（地球探测与信息技术专业论文）海拉尔盆地热演化史与油气成藏史研究.pdf

摘要 本论文按照盆地分析整体、动态、综合的原则，综合应用地质、数学、地球 物理及地球化学新方法，对海拉尔盆地热演化史及油气成藏历史进行了深入的研 究，取得了些新的认识。 通过对大量的测温资料回归分析，认为海拉尔盆地现今地温梯度变化不大， 平均为3 o 。c l o o m ，现今大地热流平均为5 9 m w m 4 , 海拉尔盆地为一个中温型盆 地。海拉尔盆地的地温梯度的分布受大的走滑断裂和凹陷拉张程度的控制，盆地 南部凹陷拉张量较大，地温梯度也较高。 海拉尔盆地相同层位热演化程度总体上具有南高北低的特点，在各个凹陷中 心部位相同层位烃源岩热演化程度高于凹陷边缘部位。海拉尔盆地北部绝大部分 地区大磨拐河组烃源岩未成熟，南部大磨拐河组烃源岩普遍进入低成熟生油阶 段。在海拉尔盆地北部凹陷南屯组烃源岩处于未成熟一低成熟阶段：南部凹陷南 屯组热演化程度较高，普遍处于成熟生油阶段，局部已处于高成熟生油阶段。南 屯组是海拉尔盆地的主力生油层位，是海拉尔盆地主要找油区。 应用多种古地温方法恢复了海拉尔盆地古地温及古地温梯度，盆地平均古地 温梯度在3 4 6 t2 0 2 2 1 0 0 m 之间，明显高于现今地温梯度，平均古大地热流高 于现今大地热流值，古今她温对比表明部分凹陷古地温高于今地温，烃源岩最大 古地温是在伊敏组末达到的，烃源岩热演化程度受古地温场控制。 在镜质体反射率r o 演化史和干酪根成烃演化史的基础上分析了烃源岩成烃 过程，在部分凹陷新生代以来烃源岩有二次生烃过程。 应用饱和压力法、储层伊利石测年法及流体包裹体测温法等方法并结合热史 模拟、埋藏史，分析了海拉尔盆地油气成藏期次。海拉尔盆地油气成藏期次主要 分为两大阶段：第一阶段在伊敏组沉积晚期；第二阶段在青元岗组沉积以来。伊 敏组沉积晚期是海拉尔盆地最重要的成藏时期。青元岗组沉积以来发生过近东西 向的挤压反转，使已形成的油气藏重新调整及二次生成的油气二次注入成藏。现 今的油气藏是青元岗组沉积以来油气藏重新调整的结果，这一阶段油气成藏对海 拉尔盆地油气勘探很重要。 关键词：海拉尔盆地：热演化史；古地温：成藏期次 秉经作静、导黼同纛 垒文公希 a b s t r a c t b yp r i n c i p l e so f i n t e g r a t e d ，d y n a m i ca n dc o m p r e h e n s i v eb a s i na n a l y s i s ，r e s e a r c h w e r em a d ei nh a i l a e rb a s i n u s i n gg e o l o g i c a l ，m a t h e m a t i c a l ，g e o p h y s i c a l a n d g e o c h e m i c a lm e t h o d s 。p r o g r e s s e s a r em a d e a c c o r d i n g t or e s e a r c ho ft h e r m a l e v o l u t i o n a lh i s t o r ya n d o i l - g a sr e s e r v o i r sg e n e r a t i o nh i s t o r yi nt h eh a i l a e rb a s i n 。 o nt h er e g r e s s i o na n a l y s i sf r o ml a r g en u m b e r so ft h e r m o m e t r i cd a t a ，r e s u l t s s h o wt h a tt h eh a i l a e rb a s i ni sf l m i d d l e t e m p e r a t u r es t y l eb a s i n ，p r e s e n tg e o t h e r m a l g r a d i e n t sc h a n g el i t t l ei nd i f f e r e n ta r e a s ，a v e r a g ev a l u e i s3 0 c 1 0 0 m ，a v e r a g ev a l u e o ft h e r m a lf l u xi s5 9 m w m ，。t h et h e r m a lg r a d i e n td i s t r i b u t i o ni nh a l l a e rb a s i ni s c o n t r o l l e db yl a r g e s c a l es l f i k e - s l i pf a u l ta n dd e p r e s s i o ne x t e n s i o n 。