南海南部礼乐盆地礁体发育区的构造热演化特征

礼乐滩是礼乐盆地的重要组成部分,自晚渐新世礼乐地块裂离北部陆缘后开始发育礁灰岩.为认识这些长期浸没海水中的礼乐礁体及其下伏地层的热状态与热演化特征,在详细分析礼乐滩钻井测温数据和镜质体反射率数据的基础上,对一条穿过礁体的骨干剖面进行了构造热演化数值模拟.结果显示,礁体区钻井2000~4500 m深度范围内温度介于30~90℃之间,井底与海底之间的平均地温梯度仅10℃·km^-1左右,地温梯度随深度逐渐增加,3000~4000 m深度段地温梯度介于32~37℃·km^-1;礁体下伏地层有机质曾经经历了比现今所处温度更高的古温度.进一步分析表明,高孔高渗的礁体上部因与周围低温海水发生热交换,导致地层温度降低、地温梯度和热流降低甚至为负值;与海水热交换作用随深度增加而减弱并最终停止,地层温度逐渐升高,地温梯度和热流值趋于正常;现今钻井3000~4000 m深度段地温梯度约为35℃·km^-1,基底热流可能介于65~75 mW·m^-2,平均约为70 mW·m^-2;礁体发育区有机质热成熟度主要是在礁体与周围低温海水发生实际热交换前获得的,礁体与海水热交换作用导致地层温度逐渐降低,有机质热成熟度增长缓慢,现今生烃门限深度明显大于邻近的北1凹陷中部区域的门限深度.

     

南海礼乐盆地礁体水热循环及其对地温场的影响

南海礼乐盆地自渐新世以来持续发育碳酸盐岩礁体,礁体区地温场可能受到礁体与周围低温海水间水热循环的扰动.为了解礁体与周围海水间的热交换过程及其对礁体区地温场的影响,以便从位于礁体区的钻井测温数据中提取深部热信息,本文以过礁体区S-1井的地震剖面为基础,在流热耦合条件下对礁体内的水热活动进行数值模拟.结果表明,礁体与海水间存在水热交换,该水热活动对礁体区温度场有明显的扰动,使得礁体上部温度和地温梯度明显降低,进入礁体下伏地层后,地温梯度逐渐趋于正常;水热循环对礁体区地温场的影响程度与礁体的厚度和渗透率密切相关,礁体厚度越大、渗透率越高,礁体及其下伏地层温度越低;计算剖面中,2100 m厚礁体之下可能存在约400 m厚、渗透率约为3×10^-12 m²的高渗碎屑岩层,高渗层上覆礁体平均渗透率估计介于1×10^-13~5×10^-12 m²之间.分析表明,在受水热活动影响的礁体区,礁体下伏地层中的热流可近似代表礁体区的深部热背景,S-1钻井深部热流介于65~75 mW·m^-2之间.

     

渤海盆地热历史及构造-热演化特征

渤海盆地大地热流测量和利用磷灰石裂变径迹及镜质体反射率数据进行的盆地热史恢复结果表明：盆地现今热流值为５０—７５ｍＷ／ｍ２,背景热流值达６３．６ｍＷ／ｍ２,而早第三纪砂河街组和东营组沉积时（２５—５０Ｍａ）盆地古热流值为７０—９０ｍＷ／ｍ２．盆地构造沉降史分析显示,盆地（含辽东湾地区和渤海地区）经历了早期的裂谷阶段（２５一扣Ｍａ）和后期的热沉降阶段（２５—０Ｍａ）,其中早期的裂谷阶段包含了两个裂谷亚旋回．渤海盆地内的后期热沉降叠加了１２Ｍａ以来由高密度地幔及岩石圈冷却诱发的快速均衡沉降．渤海盆地现今较低的大地热流值和较高的古热流及典型的裂谷型构造沉降样式等支持了渤海盆地板内裂谷盆地的大地构造属性并为渤海盆地构造一热演化提供了重要认识．     

