松辽盆地侏罗系地层放射性元素产热特征及其意义

松辽盆地侏罗系地层放射性元素产热特征及其意义 )()卷 ! ，期，总 ! 1 "#$%&’()*%&+’,-./0 23)()页 ! ，，，4567(28 9 (22((2< (( ’::.’;:: 大 地 构 造 与 成 矿 学 =#>?>#@A? > >5$$#6@A5 ’’’0’’ 松辽盆地侏罗系地层放射性元素 产热特征及其意义 李自安，闫义 ! 1中国科学院长沙大地构造研究所，湖南 长沙 3B::B- 摘 要:本文阐述了松辽盆地侏罗系地层的分布特征，并在测定松辽盆地三肇凹陷侏罗系地层放射性元素含量及地 层密度的基础上，计算了侏罗系地层现今及地质时期放射性元素产热量，分析了放射性元素产热量变化特征，探讨 了放射性元素产热与天然气成藏的关系。 关键词:松辽盆地;侏罗系地层;放射性元素产热;天然气成藏 1 ! 中图分类号: 文献标识码: 文章编号: 4E-3< E(FB::B C BEE( (::( :- C (28 C :- 丰度高，成熟度大，是深部主要的气源岩。 侏罗系地层分布特征B 侏罗系地层放射性元素产热( 松辽盆地为克拉通内部的复合型盆地G ， B2DE 量的计算 杨万里H ，盆地的基底是由盆地周边中晚华力西期褶 皱带向盆地内部延伸拼合而成，早中侏罗世该地区 松辽盆地侏罗系地层存在着几种微量的放射一直处于隆起剥蚀状态，晚侏罗世，松辽盆地地壳在 1 ! 1 ! 1 ! 、钍 、钾 ，这些 性元素，尤为重要的是铀 J K /I区域性引张应力作用下，上部地壳沿基底拆离带或 元素在放射性衰变时产生热能。计算放射性元素产 拆离面滑脱，形成了一系列侏罗系断陷，它们零散分 热量，应首先确定放射性元素产热率，产热率可由其 ! 1 布在盆地范围内 图 ，其类型包括两侧均有断层 B 与放射性元素含量间经验关系式求得，这里，我们采 控制的地堑式断陷和一边断裂一边超覆的箕状断 陷。在断陷形成的初期阶段，沿断裂发生强烈的岩浆 1! 给出的放射性元素含量与产热率间用 L,A?J B2)D 活动，形成了以中酸性火山岩为主的火石岭组地层， 的经验，即: 中晚期火山活动明显减弱，沉积了以巨厚砂砾岩、砂 1! 1! B M < -B8 < 8- N < (J N < (8K ! :":/:I:泥岩、暗色泥岩和含煤建造为主的沙河子组和营城 C B--! 1 式中: 为岩石放射性产热率 ?; ! B: O5$ P ?& 7 组地层，在某些断陷内，侏罗系地层的厚度可超过 -1 ! 为岩石密度 ; 、为实际测定值 " 6 P ?& / IJ ，多年的地震工作也圈定了许多侏罗系地层 B::: &C ) ! 1 1 ! ;采用 比值 。 QB : K K P / R 的分布，每个断陷的面积一般是数百到一千多平方 对松辽盆地侏罗系地层，放射性元素含量及地 公里，大者可达数千平方公里。另据研究表明，侏罗 系暗色泥岩是以腐泥 腐殖型干酪根为主，有机质C 层密度是根据测井数据确定的，在数据处理时，由于 同一层段取样点较多，因此，为使数据更具代表性， 我们取用厚度加权平均值，表 所示即为松辽盆地B 收稿日期:;改回日期: (::B C: D C( B(::( C :E C( : 基金项目:本项目受国家自然科学基金 ! 1 资助 3228(:3 < 作者简介:李自安 ! 1 ，男，河南漯河人，博士，副研究员，从事盆地分析及油田地质方面的研究 B2)3 C < 为了分析地质时期放射性元素产热与天然气成 藏的关系，需要确定侏罗系地层在沉积和成岩演化 过程中，放射性元素的产热量。关于地质时期放射性 元素产热量的计算，可根据放射性元素的衰变规律 反演计算求得，其计算原理如下: !") ++ ! ) " 1 2 !!# + ) 式中:为地质时期地层放射性元素产热量; " !!3 松辽盆地北部侏罗纪断陷分布图图 :为现今地层放射性元素产热量;为距今时间;为 " !#$% * #/.0#<5.#)+ )6 750//#, 653. *=0*//#)+ ":;-(’’(常数。 #+ .-* +)0.- )6 .-* >)+$3#’) <’/#+ ) + 利用 式，我们对松辽盆地三肇凹陷侏罗系地 ! 层放射性元素在地质时期的产热量进行了计算，计 三肇凹陷侏罗系地层 、、含量及地层密度值。 %& ’( ) + 算结果见表 和图 。 若把测量求得的以上数据代入公式 ，即可计 根据计算结果分析，侏罗系! ,* 地层放射性元素产 算出现今各井放射性元素的产热率，进而求得三肇 热量随时间按指数规律减少，即距今时间越久，放射 凹陷侏罗系地层平均产热率，计算结果表明，三肇凹 陷侏罗系地层的平均产热率为 ，平均产 - .," 0%,/性元素产热量越大，在三肇凹陷，放射性元素产热量 热率乘以侏罗系地层平均厚度，其结果即为侏罗系 在登娄库组沉积初期较大，这一产热效应对侏罗系 地层放射性元素现今产热量。 