主要烃源岩热演化特征

4．2．2．1 造山带南侧烃源岩热演化特征

1．震旦系陡山沱组烃源岩热演化特征

震旦系陡山沱组烃源岩在加里东期（375Ma）镜质体反射率普遍大于0．6％，有机质已进入低成熟—成熟阶段。在平面上具有南北低、中部高的特点，存在东、西两个高值区，在湘鄂西区宜恩—鹤峰—五峰一带和江汉平原区荆州—洪湖—崇阳一带成熟度相对较高，Ro大于0．8％，已进入生油高峰阶段；在京山—钟祥—秭归一线往北和张家界—慈利—岳阳一线以南地区有机质热演化程度逐渐降低，Ro小于0．6％，烃源岩处于未成熟热演化阶段。

震旦系陡山沱组烃源岩印支期镜质体反射率普遍大于1．0％，鄂西渝东区、湘鄂西区及江汉平原区的大部分地区Ro在1．5％以上，已进入高成熟演化阶段。在平面上呈西高东低，南北低、中部高的特点，鄂西渝东区、湘鄂西区有机质成熟度较江汉平原区高，Ro在2．0％以上，已进入过成熟阶段，其中，鹤峰—恩施一带热演化程度最高，Ro可达3．0％；江汉平原区以荆州—荆门地区热演化程度较高，Ro大于2．0％，也已进入过成熟阶段，向北烃源岩热演化程度逐渐降低，神农架—京山一线以北地区烃源岩Ro小于1．0％，处于低成熟—成熟演化阶段。

随着地层埋深的进一步加大，烃源岩成熟度随之增高，燕山早期（208Ma）震旦系陡山沱组镜质体反射率普遍大于1．5％，鄂西渝东、湘鄂西的大部分地区及江汉平原区的当阳—荆门—钟祥地区成熟度较高，Ro一般为2．0％～4．0％范围，处于过成熟演化阶段；恩施—宜恩—鹤峰一带、当阳—荆门一带Ro甚至达到了4．0％以上，反映震旦系烃源岩该期生烃作用减弱。在平面上烃源岩热演化依然表现为西高东低，南北低、中部高的特点，仙桃—南漳—神农架一线以北地区成熟度相对较低，反映古隆起对烃源岩演化具有控制作用，Ro一般小于1．5％，处于成熟—高成熟演化阶段。

2．下寒武统烃源岩热演化特征

下寒武统烃源岩在加里东期（375Ma）镜质体反射率普遍大于0．6％，进入成熟阶段。平面上表现为中部高、南北低的特点，在中部存在近东西向的两个高值区，即西部的宜恩—鹤峰—五峰一带和东部荆州—潜江一带热演化程度相对较高，且西部高东部低，Ro分别在1．0％、0．8％以上，已达到生油高峰。奉节—荆门—天门一线以北地区Ro小于0．6％，处于未熟—低熟阶段，反映了中扬子克拉通盆地北缘隆起带发育对烃源岩成熟度具有控制作用。

下寒武统烃源岩在印支期（235Ma）镜质体反射率普遍大于1．0％，已进入生油高峰阶段。平面上表现为中部高、南北低和西部高、东部低的特点，加里东期西部镜质体反射率高值区分解成利川—恩施—五峰、石柱—建南两个高值区，Ro在1．5％以上，其中宣恩—鹤峰一带烃源岩成熟度最高，Ro大于2．5％，已进入过成熟演化阶段；江汉平原区的当阳—潜江一带烃源岩有机质热演化程度相对较高，Ro在1．5％以上；中扬子北部神农架—京山—武汉一带为镜质体反射率低值区，Ro小于0．5％；鄂东南烃源岩成熟度相对较低，Ro一般为0．5％～1．0％。

燕山早期（208Ma）下寒武统烃源岩热演化程度进一步增强，湘鄂西和鄂西渝东区镜质体反射率普遍大于3．0％，处于过成熟热演化阶段。在平面上仍然表现为西部高东部低、中部高南北低的特点，西部石柱复向斜北部、宜恩—咸丰、桑植—永顺、建始一带最高，Ro大于4．0％。江汉平原区已也进入过成熟阶段，以当阳—荆门一带热演化程度最高，Ro在3．0％以上，向北和北东方向降低；沉湖—土地堂至崇阳—通山一带成熟度相对较低，Ro一般为1．0％～1．5％，往崇阳—通山方向成熟度逐渐增高。