i i 】t h es o u t h e r n d e p r e s s i o n ，t h ed e p r e s s i o ne x t e n s i o n i sl a r g ea n dt h e r m a lg r a d i e n tv a l u ei sh i g h e r a t h e r m a le v o l u t i o n a ld e g r e eo fc o n t e m p o r a r yl a y e ri nt h es o u t hb a s i ni sh i g h e r t h a nt h a ti nt h en o r t h ：i nd i f f e r e n td e p r e s s i o n ；t h e r m a le v o l u t i o n a ld e g r e ei nt h ec e n t e r p a r to fc e n t e m p o r a r yl a y e ri sh i g h e rt h a nt h a ti nt h ef r i n g ep a r t 。l a r g ed e p r e s s i o n si n n o r t h e r nb a s i n ，t h e h y d r o c a r b o ns o u r c e r o c k so fd a m o g u a i h ef o r m a t i o ni s i n i m m a t u r e s t a g e ，w h i l ei nt h es o u t h e r nb a s i n ，t h es a m eh y d r o c a r b o n s o u r c er o c k si si n t h el o w m a t u r e s t a g e 。s i m i l a r i t y ，h y d r o c a r b o ns o l l r c er o c k s o f n a n t u nf o r m a t i o ni n n o r t h e r nd e p r e s s i o n ，i t sm a t u r i t yi si nt h ei m m a t u r et ol o wm a t u r es t a g e ，p a r t l yi n h i g h m a t u r es t a g e ，b e c o m e st h em a i n o i lp r o d u c t i o nl a y e ri nt h eh a i l a e rb a s i na n d s o u t h e r nd e p r e s s i o ni st h em a i n o i l g a sp r o s p e c t i n g a r e a s a t h ea v e r a g ep a l e o g e o t h e r m a lg r a d i e n ti nt h eh a i l a e rb a s i ni sb e t w e e n3 4 6 4 、2 0 * c 1 0 0 m ，w h i c hi so b v i o u s h i 。g h e rt h a np r e s e n t t h e r m a lg r a d i e n td u et ot h er e c o v e r yo f t h e r m a le v o l u t i o n a lh i s t o r yb ym e a n so f m a n yk i n d so f p a l e o t h e r m o m e t r i cm e t h o d s ， r e s u l t sa l s oi n d i c a t et h a tt h ev a l u e so f p a l e o t h e r m a lf l u x i sh i g h e rt h a nt h a to f p r e s e n t v a l u e s ，a n dt e m p e r a t u r ec o n t r a s t sb e t w e e nh i s t o r i ca n dp r e s e n ti m p l i e st h a tt h e p a l e o t h e n n a l i n l a g e rd e p r e s s i o n s a r e h i g h e r t h a tt h e p r e s e n t 。t h e m a x p a l e o g e o t h e r m a lv a l u e so fh y d r o c a r b o n s o u r c er o c k sw e r er e a c h e di nt h el a t ey i m i n f o r m a t i o np e r i o d ，p a l e o g e o t h e r m a lf i e l dc o n t r o l l e dm a t u r i t yo fh y d r o c a r b o ns o u r c e r o c k s 。 