主要烃源岩生烃期分析

4．2．3．1 沉积－埋藏史分析

1．中扬子地区沉积－埋藏史分析

前印支期的沉积埋藏演化具有相似性，总体以平稳持续沉降为主，只在加里东运动造成一次较大的抬升，形成区域性的暴露剥蚀。印支期以来构造改造相对多样化，构造抬升、冲断、拉张等活动频繁、剧烈，对油气的成藏、聚集造成一定的改造和破坏作用，沉积－埋藏史平面上表现略有差异，根据海相地层上覆上三叠统—侏罗系和白垩系—古近系发育情况可分为挠曲浅埋型、反转深埋型、持续抬升型、抬升暴露型。

（1）挠曲浅埋型。此类型见于江汉平原区当阳、沉湖—土地堂地区，以当深3井、簰深1井（图4－2－3）为代表。印支期之前一直处于一种持续沉积、深埋的状态，燕山早期以来随着盆缘东秦岭－大别造山带前陆冲断发育前陆挠曲盆地，沉积厚度较大的上三叠统—侏罗系，至晚侏罗世埋深达到最大；古近纪末期，其间经拉张、抬升剥蚀、沉积间断等影响，但白垩纪—古近纪地层沉积残存厚度较小。

图4－2－3 簰深1井沉积埋藏史图

（2）持续抬升型。主要发育于湘鄂西区地区，以石门杨家坪剖面为代表（图4－2－4）。在沉积埋藏初期，即加里东期以前处于持续沉降深埋的过程，印支运动以后，地层抬升遭受剥蚀，但强度相对较小，印支晚期运动以来，一直处在构造抬升背景之下，燕山运动将本区的上古生界剥蚀暴露地表，喜马拉雅运动期间进一步剥蚀，现今地表局部地区出露震旦系—下古生界。

图4－2－4 石门杨家坪剖面沉积埋藏史图

（3）反转深埋型。此类型见于江汉平原区陆相断陷盆地发育区，如潜江、江陵凹陷等，燕山早期之前的沉积－深埋史与挠曲浅埋型相似，但燕山晚期伴随着主造山期后的应力松弛、反转断陷，发育巨厚的白垩纪—古近纪陆相沉积，如在潜江凹陷白垩系底的最大深度达12 000m，古近系底达7000m，使得该区地层埋深第一次达到最大。晚白垩世—古近纪的二次深埋使得有机质的热演化程度进一步加强，烃源岩可能存在二次生烃的现象。

（4）抬升暴露型。此类型广泛见于江汉平原及周缘地区，如黄陵隆起、大洪山地区、鄂东—鄂东南地区等，以武5井、6井，台1井、2井等为代表。这些地区在印支晚期—燕山早期为前陆冲断带或隆起带，地层构造抬升幅度大，在燕山晚期反转块断造山成为地垒或持续隆升遭受剥蚀，现今地表主要出露震旦系—古生界，黄陵隆起地区甚至盆地基底已经隆升至地表。

2．南华北地区沉积－埋藏史分析

造山带北侧构造运动复杂，不同地区／凹陷的埋藏史存在较大差异，沉积－埋藏史可划分以下四种类型：

（1）持续抬升型。包括太康隆起、淮南、淮北、永夏以及豫西的各大煤田矿区。从印支期到喜马拉雅中晚期继承性隆升剥蚀，三叠系剥蚀殆尽，上古生界亦遭受较为强烈的剥蚀（图4－2－5）。后期因构造及异常热力作用影响，实际的热演化却十分复杂。其中太康隆起受印支—燕山期异常热力作用，导致虽未再度深埋，但Ro值递增2．0％以上；永夏、淮北地区因火山活动引起接触变质，Ro差异极大；豫西含煤区受滑动构造作用，主力煤层呈异常演化特征。这些地区因构造、烃源岩热史复杂，除印支期生烃外，异常演化对成烃、成藏的影响有待进一步研究分析。

