疊合盆地深層、超深層熱演化史恢復(fù)理論及方法研究新進(jìn)展

任戰(zhàn)利,崔軍平，祁 凱,楊 鵬,劉新社,張才利,楊桂林,高彥芳,張 瑩,邢光遠(yuǎn)

(1.西北大學(xué) 地質(zhì)學(xué)系/大陸動力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西 西安 710069;2.西安市多種能源資源勘探開發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西 西安 710069;3.中國石油長慶油田分公司 勘探開發(fā)研究院,陜西 西安 710018)

一個多世紀(jì)以來,人類社會的發(fā)展及對能源的重大需求，推動了油氣勘探開發(fā)理論的發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步，大大加速了油氣工業(yè)的發(fā)展。隨著中淺層找油難度的加大,向更深、更古老層系尋找油氣資源已經(jīng)成為油氣公司的共識及趨勢[1-2]。近年來,全球深層油氣勘探開發(fā)取得重要進(jìn)展,深層及超深層是油氣勘探的重要新領(lǐng)域及探明儲量的增長主體。截至 2018 年底,世界范圍內(nèi)已發(fā)現(xiàn)了68 個深度超過8 000 m的油氣藏,最大探測深度達(dá) 12 869 m[3]。中國已成為深層油氣勘探最活躍的地區(qū),2019年，塔里木盆地完鉆的亞洲陸上最深井輪探1井井深達(dá)8 882 m,在8 200 m之下碳酸鹽巖層系中獲得輕質(zhì)原油[4]。中國深層油氣資源潛力巨大,石油、天然氣探明程度低(分別為13% 和 10%),深層、超深層是未來油氣勘探開發(fā)的現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域[5]。深層、超深層油氣相態(tài)、分布深度、油氣貧富差異極大,國家對深層、超深層油氣十分重視,設(shè)立了重大項(xiàng)目進(jìn)行研究。國內(nèi)外學(xué)者對超深層古老層系的成藏條件及成藏規(guī)律的研究已成為熱點(diǎn),取得了一批高質(zhì)量的成果[1-15]。深層、超深層多屬于演化歷史復(fù)雜的疊合盆地,油氣分布深度及相態(tài)等差異大的重要原因與盆地?zé)嵫莼贰F(xiàn)今地溫場等有密切關(guān)系[13-15],盆地?zé)嵫莼吩谂璧厣顚印⒊顚佑蜌獬刹卦u價及大陸動力學(xué)研究研究中發(fā)揮著重要作用。深入研究深層、超深層現(xiàn)今地溫場及熱演化史差異對油氣成藏及富集的控制作用,對指導(dǎo)深層油氣勘探開發(fā),滿足國家重大需求與探索大陸動力學(xué)演化有重要意義。

沉積盆地的熱演化史不僅對油氣的生成、運(yùn)移聚集及成藏富集有重要控制作用,而且在大陸動力學(xué)、盆地演化研究中具有重要地位,是當(dāng)代地球科學(xué)研究的前沿領(lǐng)域。國內(nèi)外學(xué)者在盆地?zé)嵫莼芯恐腥〉昧素S碩成果,在盆地演化、油氣成藏評價及勘探中發(fā)揮了重要作用[16-20]。但是，已有的研究工作主要集中在中淺層,深層、超深層熱演化史的研究方法、思路及研究實(shí)例相對缺乏。

本文在收集大量國內(nèi)外深層、超深層地層溫度及熱演化史研究最新資料的基礎(chǔ)上,對不同地溫類型盆地深層、超深層地溫場差異及對油氣相態(tài)的控制作用規(guī)律、古溫標(biāo)研究方法新進(jìn)展、復(fù)雜疊合盆地深層、超深層熱演化史思路及恢復(fù)方法、熱演化史對深層、超深層油氣成藏評價的控制作用及前沿問題進(jìn)行了系統(tǒng)深入的探討,以期對不同地?zé)犷愋团璧厣顚印⒊顚佑蜌夥植忌疃取⑾鄳B(tài)、生烴成藏早晚及富集差異的原因進(jìn)行深入分析。該研究成果對深層、超深層油氣成藏評價及油氣勘探有重要的指導(dǎo)意義。

1 不同熱狀態(tài)類型盆地深層、超深層現(xiàn)今地溫差異及對油氣相態(tài)的影響

1.1 不同熱狀態(tài)類型盆地深度與溫度關(guān)系及差異

中國沉積盆地東部主要為斷陷盆地或裂谷盆地,中部為克拉通盆地,西部為前陸盆地或擠壓盆地。地溫梯度具有東高西低的特點(diǎn),東部斷陷盆地或裂谷盆地地溫梯度高,西部擠壓盆地或前陸盆地地溫梯度低。不同熱狀態(tài)類型盆地的形成機(jī)制、地球動力學(xué)背景及地溫場有明顯的差異[18，21]。不同盆地按照地溫梯度的高低可分為低地溫梯度(小于25℃/km)、正常地溫梯度(25～35℃/km),超高地溫梯度(大于35℃/km)[22]。不同熱狀態(tài)類型盆地在地溫梯度及大地?zé)崃髦瞪喜町惷黠@。近年來，隨著深層、超深層勘探的進(jìn)展,積累了大量深層、超深層地層溫度資料。根據(jù)已有資料,作者建立了國內(nèi)外不同熱狀態(tài)類型盆地深層、超深層溫度與深度關(guān)系圖版[13-14],發(fā)現(xiàn)不同地溫梯度的含油氣盆地,隨著深度增加，溫度增加,深層、超深層增加更為明顯,差值越來越大。在中淺層，隨著深度的增加,不同深度不同類型盆地的地溫有差異[18,23],但差異幅度較小。如在埋深2 000 m,高溫型盆地與低溫型盆地的地溫分布在34～90℃,差值56℃;埋深3 000 m,地溫分布在47～130℃,差值83℃。到超深層7 000 m，不同地溫梯度的盆地從低地溫梯度到高地溫梯度，相同深度地溫可達(dá)146～300℃,差異可達(dá)150℃以上,埋深8 000 m溫度差異可達(dá)200℃以上(見表1)。國內(nèi)外深層、超深層7 000～8 000 m高溫型盆地與低溫型盆地的地層溫度差異更大，更明顯[13-14](見圖1)。不同地溫類型盆地現(xiàn)今地溫場差異大的主要原因是由不同類型盆地深部熱結(jié)構(gòu)的差異所決定的,高溫型盆地一般地殼、巖石圈厚度薄,地溫梯度及熱流值高;低溫型盆地一般地殼、巖石圈厚度厚,地溫梯度及熱流值低;中溫型盆地深部熱結(jié)構(gòu)介于兩者之間。不同類型盆地如此高的溫度差異也是導(dǎo)致不同盆地、不同地區(qū)深層、超深層相同深度油氣相態(tài)差異、 成藏早晚的主要原因。 中國東西部盆地深層地層相同深度， 在東部地溫梯度高的盆地是氣田, 在西部地溫梯度低的盆地則是油田, 甚至在超深層7 000～8 000 m仍然存在液態(tài)原油。

