胡安平，沈安江，陳亞娜，張建勇，梁 峰，王永生

(1.中國(guó)石油 杭州地質(zhì)研究院，杭州 310023； 2.中國(guó)石油 碳酸鹽巖儲(chǔ)層重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州 310023)

可靠的構(gòu)造—埋藏史曲線為含油氣盆地?zé)N源巖生排烴史恢復(fù)、儲(chǔ)層成巖—孔隙演化史和烴類運(yùn)移前有效孔隙判識(shí)、油氣成藏期次重建提供重要的背景圖件[1-2]，不同的目的層系、同一目的層系處于不同的區(qū)域構(gòu)造背景均具有不同的構(gòu)造—埋藏史，重建難度大。

前人[3-4]主要基于區(qū)域地質(zhì)背景、地層剝蝕厚度、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)幕次等地質(zhì)認(rèn)識(shí)，定性恢復(fù)盆地構(gòu)造—埋藏史，但恢復(fù)存在很大的不確定性，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是基于區(qū)域地質(zhì)背景的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)幕次認(rèn)識(shí)存在不確定性，即使是同一區(qū)域構(gòu)造背景和同一目的層系，不同的學(xué)者從不同的角度出發(fā)會(huì)得出不同的認(rèn)識(shí)，這導(dǎo)致構(gòu)造—埋藏史曲線側(cè)向震蕩頻率的不確定性；二是地層剝蝕厚度恢復(fù)存在不確定性，前人主要基于區(qū)域地質(zhì)背景定性恢復(fù)地層剝蝕厚度，或通過包裹體均一溫度恢復(fù)目的層系曾經(jīng)經(jīng)歷的埋藏深度，再與現(xiàn)今埋藏深度比對(duì)，計(jì)算地層剝蝕厚度，但熱液礦物中的包裹體均一溫度肯定大于地層溫度，成巖產(chǎn)物包裹體均一溫度也不總是代表地層最大埋深時(shí)的溫度，地層剝蝕厚度計(jì)算誤差大，這導(dǎo)致了構(gòu)造—埋藏史曲線垂向震蕩幅度的不確定性。除包裹體均一溫度外(并非總能找到可供均一溫度測(cè)試的包裹體)，XU等[5]、邱楠生等[6]應(yīng)用多種古溫標(biāo)法(磷灰石和鋯石裂變徑跡、磷灰石和鋯石(U-Th)/He、鏡質(zhì)體反射率)重建目的層系的古地溫史，結(jié)合地溫梯度，重建構(gòu)造—埋藏史，但僅適用于碎屑巖或夾碎屑巖的碳酸鹽巖地層，不適用于純碳酸鹽巖地層。而且，由于中國(guó)海相碳酸鹽巖經(jīng)歷多旋回構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的疊加改造，構(gòu)造—埋藏史更為復(fù)雜，即使是同一包裹體均一溫度，可以對(duì)應(yīng)不同的地質(zhì)年齡，無法建立絕對(duì)年齡坐標(biāo)系下的構(gòu)造—埋藏史曲線。

近幾年中國(guó)石油碳酸鹽巖儲(chǔ)層重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的碳酸鹽礦物激光原位U-Pb同位素測(cè)年技術(shù)[7-8]、團(tuán)簇同位素測(cè)溫(Δ47溫度)技術(shù)[9-10]為構(gòu)造—埋藏史重建提供了新的解決方案。碳酸鹽膠結(jié)物與磷灰石、鋯石不同，代表了碳酸鹽沉積物從表生到埋藏整個(gè)構(gòu)造—埋藏—成巖疊加改造過程的地質(zhì)記錄，只要能找到足夠期次的膠結(jié)物，就可以建立絕對(duì)年齡座標(biāo)系下的構(gòu)造—埋藏史曲線。該技術(shù)的理論基礎(chǔ)是碳酸鹽巖中的方解石或白云石膠結(jié)物都是特定地質(zhì)年齡、埋藏深度和溫度背景下的產(chǎn)物，通過方解石或白云石膠結(jié)物U-Pb同位素測(cè)年和團(tuán)簇同位素(Δ47)測(cè)溫，結(jié)合古地溫梯度，就可求取絕對(duì)年齡坐標(biāo)系下該膠結(jié)物的埋藏深度，碳酸鹽膠結(jié)物的期次越多，建立的成巖序列越完整，測(cè)得的同位素年齡和Δ47溫度的約束點(diǎn)就越多，建立的構(gòu)造—埋藏史曲線就越符合地質(zhì)實(shí)際。與前人的構(gòu)造—埋藏史重建技術(shù)對(duì)比，該技術(shù)具有以下2個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)：一是適用于純的經(jīng)歷多旋回構(gòu)造改造的海相碳酸鹽巖地層；二是通過同位素年齡和Δ47溫度的約束，構(gòu)造—埋藏史曲線由定性走向定量。

