Question

热作用决定含煤岩系有机质演化进程

Answer 1

含煤岩系有机质演化形成气(油)过程与其他沉积岩系有机质一样，可以划分为三个阶段：浅埋藏微生物作用阶段、中埋藏干酪根热降解阶段、深埋藏热裂解演化阶段。有的学者将这三个阶段与成岩作用联系起来称之为：成岩作用的初期阶段、成岩作用后生阶段及变生作用阶段(张义纲，1991)。3个演化阶段都受制于热作用，微生物作用也不例外。因为30～50℃是微生物作用最活跃的阶段，也需要有一定的热作用。3个演化阶段以2个门限值为界：R_o＝0.5%为上门限，R_o＝1.3%为下门限。R_o＜0.5%是以生化作用为主的阶段，以生成生物气为主；R_o＞0.5%～R_o＜1.3%为干酪根热降解演化作用阶段，以生成液态烃为主；R_o＞1.3%为高-过成熟液态烃热裂解演化生成干气阶段。据此，将所有含油气盆地纵向上划分为：生物气生成环境、液态烃生成环境和气态烃生成环境。以Ⅰ、Ⅱ型干酪根为主的海相和湖相有机质与以Ⅲ型干酪根为主的含煤岩系有机质，在R_o＞0.5%～R_o＜1.3%干酪根热降解演化作用阶段差别明显，前者以生油为主，生气为辅；后者以生气为主，生油为辅。也就是说，含煤岩系有机质演化的全过程，都以生成煤成气作用为主。

由于含煤盆地构造发育演化历史、地温场及沉降速率不同，每个含煤盆地3个演化阶段和2个门限值所对应的地温、埋藏深度差别很大，导致含煤盆地转化成为含气(油)盆地的特点不同(图9-17)。

图9-17 松辽、渤海湾、塔里木盆地3层结构与两个门限深度差异示意图

图9-17表明，地温场较高的含煤盆地，有机质演化速率明显高于地温场较低的含煤盆地；由于温度与时间是乘积和互补关系，有机质演化历史长的含煤盆地，所经历的地温场可以相对偏低；含煤岩系时代较新者，有机质达到同一演化阶段所需要的温度相对要高。

琼东南盆地崖城组含煤岩系，因处于高地温场区(地温梯度为40～45℃/km)和含煤岩系时代较新，有机质进入成熟演化阶段所需要的温度约为100～110℃，所对应的深度为2500～3300m(图9-18)。

图9-18 琼东南盆地三层结构剖面示意图

(据冯福闿等，1994)

塔里木盆地库车坳陷侏罗纪含煤岩系，因为时代相对较老，处于低地温场(地温梯度为15～22℃/km)，演化时间较长，进入同一成熟演化阶段所需要的温度仅为60～80℃，所对应的深度为4000～4500m(图9-19)。

图9-19 塔里木盆地三层结构示意图

(据冯福闿等，1994)

表明了盆地的热作用特点，地温梯度的高低对盆地中有机质演化速度、油气相态的空间分布有关键作用(表9-18)。

表9-18 中国主要盆地三层结构与两个门限深度差异简表

^*四川、鄂尔多斯盆地为上升腐蚀盆地，门限深度系现在埋藏深度。注：虚线是恢复后的原来埋藏深度