盆地（构造）分析第四讲 盆地热史分析.ppt

第四讲 盆地热史分析
第一节 概述与原理
一、概述
1．影响因素
现代油气成因理论和油气勘探实践证明，地温是控制油气生成、运移和聚集的重要因素之一。沉积盆地的热历史控制着盆地内烃源岩的热演化以及油气生成过程、赋存状态和分布规律。
近20年来，盆地热史的研究越来越受到地质学家特别是石油地质学家的重视，盆地热史研究的理论和方法也得到了迅速的发展。
沉积盆地的热历史主要取决于两个方面，一是盆地基底热流密度的变化，二是盆地内部沉积物的性质及其理藏历史。次要的因素还包括盆地内发生的吸热放热过程、地下水的运动以及岩浆活动等，但它们对盆地热史的影响在时间和空间上都是有限的。
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一、概述
2．地球动力学模型－－正演模拟
盆地基底热流密度的变化受下伏岩石圈构造热演化的控制，如岩石的拉伸减薄、挠曲作用、软流圈上隆、岩浆活动、深部变质作用、与热膨胀和冷却收缩以及沉积负载有关的地壳均衡调整等。
根据盆地形成的地球动力学机制和热传导理论可以建立盆地构造热演化的地球动力学模型，利用这种模型对盆地的构造沉降和热传导过程进行数学模拟，可以获得盆地的基底热流史。
由于不同类型盆地形成的地球动力学背景和形成机制不同，描述不同类型沉积盆地构造热演化的地球动力学模型也不相同。
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一、概述
2．地球动力学模型－－正演模拟
裂谷盆地是目前研究得最多的一类盆地，已建立了适用于这种盆地的多种地球动力学模型，如 McKenzie（1978）的岩石圈瞬时均匀拉张模型、Hellinger等（1983）提出的双层拉张模型以及为描述裂谷盆地玄武岩岩墙的发育对盆地热状态的影响而提出的岩墙侵人模型（Roeden等，1980）等等。
前陆盆地的形成与前陆区岩石圈的挠曲有关，岩石圈的挠曲刚度是描述挠曲变形的重要参数，它是随深度变化的。在上地壳，岩石呈脆性变形，在下地壳岩石是脆韧性变形，在岩石圈深部则是塑性变形。具体的地球动力学模型有热弹性流变模型（Karner等，1983）和粘弹性流变模型（Willet等，1985）。
拉分盆地的形成主要与走滑作用有关，可用拉张盆地的模型（Royden，1985）。
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一、概述
2．地球动力学模型－－正演模拟
由于不同类型盆地的形成机制不同，它所经历的构造热演化过程也不相同。在研究盆地热史时，应建立或使用不同的地球动力学模型。
然而，盆地的演化过程是极其复杂的，即使是同一类型的盆地，其演化特征也往往有明显差别。
目前的地球动力学模型都经过了大量的简化，同时参数的不确定性又给模拟结果带来了很大的不确定性（Lerche等，1984）。
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一、概述
3．古温标法－－反演模拟
热史正演模拟的地球动力学方法属于在岩石圈尺度上对盆地热史的模拟，一般比较粗略。
近年来又发展了在盆地尺度上对其热史进行研究的方法，这就是所谓的古温标法。古温标法是利用盆地内部沉积物提供的古温度信息结合盆地地层的埋藏历史来反演盆地的热历史。
盆地沉积物内能够提供古温度信息的物质及相应的指标称为古温标或热指标。目前常用的古温标包括镜质体反射率、磷灰石裂变径迹、粘土矿物、生物标志化合物、流体包裹体测温、牙形石色变指数和39Ar／40Ar等。
近年来，随着古温标动力学模型的发展，古温标不仅可以用于确定盆地的最高古地温，而且也可以用来反演盆地的热历史。
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二、原理
（一）Arrhennius方程（阿累尼乌斯方程）
研究表明，深度（压力）本身对有机质成熟度的影响并不十分重要，最重要的因素是温度和时间。其中温度是首要的控制因素。
温度与化学反应之间的关系由阿累尼乌斯方程给出：
K＝A×exp(－Ea/RT)
其中 K－－反应速度；
A－－常数，有时称为频率因子，它是给定无限高温度时K所能达到的最大值；
Ea－－活化能； R－－通用气体常数；
T－－绝对温度（OK）。
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（一）Arrhennius方程（阿累尼乌斯方程）
阿累尼乌斯方程： K＝Aexp(－Ea/RT)
为反应速度－－温度之间的指数定律。
即：反应速度随温度按指数增长。
当温度上升10℃时（如50