震旦系燈影組是四川盆地非常重要的勘探層系，川中地區(qū)發(fā)現(xiàn)了近萬億立方米的儲(chǔ)量規(guī)模，烴源被認(rèn)為主要來自下寒武統(tǒng)筇竹寺組黑色泥巖[11]，成藏地質(zhì)過程重建是勘探領(lǐng)域拓展和評(píng)價(jià)的關(guān)鍵。前人對(duì)川中地區(qū)燈影組油氣成藏也做過大量的研究工作，取得很多認(rèn)識(shí)，但仍存在較大分歧[12-18]，主要是不同學(xué)者基于不同構(gòu)造運(yùn)動(dòng)幕次、地層剝蝕厚度等地質(zhì)認(rèn)識(shí)建立的具多解性的構(gòu)造—埋藏史曲線造成的。因此，本文以四川盆地震旦系燈影組為例，闡述了一種基于U-Pb同位素年齡和團(tuán)簇同位素(Δ47)溫度約束的更加可靠的構(gòu)造—埋藏史曲線重建方法，為成烴、成儲(chǔ)和成藏史研究提供非常重要的背景圖件。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

四川盆地震旦系燈影組自下而上可劃分為燈一、燈二、燈三和燈四段[19-20]，以臺(tái)地相沉積為主[19,21](圖1)。燈一段沉積是晚震旦世早期海侵的產(chǎn)物，主要為淺灰—深灰色層狀泥粉晶白云巖，夾砂屑和藻屑白云巖，與下震旦統(tǒng)陡山陀組呈整合或假整合接觸，厚300～450 m；燈二段沉積早期至沉積晚期，由淺水臺(tái)地藻紋層和藻砂屑白云巖沉積(重結(jié)晶后呈粉—細(xì)晶白云巖)轉(zhuǎn)變?yōu)楦嘣茙r及膏鹽巖沉積，海水鹽度的增加有利于微生物的繁殖，發(fā)育葡萄花邊狀構(gòu)造，殘留孔洞發(fā)育，受桐灣運(yùn)動(dòng)Ⅰ幕影響，使燈二段抬升遭受風(fēng)化剝蝕，形成近南北向展布的侵蝕谷[22]，與上覆地層呈假整合接觸，厚400～800 m；燈三段沉積早期發(fā)育海侵相的泥巖，向南西方向泥巖逐漸減薄消失，晚期發(fā)育淺水臺(tái)地泥粉晶白云巖和顆粒灘沉積；燈四段沉積期是臺(tái)內(nèi)裂陷發(fā)育的鼎盛期[22-23]，臺(tái)緣和臺(tái)內(nèi)微生物丘灘復(fù)合體發(fā)育，巖性主要為藻紋層或藻疊層白云巖，基質(zhì)孔和孔洞發(fā)育，受桐灣運(yùn)動(dòng)Ⅱ幕影響，使燈四段遭受不同程度的淋濾和剝蝕，與上覆地層呈假整合接觸，殘留厚度30～400 m。燈影組構(gòu)造—巖相古地理特征對(duì)成儲(chǔ)有重要的控制作用。