渤海盆地热历史及构造-热演化特征

渤海盆地大地热流测量和利用磷灰石裂变径迹及镜质体反射率数据进行的盆地热史恢复结果表明：盆地现今热流值为５０-７５ｍＷ／ｍ２,背景热流值达６３．６ｍＷ／ｍ２,而早第三纪砂河街组和东营组沉积时（２５-５０Ｍａ）盆地古热流值为７０-９０ｍＷ／ｍ２．盆地构造沉降史分析显示,盆地（含辽东湾地区和渤海地区）经历了早期的裂谷阶段（２５一扣Ｍａ）和后期的热沉降阶段（２５-０Ｍａ）,其中早期的裂谷阶段包含了两个裂谷亚旋回．渤海盆地内的后期热沉降叠加了１２Ｍａ以来由高密度地幔及岩石圈冷却诱发的快速均衡沉降．渤海盆地现今较低的大地热流值和较高的古热流及典型的裂谷型构造沉降样式等支持了渤海盆地板内裂谷盆地的大地构造属性并为渤海盆地构造一热演化提供了重要认识．     

渤海湾盆地新生代以来构造-热演化模拟研究

渤海湾盆地是华北最大的新生代裂谷盆地,具有最完整的新生代地层记录,是研究盆地演化的理想区域.本文基于二维多期拉张模型,对渤海湾盆地内9条地震解释剖面进行新生代构造-热演化模拟,以揭示盆地拉张强度及热演化的时空差异性,为探讨盆地演化的地球动力学机制提供依据.研究结果表明：渤海湾盆地各坳陷新生代期间的总拉张系数为1.28~2.39,渤中坳陷和辽东湾坳陷的总拉张系数最大,而辽河坳陷和临清坳陷的拉张系数最小.盆地基底热流在古近纪中、晚期达到峰值71~100 mW·m^-2,之后逐渐降低至现今.盆地西部热流峰期出现的时间早于东部.由盆地拉张系数和基底热流的研究结果得出,渤海湾盆地新生代的拉张有着自西向东,自南向北的迁移,与沉积、沉降中心的迁移方向一致.太平洋板片新生代期间的幕式向东后撤可能是造成渤海湾盆地幕式拉张及拉张中心向东迁移的主要动力学机制.

     

江汉盆地南部热史与下志留统海相烃源岩成熟度演化研究

应用含油气盆地热史模拟系统, 对江汉盆地南部的钻井资料进行了模拟计算, 恢复了研究区的热史和埋藏史. 在此基础上, 正演了下志留统烃源岩成熟度的演化史. 研究结果表明,江汉盆地在印支期(240 Ma)以前处于稳定的低热流(50～55 mW/m2)状态, 印支期后热流开始整体升高. 潜北断裂以北地区的热流在中燕山期(155 Ma)达到峰值(～72 mW/m2), 断裂以南的热流在晚燕山期(40 Ma)达到峰值(～76 mW/m2). 晚喜山期后, 整个研究区的热流快速下降, 盆地开始冷却. 早三叠世末, 下志留统烃源岩在枝江、当阳、沔阳凹陷一带率先进入生油门限, 早侏罗世至早白垩世末烃源岩进入快速增熟期, 成熟度具有北高南低的特征. 晚白垩世末, 烃源岩热演化特征表现为东强西弱. 到了新近纪末, 烃源岩热演化终止. 研究区热史恢复和下志留统烃源岩成熟度演化的研究为合理评估烃源岩生烃量、排烃量和油气资源量提供了科学依据.     

珠江口盆地白云凹陷新生代构造-热演化模拟

珠江口盆地是我国海洋油气勘探的重点区域,白云凹陷是珠江口盆地内最大新生代凹陷,具有齐全的新生代地层及丰富的钻井地震资料,是构造热演化模拟研究的理想区域.本文基于多期次非瞬时伸展模型,选取白云凹陷6条地震解释剖面进行新生代构造-热演化模拟,以揭示白云凹陷热演化的时空差异性,为探讨珠江口盆地演化机制及深部动力学过程提供依据...     