地层成岩演化和有机质热降解过程具有重要意义。 侏罗系地层放射性产热史及热演化曲线图 !侏罗系地层埋藏史及古地温史曲线图 8 ) 由大庆石油勘探开发院提供 + "#$% ! &’(#)$*+#, -*’. -#/.)01 ’+( $*).-*02’3 "#$% 8 950#*( ’+( $*).-*02’3 -#/.)0#*/ )6 750’//#, 3’1*0/ *4)35.#)+ )6 750’//#, 3’1*0/ 李自安，等:松辽盆地侏罗系地层放射性元素产热特征及其意义第 期 # !"" 第二，侏罗系地层放射性元素产热导致泥岩中的流 体受热膨胀，体积增大，这部分由膨胀而产生的孔隙 侏罗系地层放射性元素产热# 流体在水力传导条件较好时，必将作为烃类产物的 与天然气成藏I J 载体及时地向外排出 ，李明诚 。此外，伴随着 &LM" 放射性元素产热，泥岩中有机质因热降解形成了液 热运动是松辽盆地形成与演化过程中一种重要态和气态烃类物质，这一产烃过程本身就是引起流 的物质运动形式，它不仅对盆地发展起着重要的影 体体积或压力增加的因素，为烃类物质的排出提供 响作用，而且控制着盆地内油气藏的形成与分布 动力。由此可见，松辽盆地侏罗系地层放射性元素产 I J ，吴乾蕃 。在松辽盆地，侏罗系地层放射性元 &""’$ 热对天然气成藏起着不可忽视的作用 尤其是对泥 素产热效应对油气成藏的影响主要表现在以下二个 ) 岩含煤地层中天然气的排出及成藏 。 方面:第一，放射性产热为有机质演化提供热能，促 参考文献: 使有机质的热转化，通过图 、图 分析表明，侏罗系 !# 地层沉积末期，放射性元素产热量使侏罗系地层地 温升高近 ，这使有机质埋深较正常地层抬升近& K &"PL Q1,4+ R( S 8C S R 95 T04D01 U S> V06 :28G 95 ///进入生烃门限，致使沉积岩中有机质在登娄库 !! B J I 6+01B/2 +,-681C ,9 W0G X 81D /95 W0G U 9=2/95 Y > 组沉积之前就已进入高成熟和过成熟生气阶段。另 Z9 [ <635,0- 8: 24+,9 =0828=C [ W816+019 95 /..////据分析，在侏罗系泥岩含煤建造，因煤系地层中产生 B/1,6,B0 ,9601-4,0940( W0G X 81D> $ 的天然气大都以吸附和游离两种态式存在 其中呈 杨万里 松辽陆相盆地石油地质 I J 北京:石油工 ] ] ^&"L\ ) 吸附状态的天然气占 ，这种呈吸 业出版社 LM> "N O "%> #N > 李明诚 石油与天然气运移 I J 北京:石油工业出 ] ] ^附态存在的天然气由于在有机质埋深较浅时就已产 &LM "版社 > 生，而这时泥岩压实程度相对较弱，孔渗性较好，这 种地质环境无疑有利于煤系地层中天然气的排出。 松辽盆地地温场与油气生成、运移、富集的&""’ 吴乾蕃 ] I J $ ) 关系 石油学报，: ; ] && & \ O& \> !"#$#!%&$’(%’!( )* $#+’),&-’! "&#% )* %"& ./$#((’! ’- ()-,0’#) 1#(’- #-+ ’%( (’,-’*’!#-!& ，0 234567# 73’- $ )#$%&# $&()((+ - +(+($)&0 )$+&+ 1#2+4 - 5)+$+&0 #$%&# %&&#( )$# !""’*,.,/,/!"/3,//!""’’!"#89:;5<:= *+,- ./.01 0234,5/60- 5,-61,736,89 4+/1/4601,-6,4- 8: 6+0 ;31/--,4 ,9 6+0 <89=2,/8 7/-,9> ?95 /4@ 4815,9= 68 15,846,A0 020B096 7395940 95 509,6C 8: 05,B0961C 184D 8: 6+0 <9E+8 5010,89 ,9 6+0 /////--/-//.--<89=2,8 7-,9( 15,8=09,4 +06 ,9 6+0 -6 =0828=,42 01,85 95 6 10-096 ,- 42432605> F9 6+,- 7-,-( ////.//.//.///4+9=,9= 4+14601,-6,4- 8: 15,8=09,4 +06 ,9 6+0 -6 =0828=,42 01,85 ,- 92C-05( 95 6+0 1026,89 706G009 /////.//.////1/5,8=09,4 +0/6 /95 9/631/2 =/- 10-01A8,1 :81B/6,89 ,- 5,-43--05> ?@ ABC9= <89=2,8 7-,9H 31--,4 :81B6,89H 15,8=09,4 +06H 96312 =- 10-01A8,1 :81B6,89 >;//;////////