯度为3.1℃/100m;加里东期（Z—S）地温梯度为3.1℃/100m。通过采集11块岩样进行磷灰石裂变径迹分析,探讨江汉盆地热构造史。在江汉盆地南部,磷灰石裂变径迹年龄在24.8—28.3Ma之间,表明在渐新世与中新世之间的喜山运动,其抬升幅度约为2500m左右。在当阳地区,热史表明,下第三系与上白垩统热史为升温—降温—升温型,即:白垩—下第三系地层沉积时进入升温退火带;渐新世与中新世之间江汉运动隆升期温度降低（剥蚀幅度＜500m）,但未退出退火带,之后在中新统地层叠加下又略升温。并且采用TSM盆地模拟技术计算了海相中古生界地层的剥蚀量,恢复了盆地的埋藏史和热史。中扬子区古生界三套烃源岩（∈₁,O₃—S₁,P₁）的生烃模拟表明,不同层系生烃演化差异形成了江汉盆地不同时期生烃量的差异。泥盆纪—中三叠世时期古生界烃源岩总生烃量为24.797万亿m³,占总量的31.31%;晚三叠—侏罗纪时期生烃量为39.939万亿m³,占总量的50.43%;白垩—老第三纪渐新世时期生烃量为12.567万亿m³,占总量的15.87%,新第三纪以来很少。到现今为止,江汉盆地古生界烃源岩累计生烃总量为78.239万亿m³。在区块分布上,沔阳凹陷和江陵凹陷累计生烃总量最大,分别为31.82万亿m³和22.208万亿m³,其他区块均普遍小于10万亿m³。通过对江汉盆地北缘、西缘和盆地内钻井海相中古生界地层地化剖面的实验测试,着重分析了作为多源、多期成藏物质基础的∈₁、O₃—S₁、P₁三大套烃源岩的有机地化特征与热演化程度。并通过中扬子区南山坪古油藏沥青/源岩对比研究、建南气田的气/源对比研究、苗市、北门岔、雁门口二叠系油苗研究及沔31井白垩系油藏的油源对比研究,揭示多源、多期成藏史。在对中扬子区江汉盆地原型与构造演化史、埋藏史、地热史,以及海相中古生界三大套主要烃源岩地化分析的基础上,同时采用TSM盆地模拟技术对江汉盆地海相中古生界烃源岩进行了生烃史模拟研究,计算了烃源岩热演化史和各演化阶段的生烃强度与生烃量。该计算结果为江汉盆地海相油气勘探的区带综合评价提供依据。对于中扬子区江汉盆地海相中古生界圈闭的评价按照“近油源,保存好,原地体,弱变形,逆冲断层下盘”的评价标准进行了圈闭评价。Ⅰ类区:海相中古生界烃源岩保存较好,晚期（二次）生烃强势区的Ⅰ类区为沔阳逆冲—褶皱带（沔阳凹陷、小板凹陷、通海口低凸起、岳口低凸起）及江陵凹陷。Ⅱ类区:海相中古生界烃源岩受到部份剥蚀,保存一般;晚期（二次）生烃中等强势区;如荆州逆冲—褶皱带（潜江凹陷、丫新低凸起）;宜昌斜坡区（枝江凹陷）、当阳复向斜带（河溶凹陷）。Ⅲ类区:海相中古生界烃源岩受到较多剥蚀,保存较差;晚期（二次）生烃弱势区;如大冶逆冲—褶皱带,天门—乐乡关复背斜带（荆门凹陷、汉水凹陷、永隆河、乐乡关凸起）、洪湖—通山冲断带、巴洪冲断带。结合中扬子区中古生界圈闭条件的分析,进行了勘探选区的综合评价和勘探目标的对比优选。为进一步的勘探提出了部署建议。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-12
第1章引言  12-18
  1.1 论文选题的目的和意义  12-13
  1.2 国内外研究现状与进展  13-14
  1.3 研究思路及技术路线  14
  1.4 采用的技术方法  14-15
  1.5 完成的主要工作量  15
  1.6 论文主要成果与创新点  15-18
第2章中扬子区中古生界盆地原型与演化  18-27
  2.1 早古生代时期盆地(Z─O，S)原型与演化  18-19
  2.2 晚古生代时期盆地(D─T_2)原型与演化  19-22
  2.3 早中生代时期盆地(T_3─J)原型与演化  22-24
  2.4 晚中生代─早第三纪时期盆地(K─E)原型与演化  24-25
  2.5 晚第三纪─第四纪时期(N─Q)盆地原型与演化  25-27
第3章中扬子区江汉盆地构造单元区划与构造特征  27-41
  3.1 江汉盆地主要的构造区划单元  27-28
  3.2 江汉盆地各构造区划单元主要构造特征  28-41
    3.2.1 巴洪冲断带(Ⅱ1)  32
    3.2.2 当阳─天门逆冲─褶皱带(Ⅱ2)  32-34
    3.2.3 黄陵背斜与宜昌斜坡带(Ⅱ3)  34-35
    3.2.4 荆州─沔阳─大冶逆冲─褶皱带(Ⅱ4)  35-40
    3.2.5 洪湖─通山冲断带(Ⅱ5)  40-41
第4章中扬子区中古生界盆地埋藏史和热史  41-66
  4.1 中扬子区中古生界盆地埋藏史和热史  41-50
    4.1.1 加里东期的沉积和剥蚀  42-43
    4.1.2 海西期─早印支的沉积和剥蚀  43-46
    4.1.3 晚印支─早燕山期的沉积和剥蚀  46-48
    4.1.4 晚燕山─喜山期的沉积和剥蚀  48-50
  4.2 中扬子区江汉盆地埋藏史(类型)分析  50-54