a n a l y s i n gg e n e r m i o nh y d r o c a r b o np r o c e s so fh y d r o c a r b o ns o u r c e r o c k so n r e f l e c t a n c eo fv i t r i n i t ee v o l u t i o n a l h i s t o r y a n dc a s e a t e g e n e r a t i o nh y d r o c a r b o n h i s t o r y ，h y d r o c a r b o ns o u r c er o c k si nm o s to fd e p r e s s i o n sh a v ee x p e r i e n c e dt w oo i l a n dg a s g e n e r a t i o np e r i o d s 。r e s e a r c hw e r em a d e0 nt h eo i l f i l l i n g h i s t o r yo ft h e h a i t a e rb a s i n ，u s i n gt h em e t h o d so ft h ed a t i n go fi l l i t e ，s a t u r a t i o n p r e s s u r e a n d h o m o g e n i z a t i o nt e m p e r a t u r e s f l u i di n c l u s i o n c o m b i n i n g w i t ht h e r m a le v o l u t i o n a h i s t o r ya n db u r i a lh i s t o r yr e s e a r c h 。r e s u l t ss h o wt h a tt h ef o r m i n gt i m e o fo i l g a s r e s e r v o i r sh a v et w os t a g e s ：t h ef i r s ti si nt h el a t ey i m i nf o r m a t i o ns e d i m e n t a r ys t a g e t h es e c o n di sf r o mq i n y u a n g a n gf o r m a t i o ns e d i m e n t a r yt on o w at h ef i r s ts t a g ei st h e m o s ti m p o r t a n to i la n dg a sg e n e r a t i o ns t a g ei nh a i l a e rb a s i n 。s i n c eq i n y u a n g a n g f o r m a t i o ns e d i m e n t e d ，o i la n dg a sh a v eh a p p e n e dt ob ea d j u s t e da g a i nd u et ot h e e a s t w e s td i r e c t i o n a le x t r u s i o na n dr e v e r s i o n ，a n ds e c o n d a r yg e n e r a t i o no i la n dg a s p o u r e di n t ot h et r a p sa n df o r m e d n e w o i l - g a sr e s e r v o i r s 。p r e s e n to i l ”g a ss e s e r v o i r sa r e t h ea d j u s t i v er e s u l ts i n c eq i n y u a n g a n gf o r m a t i o ns e d i m e n t e d ，t h i ss t a g ei si m p o r t a n t f o ro i la n d g a se x p l o r a t i o n i nh a i l a e rb a s i n 。 k e y w o r d s ：h a i l a e rb a s i mt h e r m a le v o l u t i o n a lh i s t o r y ；p a l e o g e o t h e r m a lt e m p e r a t u r e t h ef o r m i n gt i m eo f o i l g a sr e s e r v o k s 独创性声明 y 6 2 3 6 8 5 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 酉j b 太堂 或其他 教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示感谢。 