准噶尔盆地陆东-五彩湾地区火山岩中天然气富集的主控因素

近年来准噶尔盆地陆东-五彩湾地区石炭系火山岩中发现了丰富的天然气资源,包括克拉美丽和五彩湾两个气田,
因此石炭系成为北疆油气勘探的主要目的层之一,陆东-五彩湾地区天然气主要位于石炭系顶部的火山岩风化壳内,主要
为煤成气,来自石炭系腐殖型烃源岩。本文在对陆东-五彩湾地区典型气藏剖面进行分析的基础上,探讨了石炭系火山岩
中天然气富集的主控因素。结果表明,邻近烃源岩和生烃凹陷有利于形成气藏;风化淋滤和构造作用的改造是火山岩物性
得到改善而发育有效储集空间的关键因素;断裂和不整合构成了油气垂向和侧向运移的有利通道;海西期以来的各个构造期,
陆东-五彩湾地区石炭系圈闭和油气藏受到了不同程度的影响,其中火山岩气藏良好的生储盖配置定型于海西期,而燕山
中期则是该区天然气成藏的关键时期。     

准噶尔晚石炭世—二叠纪前陆盆地的构造演化

准噶尔盆地是中国西部大型内陆含油气盆地，具有多套含油层系，尤其是二叠系，既是盆地的主力烃源岩，也是盆地一个重要的含油层系。同时，上石炭统和二叠系的构造格架也控制了准噶尔盆地后期构造格局和演化。但长期以来，对盆地上石炭统及二叠系的划分对比、构造格架及原型盆地的性质认识一直存在着争议。从现今大地构造位置上看，准噶尔古板块位于哈萨克斯坦古板块、西伯利亚古板块及塔里木古板块的交接部位。但在古生代的大部分时间里，各板块之间被大洋隔开，准尔板块向四周各板块之下俯冲，中间为结晶基底，四周为被动大陆边缘。大约在石炭纪末期，各板块相互拼合成一体。这种大地构造环境是典型的前陆盆地发育环境。晚石炭世和二叠纪的盆地沉积充填和构造发育特征也显示准噶尔盆地在此期间为前陆盆地性质。前陆盆地层序与下履层序的分界在上石炭统之下。晚石炭世－二叠世准噶尔前陆盆地由三个前陆盆地系统组成，即：①西北缘前陆盆地系统：它是早期近南北向西部前陆盆地系统的北部，该西部前陆盆地系统的南部古车排子山前地区后期 逐渐被北天山前陆盆地系统所叠加；②克拉美丽前陆盆地系统和③北天山前陆盆地系统。各盆地系统的范围、发育程度和时间不同，前两个前陆盆地系统的发育时间相对后者稍早，而后者盆地范围较前两者大。盆地中的所有构造特点都是以上述三大前陆盆地系统各构造组成要素叠加复合的结果。从整个盆地发育看，可划分为四个阶段，即①周缘前陆盆地阶段（C3－P1ja)，此时主要有西部前陆盆地系统和克拉美丽前陆盆地系统；②复杂型前陆盆地阶段（P^1jb-P1f)，三大前陆盆地系统定型；③联合周缘前陆盆地阶段（P2），基本延续了前期构造格局，盆地进入稳定缓慢的构造沉降阶段；④前陆盆地消亡阶段（P3）。     