图4－2－5 太康隆起南3井埋藏史图

（2）晚期浅埋型。以临汝盆地为代表，上古生界保存完整，三叠系残存厚度1000～2200m，喜马拉雅期沉降幅度较小（400～2600m），以印支期生烃为主，无晚期生烃条件（图4－2－6）。该类地区古生界及其早期烃源岩生成的烃类在印支期可能遭到一定的破坏，中新生界烃源岩因后期埋深较小，成熟度较低，生烃有限，生烃期与构造配置关系较差。

图4－2－6 临汝盆地埋藏史图

（3）持续深埋型。包括济源、谭庄－沈丘、汝南－东岳、黄口等凹陷，因中、新生代沉降幅度差异极大，其热演化史和生烃史各不相同。

济源凹陷：为继承性凹陷，处于造山带北侧三叠系的沉积沉降中心，三叠纪末期上古生界烃源岩进入生油高峰；燕山晚期地壳继续下沉，古生界埋深大于7000m，Ro递增达2．0％以上，同时处于富县—济源—中牟—太康异常热力带内，受沉积深埋以及异常热力共同作用，至燕山晚期古生界热演化达3．0％以上；喜马拉雅期再次深埋至万米左右。因此该凹陷印支期为古生界的主要生油期，燕山期为生气高峰期，生成的烃类在印支—燕山期可能遭到一定的破坏，至喜马拉雅期因烃源岩生气能力已近枯竭，生烃规模小（图4－2－7）。

谭庄－沈丘、汝南－东岳凹陷：受印支期构造运动的影响，造山带北侧中南部隆升回返，至燕山中期不仅区内厚约2000m的三叠系剥蚀殆尽，且上古生界亦剥蚀200～500m；燕山中晚期沉积4000～6000m厚的侏罗系—白垩系而再度深埋；喜马拉雅期汝南—东岳地区新生界沉降幅度相对较小［小于等于2000m，而谭庄—沈丘地区新生界厚度达2000m以上，最大达6000m以上（图4－2－8）］。该类地区具2～3个生烃期，燕山期初始Ro相对较低（0．6％～1．0％），终止成熟度高（Ro＞2．0％），燕山期为其主要生烃期，北部区域存在一定范围的喜马拉雅期生烃期。汝南—东岳地区勘探程度极低，古生界的保存及分布不清，晚期生烃范围有待进一步勘探落实，其资源潜力有待进一步研究评价。

图4－2－7 济源凹陷济参1井埋藏史图

图4－2－8 谭庄凹陷巴1井埋藏史图

黄口凹陷：三叠纪晚期—侏罗纪中期隆升剥蚀，原始沉积厚度大于2000m的三叠系全部剥蚀，二叠系亦剥蚀300～600m，燕山中晚期沉积2000～4000m的晚侏罗世—早白垩世地层，上古生界埋深与三叠纪末期基本持平（深凹区略有增加），热演化变化不大；喜马拉雅期沉积了2500～4000m的新生界，深凹陷区煤系地层埋深达4000m以上，局部高达10 000m，热演化大幅增进，具备晚期成烃条件（图4－2－9），与谭庄－沈丘凹陷具有相似的晚期生烃条件。

图4－2－9 黄口凹陷埋藏史图

（4）反转深埋型。包括洛阳－伊川、襄城、倪丘集、鹿邑等众多凹陷，是在华北地台基础之上经印支—燕山晚期隆升剥蚀后发育的新生代断陷。喜马拉雅期的初始成熟度较低（Ro值为0．7％～1．2％），由于块断改造，上古生界煤系地层再度深埋至4000～6000m（图4－2－10），局部达8000m以上，热演化大幅增进（Ro值为0．5％～2．0％），晚期生烃条件较好。其晚期生烃的范围、规模受新生代凹陷大小与沉降规模所控制。