3．志留系烃源岩热演化特征

志留系烃源岩在印支期（235Ma）成熟度平面分布表现为中部高、南北低的特点，湘鄂西区烃源岩镜质体反射率普遍大于0．6％，存在建南北和利川两个相对高值区，Ro大于0．8％，已进入成熟阶段；江汉平原区热演化程度相对较低，Ro一般为0．4％～0．6％，荆门—当阳、天门—仙桃一带成熟度略高，Ro大于0．6％，进入低成熟阶段；中扬子南、北两侧志留系烃源岩Ro普遍小于0．4％，处于有机质未成熟演化阶段。

志留系烃源岩在燕山早期（208Ma）镜质体反射率表现为中部高、南北低的特点，全区Ro普遍大于0．6％，鄂西渝东、湘鄂西区的大部分地区及江汉平原荆门—当阳一带仍然是有机质热演化程度相对较高的区域，Ro一般在1．0％以上，处于成熟阶段，最大值位于利川—建南地区，Ro大于1．4％，已进入高成熟阶段。

燕山晚期（137Ma）志留系烃源岩成熟度进一步增强，其分布格局与现今相似反映烃源岩成熟度受到印支期古构造控制。湘鄂西和鄂西渝东区Ro普遍大于2．0％，进入过成熟热演化阶段，丰都—万县以西，咸丰—鹤峰—五峰地区成熟度较高，Ro在2．5％以上；江汉平原区该时期普遍已进入高—过成熟阶段，发育荆州—荆门和天门—通山两个北西向的镜质体反射率高值区，以当阳—荆门一带热演化程度最高，北部地区Ro可达3．0％以上，鄂东南通山地区成熟度也较高，Ro在2．0％以上，进入过成熟阶段。研究区向北，至神农架—南漳地区Ro在1．0％以下，烃源岩处于成熟热演化阶段。

4．二叠系烃源岩热演化特征

二叠系烃源岩印支期（235Ma）成熟度平面上总体表现为中部高、南北低和西部高、东部低的特点，Ro一般为0．4％～0．5％，处于低成熟—未成熟的阶段，建南以北地区烃源岩热演化程度相对较高，Ro为0．6％～0．7％，进入成熟热演化阶段。中扬子向南、北两侧烃源岩热演化程度逐渐降低，在南漳—京山一线以北、常德—岳阳一线以南，Ro普遍小于0．3％。

燕山早期（208Ma）烃源岩成熟度分布特征与印支期相似，具有继承性。鄂西渝东和湘鄂西区二叠系烃源岩Ro普遍大于0．6％，进入成熟演化阶段；建南以北地区Ro在1．0％以上，已进入生油高峰；江汉平原区成熟度相对较低，Ro为0．4％～0．6％，处于未成熟—低成熟阶段。

燕山晚期（137Ma）二叠系烃源岩成熟度进一步增强，镜质体反射率全区普遍在1．0％以上。热演化程度较高的区域展布在建南—奉节一带、建始—恩施—咸丰一带、秭归西北部及当阳—荆门地区，Ro为1．5％～2．0％，进入高成熟演化阶段。桑植—荆州一线往南，天门—咸宁一线往东，京山—钟祥往北烃源岩成熟度逐渐降低，大部分地区Ro为0．5％～1．0％，处于低成熟—成熟阶段。

二叠系烃源岩成熟度现今表现为中部高、南北低的特点（图4－2－1）。在鄂西渝东地区建南以北一带、湘鄂西地区建始—恩施—咸丰一带、江汉平原地区的当阳—荆门和咸宁—通山一带及神农架南部地区具有较高的成熟度，Ro普遍在2．0％以上，其他地区大部分为1．0％～1． 5％，属于成熟—高成熟阶段，总的变化趋势表现为鄂西渝东、湘鄂西地区烃源岩热演化程度高于江汉平原地区，并向南、北两侧逐渐降低。