圖1 國內(nèi)外深層、超深層不同盆地溫度與深度關(guān)系對比圖Fig.1 Comparison of temperature and depth in different deep in ultra-deep basins at home and abroad

表1 不同地?zé)犷愋团璧夭煌疃葴囟炔町悓Ρ缺鞹ab.1 Comparison of temperature differences at different depths in different geothermal types of basins

1.2 加熱時間、溫度與油氣相態(tài)的關(guān)系

國內(nèi)外已發(fā)現(xiàn)的20 446個油氣藏埋深超過4 500 m，其地層溫度主要分布在50～200℃,最高達(dá)到370℃。與盆地中淺層油氣藏相比,深層油氣藏的溫度更高,溫度分布范圍也更寬。深層油氣藏流體相態(tài)變異大,總的規(guī)律是天然氣多于液態(tài)烴。深層油氣藏為油氣混相、氣相常見,油相少[24]。地溫梯度差異導(dǎo)致了生油門限、油氣相態(tài)有很大差異[13-14]。

壓力、加熱時間、升溫時間和熱流梯度等因素對鏡質(zhì)體反射率值有重要影響,其中溫度及加熱時間是造成不同盆地油氣相態(tài)存在溫度區(qū)間差異的主要原因。原油裂解實(shí)驗(yàn)表明,不同原油裂解的開始溫度差異較大,為165～200℃,原油完全裂解的溫度為230～240℃。液態(tài)石油的保存深度及溫度均大于傳統(tǒng)認(rèn)識的深度及溫度[2,25]。在加熱時間較短的情況下,石油可以在很高的溫度狀況下存在及穩(wěn)定。液態(tài)烴完全消失的最大深度在低溫型盆地埋深可達(dá)8 000～9 000 m,地層溫度可達(dá)200℃及以上；氣藏分布的最大深度下限超過1 000～1 200 m,地層溫度可達(dá) 300～350℃[26]。新生代沉降幅度大、沉降速度快的盆地,有效加熱時間短,原油可以在很高的溫度狀況下存在。由于加熱速率的影響,獨(dú)立油相存在的地層溫度范圍為 178～214℃,凝析油氣態(tài)保存的上限溫度約為 240℃[13，25]。

盆地地溫場及深部熱動力背景控制了石油液態(tài)窗、石油裂解及向干氣轉(zhuǎn)化的深度,從高地溫梯度到低地溫梯度盆地,相同溫度等溫線埋藏深度逐漸增加[13-14]。按照液態(tài)窗存在的溫度范圍65～165℃、原油裂解溫度165～200℃、大于240℃原油完全裂解來計(jì)算,不同地溫場盆地的石油液態(tài)窗、原油裂解、凝析油濕氣、干氣深度范圍逐漸加深：中國東盆地深層主要是氣藏,西部主要為油藏、凝析油藏,這也是西部塔里木盆地深度超過8 000 m仍有液態(tài)油藏的根本原因(見圖2，表2)。

圖2 不同地溫梯度盆地原油液態(tài)窗、凝析油濕氣及干氣分布深度對比圖Fig.2 Contrast diagram of distribution depth of liquid window of crude oil, condensate moisture and dry gas in basins with different geothermal gradients

盆地?zé)嵫莼穼τ蜌馍伞⒂蜌庀鄳B(tài)演化及油氣成藏等有重要影響,現(xiàn)今處于最大埋深的深層盆地與后期抬升剝蝕明顯、改造強(qiáng)烈的盆地深層，在油氣相態(tài)、生烴門限等方面差異大。沉積盆地內(nèi)鏡質(zhì)體反射率與最大埋深時的深度關(guān)系及其斜率反映了古地溫梯度的大小,應(yīng)用鏡質(zhì)體反射率-深度-古地溫梯度關(guān)系圖版可以估算古地溫梯度及剝蝕厚度[18，27-28]。深層、超深層Ro與深度曲線的斜率差異大,表明不同盆地的古地溫梯度差異大(見圖2，表2)。應(yīng)用鏡質(zhì)體反射率與深度的關(guān)系資料可以恢復(fù)地層的剝蝕厚度及古地溫梯度。松遼盆地、鄂爾多斯盆地、四川盆地的鏡質(zhì)體反射率-深度曲線明顯上移,表明其后期抬升剝蝕明顯。

圖3 不同盆地深層、超深層鏡質(zhì)體反射率與深度關(guān)系對比圖Fig.3 The relationship between deep and ultra-deep vitrinite reflectance and depth in different basins

中國西部塔里木盆地為現(xiàn)今處于最大埋深的盆地,現(xiàn)今地溫大部分是地層經(jīng)歷的最大地溫,盆地地溫梯度低,后期沉降幅度大,加熱時間短,導(dǎo)致地層溫度及熱演化程度低；奧陶系雖然埋深達(dá)8 000 m,但地層溫度小于180℃,地層溫度低,處于原油裂解-凝析油濕氣階段,未進(jìn)入干氣階段,使得塔里木盆地在7 000～8 000 m超深層有油藏存在[4,29]。中部四川盆地和鄂爾多斯盆地的地溫梯度中等,后期有明顯的抬升剝蝕,地層溫度較低,熱演化程度中等,深層、超深層油氣藏深度介于西部與東部之間,古老層系油氣藏主要為天然氣藏和凝析油氣藏(如鄂爾多斯盆地)。東部盆地地溫梯度高,地層溫度最高,特別是松遼盆地后期抬升明顯,地溫梯度高,深層、超深層油氣藏深度淺,熱演化程度高(見圖2，表2)。中國由西部向東部，地溫梯度逐漸升高,油藏分布埋藏極限深度由西部的8 000～9 000 m 減小到東部的4 800～5 000 m;凝析油濕氣氣藏由西部埋深9 000～12 000 m 減小到東部的5 000～6 000 m; 干氣氣藏頂界由西部埋深12 000 m 減小到東部的約6 000 m。總體而言，中國油氣藏分布各界限的埋深具有由西向東逐漸變淺的規(guī)律,分布規(guī)律主要受地溫場及巖石圈深部熱背景的控制[13-14]。

深層、超深層地溫梯度的高低不僅對生油門限及油氣相態(tài)有重要的控制作用,而且對深層儲層物性也有明顯的影響[18,29-30]。

表2 不同類型盆地不同油氣生成階段鏡質(zhì)體反射率與深度、溫度對比表Tab.2 Vitrinite reflectance and depth comparison in different types of basins at different oil and gas generation stages