圖1 四川盆地震旦系構(gòu)造和古地理背景(a)及燈影組綜合柱狀圖(b)Fig.1 Tectonic and paleogeographic backgroundof Sichuan Basin during Sinian (a) and integrated histogram of Dengying Formation (b)

四川盆地加里東古隆起自燈影組沉積以來，經(jīng)歷了5期構(gòu)造演化階段[24]。(1)加里東旋回早期構(gòu)造演化階段：發(fā)生桐灣Ⅰ幕和桐灣Ⅱ幕兩期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，分別導(dǎo)致燈二段和燈四段的抬升和剝蝕。(2)加里東旋回中晚期構(gòu)造演化階段：寒武紀(jì)—奧陶紀(jì)發(fā)生了3次超覆沉積與3次隆升剝蝕，分別為興凱運(yùn)動(dòng)、郁南運(yùn)動(dòng)和都勻運(yùn)動(dòng)；志留紀(jì)末期的廣西運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致川中加里東古隆起整體抬升剝蝕，并與二疊系呈平行不整合接觸。(3)海西期構(gòu)造演化階段：上揚(yáng)子區(qū)泥盆系—石炭系整體隆升剝蝕，石炭紀(jì)末受云南運(yùn)動(dòng)影響，川中進(jìn)一步遭受剝蝕；二疊紀(jì)四川盆地主體處于沉降沉積期，東吳運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致茅口組遭受剝蝕。(4)印支—燕山期構(gòu)造演化階段：中晚三疊世之交的印支運(yùn)動(dòng)完成了四川盆地由海相向陸相沉積的轉(zhuǎn)換，中下三疊統(tǒng)遭受不同程度的剝蝕。(5)喜馬拉雅期構(gòu)造演化階段：古隆起東段的高石梯—龍女寺相對(duì)穩(wěn)定，埋深大，而古隆起西段的樂山—資陽強(qiáng)烈褶皺，埋深小。構(gòu)造演化對(duì)四川盆地?zé)粲敖M白云巖儲(chǔ)層改造、油氣成藏及演化具重要的控制作用[21,25]。

2 樣品、方法和測(cè)試結(jié)果

2.1 樣品的制作和測(cè)試

本文樣品來自研究區(qū)的高石6井(燈二段，5 363.04 m)、高石1井(燈四段，4 985.00 m)、磨溪22井(燈二段，5 418.70 m和5 416.90 m)、磨溪9井(燈二段，5 422.10 m)和峨邊先鋒剖面(燈二段)、南江楊壩剖面(燈二段)、旺昌鼓城剖面(燈二段)(圖1a)。選擇孔洞和裂縫發(fā)育、且充填有多期碳酸鹽膠結(jié)物、溶蝕和膠結(jié)特征清晰、相互交割關(guān)系明顯、易于建立完整可靠成巖序列的樣品(圖2)。

圖2 四川盆地震旦系燈影組沉積成巖組構(gòu)特征和產(chǎn)狀

2.1.1 樣品和薄片的制作

(1)將樣品切成直徑約1.5～2.5 cm，厚約0.8 cm的圓柱體，沿切面兩邊做成2個(gè)平行樣。共切制15個(gè)樣品的平行樣(共30個(gè)平行樣)和30個(gè)薄片。

(2)對(duì)每個(gè)樣品其中1個(gè)平行樣制作薄片A(厚30 μm)，另1個(gè)平行樣制作薄片B (厚100 μm)，兩個(gè)平行樣的殘留實(shí)體樣均可用于制作粉末樣品。

(3)薄片A鏡下特征觀察，明確膠結(jié)物的類型、特征和期次。本文通過薄片A的觀察，識(shí)別出7期白云石沉積成巖組構(gòu)，分別為藻紋層或藻疊層白云石圍巖、同心環(huán)邊狀白云石、放射狀白云石、紋層狀白云石、細(xì)中晶白云石、充填裂縫的粗晶—鞍狀白云石、充填孔洞的粗晶—鞍狀白云石，成巖序列清晰(圖2)。根據(jù)測(cè)年數(shù)據(jù)，充填裂縫的粗晶—鞍狀白云石和充填孔洞的粗晶—鞍狀白云石各可區(qū)分出3期(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)。