襄城凹陷二次生烃平均初始成熟度Ro值为0．7％～1．0％，终止成熟度约1．5％（图4－2－10）；鹿邑凹陷喜马拉雅期的初始成熟度极高，Ro达1．0％～3．48％，主要为2．0％～2．5％，晚期成烃条件较差，主体部位新生界厚度最大达7000m以上，古生界埋深近万米，虽具一定晚期成烃潜力，但以前喜马拉雅期生烃为主。

洛阳—伊川地区，上古生界及三叠系均保存较好，仅上三叠统部分剥蚀，喜马拉雅期初始成熟度0．8％～1．2％，终止成熟度2．0％～3．0％，二次生烃面积990km2，是造山带北侧上古生界喜马拉雅期二次生烃面积最大的地区。

持续深埋型和晚期深埋型这两类凹陷尽管多为多层系叠合区，但主要为印支、喜马拉雅两期生烃，且以喜马拉雅期为主要生烃期。中生界烃源岩因后期埋深较大，喜马拉雅期达到了生烃高峰，局部存在上古生界晚期生烃。

4．2．3．2 烃源岩生烃期分析

1．中扬子地区有机质生烃演化阶段及热演化的关键时期

（1）热史拟合。湘鄂西区：震旦纪—早奥陶世古地温梯度变化不大，震旦纪为2．17℃／100m，寒武纪为2．15℃／100m，奥陶纪为2．19℃／100m；中奥陶世华南地区构造运动加剧，使得志留纪地温梯度略有升高为2．28℃／100m，志留纪末期受广西运动的影响，石炭纪略高为2．47℃／100m，二叠纪为2．97℃／100m，三叠纪—白垩纪为2．25℃／100m。喜马拉雅期地温梯度降低，古近纪为1．8℃／100m。通过石门杨家坪剖面实测Ro值拟合古地温，结果展示二者拟合较好，说明热史模拟结果可信。

图4－2－10 襄城凹陷高1井埋藏史图

江汉平原区：印支期之前盆地整体构造活动弱，古地温梯度变化不大，志留纪—石炭纪为3．0℃／100m，二叠纪为3．5℃／100m；印支期以来构造活动性增强，深部热扰动导致地温梯度相对升高，早－中三叠世为2．89℃／100m，晚三叠世—侏罗纪为2．34℃／100m；燕山晚期—喜马拉雅早期岩浆活动强烈，地温梯度升高，当阳地区白垩纪—古近纪为3．6℃／100m，沉湖地区受岩浆活动影响较小，白垩纪—古近纪为2．1℃／100m。选择簰深1井进行实测Ro拟合的古地温，拟合效果亦较好，说明热史模拟的可信程度较高。

（2）主要烃源层系生烃期次。湘鄂西地区：以石门杨家坪剖面为例，确定湘鄂西区各套烃源岩热演化阶段及定型的关键时期。从表4－2－2可知，震旦系烃源岩进入成熟阶段（Ro＞0．6％）的时间大约为早志留世，晚二叠世达到高成熟阶段（Ro＞1．35％），早三叠世末进入过成熟阶段（Ro＞2．0％）；下寒武统烃源岩在早志留世进入成熟阶段，早三叠世进入高成熟阶段，晚三叠世进入过成熟阶段；志留系烃源岩在晚三叠世早期进入成熟阶段，晚三叠世晚期进入高成熟阶段，早侏罗世进入过成熟阶段；二叠系烃源岩大约在中三叠世进入成熟生油阶段，早侏罗世进入高成熟阶段。

表4－2－2 湘鄂西地区石门杨家坪烃源岩热演化表（℃）

大约在208Ma受燕山早期运动影响，烃源岩达到最大埋深后开始抬升，直到现今。因此，各套烃源岩热演化的关键定型期在燕山期。下震旦统、下寒武统、上奥陶统—志留系和二叠系烃源岩最终热演化成熟度Ro分别为4．66％、4．61％、2．47％、1．64％。