盆地深層、超深層異常高壓對有機(jī)質(zhì)熱演化有抑制作用,且抑制作用具有不同的表現(xiàn)形式和程度。異常高壓延長了超深層烴源巖液態(tài)烴持續(xù)生成的時間,并抑制液態(tài)烴向氣態(tài)烴轉(zhuǎn)化,增加了超深層油氣勘探的深度[31-32]。深層、超深層地層的溫度與地層壓力關(guān)系復(fù)雜,可將深層地層溫度與地層壓力的關(guān)系劃分為3種類型[13]。不同類型溫壓關(guān)系的盆地或地區(qū)，深層、超深層在油氣藏成藏動力、富集層位、油氣產(chǎn)量等方面差異明顯[13,24]。

2 盆地?zé)嵫莼费芯糠椒斑M(jìn)展

國內(nèi)外關(guān)于盆地?zé)嵫莼返难芯糠椒梢苑譃?類:一類為古溫標(biāo)方法,二類為盆地?zé)釀恿W(xué)模型法,第三類為古溫標(biāo)與盆地動力學(xué)方法的結(jié)合。第三類方法克服了前兩類方法的不足及局限性,對于早期盆地及具體地區(qū)或鉆井的熱演化史恢復(fù)更有效,精度也更高[18-19,28]。

古溫標(biāo)方法被認(rèn)為是研究精度較高且切實(shí)可行的方法。雖然古溫標(biāo)研究方法多,但對于疊合盆地深層、超深層,特別是碳酸鹽巖層系,古地溫恢復(fù)難度大。對深層、超深層古地溫恢復(fù)有效的古溫標(biāo)方法主要有鏡質(zhì)體反射率法(包括瀝青反射率、牙形石色變指數(shù)、鏡狀體反射率等)、包裹體測溫法、裂變徑跡、(U-Th)/He定年方法等。

2.1 鏡質(zhì)體反射率方法

鏡質(zhì)體反射率是溫度及受熱時間的函數(shù),溫度影響更為重要。鏡質(zhì)體反射率法是盆地?zé)崾坊謴?fù)最為常用且有效的方法,可用于盆地或造山帶熱歷史重建。但是，在深層、超深層古老海相地層中缺乏來自高等植物的鏡質(zhì)體,需要采用瀝青反射率、鏡狀體反射率等反射率換算成等效鏡質(zhì)體反射率。在利用等效鏡質(zhì)體反射率研究熱歷史的時候,不同學(xué)者提出的換算關(guān)系不同且差別較大[28,33],需要結(jié)合研究盆地的實(shí)際地質(zhì)情況選擇適合的模型。

鏡質(zhì)體反射率與深度關(guān)系曲線的斜率可以反映地溫梯度的大小及剝蝕厚度的大小[18，27-28],因此，在利用鏡質(zhì)體反射率資料進(jìn)行古地溫恢復(fù)時，要特別重視在不同層位、不同深度應(yīng)盡可能地有測試值控制,鏡質(zhì)組反射率值的變化趨勢更為重要。局部出現(xiàn)的鏡質(zhì)組反射率值異常除與有機(jī)質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)外,還與溫度、壓力、巖漿侵入及流體活動有密切關(guān)系,需要分析其形成的原因并進(jìn)行整體的判斷。

鏡質(zhì)體反射率(Ro) 和熱解峰溫(Tmax)是兩種廣泛使用的烴源巖熱成熟度參數(shù),鏡質(zhì)體反射率與熱解峰溫密切相關(guān)。在深層、超深層鏡質(zhì)體反射率缺乏的情況下,可以通過建立鏡質(zhì)體反射率與熱解峰溫關(guān)系的方法來評估和預(yù)測沉積盆地?zé)N源巖的熱成熟度。Evenick J C通過來自全球數(shù)據(jù)庫的回歸方程很好地建立了Tmax和VRo相關(guān)性[34]。北非加達(dá)姆斯盆地(Ghadames)是全球超級含油氣盆地之一,是一個典型的海相盆地。盆地的地溫梯度和熱流為35℃/km 和 120 mW/m2。Khaled A建立了北非加達(dá)姆斯盆地志留系熱頁巖熱解峰溫Tmax與鏡質(zhì)體反射率關(guān)系模式[35]。熱解峰溫數(shù)據(jù)比鏡質(zhì)體反射率數(shù)據(jù)更容易獲得,熱解數(shù)據(jù)提供了在數(shù)據(jù)較少的地區(qū)推斷成熟度和預(yù)測熱成熟度水平的方法。應(yīng)用Tmax和VRo關(guān)系圖版可以用熱解峰溫數(shù)據(jù)來校準(zhǔn)和預(yù)測深層頁巖現(xiàn)今熱成熟度。北非加達(dá)姆斯盆地在200℃時達(dá)到2.45%的VRo,相當(dāng)于到盆地沉積中心的5 200 m埋深,熱頁巖進(jìn)入過(高)成熟階段,表明熱頁巖目前已到達(dá)干氣窗,盆地演化后期抬升明顯[35]。

將鏡質(zhì)體反射率與包裹體測溫、地溫?zé)崮甏确椒ńY(jié)合來確定或重建熱演化史、成巖事件的相對時間,這種綜合方法被應(yīng)用于加達(dá)姆斯—伊利茲盆地(北非)古生界和三疊系儲層砂巖的熱史恢復(fù)。研究表明，簡單的僅因埋深增加而升溫的熱過程是不可能解釋觀察到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),相反，一個早第三紀(jì)加熱事件很好地解釋了所收集的數(shù)據(jù)[36]。

2.2 黏土礦物轉(zhuǎn)化及伊利石測年

黏土礦物轉(zhuǎn)化也是研究盆地?zé)崾返闹匾椒?常用的黏土礦物地質(zhì)溫度計(jì)有伊蒙混層礦物、伊利石結(jié)晶度、綠泥石化學(xué)成分等。通過對自生黏土礦物及其轉(zhuǎn)化特征進(jìn)行系統(tǒng)研究,可獲得有關(guān)地層的成巖溫度、相關(guān)古地溫梯度資料及其盆地演化信息[37]。對于伊利石結(jié)晶度與其形成溫度的關(guān)系,前人已進(jìn)行了大量研究,建立了自生伊利石結(jié)晶度與其形成溫度的關(guān)系式[38]。伊利石的黏土礦物組成及成因特征代表一個樣品的埋藏條件,從成巖條件到極低變質(zhì)作用。國內(nèi)外不同盆地由低地溫梯度到高溫梯度不同的地?zé)釛l件下,成巖相可以從低成巖相到變質(zhì)巖綠片巖相。RAFAEL F M等建立了伊利石結(jié)晶度與鏡質(zhì)體反射率關(guān)系圖版,由該圖版可以判斷古地溫梯度的大小及進(jìn)行古地溫恢復(fù)[39]。