4．2．2．2 造山带北侧烃源岩热演化特征

造山带北侧主要烃源岩经历了多次构造运动，下古生界烃源岩热演化特征与上古生界类似，中生界虽也经历二次生烃，但初次成熟度低，生烃规模小，对烃灶影响不大。

针对区内勘探程度低的状况，本项目在实际钻井的基础上，从地震剖面上读取人工井以弥补钻井的空间分布不均和对构造的控制不足。其中，在六条地震剖面上读取74个人工井剖面，并参考地层等厚图补充了21个控制点（图4－2－2）。

根据造山带北侧探井热史反演及人工井正演结果，分区块、分构造单元分析下寒武统东坡组／雨台山组、中奥陶统马家沟组、下二叠统太原组、中二叠统山西组和下石盒子组主要烃源岩的热演化特征。

1．主要烃源岩埋藏期次及热演化史

（1）埋藏期次。造山带北侧古生界埋藏史较为复杂，各区块沉降幅度差异较大，晚期生烃的范围和强度各不相同，总体上主要经历了两次区域性埋藏期和一次区域隆升剥蚀差异埋藏期。

图4－2－1 二叠系烃源岩在65Ma时成熟度平面分布图

图4－2－2 造山带北侧实际热史反演钻井及正演人工井分布图

第一埋藏期：石炭纪至三叠纪全区整体沉降，古生界埋藏均衡加深。造山带北侧三叠纪沉积中心位于济源—中牟—太康—鹿邑一带，呈北西向展布，中心地区原始沉积厚度达2000～3000m，并向南北两侧变薄。三叠系是上古生界的第一套区域性上覆盖层，至三叠纪末期区内上古生界埋深2700～4000m。

第二埋藏期：为隆升剥蚀、差异埋藏期，印支—燕山期造山带北侧整体隆升剥蚀，仅在济源、谭庄—沈丘、汝南—东岳、黄口、临泉、阜阳等地区因接受数千米的侏罗系—白垩系沉积，而局部深埋。

第三埋藏期：喜马拉雅期受滨太平洋构造域影响，古生界区域性反转块断深埋，并最终定型。喜马拉雅早期裂陷埋深幅度最大（2000～7000m），晚期南华北整体坳陷下沉，古生界再度深埋（300～1200m）。

（2）烃源岩热演化特征。以上古生界为例，对北侧烃源岩的热演化期次进行分析，上古生界烃源岩热演化可分为三个时期。

第一演化期：上古生界煤系地层形成后至三叠纪末，盆地稳定均衡下沉，煤系地层在各地的埋藏深度变化不大，热演化增进均衡。三叠纪末，Ro值变化范围为0．6％～1．2％。最高演化区处于北部济源—中牟—太康—鹿邑一带，呈北西向环带状分布。

第二演化期：侏罗纪至白垩纪中晚期，区内构造显著分异。北部济源—开封—太康—鹿邑一带，因岩石圈减薄、软流圈上涌导致热演化急剧增加，古生界烃源岩Ro值达2．0％～3．0％以上；东部永夏、淮北地区因火成岩接触发生变质作用，导致隆起区热演化差异增大，局部煤层烘烤变质至天然焦炭；济源、谭庄—沈丘、汝南—东岳地区因接受2500～5000m侏罗系—白垩系沉积，Ro值递增1．0％～2．0％。

第三演化期：晚白垩世以来，研究区处于大陆裂谷最为活跃的时期，构造分异更加强烈。凹陷区煤系地层强烈深埋，热演化大幅增进。沉降较深的凹陷，如济源、中牟、鹿邑、谭庄－沈丘、洛阳－伊川等，古生界烃源岩Ro值递增1．0％～1．5％；沉降稍浅的凹陷，如襄城、倪丘集等凹陷，古生界烃源岩Ro值递增0．5％～1．0％。在新生代凹陷中煤系烃源岩形成了与凹陷形态一致的高演化带，而隆起、凸起和斜坡区因煤系地层再次沉降埋藏幅度较小，古生界烃源岩热演化未增加或增加甚微，Ro值仍保持在前期的水平。

