青藏高原沱沱河地区二叠纪含煤岩系烃源岩评价及气水合物形成条件研究

发布时间：2017-12-20 04:08

  本文关键词：青藏高原沱沱河地区二叠纪含煤岩系烃源岩评价及气水合物形成条件研究　出处：《中国地质大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

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【摘要】：陆域永冻土区天然气水合物因其可观的数量及比海域水合物更易开采等特性而备受清洁能源研究者的青睐。但相较国外而言,我国在陆域水合物成藏地质背景、烃源岩沉积环境、水合物形成条件等方面研究起步晚。青藏高原是世界中纬度地带永冻土发育范围最大、层最厚、最集中的区域之一,处于羌塘含油气沉积盆地北部,晚古生代-早中生代烃源岩分布较广,可为天然气水合物的形成提供必要的烷烃气,同时对该区天然气水合物的远景初步预测研究表明,青藏高原具备天然气水合物成矿条件和找矿潜力。本文以青藏高原沱沱河地区二叠系烃源岩形成地质背景及天然气水合物的形成条件为主要研究对象,针对研究区含煤岩系地层沉积期前后的地史演化、上二叠统含煤岩系的沉积相和烃源岩有机地球化学的较系统详实描述,结合区内烃源岩筛选评价、烷烃气成分及成因等内容的综合分析,得到如下认识：1.青海省沱沱河地区发育一套晚二叠世含煤岩系地层,沉积厚度1800米。该套地层总体表现为海陆交互相沉积,其中在乌丽地区发育障壁海岸和三角洲两个沉积体系,分别以放射虫硅质岩和煤层为其标志。地层下部富有机质岩性段的沉积相为三角洲平原相、上部贫有机质岩性段处于浅海潮坪相沉积环境。微相控制煤的发育和分布。聚煤环境为泥炭沼泽,主成煤期为乐平统吴家坪阶-长兴阶底部,煤阶较高。沉积环境与烃源岩形成、天然气水合物成矿间具耦合关系。2.对区内晚泥盆世高铝玄武岩、早二叠世玻镁安山岩、晚二叠世亚碱性-碱性拉斑玄武岩和晚三叠世火山岩钙碱性玄武岩的构造属性厘定,发现研究区处于大洋(D3)、俯冲起始(P,)、陆缘弧发展(P3)到成熟(T3)的清晰演化脉络,上二叠统(P3)富碳泥泥沼烃源岩沉积于较成熟稳定的陆内环境,利于陆生生物的繁盛与保存。通过火山作用对烃源岩发育影响的分析,认为与煤系地层沉积同期的晚二叠世水下火山岩浆喷发大量H2S、SO2等还原性气体对有机质保存有利,陆生和水生生物随陆源碎屑沉积发育为生烃母质层。晚三叠世火山岩具有降低上二叠统烃源岩中的有效碳含量和成为水合物成藏封盖的双重效用。3.上二叠统烃源岩遭受了低级区域变质和动力变质作用,前者的变质温度促进烃源岩中有机质的成熟度,同时岩石中新生变质矿物绢云母、绿泥石等的强吸附作用强化了烃源岩对自源游离甲烷气的自生自储能力；后者的构造压力使烃源岩被动排烃,另外造成烃源岩中形成大量裂隙、节理,改善了储集层的孔渗条件和储集空间,在圈闭较好的构造部位有利于水合物的生成。4.对冻土特征、地质过程及融区的分析,发现沱沱河地区与国内外已知陆域水合物产出地冻土地温梯度基本接近,满足水合物形成的地温条件。研究区现存多年冻土层主要形成于珠穆朗玛冰期；构造-融区的断裂为烃类气体的运移通道。5.通过烃源岩地质特征研究,沱沱河地区上二叠统那益雄组含煤烃源岩中的煤质属无烟煤,且煤的灰分含量较高,变质程度较高,曾经历过煤型裂解气的主要生气阶段。但发现乌丽一带具有烃源岩出露面积广、沉积厚度大、后期构造变动适中等利于水合物形成的地质条件因素。6.通过对上二叠统那益雄组含煤岩系的岩石热解分析,岩石TOC(%)普遍0.4, Tmax (℃)介于408～555之间。氯仿沥青“A”含量较低,饱和烃比列达33.45～88.17%。有机质类型以腐泥腐殖型(Ⅱ2)为主,少数为腐殖型(Ⅲ)。镜质体最大反射率均值为3.41%,烃源岩处于高成熟-过成熟。基于生物标志化合物及有机质沉积环境分析,上二叠统那益雄组烃源岩有机质来源于陆生高等植物与水生生物的混合,沉积于强还原、高盐度的水体,利于有机质的大量保存。最有利的烃源岩为上二叠统含煤岩系,烃源岩评价为中等-好的级别。7.通过岩石地球物理特性差异,利用测井曲线对冻土层内含煤岩系泥岩、煤层及高灰分煤岩层进行解释,有效识别出深部51.55米的多个煤层,煤岩及碳质泥岩是含煤岩系烃源岩的生烃母质层。8.沱沱河地区天然气水合物形成条件要素依赖：适宜的地温梯度、自然地表低温、较厚的面状冻土、含煤层系、充足的气源、低强度的断裂构造及较好的储、盖层组合。那益雄组含煤层系烃源岩控制水合物气源,气体组分中甲烷比例超过99%,甲烷为热解气和生物气的混合成因,干燥系数反映出烃类气体为干气,极利于水合物的形成。9.较系统的分析了沱沱河地区天然气水合物生-储-盖等成藏地质条件,建立了天然气水合物圈闭成藏的4种模式(褶皱圈闭、断层及岩性圈闭、不整合面圈闭和冻土圈闭)；总结出影响水合物成藏的4个因素(高原隆升、活断层、融区及气候变暖)及烷烃气逸散的方式,其中第四纪气候变化与该地区冻土厚度增减、气水合物保存之间表现出耦合性。10.通过与祁连山木里盆地天然气水合物成藏模式的比较与探讨,提出沱沱河地区水合物成藏演化经历了有机质沉积保存阶段,烃源岩成岩、变质、生排烃阶段和水合物成藏阶段。11.根据沱沱河地区开心岭、乌丽两个地带天然气水合物成藏地质条件、有机地球化学指标参数,圈定3处气水合物有利成矿区带、3处有利勘查目标区,为客观评价本区气水合物资源潜力及天然气水合物勘查开发提供科学依据。
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P618.13

【参考文献】

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本文编号：1310678