將鏡質(zhì)體反射率與黏土礦物轉(zhuǎn)化相結(jié)合是研究盆地?zé)崾返目尚型緩健ｇR質(zhì)體反射率結(jié)合黏土礦物轉(zhuǎn)變研究表明，澳大利亞昆士蘭博文盆地煤的有機(jī)成熟和大量黏土礦化的最高溫度與中三疊世晚期、晚三疊世早期的深埋變質(zhì)作用無關(guān)[40]。晚三疊世晚期，高熱流帶的發(fā)育對博文盆地?zé)崾返男纬善鹬匾目刂谱饔?博文盆地北部的高古地溫梯度是熱事件發(fā)生時流熱轉(zhuǎn)化的結(jié)果[41]。

Vaclavs等對捷克共和國巴蘭德(Barrandian)盆地下古生界成巖作用至極低級變質(zhì)作用進(jìn)行了研究,有機(jī)物、黏土礦物和流體包裹體的綜合證據(jù)表明， 志留泥盆系經(jīng)歷的最大古溫度為100～230℃,奧陶系最高溫度可達(dá)250℃。磷灰石裂變徑跡分析數(shù)據(jù)表明,在340～380 Ma的海西期造山變形期間,地層達(dá)到最大古地溫。這些古溫度和成巖作用程度可能是由中泥盆世后的埋藏或隨后被侵蝕的構(gòu)造負(fù)荷產(chǎn)生的[42]。Hu D Q等利用伊利石黏土礦物轉(zhuǎn)變及鏡質(zhì)體反射率作為地溫計(jì),分析了大興安嶺南部上二疊統(tǒng)林西組經(jīng)歷的低等級變質(zhì)作用的溫度、壓力及變質(zhì)發(fā)生的時間(溫度小于300℃，中低壓,變質(zhì)時間為127.64 Ma± 2.12 Ma)[43]。

如果K-Ar法是測定成巖黏土過程(如海綠石化、伊利石晶體成核和生長或低溫?zé)嵋夯顒?年代的首選方法,那么40Ar/39Ar法在低溫構(gòu)造熱活動年代測定方面更有潛力。在沉積成巖環(huán)境中，K-Ar方法相對于40Ar/39Ar方法有更大的適用性[44]。

2.3 包裹體測溫法

流體包裹體方法廣泛應(yīng)用于測定古溫度和恢復(fù)盆地?zé)釟v史，其應(yīng)用于確定古地溫研究需要滿足3個假設(shè)條件及占有3個方面的資料。包裹體測溫最關(guān)鍵的問題是要確定包裹體形成的期次及形成時代,流體活動時間可以從流體包裹體與成巖礦物世代及其共生系列關(guān)系、結(jié)合流體包裹體測年等方法確定[28]。將流體包裹體分析結(jié)果與鏡質(zhì)體反射率資料進(jìn)行對比,可以用于盆地?zé)嵫莼坊謴?fù)及確定油氣生成、熱演化程度及階段、地溫異常時期等[45]。Luis等2022年建立了最大流體包裹體溫度和鏡質(zhì)體反射率數(shù)據(jù)的關(guān)系式,這是一種應(yīng)用包裹體測溫結(jié)果來估算有機(jī)質(zhì)熱成熟度值(等效反射率值)的無機(jī)熱成熟度新工具[46-47]。

2.4 低溫?zé)崮甏鷮W(xué)方法

以裂變徑跡及(U-Th)/He為代表的低溫?zé)崮甏鷮W(xué)方法被廣泛應(yīng)用于盆地構(gòu)造熱演化史恢復(fù)領(lǐng)域。磷灰石裂變徑跡分析方法已經(jīng)發(fā)展成為研究盆地?zé)釟v史的有效手段,(U-Th)/He定年方法是恢復(fù)更低溫?zé)嵫莼返囊环N方法。裂變徑跡及(U-Th)/He方法在深層、超深層應(yīng)用時受巖性取樣限制較大,不同單位、不同測試者測試結(jié)果往往有一定的誤差,且在深層、超深層，其測試結(jié)果往往不能反映盆地早期的地溫場狀況。因此需要根據(jù)不同的古溫標(biāo)所適用的溫度范圍及盆地演化的實(shí)際,將多種古溫標(biāo)相結(jié)合,進(jìn)行多溫標(biāo)相互約束、多方法的綜合研究。目前,國內(nèi)外的研究實(shí)例普遍將(U-Th)/He定年與鏡質(zhì)體反射率、裂變徑跡以及K/Ar、Ar/Ar等方法結(jié)合起來進(jìn)行,以便利用不同礦物封閉溫度的差異,對復(fù)雜熱歷史軌跡進(jìn)行限定及恢復(fù)[16，48]。

2.5 碳酸鹽巖礦物鈾鉛測年法

方解石U-Pb測年法分為同位素稀釋法和原位激光剝蝕法兩種。近年來,碳酸鹽巖原位激光剝蝕U-Pb定年技術(shù)，因其具有簡單高效的優(yōu)勢得到了快速發(fā)展。特別是在碳酸鹽巖地層，由于缺乏古地溫及熱年代研究手段,因而其在熱液活動、成巖作用方面更具有優(yōu)勢。碳酸鹽巖原位U-Pb年代學(xué)已在恢復(fù)斷裂活動、盆地構(gòu)造-熱演化歷史、成巖-孔隙演化歷史、成礦機(jī)制及盆地流體等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[49--50]。方解石U-Pb測年法測試結(jié)果需要與其他方法相結(jié)合,相互約束。將方解石原位U-Pb測年及磷灰石裂變徑跡模擬結(jié)果與沉積-埋藏演化歷史結(jié)合可以揭示盆地演化過程及構(gòu)造事件[50]。

2.6 碳酸鹽團(tuán)簇同位素法

碳酸鹽團(tuán)簇同位素(Clumped isotope)作為一種全新的穩(wěn)定同位素測溫手段,目前已在古氣候 (溫度) 重建、古地貌重建、碳酸鹽巖的成巖作用、古地溫恢復(fù)、構(gòu)造地質(zhì)學(xué)等方面得到了廣泛應(yīng)用。利用盆地沉積物中碳酸鹽團(tuán)簇同位素的分布可以恢復(fù)盆地埋藏最大古溫度及剝蝕量,目前已在多個盆地的熱歷史恢復(fù)中得到了應(yīng)用[51-53]。隨著研究的深入,對團(tuán)簇同位素研究的一些問題也凸顯出來,如同位素是否平衡，埋藏成巖蝕變對團(tuán)簇同位素的改造等,需要進(jìn)一步研究[54]。