学位论文作者签名 桎甜 签字日期：年月日 日h舌 盆地热演化史与油气成藏史是含油气盆地研究的热点问题。沉积盆地内蕴藏 着丰富的石油、天然气、煤炭、地热等资源，沉积盆地热演化史不仅直接控制和 影响着油气生成运移和聚集，而且在大陆动力学、盆地动力学恢复方面曰益显示 其重要性。 1 、论文选题 海拉尔盆地是一个中新生代多旋回、叠合式、断陷一坳陷型盆地，以德尔布 干断裂为界，西面属于萨彦一额尔古纳褶皱系，其下部为早加里东期的兴凯运动 褶皱，镶嵌在西伯利亚地台边缘，东面属于内蒙大兴安岭褶皱系，海拉尔盆地 即处在两个褶皱系的接壤部位。其构造位置特殊、后期改造强烈、热演化历史复 杂、油气多期成藏，是大庆油田重点勘探的外围盆地。近两年，我系统参加了导 师主持的大庆油田专项基金研究课题海拉尔盆地热演化史与油气运移聚集条件 研究，以此为基础进行了论文选题，重点开展海拉尔盆地热演化史与油气成藏 史研究，并从构造热演化的角度探讨盆地主要烃源岩层系的成熟程度及其油气成 藏期，为海拉尔盆地油气勘探提供重要的基础和信息。 2 、盆地热演化史与油气成藏史研究现状 沉积盆地热演化史由于与油气生成、运移、聚集有着密切关系，臼益受到人 们的重视。自七十年代以来盆地热演化史一直是地球科学研究的重要方面，匡i 际 上举办了多次盆地热演化史研究的专题会议，并出版了相应的专著，研究十分活 跃。盆地热史的研究不仅在石油地质方面有重要的应用价值，而且也是盆地动力 学、板内变形研究的重要方面。 盆地热史的真实恢复是进行油气资源评价十分重要的基础，也是油气藏形成 期次研究的重要内容。现今地温场是古地温场演化的最后一幕，是盆地古地温恢 复的基础。盆地构造演化史与盆地热演化史密不可分，因次将盆地埋藏史、构造 演化史、岩浆活动史及深部地质与盆地热演化史相结合，划分盆地构造演化史阶 段，应用多种古地温研究方法，恢复盆地热演化史，确定热演化史与油气生成的 关系。 油气成藏史研究始终是石油地质研究的重要方面，近年来在成藏年代学研究 方面取得了重要进展，总结出了多种研究方法。如圈闭形成史分析法、生排烃史 分析法、饱和压力法、储层自生伊利石年测年分析法及流体包裹体测温法等。不 同方法所确定的成藏年代意义不同，其中圈闭形成史分析法，生排烃史分析法所 确定的是成藏最早的极限时间，而饱和压力法，包体测温法及储层自生伊利石年 代学分析法可以确定成藏的年龄。但这些方法由于影响因素的差异，分析精度存 在一一定差别，相对而言，储层自生伊利石年代学分析法所确定的成藏年龄精度较 高。本论文采用以储层自生伊利石年代学分析法为主，与其它方法相结合的综合 方法来详细研究海拉尔盆地油气藏成藏期次。 3 、海拉尔盆地研究现状及问题 海拉尔盆地自1 9 8 2 年开始勘探以来，已走过2 0 年的勘探历史，虽然有一定 的突破，但仍有很大的潜力需要进步挖掘。在海拉尔盆地石油地质勘探过程中， 对热演化史虽有研究，但研究程度不够，尤其在成藏史方面研究更加薄弱。随着 人们对含油气盆地热演化史和油气成藏史的再认识以及研究手段的进一步提高， 很有必要对海拉尔盆地热演化史与油气成藏史进行系统的研究。 4 、论文研究内容与方法 根据海拉尔盆地多旋回复杂改造的地质实际与目前面临的油气勘探问题，结 合目前含油气盆地动力学的前沿研究动态，提出海拉尔盆地热演化史与油气成藏 史研究的主要内容与方法：以含油气盆地研究的“整体、动态、综合”原则为指 导，综合解析中新生代海拉尔盆地不同阶段的热演化史，在此基础上重点应用镜 质体反射率法( r o ) 、流体包裹体测温法、磷灰石裂变径迹法( a f t ) 等古地温 温标法和储层自生伊利石年代学分析测试新方法，开展中新生代海拉尔盆地古今 地温场研究，恢复海拉尔盆地热演化史并确定油气成藏历史，为海拉尔盆地构造 演化研究、油气资源评价和油气勘探提供重要的基础和信息。 5 、完成的工作量 为了全面、系统、深入地研究海拉尔盆地热史和成藏史，作者先后五次深入 大庆油田，工作时间总共长达六个月，系统收集和整理有关海拉尔盆地油气赋存 条件研究报告6 0 多份、查阅学术论文1 0 0 多篇、专著8 部。针对研究内容目标 进行了相关图件编制和以古今地温场特征及成藏史研究为重点的样品数据收集 2 整理与测试分析、综合研究。论文涉及的主要工作量： ( 1 ) 收集整理6 8 口井试油测温数据、3 0 口井连续测温数据、8 5 口井镜质体 反射率r o 值，统计了2 5 多口白垩系有油气产出或显示井的试油资料； ( 2 ) 分析测试情况如下：包体成分分析气相、液相共1 1 块，包体测温、盐度、 压力、流体密度等测定2 4 块，裂变径迹分析1 5 块，伊利石测年1 2 块，x 衍射 2 0 块，扫描电镜1 1 块，生热率样1 0 块，热导率样8 块，火成岩样6 块。 ( 3 ) 编制各类图件10 0 多张，其中现今温度( t ) 与深度( h ) 关系图2 6 张， 镜质体反射率( r o ) 与深度关系图1 3 张，古地温恢复图、古地温与今地温对比 图5 0 多张，编制各凹陷热演化程度平面、剖面对比图1 8 张，完成海拉尔盆地现 今地温梯度及现今地层温度平面分布图4 张，热演化史与油气关系图4 张，海拉 尔盆地油气成藏期次对比图3 张。 