辽河盆地新生代多期构造热演化模拟

针对辽河盆地新生代拉张多期性的特点,提出一种适用于多期拉张盆地构造热演化模拟的纯剪切模型．该模型考虑了多期拉张的继承性、横向不均匀性以及拉张速率的可变性。通过几种拉张速率模式的对比,指出拉张速率模式的选择对模拟年轻盆地热演化过程具有重要意义．最后,利用该模型模拟研究了辽河盆地新生代的构造热演化历史．     

辽河盆地新生代多期构造热演化模拟

针对辽河盆地新生代拉张多期性的特点,提出一种适用于多期拉张盆地构造热演化模拟的纯剪切模型．该模型考虑了多期拉张的继承性、横向不均匀性以及拉张速率的可变性。通过几种拉张速率模式的对比,指出拉张速率模式的选择对模拟年轻盆地热演化过程具有重要意义．最后,利用该模型模拟研究了辽河盆地新生代的构造热演化历史．     

南海北部深水区盆地热历史及烃源岩热演化研究

南海北部深水区是中国重要的油气潜力区.本文在前人对其现今地温场和正演热史研究的基础上,利用磷灰石(U-Th)/He和镜质体反射率(Ro)数据对根据拉张盆地模型正演获得的热历史进行了进一步约束,并在此基础上对南海北部深水区的烃源岩热演化进行了研究.研究结果表明基于盆地构造演化模型的正演热历史可以作为烃源岩热演化计算的热史基础,而盆地内主力烃源岩热演化计算结果显示:南海北部深水区存在4个生烃中心,即珠江口盆地的白云凹陷和琼东南盆地的乐东凹陷、陵水凹陷和松南凹陷,生烃中心烃源岩有机质现今处于过成熟状态,以生气为主;受盆地基底热流显著升高的影响,32~23.3 Ma时段为南海北部深水区烃源岩快速成熟阶段,琼东南盆地烃源岩有机质现今(2.48 Ma后)还存在一期加速成熟过程,而珠江口盆地则不存在此期快速成熟过程.     

济阳坳陷新生代构造－热演化历史研究

沉积盆地的热历史是盆地的构造演化研究和油气资源评价及油气成藏的重要参数.本文利用磷灰石裂变径迹和镜质体反射率古温标模拟计算了济阳坳陷70口单井新生代以来的热演化历史,在此基础上分析了济阳坳陷内东营、沾化、惠民和车镇4个凹陷的地温梯度演化特征.研究结果表明,济阳坳陷新生代以来的古地温梯度是逐渐降低的,但在早第三纪时期下降的幅度较大,而在晚第三纪－第四纪则下降的幅度明显较小;济阳坳陷在孔店组沉积时期的地温梯度为54.0～50.0℃/km之间,沙河街沉积时期为50.0～40.0℃/km,东营组沉积时期为40.0～38.5℃/km,晚第三纪时期为38.5～35.5℃/km,第四纪以来基本未变.坳陷内4个凹陷的古地温梯度演化存在差异,特别是在早第三纪末期的东营构造运动以后,各凹陷的地温梯度演化差异更加明显.在晚第三纪时期,济阳坳陷各凹陷的地温梯度变化均较小,地温梯度的高低依次为东营凹陷、沾化凹陷、惠民凹陷和车镇凹陷.车镇凹陷的古地温梯度在整个新生代演化历史中均是济阳坳陷最低的.这种地温演化的差异与各凹陷的构造沉降演化史密切相关,同时地温演化差异也导致了各凹陷的烃源岩在生烃门限深度的差异.济阳坳陷的古地温梯度演化特征反映了济阳坳陷由断陷向坳陷的构造演化特征.     

南黄海北部盆地中、新生代构造热演化史模拟研究

盆地深部地球动力学过程控制和影响着浅部的构造热演化过程,针对南黄海北部中、新生界断陷盆地,将地球动力学模拟技术与传统古温标法相结合,对研究区中、新生代伸展断陷期演化以来的构造热演化史进行了研究.对基于改进McKenzie模型的数值模拟的原理、方法和过程进行了探讨,包括理论与计算构造沉降趋势拟合、伸展系数计算与误差校正、模拟参数定义及一维模拟结果的三维初步应用等方面.研究表明,南黄海北部盆地中生代以来伴随裂陷拉张过程其古热流整体呈现升高趋势,至晚白垩世末到古新世期间最高可达80 mW·m^-2,古地温梯度最高可达49 ℃/km,部分单井构造沉降史模拟结果显示多期拉张特征,裂后期热流持续降低,至渐新世末到中新世热流约为65 mW·m^-2,与现今热流值相当.利用一维数值模拟获取的相应参数及热史恢复结果,对盆地的古地温场进行了三维模拟恢复,取得了较好的应用效果,研究方法和成果对于盆地构造演化、油气资源评价及成藏模拟等均有重要意义.