將方解石或白云石膠結(jié)物U-Pb同位素測年與團(tuán)簇同位素(Δ47)測溫相結(jié)合,可以用于經(jīng)歷多旋回構(gòu)造改造的深層碳酸鹽巖構(gòu)造-埋藏史重建,而且在成烴、成儲和成藏研究中具重要的應(yīng)用價值。碳酸鹽膠結(jié)物的期次越多,建立的成巖序列越完整,測得的同位素年齡和Δ47溫度的約束點(diǎn)就越多,建立的構(gòu)造-埋藏史曲線就越符合地質(zhì)實(shí)際。該方法被應(yīng)用于四川盆地、塔里木盆地構(gòu)造-埋藏史重建[55-56]。該方法需要與其他方法相結(jié)合,相互約束,進(jìn)一步提高該方法的可信度及精度。

3 復(fù)雜疊合盆地深層、超深層熱演化史恢復(fù)理論及實(shí)踐

中國沉積盆地特別是大型盆地深層、超深層大多是由不同時代的盆地疊合而成,疊合盆地深層、超深層大多經(jīng)歷了多期次、不同動力學(xué)背景盆地的疊加和多期次構(gòu)造的改造。疊合盆地深層、超深層早期盆地地溫場的信息更容易被抹去或改變,這種現(xiàn)象在深層、超深層古老含油氣盆地中普遍存在[57-59]。

由于不同類型盆地的疊加及多期次改造作用,疊合盆地深層、超深層熱演化過程復(fù)雜,恢復(fù)難度更大。早在1991年，作者研究發(fā)現(xiàn)疊合盆地內(nèi)地溫場信息存在疊加改造及抹去(重置)現(xiàn)象,根據(jù)古地溫信息改造的不同情況,劃分了疊合盆地古地溫改造類型[58]。根據(jù)疊合盆地地溫場演化信息的記錄、保持及后期疊加改造情況的不同,從盆地疊加與改造對古地溫場信息影響的角度出發(fā),針對疊合盆地古地溫不同的改造情況,應(yīng)用多種古地溫研究方法,詳細(xì)討論了疊合盆地?zé)嵫莼坊謴?fù)的新思路,提出了分演化階段來真實(shí)恢復(fù)復(fù)雜疊合盆地?zé)嵫莼返睦碚摷胺椒╗18，28，57-58]。深層、超深層古老盆地經(jīng)歷多期次及長多期構(gòu)造運(yùn)動的改造及破壞,早期盆地古地溫信息難以記錄及恢復(fù)。根據(jù)疊合盆地深層、超深層及古地溫方法研究的進(jìn)展，以盆地疊合改造對盆地古地溫場的影響為指導(dǎo),將盆地與造山帶相結(jié)合，盆緣與盆內(nèi)相結(jié)合，多種古地溫研究方法相結(jié)合,不同時期原型盆地及盆地?zé)狍w制與盆地模擬方法相結(jié)合,選擇適合古地溫恢復(fù)的剖面、層段來進(jìn)行復(fù)雜疊合盆地?zé)崾返幕謴?fù)[28]。隨著研究的深入,復(fù)雜疊合盆地?zé)嵫莼坊謴?fù)的理論及方法得到進(jìn)一步完善,可為疊合盆地深層、超深層熱演化史的恢復(fù)提供理論及方法(見圖4)。

鄂爾多斯盆地為長期發(fā)育的大型疊合盆地,不同的大地構(gòu)造發(fā)育階段，構(gòu)造熱體制不同。在國家“八五”攻關(guān)項(xiàng)目的支持下,采用多種古地溫研究新方法及疊合盆地古地溫場疊加改造的思路,恢復(fù)了鄂爾多斯盆地古溫場及熱演化史,發(fā)現(xiàn)了中生代晚期構(gòu)造熱事件的存在[60-62],首次應(yīng)用裂變徑跡方法定量確定了盆地后期抬升冷卻的過程[63]。在國家基金委重點(diǎn)基金項(xiàng)目的支持下,對鄂爾多斯盆地早白堊世熱巖石圈厚度及熱狀態(tài)進(jìn)行了恢復(fù),進(jìn)一步明確了早白堊世熱流值、地溫梯度存在異常及分布范圍,建立了盆地?zé)釒r石圈減薄與軟流圈上涌的動力學(xué)機(jī)制[64]。早白堊世構(gòu)造熱事件發(fā)生時期,研究區(qū)處于拉張背景,深部熱流體及斷裂活動。鄂爾多斯盆地不同層位烴源巖均在早白堊世發(fā)生大規(guī)模生油、生氣及成藏,具有同時性。早白堊世也是盆地內(nèi)鈾礦、油頁巖、東勝富氦氣藏等及盆地外圍金礦、鉬礦等金屬礦的重要成礦期,成藏、成礦期總體受控于早白堊世巖石圈減薄的深部熱動力學(xué)背景及構(gòu)造熱事件[64-67]，從而建立了鄂爾多斯盆地巖石圈熱動力學(xué)及油氣成藏期次關(guān)系模式。早白堊世構(gòu)造熱事件明顯增加了烴源巖生烴量,是鄂爾多斯盆油氣資源豐富的原因之一[64-67]。

應(yīng)用疊合盆地?zé)嵫莼坊謴?fù)的思路及方法恢復(fù)了中國北方各盆地的構(gòu)造熱演化史,研究結(jié)果揭示了古生代以來，中國主要盆地的構(gòu)造及古地溫場演化規(guī)律[18,59],發(fā)現(xiàn)了中國北方中生代晚期—早白堊世區(qū)域規(guī)模構(gòu)造熱事件的存在[18,68](見圖5),明確了中生代晚期構(gòu)造熱事件對盆地油氣成藏期次、評價及盆地動力學(xué)演化具有重大意義[18,20]。根據(jù)盆地?zé)嵫莼费芯拷Y(jié)果,結(jié)合油氣成藏研究多種方法,確定了中國北方主要盆地的油氣生成及成藏年代,構(gòu)建了3種不同熱演化史類型盆地與生烴、成藏期次關(guān)系模式[18,20]。

4 深層、超深層不同熱演化史類型與油氣成藏及勘探前景

4.1 鄂爾多斯盆地深層熱演化史恢復(fù)