(4)薄片B鏡下特征觀察，找到與薄片A對(duì)應(yīng)的沉積成巖組構(gòu)類型。

2.1.2 粉末樣品的制備

對(duì)殘留實(shí)體樣品進(jìn)行鏡下觀察，找到與薄片A或薄片B對(duì)應(yīng)的區(qū)域，用微鉆分別鉆取不同沉積成巖組構(gòu)的粉末樣品各10 mg。

2.1.3 樣品的測(cè)試

(1)對(duì)薄片B中不同的沉積成巖組構(gòu)分別開展激光原位U-Pb同位素測(cè)年。

(2)對(duì)不同沉積成巖組構(gòu)的粉末樣品分別開展團(tuán)簇同位素(Δ47)測(cè)溫。

2.2 測(cè)年和測(cè)溫技術(shù)

2.2.1 激光原位U-Pb同位素測(cè)年技術(shù)

碳酸鹽礦物定年技術(shù)在確定地質(zhì)事件發(fā)生的年齡中具有廣闊的應(yīng)用前景[26]，但Rb-Sr、K-Ar、Re-Os和Nd-Sm定年法均無法獲得碳酸鹽礦物穩(wěn)定可靠的絕對(duì)年齡[27-28]。MOORBATH等[29]最早證實(shí)了鈾系定年法在碳酸鹽礦物定年中的可行性，隨后SMITH等[30]和DEWOLF等[31]陸續(xù)報(bào)道了低鈾碳酸鹽礦物U-Pb定年的實(shí)例，使得U-Pb同位素測(cè)年成為唯一適用于碳酸鹽礦物絕對(duì)年齡測(cè)定的技術(shù)[32]，并在洞穴石筍[33]、鈣質(zhì)結(jié)核[34]、方解石脈[35-36]、滲透回流白云巖[37]以及孔洞膠結(jié)物[32,38]定年中得到廣泛應(yīng)用。主要用于確定白云化作用[37]、斷層滑動(dòng)[36]、區(qū)域構(gòu)造及成巖流體活動(dòng)[32,38]、盆地?zé)崾泛统蓭r—孔隙演化事件的發(fā)生時(shí)間[7,32]等。

已有的碳酸鹽礦物U-Pb同位素稀釋法測(cè)年[39]技術(shù)存在3個(gè)方面的局限性：一是超低U含量檢測(cè)，U-Pb同位素測(cè)年要求待測(cè)樣品具較高U含量，而碳酸鹽礦物U含量比鋯石低幾個(gè)數(shù)量級(jí)，使碳酸鹽礦物定年數(shù)據(jù)精度和成功率低；二是缺合適的標(biāo)樣，方解石礦物測(cè)年標(biāo)樣過于年輕或不均一，由于年代效應(yīng)無法滿足中國(guó)晚古生界—震旦系古老碳酸鹽巖礦物的測(cè)年需求，由于基質(zhì)效應(yīng)，無法滿足白云石礦物的測(cè)年需求；三是粉末樣品制備難度大，U-Pb同位素溶液法等時(shí)線定年要求制備6～8個(gè)平行樣品，每份200 mg，而古老海相碳酸鹽巖強(qiáng)烈成巖，難以鉆取足夠量的單結(jié)構(gòu)組分粉末樣品。

