盆地热史-含油气盆地分析

含油气盆地分析长江大学江汉石油学院地球科学系主讲人:胡望水20032003年12月第十章盆地热史分析沉积盆地的热历史主要取决于以下两个方面，一是盆地基底热流密度的变化，二是盆地内部沉积物的性质及埋藏历史。由于不同类型的地球动力学背景和形成机制不同，描述不同类型沉积盆地构造演化的地球动力学模型也不相同。裂谷盆地是目前研究的最多的一类盆地，已经建立了适应这种盆地的多种地球动力学模型，如McKenzie(1978)提出的岩石圈瞬时均匀拉张模型、Hellinger和Sclater(1983)提出的双层拉张模型以及为描述裂谷盆地玄武岩岩墙的发育对盆地热状态的影响而提出的岩墙侵入模型（Royden和Keen1980）。前陆盆地的形成与前陆区岩石圈的挠曲有关。具体的地球力学模型有热弹性模型(Karner和Stickler,1983)和粘弹性模型(Wilt,1985)。拉分盆地形成的主要与走滑作用有关，部分与薄皮滑脱构造有关。前者可应用于拉张盆地的模型，后者可用于薄皮构造的模型(Ryoden,1985)热史模拟的地球动力学方法属于在岩石圈尺度上对盆地热史的模拟，一般比较粗略。古温标法是利用盆地内部沉积物提供的古温度信息结合盆地地层的埋藏史来反演盆地的热历史。盆地沉积物内这类能够提供古温度信息的物质及相应的指标称为古温标或热指标（）目前常用的古温标包括镜质体反射率、磷灰石裂变径迹、粘土矿物、生物标志化合物、流体包裹体侧温、牙形石色变指数和39Ar/40Ar等第一节镜质体反射率反演法镜质体反射率Ro是衡量有机质成熟度演化程度的指标之一。是目前最主要的成熟度指标。镜质体反射率值的大小受该镜质体所经历的温度和时间的控制，又具有不可逆性。一、镜质体反演发的原理和流程根据一系列的理论模型，利用实测的镜质体反射率值反演出盆地所经理的地温史，这里使用的一系列模型包括古热流模型、古地温模型和镜质体反射率理论模型。1、古热流模型多为经验模型，一般是将盆地的古热流和现今大地热流通过某种关系联系起来。如果将一个盆地的地质热历史分为N段，各段分界点的时间分别为0,t1,t2,t3,……,tn则分段线形古热流模型可以表示为：q1(t)=q0(1β+β1t)0t≤t1q2(t)=q1t[1+β2(t-t1)]t1t≤t2…………qn(t)=qn-1(tn-1)[1+βn(t-tn-1)]tn-1t≤tn这一模型包含β1,β2,…βn共N个待定参数，而每个参数只与某一段热历史有关。2、古地温模型在一般的沉积盆地中热传导是影响盆地地温场的主要因素，根据热传导公式，可以建立盆地的古地温模型：T(H,t)=TSHHdHtq0)()(3、镜质体反射率模型镜质体反射率的大小是镜质体经历的热历史的函数，主要是时间和温度的函数：R0=f(T,t)4、反演法的实施过程镜质体反射率反演法主要包括古热流模型、古地温模型和镜质体反射率模型，在模型含有待定参数，通过对这些参数的调整使得镜质体反射率的计算值与实测值的误差在允许的范围之内。这时待定参数的取值就是最佳值。将这些最佳参数代入古热流模型，则根据古热流模型、古地温模型和镜质体反射率就可以按正演的方式模拟盆地的热流史、地温史和有机质的成熟度R0史。二、镜质体反射率理论模型现在常用的镜质体反射率理论模型都是以化学动力学诶基础的。根据模型对反应活化能的不同处理，可以分为单一视活化能模型、平行反应模型和变活化能模型。其中单一视活化能模型属于经验模型，主要有Lerche（1988）的模型、Falvey和Middleton（1981）的模型。平行反应模型主要包括Burnham和Sweeney（1989）的模型以及Sweeney和Burnham(1990）的模型。可变活化能模型是在平行反应模型的基础上简化而成，主要指Suzuki等（1993）的模型。1、Lerche的模型Falvey和Middleton的模型22/1)]([tTTIRROiOc2、Falvey和Middleton的模型nOitnORdtTAR0)exp(式中A、α、n为模型的三个参数Falvey和Middleton从Hood（1975）和Shibaoka(1977)的诺模图上求得A=2.7×10-6Ma-1,α=0.068oC-1,n=5.6353、Sweeney和Burnham的模型。此模型又称为EASY%Ro模型。镜质体反射率与其转化率之间的关系为：Ro(%)=exp(-1.6+3.7F)F的变化范围是0~0.85，因此，EASY%Ro模型的到的Ro计算值的变化范围为0.2%~4.7%。这一Ro值的变化范围适用于大多数沉积盆地的情况。4、Suzuki等（1993）的模型。Suzuki等（1993）的的镜质体反射率模型又称为SIMPLE-Ro模型Eapp=αlnRo+βSIMPLE-Ro模型计算时只要解一个方程，不象EASY%Ro模型那样要解20多个方程，其他的算法则于EASY%Ro相同。