鄂爾多斯盆地深層中新元古界—下古生界發(fā)育多套烴源巖,長城系為較好的烴源巖。中新元古界—下古生界經(jīng)歷了長期的構(gòu)造演化及改造,熱演化史過程復(fù)雜,熱演化史恢復(fù)難度大,特別是恢復(fù)中新元古代、早古生代盆地古地溫場,由于受到后期多期盆地的疊加改造,中新元古界深埋地下,古地溫信息難以記錄。鄂爾多斯盆地周緣中新元古代以來的構(gòu)造環(huán)境長期處于邊緣裂陷階段,南緣、西南緣在中元古代長城紀(jì)處于被動大陸邊緣早期裂谷拉張環(huán)境。鄂爾多斯盆地北緣長城紀(jì)為陸內(nèi)伸展裂谷環(huán)境[13，69-70]。薊縣系開始,鄂爾多斯盆地由裂谷發(fā)育階段轉(zhuǎn)為邊緣拗陷發(fā)育階段。在鄂爾多斯盆地長城系中有多期裂谷巖漿活動, 表明在中元古代深部巖漿活動強(qiáng)烈。 在李34、桃59井等長城系發(fā)育玄武巖,反映伸展背景下地幔物質(zhì)上涌,為元古代古裂陷槽提供了直接的巖石學(xué)證據(jù)。早古生代寒武系早奧陶世，鄂爾多斯盆地周緣整體處于平穩(wěn)緩傾的被動大陸邊緣環(huán)境,內(nèi)部為穩(wěn)定的克拉通盆地。晚奧陶系，南側(cè)北秦嶺地塊商丹洋開始俯沖閉合,在鄂爾多斯盆地南緣形成了具有典型“溝-弧-盆”體系的主動大陸邊緣,華北板塊整體抬升為陸,在西南緣發(fā)育弧后盆地[71]。晚奧陶世以來，盆地經(jīng)歷多期次沉降及抬升,不同時期盆地范圍、動力學(xué)背景有明顯差異。

圖5 中國北方沉積盆地中生代晚期地溫梯度分布對比圖Fig.5 Comparison of geothermal gradient distribution in the late Mesozoic in sedimentary basins of northern China

鄂爾多斯盆地不同時期不同構(gòu)造單元處于不同構(gòu)造環(huán)境及背景中,鄂爾多斯盆地中新元古代為拉張背景,火成巖活動,巖石圈較薄；元古代以后經(jīng)歷多期盆地疊加改造,晚中生代早白堊世盆地深部軟流圈物質(zhì)上涌,巖石圈厚度減薄，發(fā)生構(gòu)造熱事件[64，67],對中新元古界最高熱演化程度及成藏有重要的控制作用。

根據(jù)盆地性質(zhì)及動力學(xué)機(jī)制分析認(rèn)為，中元古代地溫梯度較高,古生代地溫梯度較低。根據(jù)鄂爾多斯盆地的實(shí)際，建立了盆地?zé)崾犯拍钅Ｐ?以已取得的盆地中生代晚期以來的古地溫演化過程研究成果為約束，應(yīng)用多種古地溫研究方法進(jìn)行盆地?zé)崾返幕謴?fù)與模擬,最終使模擬的理論值與實(shí)測值有很好的一致性。恢復(fù)結(jié)果表明，鄂爾多斯盆地內(nèi)部天深1井元古代地溫梯度較高,古生代地溫梯度較低,中生代晚期地溫梯度出現(xiàn)異常,晚白堊世以來地溫梯度降低。盆地屬于早期緩慢增溫，中后期快速增溫，晚期抬升降溫型[13]。 鄂爾多斯盆地深層中新元古界在中元古代拗拉槽沉降幅度大, 埋藏深, 經(jīng)歷第一次生油過程, 第二次生油主要在早古到晚古生代, 中生代晚期是主要生氣階段, 現(xiàn)今處于干氣階段(見圖6)。 在中元古代深凹餡斜坡區(qū)慶深1井、 古探1井、 桃59井中，元古界沉降幅度小,中元古界生油主要在早晚古生代—中生代早期,中生代晚期主要是生氣階段,現(xiàn)今處于干氣階段。由此可以看出，斜坡區(qū)主要生油期只有一次且比深凹陷區(qū)晚,深凹陷區(qū)及斜坡區(qū)均在中生代晚期大量生氣(見圖7)。下古生界奧陶系近年來在東部奧陶系鹽下及西部奧陶系烏拉利克組發(fā)現(xiàn)高產(chǎn)工業(yè)氣流,獲得新層系的突破,表明奧陶系具有天然氣勘探潛力。下古生界奧陶系在古生代埋藏淺,熱演化程度低。奧陶系烴源巖在中生代快速埋藏,在早白堊世快速升溫, 溫度超過200℃, 達(dá)到生氣高峰期。 晚白堊世以來， 盆地整體大幅度抬升, 地溫梯度減小, 烴源巖埋深變淺， 生烴作用逐漸減弱或停止。

對中新元古界—下古生界天然氣生烴、成藏影響較大的主要為中新元古代的裂陷深度及地溫梯度、早白堊世異常古地溫場及晚白堊世以來的構(gòu)造抬升、剝蝕。中新元古界、下古生界烴源巖現(xiàn)今熱演化程度高,主要為氣態(tài)天然氣(見圖7)。

圖6 鄂爾多斯盆地深拗陷區(qū)中新元古界熱演化史圖Fig.5 The thermal evolution history of the Meso-Neoproterozoic inthe deep depression area of the Ordos Basin

圖7 鄂爾多斯盆地斜坡區(qū)桃59井中新元古界熱演化史圖Fig.7 The thermal evolution history of the Meso-Neoproterozoic in Well Tao 59 in the slope area of the Ordos Basin

4.2 深層、超深層熱演化史類型及成藏的控制作用

古老盆地深層、超深層熱演化史復(fù)雜,熱演史對油氣生成、成藏及評價有重要控制作用。古老疊合盆地超深層、深層油氣生成、成藏總體具有晚期生成、成藏的特點(diǎn)[31]。

根據(jù)國內(nèi)外深層、超深層盆地?zé)嵫莼返姆治鼋Y(jié)果[13，72-76],按照盆地沉降抬升過程、最大埋深及最高古地溫達(dá)到時期早晚、盆地現(xiàn)今地溫梯度的高低等條件,將深層、超深層熱演化史劃分類為 4 種主要類型(見圖8)[13-14]。

圖8 不同類型盆地深層、超深層熱演化史類型劃分圖Fig.8 Classification of deep and ultra-deep thermal evolution history types in different types of basins

深層、超深層不同熱演化史類型盆地由于在盆地現(xiàn)今地溫場、沉降及抬升過程、熱演化史、加熱時間、壓力等方面存在較大差異,導(dǎo)致不同熱演化史類型盆地深層、超深層在生油門限、油氣相態(tài)、油氣生成時間、成藏期早晚、油氣富集程度及油氣勘探前景等方面有明顯差異[13-14]。盆地古地溫演化史及現(xiàn)今地層溫度對油氣相態(tài)及成藏富集有重要影響。

5 深層、超深層熱演化史與油氣關(guān)系應(yīng)重視的科學(xué)問題

5.1 古溫標(biāo)的開發(fā)及深入研究

深層、超深層古老海相地層中缺乏來自高等植物的鏡質(zhì)體,缺乏古溫標(biāo)。不同學(xué)者應(yīng)用瀝青反射率、鏡狀體反射率、筆石等反射率與鏡質(zhì)體反射率建立聯(lián)系來恢復(fù)熱史。團(tuán)簇同位素作為一種新的有效古溫標(biāo),為碳酸鹽巖地層的熱歷史恢復(fù)提供了可能[51-53]。有學(xué)者將方解石或白云石膠結(jié)物U-Pb同位素測年與包裹體測溫、 團(tuán)簇同位素(Δ47)測溫相結(jié)合恢復(fù)碳酸鹽巖層系的熱演化史[56]。