中國(guó)石油碳酸鹽巖儲(chǔ)層重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室通過技術(shù)改進(jìn)，解決了上述3個(gè)技術(shù)局限性，建立了適用于中國(guó)古老海相碳酸鹽巖(包括方解石和白云石礦物)測(cè)年的激光原位U-Pb同位素測(cè)年技術(shù)。一是設(shè)備的改進(jìn)，特別安裝了IC5，專用于測(cè)試超低含量的238U，其他5個(gè)IC分別測(cè)量208Pb、207Pb、206Pb、204Pb、202Hg ，使U檢測(cè)極限值低至10×10-9；二是標(biāo)樣開發(fā)，絕對(duì)年齡(209.1±1.3) Ma方解石標(biāo)樣的開發(fā)解決了WC-1標(biāo)樣不穩(wěn)定及ASH-15標(biāo)樣偏年輕[40]的問題，同時(shí)開發(fā)了絕對(duì)年齡(233.8±6.4)Ma的白云石標(biāo)樣，解決了基質(zhì)效應(yīng)的問題；三是激光剝蝕技術(shù)的應(yīng)用解決溶液法難以獲得足夠量粉末平行樣的難題，與同位素稀釋法相比，激光剝蝕方法具有高分辨率(>5 μm)、高成功率和精度、高分析速度等優(yōu)勢(shì)。

2.2.2 團(tuán)簇同位素(Δ47)測(cè)溫技術(shù)

團(tuán)簇同位素(Δ47)是近十年新興的一種同位素地球化學(xué)指標(biāo)，被廣泛應(yīng)用于古溫度重建和成巖流體示蹤等研究中。碳酸鹽巖團(tuán)簇同位素溫度計(jì)基于碳酸鹽礦物中13C-18O化學(xué)鍵的濃度只取決于溫度，而與流體的δ13C和δ18O無關(guān)，因此可根據(jù)13C-18O化學(xué)鍵的濃度(CO2質(zhì)量數(shù)47的同位素的濃度)求解出溫度。團(tuán)簇同位素Δ47的計(jì)算公式為：

Δ47=[(R47/R47*-1)-(R46/R46*-1)-

(R45/R45*-1)]×1 000

(1)

式中：R47、R46、R45代表樣品測(cè)得的CO2質(zhì)量數(shù)47、46、45成分與質(zhì)量數(shù)44成分的比值；R47*、R46*、R45*代表隨機(jī)分布的質(zhì)量數(shù)47、46、45成分與質(zhì)量為44成分的比值。

與傳統(tǒng)的氧同位素溫度計(jì)相比，團(tuán)簇同位素溫度計(jì)的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：(1)指標(biāo)意義明確，為溫度指示參數(shù)；(2)不需同時(shí)測(cè)定母體的同位素信號(hào)(母體的同位素信號(hào)往往很難獲得)；(3)只受碳酸鹽礦物生長(zhǎng)溫度的影響，不受成巖流體影響，因此能更明確地限定成巖溫度。同時(shí)，團(tuán)簇同位素也提供了一種碳酸鹽巖成巖作用研究新思路，即通過Δ47溫度以及測(cè)定得到的礦物δ18O值進(jìn)行成巖流體的氧同位素值計(jì)算，進(jìn)而判斷成巖流體的性質(zhì)。

團(tuán)簇同位素測(cè)試方法相比于傳統(tǒng)穩(wěn)定同位素較為復(fù)雜，主要分為CO2提純和測(cè)試兩部分，詳細(xì)的處理和測(cè)試流程請(qǐng)參照文獻(xiàn)[41]。將測(cè)得的Δ47值根據(jù)HUNTINGTON等[42]的標(biāo)準(zhǔn)化方法進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，標(biāo)準(zhǔn)化后的Δ47-raw值運(yùn)用DENNIS等[43]提出的團(tuán)簇同位素實(shí)驗(yàn)室之間的CO2氣體平衡轉(zhuǎn)換標(biāo)尺CDES(Carbon Dioxide Equilibrate Scale)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以便于各個(gè)實(shí)驗(yàn)室之間數(shù)據(jù)對(duì)比。最后測(cè)試和處理后的Δ47值對(duì)應(yīng)的溫度用SWART等[44]提出的公式進(jìn)行計(jì)算。

中國(guó)石油集團(tuán)碳酸鹽巖儲(chǔ)層實(shí)驗(yàn)室通過與邁阿密大學(xué)SWART教授的項(xiàng)目合作，成功引進(jìn)了團(tuán)簇同位素測(cè)溫(Δ47溫度)技術(shù)。

