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1、F 第 1 1 卷第 6 期 2 0 0 0年 1 2月 天 然 气 地 球 科 学 NA T U R A L G A S G 嘲I E N C E Voi 11 No 6 De c 2 0 00 莺歌海 盆地热流体 上 侵活 动 与天然气 运聚 富集关 系探讨 t 何家雄李明 陈伟煌 f 一 一 ( 中国海洋石油研究中心南海西部勘探开爱研究院， 广东湛江 2 4 。 )丁 二!、 摘要指出： 莺歌海盆地是新生代发育的一个高温盆地 ， 其高地温场厦 高大地热 流值主要集中于盆地中部坳陷区的泥底辟构造带； 由于热流体活动的分区分块与 分层的局部性侵入 ， 导致 了C O ： 等非烃气压烃类气运聚
2、富集亦具分 区分块与分层 性。 认为泥底辟发育演化及热流体上侵活动是控制天髂气尤其是 c O 等非烃气运 聚乃至富集成藏的主导因素 ， 而 C O 。 等非烃气与烃类气的运聚时间厦运聚通道的 差异 ， 则是控制和制约烃类气与非烃气差异运聚厦 富集成藏的关键所在 。 关 键 词 兰! 苎 苎垫 泥 底 辟演 化 1 盆地 大地 热流基 本特征 竺 竺 墨 兰 叁 控制圆 素 分析 j 量 爱粕 主 益 1 1 区域上高热流区集中于泥底辟构造带 莺歌海盆地是南海北部大陆架西区典型 的高地温及高大地热流值的高热盆地， 这 已为 中国科学院地质所“ 九五” 莺一琼盆地地温场特征与天然气成藏关系 攻关研
3、究“ 所进一步 确认 。研究表明， 本区地温场及大地热流区域分布， 常常具有盆地或坳陷中部区高而向盆地 边缘 区逐渐递减且与地壳及沉积厚度密切相关的规律 通过莺歌海盆地中部坳陷泥底辟带 沿盆地长轴 NW 方向的 4 5 0 8大地热流剖面和沿盆地短轴 N E方向也通过泥底辟带中部的 3 4 8 5 、 3 5 9 1大地热流剖面以及横穿莺一琼盆地的 c 一 7 9 5 8大地热流剖面等的大地热流的高 值 区均 展布 于 中部 坳陷 泥底辟 构造带 ， 并 由该 带 向 Nws E两侧 ( 长轴 ) 和 NE s w 两侧 ( 短轴) 逐渐递减 4 5 0 8剖面大地热流峰值高达 9 0 m W
4、 m。 以上， 而 向其两侧逐渐递减为 7 o 8 o mW m 左右， 3 4 8 5 、 3 5 9 1 剖面大地热流峰值高达 8 0 8 6 m W m 左右 ， 向其两侧则逐 渐递减为 6 0 7 4 mW m。 左右 进一步的盆地大地热流计算结果表明( 表 1 ) ， 莺一琼盆地平 均大 地 热 流值 ( 地 表 热 流 ) 为 7 8 7 mW m ， 其 中莺 歌 海 盆 地 平 均 大 地 热 流 值 为 8 4 1 mW m。 ， 与该盆地东南部相邻的琼东南盆地平均大地热流值为7 4 - 7 m W m 。由表 1 所示还可看出， 莺歇海盆地地温场及大地热流值除比琼东南盆地普
5、遍偏高外， 其盆地内部则 尤以中部坳 陷区的泥底辟构造带最高， 泥底辟 带的 D F I - 1 、 L D 2 0 - 1 、 L D 2 2 - 1 等构造 的大地 热流值平均多在 8 5 m W m。 以上， 最高可达8 6 4 m W m 。须强调指 出的是 ， 泥底辟带上的 L D S - 1 、 L D I 5 1属特强能量型混底辟构造 ， 由于混底辟发育演化及上侵刺穿活动相 当强烈， 纵 向上底辟或 断裂通道 已达超 浅层或海底 ， 故部分热 流体 已散失 消耗 ， 因此 目前残存 的大地 第一作者荷介 何家雄 - 男一 1 9 5 6年 1 1 月生 r 地质师- 从事石油天然