對古老深層碳酸鹽巖層系而言,由于缺乏古溫標(biāo)，需要繼續(xù)開發(fā)新的溫標(biāo)及對已有的溫標(biāo)進(jìn)行深入研究,需要根據(jù)盆地的實(shí)際地質(zhì)狀況,將地球動力學(xué)熱史恢復(fù)方法與古溫標(biāo)方法相結(jié)合,克服古地溫溫標(biāo)法及動力學(xué)模型法的不足及局限性。根據(jù)盆地的地質(zhì)實(shí)際選擇適合的模型,多種方法相互約束驗(yàn)證,對于早期盆地及具體地區(qū)或鉆井的熱演化史恢復(fù)將更有效,精度也更高。

5.2 深層古老盆地早期熱體制、熱事件研究

古老疊合盆地深層、超深層早期盆地?zé)釀恿W(xué)及熱體制是盆地?zé)嵫莼芯康闹匾獌?nèi)容及今后研究的重要方向,但早期盆地?zé)狍w制研究難度大,總體薄弱。對于古老疊合盆地而言,后期盆地對前期盆地的古地溫場、構(gòu)造熱事件有改造或改變作用,早期的古地溫場、構(gòu)造熱事件、熱體制信息可能被后期的構(gòu)造熱事件或盆地疊而加改造或抹去[28]。深層、超深層古老盆地早期熱體制的研究需要考慮不同的改造情況,將盆地形成的構(gòu)造背景、盆地類型、沉積構(gòu)造特征及演化過程、深部物質(zhì)及熱活動信息、火成巖地球化學(xué)與年代學(xué)等相結(jié)合,采用古溫標(biāo)法與盆地動力學(xué)模型法相結(jié)合的方法,來恢復(fù)疊合盆地深層、超深層早期盆地的地溫梯度、古大地?zé)崃鳌崾录r石圈熱結(jié)構(gòu)等古地溫場信息。需要將盆地深部巖石圈的熱動力學(xué)形成演化機(jī)制與盆地的熱演化史相結(jié)合,來探討盆地的熱體制[64，67-77]。

澳大利亞馬斯格雷夫省中元古代發(fā)育鎂鐵質(zhì)侵入體和約1 075 Ma形成的大火成巖省,研究表明，該地區(qū)經(jīng)歷了高到超高的地殼溫度并伴隨中地殼超高溫變質(zhì)作用,反映了在中元古代存在薄而弱的巖石圈。澳大利亞中部馬斯格雷夫地區(qū)中元古代熱異常是巖石圈深部熱/熔融的作用導(dǎo)致了巖石圈減薄及火成巖活動的結(jié)果[78]。

沉積盆地構(gòu)造熱事件的研究是盆地?zé)嵫莼坊謴?fù)研究的一個重要方面及研究的重點(diǎn),構(gòu)造-熱事件對盆地或造山帶的構(gòu)造演化及其油氣等礦產(chǎn)成藏、成礦作用有重要影響[28，64，67]。盆地構(gòu)造熱事件可以通過古溫標(biāo)法、巖石學(xué)方法、構(gòu)造恢復(fù)方法、盆地模擬方法、熱年代學(xué)技術(shù)等多種方法,結(jié)合區(qū)域構(gòu)造-沉積建造特征來確定[28，67]。

5.3 加熱時間、壓力對深層成熟度、油氣相態(tài)的影響

加熱時間是影響深層、超深層油氣溫度、深度分布范圍差異的重要原因之一,不同熱演化史類型的盆地深層、超深層原油液態(tài)窗的溫度差異大[1-2，13]。對于盆地演化后期沉降幅度大、地溫梯度低、加熱時間短的盆地,埋藏深度大(如塔里木盆地),在埋深7 000～8 000 m仍然有液態(tài)原油存在。在東部中生代的松遼盆地，地溫梯度高,烴源巖加熱時間長,相同深度熱演化程度高，埋藏淺， 如松遼盆地慶深大氣田， 埋深主要在3 400～4 400 m,氣田分布深度明顯比塔里木盆地淺。

因此，需要加強(qiáng)深層、超深層熱演化史過程及加熱時間對油氣生成時間、油氣相態(tài)及成藏期次的研究,建立不同熱演化史類型、不同加熱時間盆地深層原油液態(tài)窗、氣態(tài)窗溫度、深度分布范圍模式,以指導(dǎo)不同熱演化史類型盆地的深層油氣成藏研究及勘探開發(fā)[79]。

壓力對烴源巖成熟度及油氣相態(tài)溫度范圍有一定的影響,異常壓力高,加大了原油存在的深度范圍[31,80]。另外，不同熱演化史盆地的油氣壓力與溫度關(guān)系不同[13-14],壓力對烴源巖成熟度的影響較為復(fù)雜,不同類型盆地影響不同,因此應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)壓力對油氣相態(tài)存在的溫度范圍影響的定量研究及對油氣成藏影響的研究。

5.4 不同烴源巖母質(zhì)類型對油氣生成窗溫度的影響

深層、超深層烴源巖主要形成于深水及斜坡相環(huán)境,其巖石類型有泥頁巖、硅質(zhì)泥巖、泥質(zhì)灰?guī)r和白云巖。

不同盆地?zé)N源巖的特征及類型差異大,其生成液態(tài)烴及天然氣的溫度差異較大,油氣產(chǎn)物相態(tài)及生油窗溫度不同[81]。因此，應(yīng)進(jìn)一步深入研究盆地深層、超深層不同烴源巖母質(zhì)類型溫度及加熱過程對油氣相態(tài)的影響,分析不同母質(zhì)類型與油氣相態(tài)及溫度的關(guān)系[80]。

5.5 深層古老烴源層系是否變質(zhì)及生烴極限研究

深層、 超深層烴源巖演化程度一般較高, 烴源巖是否變質(zhì)直接影響對油氣勘探潛力的評價, 是石油氣勘探領(lǐng)域的重要問題。 中國塔里木盆地勘探深度已超過8 000 m, 國外油氣勘探深度已超過9 000 m, 原油在200～250℃甚至更高的溫度條件下都是穩(wěn)定的[82]。 氣藏分布的最大下限深度為 10 000～12 000 m, 地層溫度為300～350℃[26]。