第一章区域地质概况 海拉尔盆地位于内蒙古自治区呼伦贝尔盟西南部，西起呼伦湖西岸及巴彦呼 舒一线，东至伊敏河；北自陈巴尔虎期，南至贝尔湖并向南延伸于蒙古境内。地 理位置在东经1 1 5 。3 0 1 2 0 。0 0 ，北纬4 6 。0 0 4 9 。2 07 范围内，盆地 总面积7 0 4 8 0 k m 2 ，其中我国境内面积4 4 2 0 0 k m 2 。盆地内部平坦，大部分被第四系 覆盖，海拔在6 0 0 7 0 0 米之间，大体上呈东高西低。 第一节区域地质特征 一、区域构造背景 海拉尔地区属于中亚一蒙古地槽的一部分( 见图卜1 ) ，以德尔布干断裂为界， 西面属于额尔古纳褶皱系，其下部为早加里东期的兴凯运动褶皱，镶嵌在西伯利 亚地台边缘，古生代地槽向南迁移，额尔古纳处于长期隆起状态，晚古生代经海 侵形成上部地层，经海西运动强烈影响，被海西期花岗岩所吞没，破坏了前期构 造面貌，晚古生代地层轻度变质，构造走向略呈北东向；东面属于内蒙一大兴安 图1 - 1 中国东北地区中生代前基底结构与晚侏罗世后盆地分布图 4 岭褶皱系，海西运动为其主旋回，区内主要出露中晚古生界，走向呈弧形褶皱面 貌，海拉尔盆地即处在两个褶皱系的接壤部位，当西伯利亚板块与塔里木一中朝 板块近南北向的相向运动，使其间的地槽缩小至封闭形成了盆地基底。基底岩性 西部主要为前古生界深变质岩，东部主要为古生界轻变质岩。晚侏罗世以后东北 地区进入地壳拉张背景和断陷瓮地形成为主的时期。海拉尔盆地是在上述大地构 造背景上发育起来的，可称其为叠置在海西褶皱基底上中新生代断陷盆地。 二、盆地构造演化阶段的划分 通过区域地震大剖面的解释、构造演化特征的分析研究，海拉尔盆地是中新 生代多旋回、叠合式、断陷一坳陷型盆地。中新生代的演化分为断陷和坳陷两大 发育期，9 个发育阶段。 1 断陷发育期( t 5 - t 0 4 ) 断陷期是指从兴安岭群喷发时期至伊敏组沉积末期，在地震剖面上相当于 t 5 一t 0 4 反射层，断陷期又可进一步分为5 个阶段。 初始张裂、断陷孕育阶段( t 5 一t 4 ) 在我国东北地区，晚侏罗世早白垩世时由于地幔隆起，构造格局发生了质 的改变，从前期的压性状态转化成张性状态，以大量的兴安岭群火山岩喷发为代 表。此时海拉尔盆地部分新断裂发生，老断裂复活，伴随大量火山岩喷发，尤其 是盆地两侧和北部( 如海参3 、9 、1 0 井等) ，但分布比较局限。这个时期盆地的 构造分异不大，未形成今日见到的二隆三坳的构造格局。 断陷强烈拉张阶段( t 4 - 1 3 ) 兴安岭群火山岩喷发以后，地壳一度上升遭受剥蚀，使其后形成的铜钵庙组 与下伏老地层呈不整合接触。该时期，海拉尔地区发生了强烈拉张，造成较大的 古地貌反差，快速堆积了很厚的磨拉石沉积建造，钻遇最大厚度8 7 5 米。 断陷快速沉降阶段( t 3 t 2 2 ) 经过上一阶段强烈拉张之后，地壳发生沉降，在沉降过程中伴随着拉张，由 于快速沉降使湖泊进一步扩大变深， 这一阶段海拉尔盆地处于拉张断裂活动强 度发生转化时期，经过这个阶段的演变，才形成了今日的二隆三坳的构造格局， 海拉尔盆地各断陷才基本定型。 断陷稳定拉张阶段( t 2 - 2 一t 2 ) 5 进入大磨拐河组沉积时期，海拉尔盆地的拉张强度再次加大，在拉张的过程 中伴随着垂直振荡。 断陷萎缩阶段( t 2 一t 0 4 ) 进入伊敏组沉积时期，海拉尔盆地整体隆升萎缩，由湖相逐渐过渡为河流相、 沼泽相，沉积了一套含煤地层。伊敏组沉积遍布全区，淹没了部分凸起和隆起， 使不少凹陷相互连通。 2 坳陷发育期( 晚白垩世青元岗组现今) 坳陷发育期可分为四个阶段：伊敏组沉积末到青元岗组沉积前为反转阶段； 青元岗组沉积时为坳陷阶段；第三系沉积时为反转阶段；第四系沉积时为坳陷阶 段。 三、构造单元划分 依据盆地周缘地质条件、沉积特征、地层分布、基底起伏及盆地构造等资料 将盆地划分为五个一级构造单元，自西向东依次为扎赉诺尔坳陷、嵯岗隆起、贝 尔湖坳陷、巴彦山隆起、呼和湖坳陷，二级构造单元共1 6 个凹陷、4 个凸起( 图 卜2 ) ，其中凹陷面积2 4 8 7 3 k m 2 。 图卜2 海拉尔盆地构造单元划分图 6 四、各构造单元构造特征 1 扎赉诺尔坳陷 扎赉诺尔坳陷是由扎赉诺尔断裂和阿尔公断裂控制的坳陷，发育有呼伦湖凹 陷、查干诺尔凹陷和巴彦呼舒凹陷。呼伦湖凹陷为典型的双断型凹陷，查干诺尔 凹陷为单断型，巴彦呼舒凹陷为西断东超的单断型。 2 贝尔湖坳陷 贝尔湖坳陷由贝尔凹陷、乌尔逊凹陷、红旗凹陷及新宝力格凹陷、赫尔洪德 凹陷组成，呈雁行状展布。大致以扎伊断裂为界，有南北差异，其南部贝尔、 乌尔逊凹陷缺失兴安岭群，凹陷后期抬升弱，伊敏组地层发育较齐全，张扭性明 显。北部诸断陷发育兴安岭群，后期抬升强，伊敏组地层发育不全，后期扭动特 征不明显。该坳陷是盆地重要的含油气区，其中地层发育最全，沉积厚度大，油 气资源最丰富。 3 呼和湖坳陷 呼和湖坳陷位于海拉尔盆地东部，其南部发育呼和湖凹陷、旧桥凹陷和锡林 贝尔凸起，北部发育伊敏凹陷，它们均呈北东向展布。