6、气勘撵与综舌研究。 收藕 B 期 2 o 0 o 一0 9 2 5 天然气地球科学 V o 1 1 1 热流值偏低， 其分别平均为7 2 - 6 mW m。 和 6 2 3 mW m ， 比该带上的其它泥底辟构造的大 地 热流值要 低得 多 ( 表 1 ) 。 泥底辟 带 以外 的其 它 区域 即盆地或坳 陷周 缘 区， 如 盆地西北部 的 临 高 隆 起 区 和 盆 地 北 部 边 缘 的 北 部 斜 坡 区， 其 大 地 热 流 值 均 较 低 ， 平 均 多 在 7 o 7 3 8 mW m 之 间 ， 大大 低于 泥底辟带 的大地热流值 。琼 东南盆地平 均大地热 流值仅 与莺歌 海盆
7、地北部边缘 区大地热 流值接近 ， 大大低于泥底辟 带的大地热 流值 总之 ， 莺歌 海盆地 区 域上大地 热流 高值 区及高 地温场 主要集 中于 盆地 中部坳 陷 区的泥底辟 构造 带 ， 在该 带其地 温 梯 度 平 均 可 达 4 - 3 O I O 0m 以 上 ， 最 高 达 4 6 2 l O O m， 大 地 热 流 值 最 高 达 9 2 5 mW m。 ， 而 由 该 带 向其 两 侧 及 周 缘 区 ， 大 地 热 流 值 大 幅 度 降 低 或 逐 渐 递 减 为 7 0 mW m 左右 。再者 ， 本 区大 地热流 的时空分布 尚具 有 凹陷沉 积 最厚 处 大地热
8、流( 地 表热 流) 值高、 凸起上沉积最薄处大地热流值低的特点。 这主要是 由于盆地基底凹陷处， 上地幔拾 升高、 地壳减薄、 热对流及热传导作用强， 其不仅有高的基底热流， 而且亦有 良好保热条件和 巨厚沉积层的放射性生热所提供 的热流 ， 而该放射性生热所提供的热流值约 占地表热流的 2 O 左右( 据 中科院地 质所 测试 结果 ， 1 9 9 8 ) ， 因此 ， 盆地基底 凹陷处热 流值最高 。 表 1 莺一琼盆地不 同构造单元厦区带地温梯度 、 大地热句 t 分布特征 彘嘎： 地表温度统一取2 O ( 3 | 大地热渔值厦地温梯度据中 科院地质所( 1 g 9 8 ) 计算， 井
9、辛 克惨正。 1 2 时间上盆地基底最大热流形成于上新世后 莺歌海盆地始新世以来的三次走滑伸展( 拉张) 活动 ， 控制了地温场及基底热流的时空 展布 ， 由图 1 所示的基底热流随时间演化特征不难看出， 在 3 4 8 5 、 3 5 9 1 剖面及 4 5 0 8剖面上， 三期拉张( 伸展) 活动所产生的最大基底热流( 据中科 院地质所计算， 约 占地表热流的 8 0 左右， 1 9 9 8 ) 均随时代变新而逐渐递增， 且一期一期更强烈 ， 即由第一期( 始新世一渐新世) 拉 张( 伸展) 的最高基底热流值 6 0mW m。 左右， 向第二期( 渐新世一 中新世) 、 第三期( 上新世
10、No 6 何家雄等： 莺歌海盆地热流体上侵活动与天然气运聚富集关系探讨 3 1 至 今 ) 拉 张逐 渐 递增 为 7 0 mW m 左 右 ， 三 期 基底 热流 峰值 及 时 间分 别 为 5 5 6 3 mW m。( 4 6 M a ) 、6 0 6 5 mW m ( 2 3 M a ) 7 0 mW m。 左 右 ( 1 9 Ma ) ， 表 明上新世 尤 其是第 四纪 ( 1 9 Ma ) 基 底 热 流 及 大 地 热 流 值最 大 ， 进 而导致该 区第四纪至今 ， 在地层 中尤其是浅 都地层 中沿热流体上侵 活 动路径及通 道产生 了一 系列热异 常现 象 ， 并 残 留了诸多