     

穿越南沙礼乐滩的海底地震仪广角地震试验

本文对穿越礼乐滩东北部向西北方向延伸进入中央海盆长369 km的广角地震剖面OBS973-2进行了反演研究,以期了解南海南部陆缘的地壳结构,同时探讨南、北陆缘的共轭问题.结果表明OBS973-2剖面的速度模型中三个沉积层的速度分别为1.8~2.0 km/s、2.0~2.7 km/s和3.5~4.0 km/s;沿剖面沉积层总体上较薄或缺失.礼乐滩上地壳厚约9~10 km , 速度为5.5~6.4 km/s,顶部存在小型火山;下地壳厚约11 km,速度为6.6~7.1 km/s. 过渡区和海盆的上地壳厚约4~5 km,速度为5.9~6.1 km/s;下地壳厚约2~4 km,速度为6.6~6.9 km/s.从总体上看,海盆和过渡区的地壳厚度偏小,显示了拉伸减薄作用,速度分层显示陆壳比较典型,而洋壳和过渡壳的上地壳速度比标准洋壳偏高.莫霍面总体从陆坡向海盆方向较快速地抬升,在礼乐滩埋深约23 km, 在海盆中的埋深8~12 km,海盆中的莫霍面顶部速度8.0 km/s,要明显小于礼乐滩下方的8.2 km/s.将OBS973-2剖面与北部陆缘的OBS2006-1剖面进行了对比,结果表明两者速度结构极为类似,讨论认为礼乐滩与中沙块体互为共轭.进而根据西北次海盆的宽度、礼乐滩与中沙块体的距离及前人提出的南海海盆的扩张时代,计算了扩张速率.     

南海东部海盆扩张过程的数值模拟

南海的形成演化一直是国内外关注的热点之一,南海的扩张发生在早渐新世-早中新世,并且在南海的扩张中至少包括一次洋脊跃迁.本文采用上升离散地幔流和热对流耦合模型模拟了南海东部海盆扩张、洋中脊跃迁和扩张停止后岩石圈的热结构演化和岩浆熔融过程.数值模拟结果表明,洋中脊跃迁是南海扩张中的一个重要的过程,由于洋脊跃迁使得在两洋脊之间形成一个部分熔融岩浆区,岩浆部分熔融的存在使洋脊之间海底火山分布也相对较多以及地形相对较高,同时造成南侧的洋脊两侧地形以及海山都分布不对称的现象,这反过来也能论证跃迁模型的可行性.     

南海北部大陆边缘盆地地热特征与油气富集

本文报道了莺歌海盆地、北部湾盆地共148个新测热导率数据,根据收集的钻井温度数据新增计算65个大地热流数据;结合前人研究成果绘制了南海北部大陆边缘沉积盆地的地温梯度图、大地热流分布图;系统归纳了南海北部大陆边缘油气勘探成果.结果表明,南海北部大陆边缘珠江口盆地、琼东南盆地、北部湾盆地、莺歌海盆地的平均热流值分别为68.7±11 mW/m2、71.1±13 mW/m2、65.7±8.9 mW/m2、74.7±10 mW/m2,属于典型的“热盆”.热流区域分布特征总体上受大地构造背景控制,随地壳厚度从北向南,由陆架到陆坡区逐渐减薄而增高,水热活动与岩浆活动等是引起局部高热流异常的原因.盆地地温场的差异控制和约束了油气分布富集规律,从研究区油气勘探成果中可以发现,该区域的气田多发育于高热流盆地（凹陷）,而中-低热流盆地（凹陷）则多孕育油田,油气田具有“北油南气”的分布特征.     

Vertical transferring process of rare elements in coral reef lagoons of Nansha Islands, South China Sea

The vertical fluxes and vertical transferring forms of 18 rare elements were studied for the first time in the coral reef ecosystem of Nansha Islands, South China Sea, by deploying sediment traps. The results showed that the vertical transferring flux of most of the measured rare elements in Yongshu lagoon were higher than that in Zhubi lagoon. The vertical transferring forms of rare elements were mainly in the carbonate form, but Ta, As, Th mainly in the ion-exchange form, Ag in iron-manganese oxide form and Sb in the organic matter+sulphide form. None of the 18 rare elements was transferred mainly in the form of detritus silicate to sea floor. This proved that rare elements originating from the earth’s crust were redistributed in sinking particulates after they were brought into ocean. The relation between the fluxes and surface seawater temperature (STT) was also studied. The sensitivity of rare elements to SST was in order:Rb>V>As>Ti>U>Zn>Sb>Hf>Ag>Cs. Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 49576291).     