江汉平原地区：选择簰深1井进行热模拟，分析各套烃源层的热演化过程，确定其热演化定型的关键时期。从表4－2－3可知，震旦系烃源岩进入成熟阶段的时间为早志留世，在早三叠世晚期达到高成熟阶段（Ro＞1．35％），晚三叠世进入过成熟阶段（Ro＞2．0％）；下寒武统烃源岩在中志留世进入成熟阶段，晚三叠世进入高成熟阶段，早侏罗世进入过成熟阶段；志留系烃源岩在早三叠世进入成熟阶段，中侏罗世早期进入高成熟阶段，晚侏罗世进入过成熟阶段；二叠系烃源岩在早侏罗世进入成熟生油阶段，中白垩世进入高成熟阶段，晚白垩世末下二叠统烃源岩进入过成熟热演化阶段。

表4－2－3 江汉平原地区簰深1井烃源岩热演化表（℃）

大约在65Ma受喜马拉雅运动影响，地层遭受抬升、剥蚀作用，烃源岩热演化最终停滞、定型。下震旦统、下寒武统、上奥陶统—志留系和二叠系烃源岩最终热演化成熟度Ro分别为4．66％、4．61％、3．65％、1．75％～2．02％。

2．南华北主要烃源岩生烃期次分析

根据热史恢复结果，结合地层埋藏史及代表性探井主要烃源岩成熟度史，对造山带北侧的主要构造单元进行主要烃源岩成熟度史分析。

（1）太康隆起太参3井。太参3井揭示了中奥陶统和中下二叠统主要烃源岩。中奥陶统马家沟组烃源岩在250Ma开始成熟，到244Ma一直处于成熟早期，240Ma后进入高成熟阶段，233Ma进入过成熟阶段，现今Ro值最高达2．4％；下二叠统烃源岩从244Ma进入成熟早期，239Ma进入成熟晚期阶段，236Ma进入高成熟阶段，230Ma进入过成熟阶段（图4－2－11）。中二叠统进入各阶段的时间与下二叠统基本相同。

图4－2－11 太康隆起太参3井主要烃源岩成熟度史

早二叠世后，太康地区连续沉积了二叠系与巨厚的三叠系，中奥陶统烃源岩与二叠系烃源岩迅速深埋，烃源岩开始生烃并达到生烃高峰，随着埋深加大、地温增高，逐渐进入高成熟—过成熟阶段。三叠纪末，印支—燕山期地层抬升剥蚀，烃源岩热演化停止，新近纪再次接受沉积，但后期埋深不大，现今烃源岩热演化程度停滞于印支期。因此，太康隆起上古生界及其以下烃源岩的主生烃期为印支期。隆起东部印支末期—燕山期火成岩活动强烈，油气保存条件差，现今烃源岩生烃潜力有限，仅为干气；隆起西部中三叠统以上地层剥蚀殆尽，不存在有效烃源岩。

（2）鹿邑凹陷周参7井。周参7井揭示了中奥陶统及中下二叠统烃源岩。中奥陶统烃源岩在254Ma开始成熟，244Ma处于成熟早期，239Ma进入高成熟期，228Ma进入过成熟阶段，现今Ro在2．2％左右。二叠系烃源岩250Ma进入成熟早期，240Ma进入成熟晚期，220Ma进入过成熟阶段。

中奥陶末期，鹿邑凹陷抬升剥蚀，中奥陶统烃源岩埋深较浅，地层温度较低，处于未成熟阶段；晚石炭世后接受沉积，一直到中三叠世末，地层迅速埋深，晚二叠世末期，中奥陶统及中下二叠统烃源岩陆续开始生烃并进入生烃高峰期，中晚三叠世进入过成熟阶段；印支—燕山期整体抬升，烃源岩停止演化；古近纪鹿邑凹陷北部地区沉积了1000多米后，喜马拉雅运动再次抬升剥蚀，新近纪稳定沉降，鹿邑凹陷北部地区与太康隆起相似，深度小于三叠纪的最大埋深，现今烃源岩热演化程度停滞于印支期；凹陷西南部地区新生界埋深较大，烃源岩存在晚期生气的可能。