呼和湖凹陷为东断西超的 箕状凹陷，旧桥凹陷西部存在边界断裂。呼和湖凹陷和i 日桥凹陷均缺失兴安岭群 和铜钵庙组地层，发育南屯组、大磨拐河组，伊敏组及贝尔湖群地层。伊敏凹陷 被北西向断层分为南北两部分，其沉积基底为兴安岭群。 4 嵯岗隆起 嵯岗隆起是盆地的一个正向二级构造单元，呈北北东向展布，形态为长条形， 发育完整，与两侧断陷为断层接触，缺失伊敏组地层。 s 巴彦山隆起 巴彦山隆起是盆地的另一个正向二级构造单元，呈北北东向展布，长条不规 则形态，发育不完整，其上由南向北发育莫达木吉、乌固诺尔、鄂温克、东明四 个凹陷，与两侧断陷接触关系为过渡渐变，以超覆为主，地层发育完整。 第二节盆地地层 海拉尔盆地地层包括基底与沉积盖层两部分。基底主要由前古生界和古生界 地层组成，沉积盖层自下而上为三叠系的布达特群、侏罗系的兴安岭群，下白垩 统的扎赉诺尔群，上白垩统的贝尔湖群。而扎赉诺尔群包括铜钵庙组、南屯组、 大磨拐河组及伊敏组，贝尔湖群包括青元岗组和新生界的第三系、第四系地层( 图 1 3 ) 。地层特征简述如下： 地屡 岩性剖面 地震厚度 沆积建造沉积相构造演化 系i 组l 段 反射屡 ( 而 深粤塑生浅 j l 第四系 75 6 95 一 第三暮3 95 8 35 醐 芝警：， 河瀛红色0 球尹可 0 碎厢建进。 河流相 。：三! ：曳 段 河流相 伊 墟 段一 湖沼古煤l e 造 t 7y 丫 沼豫相 组2 二二丁 段 白 一一一一- 、 亏号吲 | 崩三精洲相 大 段 瞄 芝雪 湖泊沉积古浊 古煤建造 了侈飞乡 潦灌+ 垃积相 掷 一i - _ f 垩 河 投 组 南 宝薰； 三角洲相 亍亍哥 、 段 秉屯 手亏主宰 坷v 一 蛆重+ 至+ 薹i 鹏湘相 段 浊$ 湘 而三手； 、 肌1 洪积相 = 】= j = 【j = 了 陆相娄磨控石建遗 桐钵庙组 霄町一 。口ooo 口口口、 吐积相 。i 一 中錾性 性 f 山岩段 爹 火d l 岩 7 、7 t 厂 央腿段 火m 碎厢岩建造喷敖沉积 系 中畦性 火山岩理 = 孽i 篓i 誊i 篷 叠布迭特群 v ”* “i “# “# 。；。；。* ”* ”* 系 古生界 图1 - 3 海拉尔盆地地层柱状图 1 布达特群 岩性为一套蚀变火山岩、杂色砂砾岩及泥岩。 2 兴安岭群 区内未见侏罗纪早中期沉积。晚侏罗世兴安岭群广泛发育，成为嵯岗隆起和 巴彦山隆起的主体，岩性主要为中基性火山岩夹煤层。 3 扎赉诺尔群 在盆地广大地区十分发育，为一套陆相含煤系地层，由砾岩、砂岩、粉砂岩、 泥岩、页岩、煤层组成，自下而上可分为铜钵庙组、南屯组、大磨拐河组及伊敏 组。是海拉尔盆地主要的含油地层。 ( 1 ) 铜钵庙组 主要分布在贝尔湖坳陷中北部和扎赉诺尔坳陷，盆地东部缺失，岩性以大套 杂色砂砾岩为主体，夹褐色、黑色、灰黑色泥岩、粉砂质泥岩。地层一般厚度为 5 0 0 1 0 0 0 米，红1 井钻遇1 3 5 3 5 米，地震预测最大厚度大于3 0 0 0 米。属陆相磨 拉石建造的山麓洪积相沉积地层，与下伏地层呈不整合接触。地震层位上位于 t 3 一t 5 。 ( 2 ) 南屯组 南屯组为一套湖相沉积，岩性以黑色泥岩为主，与灰白色砂砾岩、灰色砂岩 不等厚互层，局部含有油页岩，多为下细上粗；可分为上、下两段。一般厚度 4 0 0 1 0 0 0 米，全区广泛分布，地震层位位于t 2 2 一b 之间。 南下段主要岩性为黑、灰黑色泥岩、局部含油页岩及砂岩。南上段主要岩性 为灰色厚层粉砂岩、细粉砂岩、黑色泥岩，部分凹陷含煤层，其中呼和湖和呼伦 湖、查干诺尔凹陷煤质较好，探井钻遇煤层厚度在1 7 5 - 7 l 米之间。该段一般厚 度在2 0 0 3 0 0 米之间，与下伏地层呈整合或不整合接触。 ( 3 ) 大磨拐河组 该组地层盆地普遍发育，为一套湖相泥岩沉积，泥质岩含量一般达8 0 - 9 0 ， 多为下细上粗。可分为上、下两段。地层一般厚度5 0 0 8 0 0 米，最大厚度大于1 0 0 0 米。地震层位上位于t 2 - t 2 _ 2 之间。 大下段主要为大段深灰、灰黑、黑色泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩和砂岩。一 般厚度3 5 0 4 0 0 米，与下伏地层呈不整合或假整合接触。大上段主要为灰、深灰、 灰黑色泥岩、粉砂质泥岩与灰、灰白色泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩和杂色砂砾 岩不等厚互层，夹薄煤层。巴彦呼舒、乌尔逊、五一牧场、呼和湖、呼伦湖和旧 9 桥等凹陷本段含套煤层。地层一般厚度1 5 0 5 0 0 米，与下伏地层呈不整合接触。 ( 4 ) 伊敏组 以湖沼相沉积为主，岩性为砂泥岩、煤层呈不等厚互层，可分为三段。一般 厚度6 0 0 1 0 0 0 米，探井钻遇最大厚度1 4 3 8 0 米，地震层为位于| i 0 4 一t 2 之间。 伊一段主要为灰、深灰、黑灰色泥岩、粉砂质泥岩与灰色泥质粉砂岩、粉砂 岩、细砂岩和砂砾岩不等厚互层，夹褐黑色碳质泥岩或煤层、煤线。般厚度为 2 5 0 5 5 0 米，与下伏地层呈不整合接触或整合接触。