准噶尔盆地陆东—五彩湾地区石炭系火山岩地球化学特征及其构造背景

准噶尔盆地陆东—五彩湾地区石炭系火山岩位于上石炭统巴塔玛依内山组地层中,主要为玄武岩、玄武质安山岩和安山岩,基本属于钙碱性系列。火山岩的Mg^#介于38~57之间,全碱含量较高K₂O＋Na₂O为4.75%~6.16％）,TiO₂的含量（0.96%~2.04％）和Na₂O/K₂O比值（均大于2）较高,轻稀土元素（LREE）相对重稀土元素（HREE）富集（(La/Yb)_N=2.4~4.7）,同时显示有轻微的重稀土分馏（(Gd/Yb)_N=1.5~1.8）,无明显的Ce异常,大部分样品具有轻微的Eu负异常（δEu＝0.89~1.05）,大离子亲石元素（LILE）相对高场强元素（HFSE）富集,Nb、Ta相对于LREE和LILE明显亏损,La/Nb比值为2.0~2.8,Th/La比值（≈0.1）较低,Zr/Y比值（3.95~7.03）较高。火山岩(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr) _i＝0.70278~0.70365,ε_Nd(t)＝＋5.69 ~ ＋8.24,t_DM为0.47~0.67Ga。这些特征连同相关判别图解一起表明,这套火山岩不是形成于典型的板内或岛弧环境,而是形成于后碰撞期伸展背景下,是软流圈物质上涌发生部分熔融、产生的岩浆在上升和侵位的过程中受到了晚石炭世之前弧组分混染的产物。其所携带的弧岩浆特征继承自混染的碰撞前的弧组分。     

羌塘盆地晚三叠世原型盆地性质探讨

通过系统地对羌塘地区晚三叠世盆地的区域构造格架、岩石大地构造及沉积建造研究,对晚三叠世盆地的原型盆地性质进行探讨。认为该区晚三叠世盆地形成于新特提斯分支洋盆孕育阶段,岩浆岩地球化学特征显示为板内拉张环境,盆地中央隆起和南北凹陷形成于不同的地质时期。多数地质事实不支持前人比较公认的该盆地为前陆盆地的观点。将该区晚三叠世盆地的盆地性质确定为准克拉通盆地。     

塔里木盆地晚奥陶世构造-沉积环境与原型盆地演化

塔里木盆地晚奥陶世构造-沉积环境经历了快速而剧烈的变化,恢复该时期盆地原型有助于揭示盆地充填演化和盆山耦合。利用最新的钻井、地震及露头资料以沉积相为研究实体,将盆地充填与周缘构造演化相结合,由点→线→面进行分析,恢复了塔里木盆地晚奥陶世不同时期(以组为单位)的构造-沉积环境,并建立了相应的盆地充填演化和盆山耦合样式。吐木休克组沉积期,塔里木盆地西部发育淹没台地-深水台盆沉积体系,巴楚—塔中和塘南为暴露剥蚀区;良里塔格组沉积期,盆地西部发育开阔台地-深水台盆沉积体系,其中玉北东部—塘古巴斯碳酸盐岩台盆反转为浊流盆地;桑塔木组沉积期,盆地西部发育混积陆棚-浊流盆地沉积体系,仅在柯坪发育欠补偿沉积;铁热克阿瓦提组沉积期,盆地西部广大地区为暴露剥蚀区,并发育碎屑滨岸-陆棚沉积体系。吐木休克组-桑塔木组沉积期,塔里木盆地东部持续发育深水浊流沉积体系;铁热克阿瓦提组沉积期,演变为碎屑陆棚沉积体系。研究认为塔里木盆地晚奥陶世在东西分异的台-盆格局基础上叠加了南北分异的隆-坳格局:吐木休克组沉积期,盆地西部差异升降显著,南北向隆-坳相间的格局初步形成;良里塔格组-桑塔木组沉积期,盆地发生整体的沉降与充填,沉积格局由西厚东薄反转为东厚西薄;铁热克阿瓦提组沉积期,盆地南部和北部发生强烈隆升,古地理格局具南北陆中间海的特征,南北向隆-坳相间的格局定型。在塔里木地块与南部岛弧耦合作用不断加强的背景下,大量陆源碎屑的注入和盆内差异升降作用使得晚奥陶世构造-沉积环境发生了快速变迁。奥陶纪末,在南北双向挤压背景下,大规模的海退和盆内物源区的出现使得塔里木盆地结束了震旦纪以来碳酸盐岩大面积发育的历史,标志着盆地演化进入一个新的阶段。     

