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华北南部地区现今地温场特征及其地质意义
华北南部地区现今地温场特征及其地质意义
何争光,刘池洋,赵俊峰,刘永涛
大陆动力学国家重点实验室(西北大学),西北大学含油气盆地研究所,西安710069
内容提要:在系统分析华北南部地区现今地温场数据的基础上,对该区现今地温场特征、控制因素及其油气地质意义进行了探讨。该区现今地温梯度平均为2.69℃/100 m,大地热流平均为56.54 mW/m2,表现为北高南低,东高西低的地温场特征,与中国东部热盆、西部冷盆相比,华北南部地区属于一种过渡类型。现今地温场主要受岩石圈厚度、构造特征和地下水活动的影响。华北南部不同地区热演化过程及其结果不同,开封坳陷、周口坳陷中部凹陷带现今地温场代表了该区最高的热演化状态并影响着烃源岩成烃。其他地区现今地温则小于古地温,古地温决定了这些区域烃源岩成烃。
关键词:华北南部地区;周口坳陷;开封坳陷;现今地温场;地温梯度;大地热流;热演化
现今地温场是盆地古地温场热演化的最终结果,是研究盆地热演化史、生烃史的前提和基础。含油气盆地的地温场与盆地内油气的生成、运移、聚散以及定位有着紧密的关系,是油气成藏最重要的控制因素之一(汪缉安等,1985;邱楠生等,2004)。
温梯度和大地热流值是表征沉积盆地热状况两个主要指标。前人对华北南部地区现今地温场开展了一些研究工作,并取得了一定成果。最初主要从地温梯度变化对研究区热状态进行了研究(王钧等,1990;陈墨香等,1988;崔云龙等,1999;苏永荣等,2000;徐连利,2006;刘丽等,2007);随着测试技术的提高,国内许多著名学者(汪集旸,1990;汪洋等,2000;胡圣标等,2001; Hu S B et al.,2004)结合实测岩石热导率,以大地热流数据为基础对华北南部局部地区现今地温场进行了研究。近年来,张鹏等人(2007)在前人基础上对南华北现今地温场进行了初步探讨研究。总体上,目前研究地区范围较为局限,研究内容缺乏系统,诸多方面有待于深入和拓展。
本文在全面收集和整理华北南部地区现今地温场数据的基础上,系统研究了华北南部地区地温场特征,分析探讨了影响现今地温场因素。在此基础上,探讨该区古生界现今地温场状态以及与其最高热演化之间的关系,为古生界生烃评价提供科学依据。
1 地质概况
华北南部地区位于滦川-确山-固始-肥中断裂,秦岭-大别造山带以南,焦作-商丘断裂以北,紧邻渤海湾盆地;东至郯庐断裂,西为豫西隆起区。华北南部地区是不同地质时期、不同动力学背景下形成的多期次、多旋回叠合盆地。古生代为大华北克拉通的一部分,沉积以海相、海陆交互相为主的地层。中生代总体在挤压应力背景下,华北南部地区出现差异性隆升,新生代该区在张剪性环境下走滑裂陷与后期的整体沉降,沉积了新生代一套陆源碎屑岩系,其范围分布较广,地层厚度大。华北南部地区现今构造单元由北向南依次为:开封坳陷、太康隆起和周口坳陷,东部为徐州-蚌埠隆起、合肥坳陷,西部为豫西隆起区。总体表现为由深大断裂所控而形成的坳-隆-坳分布格局。(图1)。
2 地温梯度特征及分布规律
地温梯度是建立在井温资料基础之上进而研究热状态的一个表征量。研究中最理想的井温资料为井孔内钻井液的温度与地层温度达到平衡时所测的井温资料。通常收集到的井温数据有两种:(1)系统连续井温数据;(2)中途测试温度。系统连续井温数据一般在完井后4~7天或甚至数月后所测得,钻井液温度已与地层温度趋于一致,因此能反映地层温度。在获系统连续井温数据或中途测试温度下,对井温数据进行处理,其地温梯度公式为:
…………………………(1)
公式(1)中,D为某地层深度;T为该深度下的地层温度;D0地表恒温带深度;T0为恒温带所对应的温度;单位为℃/100 m。一口井的地温梯度常为不同深度下所计算出的地温梯度(Gi)算术平均值。华北地区恒温带深度取20m,对应温度为14.5℃(陈墨香等,1988)。
本文共整理和收集了有代表性的较高质量的地温梯度值84个。其中系统的井温测井数据14个,已发表的地温数据70个,基本较全面、系统地覆盖了研究区。在所收集到的系统井温测井,多数的井温测井数据随井深变化关系良好(图2),周参7井地面温度接近40℃,明显收钻井液扰动,而1000 m下部已为测温所测井段最深井段,其钻井液温度基本代表了该井段的地层温度,所以可采用下部地温数据来计算其地温梯度。在已公开发表的数据中,开封坳陷10个,太康隆起9个,周口坳陷39个,徐州-蚌埠隆起与合肥盆地12个,邻区地温梯度数据7个。
通过对所收集的数据研究得出,华北南部地区现今地温梯度分布在1.96~2.9℃/100 m之间,平均为2.69℃/100 m。地温等值线走向主体以NWW和NNE向带状分布,局部有异常
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