Texture and tectonic attribute of Cenozoic basin basement in the northern South China Sea

Based on the drilling data,the geological characteristics of the coast in South China,and the interpretation of the long seismic profiles covering the Pearl River Mouth Basin and southeastern Hainan Basin,the basin basement in the northern South China Sea is divided into four structural layers,namely,Pre-Sinian crystalline basement,Sinian-lower Paleozoic,upper Paleozoic,and Mesozoic structural layers.This paper discusses the distribution range and law and reveals the tectonic attribute of each structural layer.The Pre-Sinian crystalline basement is distributed in the northern South China Sea,which is linked to the Pre-Sinian crystalline basement of the Cathaysian Block and together they constitute a larger-scale continental block—the Cathaysian-northern South China Sea continental block.The Sinian-lower Paleozoic structural layer is distributed in the northern South China Sea,which is the natural extension of the Caledonian fold belt in South China to the sea area.The sediments are derived from southern East China Sea-Taiwan,Zhongsha-Xisha islands and Yunkai ancient uplifts,and some small basement uplifts.The Caledonian fold belt in the northern South China Sea is linked with that in South China and they constitute the wider fold belt.The upper Paleozoic structural layer is unevenly distributed in the northern South China.In the basement of Beibu Gulf Basin and southwestern Taiwan Basin,the structural layer is composed of the stable epicontinental sea deposit.The distribution areas in the Pearl River Mouth Basin and the southeastern Hainan Basin belong to ancient uplifts in the late Paleozoic,lacking the upper Paleozoic structural layers.The stratigraphic distribution and sedimentary environment in Middle-Late Jurassic to Cretaceous are characteristic of differentiation in the east and the west.The marine,paralic deposit is well developed in the basin basement of southwestern Taiwan but the volcanic activity is not obvious.The marine and paralic facies deposit is distributed in the eastern Pearl River Mouth Basin basement and the volcanic activity is stronger.The continental facies volcano-sediment in the Early Cretaceous is distributed in the basement of the western Pearl River Mouth Basin and Southeastern Hainan Basin.The Upper Cretaceous red continental facies clastic rocks are distributed in the Beibu Gulf Basin and Yinggehai Basin.The NE direction granitic volcanic-intrusive complex,volcano-sedimentary basin,fold and fault in Mesozoic basement have the similar temporal and spatial distribution,geological feature,and tectonic attribute with the coastal land in South China,and they belong to the same magma-deposition-tectonic system,which demonstrates that the late Mesozoic structural layer was formed in the background of active continental margin.Based on the analysis of basement structure and the study on tectonic attribute,the paleogeographic map of the basin basement in different periods in the northern South China Sea is compiled.     

四川盆地震旦系-下古生界烃源岩热演化模式及主控因素

烃源岩热演化是含油气盆地烃源岩评价的基本内容之一,也是油气动态成藏研究的基础.通过系统分析地层沉积样式,结合盆地热史恢复结果,应用Easy%Ro化学动力学模型,模拟了四川盆地86口代表性钻井和200余口人工井点震旦系-下古生界烃源岩热演化史.结果表明,在盆地不同构造单元,下寒武统和下志留统烃源岩热演化特征存在明显差异,并据此建立了四种热演化模式:①加里东期成熟,早晚二叠世期间快速演化定型,以川南地区下寒武统烃源岩为代表;②加里东期未熟,早晚二叠世期间一次快速演化定型,以川西南下寒武统和川南下志留统烃源岩为代表;③加里东期成熟,晚海西-燕山期再次增熟,以川东、川北地区下寒武统烃源岩为代表;④加里东期未熟,晚海西-燕山期持续增熟,以川中地区下寒武统和川东、川北下志留统烃源岩为代表.通过对比研究沉积速率、热流和增温速率之间的耦合关系,剖析了四川盆地震旦系-下古生界烃源岩热演化的控制因素,即川西南和川南局部地区主要受控于早晚二叠世期间峨眉山地幔柱和玄武岩的异常热效应,而盆地其它地区则受沉积地层埋深增热和盆地热流演化的共同作用,其中沉积地层埋深增热对烃源岩增温效应更加显著.