伊二段分布于扎赉诺尔坳陷 ( 含煤) 、赫尔洪德( 含煤) 、乌尔逊、贝尔等凹陷，主要为灰、深灰色泥岩、粉 砂质泥岩，夹灰色泥质粉砂岩。一般厚度为2 0 0 。3 0 0 米，与下伏地层整合接触。 伊三段分布局限，仅在个别凹陷发育，主要为灰、浅灰色、绿灰色泥岩、粉砂质 泥岩，夹灰色泥质粉砂岩、粉砂岩、细砂岩及灰色、杂色砂砾岩。一般厚度为 2 0 0 4 0 0 米，与下伏地层呈整合接触。 4 贝尔湖群 包括青元岗组和新生界的第三系、第四系地层。 ( 1 ) 青元岗组 以大套紫红色、灰色泥岩、粉砂质泥岩夹泥质粉砂岩为主，底部为灰白色砂 砾岩。一般厚度为。1 5 0 2 2 0 米，与下伏地层呈不整合接触。 ( 2 ) 新生界地层 第三系、第四系地层分布较大。第三系为紫、灰色泥岩及黄褐色砂岩，厚度 3 9 8 8 3 5 米，与下伏地层呈不整合接触。第四系为灰白、黄褐色粘土，+ 杂色砂砾 岩，厚度7 5 6 9 5 米。 第三节岩浆活动特征 本区岩浆活动强烈而频繁，既有深层侵入活动又有喷发活动，主要分为海西 期和燕山期。 一、海西期岩浆活动 海西期侵入岩体非常发育，主要出露于盆地东西两侧隆起带及盆地内隆起 区，据钻井及基底航磁资料解释表明，盆地内坳陷及隆起区也广泛发育。它们侵 位于古生界及更老的地层之中，为中生代的大片火山岩和沉积岩所覆盖，呈北东 向分布，于古生界的构造线方向一致，受北东和北西向断裂的共同控制。岩性以 + l 口 酸性花岗岩为主，局部地段为花岗闪长岩、闪长岩、二长岩，有的甚至成为碱性 花岗岩和正长岩。花岗岩多呈灰白肉红色，全晶质半自形晶，中粒结构，矿物 以石英和斜长石为主，次为角闪石、黑云母等，常呈大型岩基和岩株产出。 二、燕山期岩浆活动 燕山期的侵入活动仍以中酸性为主，可分为两期，第一期侵位于兴安岭群及 更老的地层之中，多呈岩株产出，除地表零星分布外，在嵯岗隆起中段的黄旗庙 至乌兰陶盖有航磁解释的本期花岗岩体。花岗岩体主要为肉红色粗粒花岗岩，全 晶质自形晶，以石英、长石为主，含少量黑云母。第二期侵入体为花岗斑岩，平 面上呈北西向展布。 第二章盆地现今地温场分布及特征 温度是控制油气生成、运移和聚集的熏要因素之一，现今地温也是古地温场 演化的最后一幕，是重建古地温演化史的基础。海拉尔盆地现今地温场研究工作 十分薄弱。通过收集了6 8 口井试油测温资料及3 0 口井连续测温资料，在以上资 料的基础上，分析了海拉尔盆地不同构造单元地温梯度及平面变化，探讨了现今 地温场的控制因素及现今地温在油气生成中的作用。 第一节现今地温梯度及其地温分布 盆地地温场是控制油气生成、演化和消亡的主要因素之一。地温条件与油气 具有十分密切的关系。温度是制约有机质向烃类转化的基本因素。可靠的沉积盆 地成烃史追索是以可靠的温度史为前提，因而研究地温场已逐渐成为石油地质研 究中一个新的重要内容，所谓地温场是指地球内部空闯各点某一瞬间的温度分布 状况。尽管油气的形成和演化主要受控于古地温场及其演变，但演变的结果导致 今地温场的继承与发展。 一、地温梯度的平面分布特征 现今地温场是古地温场演化的最后一幕，是盆地古地温恢复的基础。因此在 前人研究的基础上，本文利用大量丰富的地层连续测温资料，对海拉尔盆地现今 地温场作了深入研究，为海拉尔盆地古地温恢复打下了坚实的基础。 地层温度值源于钻井试油的油层温度( 静温和流温) 和测井井温。实际资料表 明，试油温度较非稳态的测井温度要可靠些，在非稳定态测井结果中，以井底温 度最接近真实温度，所以我们主要采用试油温度和测井井底温度。海拉尔盆地已 进行了多年的油气勘探，作了大量的地层测温工作。通过对各井地层温度口) 与 深度( h ) 关系作回归线，得出了各个凹陷的现今地温梯度及全盆地的现今平均地 温梯度( 表2 1 ) 。海拉尔盆地的现今地温梯度变化在2 5 0 4 0 0 c l o o m 之间，盆 地现今平均地温梯度为3 0 1 0 0 m 。 由各井的计算结果编制了海拉尔盆地现今地温梯度平面分布图。地温梯度总 体上表现为南高北低、中高侧低的特点。处于盆地南部的呼和湖凹陷和贝尔凹陷 的地温梯度明显大于北部的东明凹陷、赫尔洪德凹陷，处于盆地中部的红旗凹陷 和乌固诺尔凹陷的地温梯度大于处于盆地边缘的凹陷，具体在每一凹陷内凹陷边 缘地温梯度低，凹陷中心部位地温梯度高。 二、不同凹陷地温梯度对比分析 海拉尔盆地的现今地温梯度变化在2 5 0 4 0 5 l o o m 之间，全盆地平均地 温梯度为3 oo c l o o m 。海拉尔盆地不同构造单元现今地温梯度有一定的差异性， 其中乌尔逊凹陷乌北平均3 5 4 。c 1 0 0 m ，乌南3 0 l o o m ，贝尔凹陷为3 5 1 0 0 m ，呼和湖凹陷为3 5 4 1 0 0 m ，呼伦湖凹陷为3 2 7 l o o m ，红旗凹陷为4 0 5 l o o m ，乌固诺尔凹陷为3 8 7 1 0 0 m ( 图2 1 ) 。与近东西向扎和庙伊敏河断 裂、海拉尔河断裂有关的乌固诺尔凹陷和红旗凹陷地温梯度最高。 