准噶尔盆地陆西地区石炭纪火山岩岩石学特征及其地质意义

准噶尔盆地陆西地区(即陆梁隆起西部地区)构造背景复杂,石炭系火山岩广泛发育,长期以来对盆地原型认识不清,导致油气勘探程度低。对英西凹陷火山岩锆石LA-ICP-MS年龄、地球化学与构造环境等系统研究发现,英西凹陷英2井火山岩锆石LA-ICP-MS谐和年龄为310.8±2.9Ma,主量元素具有高硅、高钾、低钛含量特征,Mg#含量中等,Al2O3含量较高(铝过饱和指数A/CNK均大于1),总体表明该套火山岩建造为形成于晚石炭世的中钾钙碱性—高钾钙碱性酸性岩火山岩系列,且具有准铝质特征。另外,稀土元素总量中等,有轻微铕负异常,轻稀土元素较富集,(La/Yb)N变化范围为3.75~7.22;重稀土元素分馏不明显,(Gd/Yb)N值介于1.43~1.73;原始地幔标准化蛛网图指示富集K、Rb、Ba、La等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素,表明英西凹陷石炭系火山岩具有壳源和幔源混合成因特征,为大洋岛弧环境形成产物。结合西准噶尔造山带露头、盆内钻井综合研究表明,西准噶尔洋持续活动到晚石炭世,并发生北西—南东向的俯冲,西准噶尔地区晚石炭世是由北东向展布的有限的西准噶尔洋盆、增生杂岩带和链状岛弧带、弧间—弧后盆地等组成,英西凹陷位于弧后盆地区,为自生自储型、古生新储型油气藏的有利勘探区。     

苏北盆地晚白垩世一新近纪原型盆地分析

苏北盆地是我国东部中新生代箕状含油气盆地群,主要由东台坳陷、盐-阜坳陷和建湖隆起三大构造单元组成;坳中有凸,隆中有凹,一系列凸、凹构造组成盆地的二级单元.运用盆地原型分析方法,对盆地的蚀源区、沉降史、沉积中心、盆地边界构造和沉积间断等进行了研究,并估算了沉降量和剥蚀量.在此基础上,提出苏北盆地的形成经历了挤压的前陆盆地、弧后扩张的裂陷盆地、大规模拉张的断陷盆地和热沉降的坳陷盆地等四个演化阶段;认为盆地沉积物主要来自5个蚀源区:NE面的滨海隆起、NW面的鲁苏隆起、西面的大别山、SW面的张八岭以及南面的扬州一宁镇古生代沉积岩区;提出建湖隆起从始新世末期以来长期处于暴露和剥蚀状态,有条件为北侧的盐阜坳陷、南侧的东台坳陷提供部分成油气物质的认识.进一步确定苏北盆地曾经历过仪征、吴堡、真武和三垛等4次抬升剥蚀事件,这些事件对不对称箕状盆地的形成起了很大的作用.区内盆地的南侧边界多呈上陡下缓的"犁式"正断层,并呈阶梯状逐次朝北下掉,盆地北侧岩层与下伏层多呈超覆关系,形成"南断北超"的盆地面貌.主断层常出现上部下滑(新)、下部逆冲(老)的反转构造现象,因而苏北盆地具有多期复合迭加的特点.本区沉积中心多表现为不对称的深凹区,沉积厚度巨大,是研究区生油层系的重要场所.     

