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盆地热史模拟是盆地模拟的重要组成部分,也是实现盆地整体模拟的基础。温度是烃类形成的主要控制因素,只有弄清盆地内各生烃层序(富含有机质岩层)所经历的地温历史才能有效地评价成烃过程和计算产烃潜力。盆地热史模拟对于研究盆地的成因机制和地球动力学具有重要意义;此外,盆地热史模拟还可为地热能开发和热液矿床的研究提供技术支持。因而,盆地热史研究一直受到有关的地学工作者,尤其是石油地质工作者的高度重视。最近30多年来,国内外许多学者在热史研究领域做了大量研究工作,并取得了一定进展。当前热史模拟对象多限于由地幔热流引起的正常地热场,相关技术主要用于描述盆地正常地热场中的热传导问题,较少涉及温度场研究。
楚雄盆地是中国南方具有良好石油地质条件的大中型中一新生代改造型沉积盆地,自晚三叠世该盆地形成以来,先后沉积了海相、海陆交互相及陆相地层。因后期改造强烈,多期次构造变形叠加,导致盆地热演化程度高、热演化史恢复难度大。
本论文采用“整体、动态、综合”的研究思路,综合应用地质、数学、地球物理、地球化学等方法,结合油气成藏研究的新方法、新思路,对楚雄盆地的现今地温场分布特征、盆地热演化史恢复及油气保存条件进行了深入的研究。重点讨论云南遮放—马龙地学断面楚雄盆地区段的地壳热结构基本特征的基础上,采用一维稳态热传导方程计算了该区段内的古地温和古热流值,建立了地壳结构模型,并对沉积盖层进行了讨论,同时通过对盆地有机质特征来恢复热演化史。
通过对楚雄盆地现在地温场的分析,认为楚雄盆地总体上地温梯度较低,分布在1.98-2.63℃/100m之间,且具有东高西低的特点,这与盆地内地壳厚度变化趋势一致。盆现今大地热流值主要分布于70-75mW/m<2>之间,是一个大地热流值较高的盆地,表明盆地深部构造较活跃。楚雄盆地主体位于滇中坳陷,现今地热属于中等地温型。通过对盆地热演化史的模拟,认为盆地古地温梯度自三叠纪沉积以来总体较低,约在2.2-2.5℃/100m之间。自三叠纪地层沉积以来到古近纪早期,地层为持续升温过程,始新晚期以后地层处于抬升降温阶段,地层最高热演化程度是在古近纪早期达到的。烃源岩的成熟度总趋势是西高东低、南高北低,随着时代的变新、埋深的增加,烃源岩的热演化程度增大。主要分析了楚雄盆地古、今地温场特征,并运用新的热史模拟程序模拟了楚雄盆地古地温史和古热流史,该模拟也是楚雄盆地整体模拟和油气资源定量评价的一个不可分割的部分,对深化楚雄盆地地质认识、油气保存条件的研究有着重要意义。
在本次研究中本人所做的主要工作和得到的研究成果可归纳为以下几点:
1.楚雄盆地地学断面热演化一维稳态热模拟和盆地有机质热演化史恢复的结果是一致的:晚三叠世盆地热流值大体与弧后前陆盆地的热流一致,古地温及地温梯度相对较低。侏罗纪至早白垩世的地温及地温梯度相对于晚三叠世表现出平缓的降低,接近正常的克拉通盆地的热流值分布范围。晚第三纪以来盆地受陆内走滑活动及深部断裂导致岩浆的侵入与热液活动的影响,地温急剧上升,热流增大,现今楚雄盆地为一高热流区,地温和热流的这种先降后升的特点和楚雄盆地的构造演化史是吻合的。
2.采用有限差分法求解方程并运用IDL等程序开发语言开发出了楚雄盆地地壳热结构模拟程序,实现了热史模拟定量化、计算机化;
3.根据对盖层、水文地质、构造、岩浆活动在盆地的具体分布与发育情况的研究,结合盆地各时期不同构造单元油气的丰富性、油气运移及圈闭发育情况,可划分为有利油气保存区、较有利油气保存区、较不利油气保存区、不利油气保存区。