  4.3 中扬子区古地温度分析  54-59
    4.3.1 喜山期(K─E)的地温梯度  54-57
    4.3.2 印支─燕山期(T_3─J_3)的地温梯度  57-58
    4.3.3 海西期(D─P─T_2)的地温梯度  58-59
    4.3.4 加里东期(Z─S)的地温梯度  59
  4.4 中扬子区磷灰石裂变径迹探讨热构造史  59-66
    4.4.1 原理和概念简介  59-61
    4.4.2 地表样品裂变径迹分析(蒲圻剖面)  61-63
    4.4.3 井下样品裂变径迹分析(当深3井)  63-66
第5章中扬子区多源、多期油气成藏地球化学研究  66-124
  5.1 中古生界海相烃源岩基本特征  66-77
    5.1.1 有机质丰度  66-68
    5.1.2 有机质类型  68-71
    5.1.3 有机质成熟度  71-76
    5.1.4 烃源岩主要生标特征  76-77
  5.2 典型油气藏、油气显示烃/源对比研究  77-115
    5.2.1 建南气田气/源对比研究  77-92
      5.2.1.1 天然气组分及其碳同位素特征与气/气、气/源对比  78-83
      5.2.1.2 天然气浓缩轻烃结构组成特征及气/气对比  83-87
      5.2.1.3 岩石F11抽提、轻烃气相色谱与气/源对比  87-92
    5.2.2 油苗油/源对比研究  92-105
      5.2.2.1 京山城北奥陶系油苗  92-94
      5.2.2.2 雁门口二叠系油苗  94-98
      5.2.2.3 慈利县苗市二叠系油苗  98-100
      5.2.2.4 蒲圻市北门岔二叠系油苗  100-105
    5.2.3 陆相层系烃源岩生烃渗混例证  105-112
      5.2.3.1 沔31井油/源对比  105-106
      5.2.3.2 宜昌西斜坡盐池河剖面  106-108
      5.2.3.3 海4井寒武系─下奥陶统  108-112
    5.2.4 南山坪古油藏沥青/源岩对比研究  112-115
  5.3 多源、多期油气成藏改造史分析  115-124
    5.3.1 多期成藏地球化学论证  115-117
    5.3.2 多源多期成藏改造史分析  117-124
第6章中扬子区中、古生界生烃模拟研究  124-164
  6.1 江汉盆地中古、生界生烃模拟方法与参数选取  124-136
    6.1.1 定量模拟流程分析与建立  124-126
    6.1.2 模拟方法简介  126-130
      6.1.2.1 埋藏史模拟原理及数学模型  126-127
      6.1.2.2 热成熟度史模拟原理及数学模型  127-129
      6.1.2.3 生烃史模拟模型及数学模型  129-130
    6.1.3 模拟系统参数选取  130-136
      6.1.3.1 模拟层位选取，剥蚀量的计算和绝对年龄  130-134
      6.1.3.2 埋藏史孔深关系选取  134
      6.1.3.3 热史模拟中热模型以及热参数的选取  134-135
      6.1.3.4 生烃史模拟中烃源岩生烃指标选取  135-136
      6.1.3.5 各类烃源岩产烃率曲线的选取  136
  6.2 江汉盆地中、古生界生烃模拟结果与评价  136-164
    6.2.1 埋藏史模拟  136-144
    6.2.2 热成熟度史(Ro)模拟  144-152
    6.2.3 生烃史模拟  152-164
      6.2.3.1 不同源岩的累计生烃贡献  153-156
      6.2.3.2 不同阶段源岩的生烃贡献对比  156-157
      6.2.3.3 不同构造区划源岩的生烃贡献对比  157-164
第7章中扬子区海相中古生界油气勘探有利区综合评价  164-171
  7.1 中扬子区海相中古生界圈闭评价的原则  164-165
  7.2 中扬子区江汉盆地局部圈闭与勘探有利区综合评价  165-169
    7.2.1 荆州─沔阳逆冲─褶皱带的局部圈闭与评价  165
    7.2.2 当阳─天门逆冲─褶皱带的局部圈闭与评价  165-166
    7.2.3 宜昌斜坡带  166-167
    7.2.4 江汉盆地中、古生界圈闭油气显示情况分析  167-169
  7.3 中扬子区海相中古生界油气勘探部署建议  169-171
结论  171-173
致谢  173-174
参考文献  174-178

中扬子区多源、多期油气成藏地球化学研究

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