东准噶尔晚石炭世双峰式火山岩年代学、地球化学及其构造意义

新疆东准噶尔卡拉麦里造山带晚石炭世双峰式火山岩很好地记录了中亚造山带晚古生代时期洋陆转换阶段复杂的岩浆作用过程,对该过程的详细剖析能更好地理解中亚造山带的地质历史.通过该区域晚石炭世巴塔玛依内山组火山岩详细的岩石学、地球化学、锆石U-Pb年代学和Sr-Nd-Pb同位素组成的研究,并结合区域上已有的研究成果,获得了如下认识:(1) 该套火山岩组合形成于晚石炭世早期320.2±4.2 Ma,为晚石炭世早期陆相喷发的产物.火山岩具明显的双峰式组合的特征,基性端元由碱性系列和拉斑系列的玄武岩、玄武质粗面安山岩组成;酸性端元由粗面岩和流纹岩组成,成分上相当于A型花岗岩;(2) 岩石地球化学和同位素特征显示,该套双峰式火山岩来源于不同的岩浆源区,基性岩来自于亏损的地幔源区,在岩浆上升过程中发生橄榄石及单斜辉石的分离结晶作用并遭受了地壳混染,而酸性岩来自于下地壳的部分熔融;(3) 该套双峰式火山岩产出于后碰撞末期的构造环境,由于洋壳的拆沉作用而引发软流圈上涌,使得上覆的地幔发生部分熔融产生岩浆,同时由于底侵作用导致地壳下部发生部分熔融,喷发出地表形成该双峰式火山岩套,这套双峰式火山岩的出现,标志着东准噶尔卡拉麦里地区造山作用进入尾声.      

准噶尔盆地陆东—五彩湾地区石炭系中、基性火山岩地球化学及其形成环境

准噶尔盆地是发育在前寒武纪结晶基底与古生代褶皱基底双重基底之上的中、新生代沉积盆地。盆地东北缘陆东—五彩湾地区发育大量的石炭系中、基性火山岩,主要由玄武岩、熔结玄武岩、气孔-杏仁玄武岩与辉绿岩组成。其中、基性火山岩具有低钾高钛、高∑REE的特征,球粒陨石标准化的REE配分曲线表现轻稀土富集,轻、重稀土分异的谱线特征,微量元素具有大离子亲石元素富集,Ta、Nb亏损的现象,可能与板内拉张环境下地壳混染或地幔源区有富Ta、Nb的残留体有关,微量元素环境判别图解中大部分样品点落入板内玄武岩区域,少量漂向岛弧火山岩区,表现出主体为板内构造环境;高场强元素Th/Nb、Nb/Zr比值进一步表现出火山岩具有板内火山岩的特征。综合区域地质特征及前人的研究结果,认为准噶尔盆地陆东—五彩湾地区中、基性火山岩应属造山期后伸展背景下的火山作用产物,但岩浆源区可能受到古洋壳板片俯冲作用的影响。     

鄂尔多斯盆地及邻区晚石炭世本溪期构造—沉积环境及原型盆地特征

原型盆地恢复有助于盆地构造—岩相古地理的研究和揭示盆山耦合,对油气勘探与开发具有重要的指导意义。本文利用最新的钻井、测井及露头资料,以沉积相为研究实体,运用盆—山结合的思路,由点—线—面进行分析,重建了鄂尔多斯盆地晚石炭世本溪组沉积时期的构造—沉积环境,研究了原型盆地特征及性质。本溪组沉积期,鄂尔多斯盆地沉积具有东西分异的特征：淳化—庆阳—吴起地区及北部伊盟地区为暴露剥蚀区,东部为克拉通内坳陷盆地,西部为克拉通边缘裂陷盆地。乌达—呼鲁斯台及鄂尔多斯—神木地区发育三角洲相,并向南逐渐推进;鄂西石嘴山、环县及鄂东府谷、延安地区以环带状潮坪—泻湖相为主,受间歇性海侵影响;吴忠、柳林—吉县地区发育低能的泻湖相;中卫—中宁、韩城及以东地区发育不同深度的陆棚及开阔台地。该时期盆地构造环境表现为南北向双向俯冲、贺兰拗拉槽再活化,格局经历了南隆北倾向北隆南倾的转变。受此影响,鄂尔多斯盆地构造古地理格局开始由东西分异逐渐向南北分异转变,受东西两侧海侵影响沉积相带呈环带状展布,但在盆地北部发育潮控三角洲,表现出近缘特征。晚石炭世鄂尔多斯盆地构造—沉积环境与原型盆地特征与其对周缘大地构造运动的响应。     

准噶尔盆地陆东—五彩湾地区石炭系火山岩储集性能及影响因素

准噶尔盆地陆东-五彩湾地区石炭系火山岩油气藏勘探近年来取得了重要进展.该区火山岩主要由中-基性火山熔岩和中-酸性火山碎屑岩组成.火山岩的储集空间可以分为原生孔隙和次生孔隙两类.火山岩储集性能主要受岩性与岩相、风化和次生溶蚀作用、构造作用和形成环境等多种因素的共同影响.最有利的储集岩为火山角砾岩和流纹岩,其次为安山岩,而最有利的储集部位为石炭系顶面较厚的风化壳.此外,研究区火山岩岩石类型、火山岩的储集性能及储集空间组合类型等都具有区域性的差异.其中,陆东地区火山岩的储集性能最理想,五彩湾地区火山岩的储集性能略差,三个泉地区火山岩的储集性能最差.     

