含煤盆地地热场特征

如题所述

受制于中国大陆、海域的区域地热场变化,含煤盆地与其他类型沉积盆地一样,也可以根据地热场特征将其划分为:特高温、高温、中温、低温型含煤盆地(表9-19)。

表9-19 含煤盆地地热场分类标准简表

(据冯福闿等资料修改,1990)

1)特高温型含煤盆地主要分布在喜马拉雅期新构造运动活动地带,新近纪以来构造活动强度大而频繁的地区。在陆上主要为印度板块与欧亚大陆板块碰撞对接的藏南-滇西构造区,构造变形强烈而复杂,是现今地热和火山活动发育地区,主要发育有一系列具剪切断陷特点的小盆地,仅在滇西褶皱带内就发育有上百个,如景谷、保山等类似的小型、微小型的新生代断陷型含煤盆地,含煤岩系埋藏深度不大,后期破坏较大,所发现的煤成气(油)藏以小型为主。在海域主要为南海海域,通常被认为是近代海底扩张发育形成的南海中央海盆,其热流值普遍超过90mW/m3,地温梯度大于60℃/km,沉积有巨厚的新生代海相及陆相沉积(部分为含煤岩系),油气前景巨大。

2)高温型含煤盆地主要分布在东部陆上及近海海域,如晚中生代裂(断)陷型含煤盆地(东北、华北地区的一系列裂(断)陷型含煤盆地、浙闽沿海裂(断)陷型含煤盆地、东海陆架盆地台北坳陷、北黄海含煤盆地等)以及新生代陆内裂(断)陷型含煤盆地(东北地区的一系列裂(断)陷型含煤盆地)及陆缘断坳型含煤盆地(东海陆架盆地浙东坳陷、莺琼、珠江口等含煤盆地)。其基本特点是具有较高的热流值和较高的地温梯度,据有机质演化特点,可进一步划分为晚期快速升温与早期快速升温两种高温型含煤盆地。

莺-琼盆地是早期缓慢升温,晚期快速升温的高温型含煤盆地;东海陆架盆地西湖凹陷是早期快速升温,晚期升温速率减缓的高温型含煤盆地。

莺-琼盆地地处大陆边缘,以热沉降为主,新生代以来的构造作用活跃,特别是在晚中新世以来,由于印藏碰撞、菲律宾板块碰撞,喜马拉雅山的强烈隆升,导致整个云贵高原隆升,红河像巨大传送带,把物源区剥蚀地层源源不断地搬运到莺歌海-琼东南盆地,5.3Ma以来明显加速沉降,仅在第四纪,沉积厚度就达1800m(琼东南)至3000m(莺歌海)(图9-20)。受红河走滑断裂活动的影响,热流值也急骤升高,在乐东凹陷,上新世末基底古热流值高达90mW/m2、地温梯度高达46℃/km。强烈的加热事件,使地温在近2Ma以来急增了80~130℃,深部含煤岩系快速增温。由于沉降和沉积速度太快,含煤岩系有机质演化节奏大大地滞后于地温急剧增长速度,含煤岩系烃源岩在第四纪初期才进入成熟阶段,在含煤岩系烃源岩刚刚进入成熟演化阶段后不久,就进入高成熟演化阶段,进入以生气为主的阶段,使生油窗的地层厚度只有600m左右,并且现在还处于主供气期。

东海陆架盆地西湖凹陷热构造事件主要发生时间为始新世至渐新世,始新世时地温梯度接近于60℃/km,晚中新世降至40℃/km。由于含煤岩系始新世至渐新世古地温梯度大,平湖组含煤岩系有机质在沉积后经历了很短时间(约7Ma)即进入生油门限,Ro≥0.5%值对应温度约为110℃,生油窗持续地质时间也只有3~5Ma左右(图9-21),即进入生气阶段,生油门限深度为2000~2600m,生油窗宽度为400~1000m,进入以生气为主的门限深度为3000~3500m。

图9-20 莺琼盆地崖13-1-2井古近纪—第四纪埋藏史图

(据陈伟煌,1995)

图9-21 西湖凹陷GC509线平湖组生烃、(时间)门限图(Ⅲ型)

3)中温型含煤盆地,是我国含煤盆地中地热场分布最广的类型,地温梯度为22~30℃/km,热流值为41.8~62.8mW/m3(1~1.5HFU)。主要有四川、鄂尔多斯以及柴达木、河西走廊、楚雄、吐哈等盆地,热流值和地温梯度略低于全球大陆平均地热场参数。但盆地类型、演化历史及地温场比较复杂,四川盆地内不同构造单元有明显差异(表9-20),具类前陆特点的川西及川北地区地温明显偏低,中国西部地区类前陆型含煤盆地基本一致,属低温盆地范畴;具稳定克拉通特征的川中地区相对较高,与鄂尔多斯盆地地温场特征相近。

表9-20 四川盆地与鄂尔多斯盆地地温场数据表

(据冯福闿、王庭斌等,1995)

4)低温型含煤盆地,指地温梯度<22℃/km,热流值<41.8mW/m3(1.0HFU)的盆地。主要分布在西部的塔里木盆地库车坳陷、塔西南坳陷以及准噶尔盆地南缘。塔西南坳陷地温梯度为14~20℃/km,准噶尔盆地南缘为14~18℃/km,库车坳陷为17~20℃/km(图9-22、图9-23)。这些含煤盆地都具类前陆特点,是塔里木盆地和准噶尔盆地内地温梯度最低的地区,因其有机质演化速度慢,使这些地区成为中国煤成气超晚期成藏的典型范例。

图9-22 准噶尔盆地地温梯度等值线图

(据张惠蓉、刘国璧,1994)

图9-23 塔里木盆地地温梯度等值线图

(据张惠蓉、刘国璧,1994)

库车坳陷侏罗纪含煤岩系有机质直至古近纪初期,一直处于未熟生化作用阶段。仅在中新世以后,特别是上新世到第四纪,盆地沉降速率骤增,促进了含煤岩系快速增温,在挽近时期(第四纪以来),含煤岩系地温提高了110~120℃,有机质才进入成熟的热演化阶段,加速了含煤岩系有机质演化生成煤成烃的进程,进入以生气为主的热演化阶段,煤成气的主成藏期为新近纪—第四纪(图9-24)。

图9-24 库车坳陷侏罗纪含煤岩系成藏条件配置关系示意图

塔西南坳陷在更新世西域期强烈沉降,沉积厚度巨大,使煤成气的主成藏期以新近纪—第四纪为主,但沉降幅度不均,喀什地区西域组厚达7000m,相邻叶城地区仅厚2500~3000m,使区内侏罗纪含煤岩系有机质热演化速率变化很大,含煤岩系有机质成熟度从低成熟至高成熟均有分布,加之四排构造带形成时间不同,不同构造带主成藏期亦不一致。

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