表2 1 海拉尔盆地不同凹陷现今地温梯度对比 凹陷名称今地温梯度( l o o m )代表井 乌尔逊 南部 3 o 乌7 、乌2 6 、乌5 、巴2 凹陷北部3 5铜3 、铜1 、苏7 、苏9 贝尔凹陷 3 3 5贝l o 、贝7 、贝3 、德2 呼和湖凹陷 3 5 4 和1 、和3 、海参7 呼伦湖凹陷 3 2 7海参3 、秃l 查于诺尔凹鸱 3 4 海参8 赫尔洪德凹陷 3 1 7 海参1 0 红旗凹陷 4 0 5 海参6 乌固诺尔凹陷 3 8 7海参9 巴彦呼舒凹陷 3 4舒1 海拉尔盆地的地温梯度的分布受大的走滑断裂和凹陷拉张程度的控制。海拉 尔盆地南部凹陷拉张量较大，地温梯度也较高。 海拉尔盆地平均地温梯度为3 o c l o o m ，与全国各含油气盆地的地温梯度 相比，海拉尔盆地的地温梯度值处于高温值与低温值之间，是一个中温型的盆地。 00 0 t ( ) 4 00 0 8 00 0 1 2 0 0 0 知1 0 0 0 。0 0 矗1 4 ejk 1t 苞2 0 0 0o o 一 鼍k o lo 、 萎2100000三0030000 0 笊4 言 j - j 占j _ 程三一8 9 5 贝尔凹陷 t ( ) 00 04 00 0 8 0 0 01 2 00 0 萎金2100000兰00k 善 1 - | 目1 8 占2 0 0 00 0 - j 瑟二一弋8 2 3 红旗凹陷 图2 一l 海拉尔盆地不同构造单元地层测温与深度关系图 第二节现今大地热流值及其分布 大地热流是岩层中最主要的、普遍存在的热源，是地壳深部热特征的反映， 是标志区域基本地热特征的热量参数。我们在测试岩石热导率的基础，计算了海 拉尔盆地的现今大地热值( 表2 - 2 ) 。 表2 2 海拉尔盆地大地热流值数据表 热导率 地温梯度 凹陷井号井段泥岩( m ) 砂岩( m )( 大地热流 ( w m k )q ( m w m z ) 代表值 l o o m ) 查干诺尔海参82 1 1 1 0 2 7 2 3 02 8 4 83 2 7 31 6 23 15 0 ，3 55 0 3 5 呼伦湖海参31 2 8 9 ，0 2 0 6 1 0 5 9 1 51 8 0 51 5 53 24 9 6 64 9 6 6 赫尔洪德海参1 08 4 0 0 1 3 5 3 53 5 3 61 5 9 91 4 63 55 1 1 05 l - l o 红旗海参61 1 1 2 5 1 7 9 0 03 9 1 02 8 6 5工6 04 06 3 8 66 3 8 6 乌尔逊铜21 0 3 4 0 1 6 8 6 51 2 5 35 2 7 2 1 7 03 55 9 3 5 乌尔逊乌72 3 2 8 5 - 2 8 5 6 5 2 0 4 03 2 4 01 6 43 76 0 8 3 乌尔逊乌81 1 4 2 5 1 6 9 3 02 3 4 5 3 1 6 01 6 33 76 0 4 6 乌尔逊鸟l i1 5 7 2 5 - 1 8 2 6 02 4 7 06 51 5 1 2 84 2 1 5 乌尔逊乌1 0 1 5 3 2 5 1 7 7 7 02 0 8 53 6 01 - 5 33 14 7 5 0 乌尔逊苏21 3 1 6 5 1 4 5 1 0 3 9 o9 5 51 6 73 55 8 4 3 5 6 乌尔逊苏11 3 8 2 0 1 8 1 5 02 4 1 51 9 1 5 1 6 03 86 0 8 4 乌尔逊苏4 1 7 6 1 5 - 2 2 6 1 49 4 94 0 5 0l ，7 03 15 2 5 9 乌尔逊苏1 l1 5 8 5 5 - 2 2 2 5 0 3 6 052 7 9 0l ，6 03 45 4 3 9 乌尔逊苏1 31 4 0 9 0 2 0 3 6 03 5 7 22 6 9 8 1 6 03 65 7 5 4 乌尔逊苏i 0 11 4 2 4 0 2 0 1 8 51 9 0 94 0 3 61 6 63 25 3 1 6 乌尔逊苏3 0 11 6 7 3 0 - 2 1 0 0 0 2 0 0 o2 2 7 01 6 23 65 8 “ 乌尔逊苏71 4 5 3 0 2 0 1 5 04 4 2 21 1 9 81 5 53 55 4 1 5 乌尔逊巴11 3 5 0 o - 1 7 4 6 02 7 6 2 1 1 9 91 5 73 04 7 0 3 贝尔贝3 0 11 2 3 4 o - 1 4 8 7 08 8 51 6 4 5 1 6 53 35 4 5 7 贝尔霍31 4 9 3 0 - 2 1 9 5 53 5 3 13 4 9 4l ：6 1 3 04 8 4 45 4 贝尔海参52 2 6 4 0 2 6 0 9 01 6 8 41 7 6 61 6 23 45 5 0 8 6 l 9 乌固诺尔海参91 0 5 7 5 1 6 4 8 53 6 1 32 2 9 71 5 9 3 96 1 9 4 4 呼和湖和2 1 4 9 3 5 1 8 1 7 51 2 & l1 9 6 91 6 43 55 7 4 6 5 6 呼和湖和l 1 7 7 5 5 - 2 4 0 0 04 1 8 02 0 6 51 5 93 55 5 5 8 1 ， 从计算的大地热流值看，海拉尔盆地现今大地热流值在4 2 1