准噶尔盆地陆东-五彩湾石炭系烃源岩特征及生烃动力学研究

准噶尔盆地陆东-五彩湾地区石炭系具有良好的勘探前景,该地区石炭系烃源岩有机质丰度较高,成熟度范围宽,主要处于成熟-高成熟演化阶段,主要由Ⅲ型有机质组成。在对烃源岩样品进行常规评价的基础上,用开放体系进行了热解实验和动力学模拟,对陆东-五彩湾地区的生烃特征进行了研究,尝试了高成熟烃源岩生烃过程研究及Ⅲ型干酪根液态烃排烃时间的估计,并对石炭系地层产烃率进行了计算。结果显示,陆东-五彩湾地区石炭系最早在二叠纪（距今264 Ma左右）开始生烃,后期由于地层抬升,在古近纪早期（距今61 Ma左右）结束生烃。下石炭统产烃率大,液态烃排出时间估计在距今232~196 Ma之间;上石炭统产烃率较小,液态烃排出时间估计在距今196~178 Ma 之间,但天然气生成相对较晚,有利于天然气的保存。天然气可能主要来源于上石炭统烃源岩。     

准噶尔盆地东部石炭纪富火山岩海相油气盆地原型:一个工作假说

准噶尔盆地石炭系中发现自生自储的大型火山岩油气藏,这不仅大大拓宽了油气勘探领域,而且从含油气盆地原型恢复角度为我们提出了一个新的命题。本文对准噶尔盆地东部的石炭纪盆地进行了剖析,在井间地层对比和锆石U-Pb同位素年代学测定基础上,确定了准噶尔盆地石炭系划分方案,建立了准东地区及邻区石炭系的5条联井对比骨干地质剖面,进而把准东地区石炭系盆地的充填过程划分为两个旋回、7个阶段,其中第一旋回为早石炭世,进一步分为4个阶段,第1至第3阶段以各种火山岩发育为特征,第4阶段为火山活动的间歇期,发育了暗色泥质岩。第二旋回为晚石炭世,进一步分为3个阶段,第5和第6两个阶段以发育中基性火山岩为特征,第7阶段以沉火山凝灰岩和与泥质岩、砂岩互层发育为特征。文中归纳了准东地区石炭纪盆地及其中火山岩油气藏烃源岩和储层的发育特点,建立了其盆地原型,指出准东地区石炭系在沉积时的构造古地理以多岛洋为特征,受准噶尔洋的持续向北东方向俯冲的影响,准东地区盆地基底向南西方向倾斜,造成了沉积中心的向南西迁移。考虑到盆地位于增生型造山带内,将其原型盆地称为增生楔盆地。文中特别指出,任何构造位置上形成的盆地都有形成大油气田的潜力,能否形成大油气田的关键在于有没有优质烃源岩、优质储层和有效圈闭。准东增生楔盆地中烃源岩与火山岩储层的空间关系十分密切,二者往往形成互层状或穿插状,这一特征决定了盆地中油气产出具有近源性,而圈闭的形成则因火山岩储层的成层性差而呈形态和类型的多样性。     

塔里木盆地西南缘皮亚曼—布雅一带晚石炭世腕足类动物及沉积环境

对塔里木盆地西南缘皮亚曼—布雅一带阿孜干组和塔哈奇组的岩性组合特征及其中的腕足类化石进行了研究。共鉴定出腕足类化石11属15种,分属于石燕贝目、长身贝目、扭月贝目和小嘴贝目。基于岩性组合和腕足类化石的特征,推测皮亚曼—布雅一带在晚石炭世中晚期的环境比较温暖,水体动荡、较浅,属于碳酸盐台地沉积环境;期间发生2次海退,其沉积记录分别位于阿孜干组上部与塔哈奇组顶部。     