（3）襄城凹陷襄5井。襄5井揭示了中、下二叠统烃源岩。下二叠统烃源岩在243Ma开始成熟，212Ma进入成熟早期，并一直持续到现在，现今Ro值为0．86％。中二叠统烃源岩在225Ma开始成熟，比下二叠统烃源岩开始成熟时间稍晚，现今Ro值为0．73％左右，处于成熟早期。

二叠纪沉积后，由于襄城凹陷不是三叠纪沉降中心，三叠系厚度不大，二叠系烃源岩经过一定的埋深开始成熟。从晚三叠世开始的印支运动和燕山运动导致地层抬升剥蚀，地温降低，二叠系烃源岩停止演化。喜马拉雅期二叠系烃源岩再次深埋，烃源岩继续演化，成熟度增高，开始晚期生烃。

（4）谭庄－沈丘凹陷周16井。周16井揭示了中、下二叠统烃源岩，下二叠统烃源岩220Ma开始成熟，随之构造抬升，热演化停止，直到120Ma深埋并重新开始演化，到99．6Ma时期一直处于生烃高峰期，99．6Ma以后地层再次抬升，温度降低，生烃缓慢，虽后期地层再次下降，但热流值降低，地温没有升高，现今依然处于成熟早期。中二叠统烃源岩203Ma进入低成熟阶段，102Ma进入成熟早期，后期由于地温变化不大，成熟度基本不再增加。

中二叠世，谭庄－沈丘凹陷二叠系烃源岩第一次达到最大埋深，烃源岩进入成熟早期，印支运动使地层抬升剥蚀，地温降低，热演化停滞，早白垩世再次接受沉积，燕山运动还导致基底热流值升高，烃源岩进入生烃高峰期。晚侏罗世地层再次抬升遭受剥蚀，生烃缓慢，古近纪沉积使二叠系烃源岩第三次埋深，北部地区深埋和地温较大超过早白垩世烃源岩热演化程度，进入高成熟甚至过成熟阶段，下白垩统烃源岩也进入低成熟—成熟阶段。谭庄－沈丘凹陷的多次深埋造成了中、下二叠统烃源岩多次生烃，与太康隆起、鹿邑凹陷北部存在着一定的差异。

（5）汝南－东岳凹陷周参6井。周参6井由于古近系直接覆盖于寒武系之上，缺失奥陶系、二叠系，仅发育下寒武统东坡组烃源岩。东坡组烃源岩491Ma进入低成熟阶段，480Ma进入生烃高峰早期，之后地层长期抬升剥蚀、停止生烃，直到古近纪再次沉降后地层温度升高，烃源岩受热温度超过一次生烃停止时的生烃温度，存在晚期生烃潜力（图4－2－12）。

综上所述，上古生界烃源岩由于受到多期次埋藏－抬升作用，因而具有多期生烃的特点。根据构造演化及烃源岩演化史分析，自上古生界煤系地层沉积后，经历了印支期、燕山期和喜马拉雅期三期沉降和演化，相应存在印支期、燕山期和喜马拉雅期三期生烃。

通过对区内各单井的生烃期次分析，认为造山带北侧中新生代凹陷主要烃源岩生烃期次分布如下：汝南－东岳凹陷下寒武统雨台山组／东坡组烃源岩有两个生烃期，奥陶纪为主生烃期，古近纪为二次生烃期；中奥陶统烃源岩及太康隆起、豫西隆起区、鹿邑凹陷北部中下二叠统烃源岩只有中－晚三叠世一个生烃期。洛阳－伊川、襄城、谭庄－沈丘、倪丘集凹陷及鹿邑凹陷南部的中下二叠统烃源岩存在两个以上生烃期，第一期为中－晚三叠世，最有效的一次为喜马拉雅期；上三叠统、下白垩统烃源岩虽然也存在二次生烃，但印支末期、燕山末期其成熟度较低，主生烃期在喜马拉雅期。