11、 热流体活 动的痕迹 ， 为研究该 区热流体活动提供了珍贵的 信息， 同时亦控制了地层中尤其是浅 层 的天然气 运聚 富集 乃至成藏分布 规 律。 由图 1 还可看出， 通过莺歌海盆地 东 南 都 L D3 0 1区 和 琼 东 南 盆 地 崖 南 、 崖北 凹陷 的 C一 7 9 5 8剖 面， 其基 底 热流随时间演变特征与莺歌海盆地泥 底 辟带存 在 较 大差 异 ， 其 中 ， 最 明显 、 最 突 出 的差 异 主要 表 现在第 一 、 二 拉 张期 的基底热流较低 ， 其基底热流值 及 时 间分 别 为 5 4 mW m ( 4 6 Ma ) 和 5 2 mW m ( 2 3 Ma
12、 ) ， 第三期 ( 1 9 Ma ) 基 底 热 流 峰 值 亦 仅 达 5 7 mW m ， 显 然 比莺歌海盆 地泥底辟带 基底热流 峰 值 要低得 多 ， 表 明琼 东 南盆 地基 底热 流 与大地 热 流场及 其 热 演化 特征 、 热 流体活动特点等 ， 均明显不 同于莺歌 海盆 地泥底辟 构造带 。 。 E 5 60 蜒 5 5 5。 7。 65 j 6 0 喜 55 50 45 4O 5 3 0 2 5 20 1 5 0 5 0 时 间 Ma l 时 间( M a ) Sw 斯 拉 张 期拉 张 SE ： 期 拉张 一 萋 。 ： 2 盆地结构控制大地热流分布 前已论及 ， 莺
13、歌海盆地是一个新生代发育起来的走滑伸展盆地 ， 在盆地形成演化过程 中， 自始新世 以来曾经历了三期强烈的走滑伸展活动， 且上新世后的右旋走滑伸展活动表现 尤为强烈， 其结果最终导致岩石圈( 地壳) 减薄， 而产生大幅度沉降和沉积， 充填了巨厚沉积 盖层， 同时， 地幔上隆而热软流圈上涌、 莫霍面抬升， 使得莫霍面埋深最浅达 2 2 k m， 而盆地 沉积密度基底最大埋深 1 7 k m 左右 ， 故盆地 中心地壳厚度仅 5 k m 左右 ， 很显然， 莫霍面隆 升的幅度大小以及地壳减薄的程度和沉积盖层厚度， 均直接控制和制约了大地热流及地温 场的分布 。由图 2可以看出， 盆地结构与大地热流
14、场分布特征密切相关 ， 莺歌海盆地莫霍面 最浅为 2 z k m， 虽其 比邻 区琼东南盆地莫霍面深 2 k m， 但 由于盆地沉积密度基底埋藏深 ( 1 7 k in) 、 地壳薄 ， 其地壳厚度仅 5 k m， 且沉积盖层厚度大， 故其沉积物放射性生热量亦大， 一 止 悃 张 趼 ； 啪 一 一 一 一 眦 。 一 3 2 天然气地球科学 V 0 1 1 1 据中科院地质所的测定结果 ， 本 区沉积物放射性生热量约占大地热流的 2 O 左右 ， 因而， 其 大地热流值亦高 ， 盆地平均大地热流值高达 8 4 1 mW m。 以上， 其中， 泥底辟构造带的大地 热流值 ( 地 壳厚 度最 薄
15、处 ) 则高 达 9 2 5 r n W r n 以上 ， 表 明三 区大地 热流 主要受 控于盆 地结 构即莫霍面埋深、 地壳厚薄及沉积益层厚度等。 与莺歌海盆地东南部紧邻的琼东南盆地与其 在盆地结构、 沉积充填及大地热流分布等均存在明显差异， 琼东南盆地莫霍面深度( 莫霍面 埋深最浅 O k m左右) 比莺驮海盆地莫霍面浅 2 k m， 盆地沉积密度基底埋深( 盆地密度基底 辣度 1 2 k m 左右 ) 比莺歌海盆 地沉积 密度基底 埋 深浅 5 k m， 地壳 厚度 为 8 k r n， 比莺歌海 盆 地地壳厚度约厚 3 k m 左右， 而充填的沉积盖层则比莺歌海盆地薄得多， 厚约1 2 k m， 比莺歌 海盆地沉积盏层厚度薄 5 k m左右( 参见图 2 ) 。 因此 ， 虽其奠霍面深度比莺歌海盆地稍浅， 但 其总的地壳厚度 比莺歌海盆地地壳厚度大 ， 则热软流圈上捕的热量对其上覆沉积盖层影响 小； 而充填的沉积盖层薄列沉积物放射性生热量小， 敝其大地热流值大大低于莺歌海盆地， 其平均大地热流值约 7 4 7 mW m ， 最高可达 8 0 1 r n W ， 因而该区