准噶尔盆地车排子地区新村油田石炭系构造特征与成藏条件

通过对准噶尔盆地车排子地区新村油田石炭系构造特征、储层、油气分布特征、主要油藏类型及其成藏条件的研究,建立了该区成藏综合模式。结果表明,研究区总体上处于构造斜坡带,具有北高南低、西高东低、南北分块的构造特征,地层产状平缓;研究区在石炭纪处于区域拉张构造应力背景,并在拉张应力作用下形成以北东—南西向展布为主的拉张型断裂组合样式;研究区大部分地区地层等高线平直,不利于形成背斜构造圈闭,但各级断裂发育,为形成断层遮挡圈闭提供了有利条件,同时也可作为油气运移的通道。依据石炭系断裂分布、断裂模式及其组合,将研究区的断裂划分为复合地垒系统、复合地堑系统和零星断裂系统。控制研究区油气运聚成藏的主要地质因素是断裂、裂缝及岩性变化或物性封堵。     

准噶尔盆地东部双井子地区上石炭统泥岩地球化学特征及其地质意义

准噶尔盆地东部石钱滩凹陷石炭系巴塔玛依内山组火山岩之后发育一套连续稳定的碎屑岩沉积。笔者等通过XRD、主微量元素分析等手段针对其中的细粒沉积岩开展元素地球化学研究,其结果对恢复准东地区晚石炭世源区风化特征、古气候、判断其源岩性质及源区构造背景具有重要意义。研究表明,巴山组—石钱滩组泥岩具有低石英含量特点,其中巴山组泥岩黏土含量稍高,而石钱滩组泥岩中长石含量高,两者黏土成份均为蒙脱石（>99%）,反映了干燥、寒冷的气候特征且沉积介质长期为碱性;CIA结果显示巴山组—石钱滩组时期经历了中等—弱化学风化作用,并具有干湿交替气候变化特征;主微量元素及相关判别图解显示巴山组—石钱滩组泥岩的源岩多以偏中性的长英质火山岩为主,少量中基性及少量偏酸性的火山岩物源,并且多数为未分异的弧;泥岩的地球化学特征反映了沉积物源区构造背景主要为大陆岛弧背景,结合石钱滩组碎屑锆石峰值年龄及主要物源区分析认为,野马泉地体与其南部的准噶尔地体东北缘于335 Ma左右开始由俯冲转变为碰撞造山。     

准噶尔盆地石炭纪火山岩岩石地球化学特征及其构造环境意义

准噶尔盆地石炭纪发育区域性的火山岩建造,火山岩岩性以中基性为主,主要为玄武岩、玄武安山岩,同时发育少量酸性的流纹岩,基本属于钙碱性系列。样品全碱(Na_2O+K_2O=2.99%～8.07%)和TiO_2(0.30%～2.57%)含量较高,K_2O含量(0.13%～3.29%)较低,稀土元素含量(∑REE)中等。球粒标准化的REE配分表现轻稀土元素(LREE)相对于重稀土元素(HREE)富集((La/Yb)_N=2.47～7.45)、轻重稀土分异的特征,部分样品的Eu和大部分样品的Ce显示轻微的负异常(δEu=0.543～1.088,δCe=0.787～0.987)。微量元素具有大离子亲石元素(LILE)富集及高场强元素Nb、Ta亏损的特征,大部分样品(Rb/Yb)_N均远大于1。这些特征结合元素相关环境判别图解表明,准噶尔盆地石炭纪火山岩是原始岩浆经历了一定程度分异作用后的产物,以板内大陆环境为主,兼具有部分岛弧特征,形成于俯冲碰撞造山期后伸展背景下,火山岩所具有的岛弧特征是碰撞前混染弧组分的继承。