2．主要烃源岩热演化特征

（1）下寒武统东坡组／雨台山组烃源岩。下寒武统东坡组／雨台山组烃源岩于早奥陶世进入低成熟—成熟阶段，Ro达到0．5％～1．0％，之后受加里东运动的影响，地层持续抬升至燕山末期（汝南－东岳凹陷部分区域在印支—燕山期沉积了数千米的火山碎屑岩，烃源岩进入高过成熟阶段）；古近纪早期接受沉积持续深埋，烃源岩热演化达到过成熟，Ro达到2．0％以上；古近纪中晚期，喜马拉雅运动该区再次抬升，新近纪初开始接受沉积，但埋深小于古近纪中期，烃源岩热演化程度保持在过成熟阶段。

（2）中奥陶统马家沟组烃源岩。中奥陶统烃源岩中二叠世末Ro介于0．3％～0．9％，襄城凹陷、淮南、淮北地区Ro较小，不到0．5％，谭庄－沈丘凹陷和鹿邑凹陷处于低成熟，太康隆起区已经进入成熟早期阶段；中三叠世末Ro介于0．5％～1．9％，太康隆起及其以北地区已达到高成熟，处于湿气阶段，由北向南从成熟到低成熟。

中侏罗世末Ro介于0．5％～2．3％，太康隆起及附近地区达到过成熟，其他地区处于成熟晚期，但东部淮南、淮北地区仍处于生油早期；早白垩世末Ro介于0．7％～2．5％，太康隆起成熟度升高，其他中西部地区处于成熟晚期，但东部淮南、淮北地区处于生油高峰。

渐新世末Ro介于1．1％～2．5％，大部分地区处于湿气阶段，太康隆起及附近地区成熟度继续增高处于干气阶段；现今Ro介于0．9％～2．7％。太康隆起及周边地区处于干气阶段，以南地区处于成熟晚期—高成熟，东部淮北地区也进入成熟阶段。

（3）下二叠统太原组烃源岩。下二叠统太原组烃源岩中三叠世末Ro介于0．3％～1．5％，南部地区达到低成熟—成熟早期，谭庄－沈丘凹陷处于生油早期阶段，中部地区处于生油高峰期，鹿邑凹陷北部与太康隆起进入湿气阶段。

中侏罗世末Ro介于0．9％～2．1％，谭庄－沈丘凹陷处于成熟早期，中部地区及太康隆起南部进入湿气阶段，太康隆起中部开始达到过成熟阶段；早白垩世末Ro介于1．1％～2．3％，大部分地区达到高成熟，太康隆起及以北地区达到过成熟。

渐新世末Ro介于1．1％～2．5％，南部地区处于生油晚期阶段，中部地区处于高成熟，鹿邑凹陷北部及太康隆起地区处于干气阶段；现今Ro介于1．1％～2．5％，大部分地区处于高成熟—过成熟阶段，太康隆起及周边地区已达到干气阶段，谭庄—沈丘南部局部地区成熟度较太康隆起低，现今处于生油晚期阶段。

（4）中二叠统（山西组、下石盒子组）烃源岩。中二叠统（山西组、下石盒子组）烃源岩中三叠世末Ro介于0．5％～1．5％，洛阳－伊川、襄城、谭庄－沈丘、倪丘集凹陷部分进入低成熟，鹿邑凹陷南部进入成熟早期，鹿邑凹陷北部与太康隆起进入湿气阶段。

中侏罗世末Ro介于0．9％～2．1％，洛阳－伊川、襄城、谭庄－沈丘、倪丘集凹陷处于低成熟—成熟早期，往北逐渐进入成熟晚期，鹿邑凹陷北部进入湿气阶段，南部处于生油高峰，太康隆起中部开始达到过成熟度。

早白垩世末Ro介于1．1％～2．3％，太康隆起及其北部地区已达到过成熟，鹿邑凹陷进入湿气阶段，洛阳－伊川、襄城、谭庄－沈丘、倪丘集凹陷进入成熟—高成熟阶段。

渐新世末Ro介于1．1％～2．5％，洛阳－伊川、襄城、谭庄－沈丘、倪丘集凹陷处于生油晚期阶段，中部地区达到高成熟，鹿邑凹陷北部及太康隆起地区处于干气阶段；现今Ro介于1．1％～2．7％，与渐新世末相比成熟度变化不大，局部略有增高。