模擬實(shí)驗(yàn)表明， Ⅰ、 Ⅱ型干酪根的主生油期為Ro值小于1.5%, 主生氣期在Ro值為1.1%～2.6%。純原油裂解的起始點(diǎn)Ro值為1.3%,主生氣階段Ro值為1.5%～3.8%。液態(tài)烴裂解生氣的終點(diǎn)應(yīng)在Ro值超過3.5%之后,在有壓力參與環(huán)境中,終止點(diǎn)有可能延至Ro值超過4.0%以后[83]。天然氣保存的下限為Ro≈5.0%,在深層Ro≤5.0%的特高演化階段仍然具有一定的勘探前景[84]。學(xué)者對深層、超深層烴源巖生烴熱演化程度及溫度極限有不同認(rèn)識,生烴熱演化程度及溫度極限是多少?烴源巖變質(zhì)與未變質(zhì)對應(yīng)的溫度及熱成熟度指標(biāo)界限如何?這些重要問題關(guān)系到對烴源巖及盆地油氣勘探前景的評價,需要進(jìn)一步的研究,以便更好為深層、超深層油氣勘探提供科學(xué)指導(dǎo)。

烴源巖是否變質(zhì)可以通過變質(zhì)礦物組合是否形成、伊利石結(jié)晶度、K-白云母演化、鏡質(zhì)體成熟度和化學(xué)分析來確定[41-43]。研究黏土礦物的蝕變和反應(yīng)進(jìn)程是分析沉積盆地?zé)嵫莼械汀獦O低級變質(zhì)的有力工具。 伊利石和綠泥石等片狀硅酸鹽在沉積盆地層序中非常常見， 它們可用于確定通過X-射線衍射(XRD)分析的成巖作用和低溫變質(zhì)作用的等級, 利用伊利石“結(jié)晶度”(KI)和綠泥石rkai指數(shù)來定義變質(zhì)帶的界限。 Sebastien P等2016年結(jié)合礦物組合、伊利石和綠泥石“結(jié)晶度指標(biāo)”和K-白云母b細(xì)胞維數(shù),對馬克斯坦盆地變質(zhì)程度進(jìn)行了多學(xué)科研究,認(rèn)為在盆地中心符合中壓型埋藏變質(zhì)或造山變質(zhì)作用特征[85]。

5.6 深層古地溫及演化史恢復(fù)及其對油氣成藏的控制作用

不同盆地深層、超深層熱演化史復(fù)雜, 類型多樣, 古地溫及熱演化史的恢復(fù)難度大, 關(guān)鍵是早期盆地地?zé)釄黾盁狍w制的恢復(fù)， 需要根據(jù)盆地各種資料, 采用疊合盆地古地溫恢復(fù)的理論及多種古地溫方法進(jìn)行綜合研究[28]。 充分利用各種古溫標(biāo)建立的動力學(xué)模型與溫度的關(guān)系, 結(jié)合沉積地層恢復(fù)的精細(xì)埋藏史及地質(zhì)歷史時期關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)古地溫恢復(fù)結(jié)果為約束, 將地球動力學(xué)方法與古溫標(biāo)方法相結(jié)合, 克服了古地溫溫標(biāo)法和動力學(xué)模型法的不足與局限性, 對于早期盆地及具體地區(qū)或鉆井的熱演化史恢復(fù)更有效, 精度也更高[13，28]。

深層、超深層復(fù)雜的熱演化史導(dǎo)致生烴、油氣相態(tài)、成藏歷史及富集程度差異大。只有在精確恢復(fù)盆地深層構(gòu)造熱演化史的基礎(chǔ)上,結(jié)合烴源巖地球化學(xué)特征,才能準(zhǔn)確地確定油氣生成期、油氣相態(tài)、成藏歷史等油氣評價的關(guān)鍵問題,有效地指導(dǎo)深層、超深層油氣的勘探[13，20]。

6 結(jié)論

1)沉積盆地深層、超深層是油氣勘探的重要領(lǐng)域,不同地?zé)犷愋团璧厣顚印⒊顚蝇F(xiàn)今溫度差異大,熱演化歷史復(fù)雜,恢復(fù)難度大。

2)不同地溫梯度盆地在中淺層差異較小,在深層、超深層同一深度、不同地溫梯度盆地，其現(xiàn)今地溫溫度可相差110℃以上,最大差值可達(dá)180℃以上，現(xiàn)今溫度差異大。溫度是控制油氣相態(tài)分布最為重要的控制因素,加熱時間也是重要因素。從高地溫梯度盆地到低地溫梯度盆地,石油液態(tài)窗、凝析油濕氣、干氣分布深度逐漸加深。在西部低溫型快速沉降盆地，超深層油藏分布的埋深可達(dá)8 000～9 000 m,凝析油濕氣氣藏埋深更大,可達(dá)12 000 m以上。

3)疊合盆地深層、超深層，特別是海相碳酸鹽巖缺乏有效的古地溫恢復(fù)方法。在國內(nèi)外對不同古溫標(biāo)方法研究新進(jìn)展分析的基礎(chǔ)上,認(rèn)為多種古溫標(biāo)方法與盆地演化地質(zhì)條件相結(jié)合,相互約束,可有效提高古地溫恢復(fù)的精度和可靠性。

4)深層、超深層經(jīng)歷多期構(gòu)造運(yùn)動改造及破壞,早期盆地古地溫場及構(gòu)造熱事件的信息難以記錄,可將盆地與造山帶相結(jié)合、盆緣與盆內(nèi)相結(jié)合、多種古地溫研究方法相結(jié)合、不同時期原型盆地?zé)釀恿W(xué)模型與多種盆地模擬方法相結(jié)合，從而提出的復(fù)雜疊合盆地?zé)嵫莼坊謴?fù)理論及方法是進(jìn)行復(fù)雜疊合盆地?zé)嵫莼坊謴?fù)的有效方法,特別是疊合盆地早期地溫場狀況的恢復(fù)。將深層、超深層盆地?zé)嵫莼穭澐譃?種類型,不同熱演化史類型盆地深層、超深層在油氣相態(tài)、油氣生成、成藏期次及早晚、油氣前景方面差異明顯。

5)鄂爾多斯盆地深層中新元古界的熱演化史恢復(fù)表明，其中新元古界經(jīng)歷了多期次不同熱動力背景盆地的疊加與改造、盆地多期次抬升剝蝕,盆地?zé)嵫莼房刂屏酥行略沤缂耙陨细鲗訜N源巖的生烴及成藏歷史。在中新元古代，深凹陷中新元古界經(jīng)歷二次生油階段；在斜坡區(qū)主要生油期只有一次且比深凹陷區(qū)晚,深凹陷區(qū)及斜坡區(qū)均在中生代晚期大量生氣。對中新元古界、下古生界天然氣生烴、成藏早晚影響較大的主要為中新元古代斷陷深淺、古地溫梯度及早白堊世異常古地溫場。

6)深層、超深層熱演化史與油氣關(guān)系研究中應(yīng)重視新古溫標(biāo)的開發(fā)、熱體制、熱事件、烴源巖是否變質(zhì)等學(xué)科前沿問題研究。