2.3 測(cè)試結(jié)果

碳酸鹽礦物團(tuán)簇同位素測(cè)溫(Δ47溫度)在邁阿密大學(xué)地球化學(xué)實(shí)驗(yàn)室SWART教授的指導(dǎo)下完成，碳酸鹽礦物激光原位U-Pb同位素測(cè)年在中國(guó)石油集團(tuán)碳酸鹽巖儲(chǔ)層重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成。部分測(cè)試結(jié)果見圖3。

圖3 四川盆地震旦系燈影組二段不同沉積成巖組構(gòu)U-Pb同位素年齡

3 燈影組構(gòu)造—埋藏史重建

理論上，任何一期碳酸鹽巖成巖礦物都是絕對(duì)年齡坐標(biāo)系下特定埋藏深度和溫度條件下的產(chǎn)物，在地質(zhì)年代、埋藏深度和地層溫度坐標(biāo)系中的投點(diǎn)是唯一的。圖4中的黑色曲線為依據(jù)區(qū)域地質(zhì)背景、地層剝蝕厚度、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)幕次等地質(zhì)認(rèn)識(shí)建立的四川盆地川中地區(qū)震旦系燈影組構(gòu)造—埋藏史曲線。由于沒有溫度的約束，導(dǎo)致地層剝蝕厚度和埋藏深度出現(xiàn)誤判，同樣是因?yàn)闆]有年齡的約束，目的層系從埋藏到抬升的轉(zhuǎn)折時(shí)間的確定是定性的，導(dǎo)致曲線發(fā)生了不同程度的側(cè)向偏移。事實(shí)上，由于對(duì)地層剝蝕厚度、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)幕次等認(rèn)識(shí)的不同，不同學(xué)者建立的構(gòu)造—埋藏史曲線會(huì)存在很大差異。對(duì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)幕次認(rèn)識(shí)的差異會(huì)導(dǎo)致構(gòu)造—埋藏史曲線側(cè)向震蕩頻率的差異，對(duì)地層剝蝕厚度認(rèn)識(shí)的差異會(huì)導(dǎo)致構(gòu)造—埋藏史曲線垂向震蕩幅度的差異。

基于U-Pb同位素年齡和Δ47溫度的約束，為目的層系可靠的構(gòu)造—埋藏史曲線的建立提供了技術(shù)手段。年齡和溫度的約束主要體現(xiàn)在對(duì)構(gòu)圖4中紅色曲線是基于U-Pb同位素年齡和Δ47溫度約束的構(gòu)造—埋藏史曲線。川中地區(qū)自震旦紀(jì)以來的地溫梯度按平均3.5 ℃/hm計(jì)算[46]，據(jù)此可換算到不同埋藏深度時(shí)的古地溫。將碳酸鹽礦物U-Pb同位素年齡和Δ47溫度投到基于區(qū)域地質(zhì)背景、地層剝蝕厚度、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)幕次等地質(zhì)認(rèn)識(shí)所建立的構(gòu)造—埋藏史曲線上，如果地質(zhì)年齡、古地溫和埋藏深度具有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系(能投到曲線上)，則構(gòu)造—埋藏史曲線被視為是可靠的，如果地質(zhì)年齡、古地溫和埋藏深度不具有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，則要不斷地調(diào)整埋藏深度(說明對(duì)地層剝蝕厚度的恢復(fù)不可靠)，直至3個(gè)參數(shù)擬合到曲線的同一個(gè)點(diǎn)上，這時(shí)所建立的構(gòu)造—埋藏史曲線是地質(zhì)年齡、古地溫和埋藏深度歸一的曲線，具有唯一性。

圖4 川中地區(qū)震旦系燈影組絕對(duì)年齡坐標(biāo)系下構(gòu)造—埋藏史曲線Fig.4 Tectonic-burial history curves under absolute age coordinate system of Sinian Dengying Formation, central Sichuan Basin

圖4中紅色曲線側(cè)向上的震蕩頻率與黑色曲線基本一致，這是由構(gòu)造運(yùn)動(dòng)幕次決定的，只是基于同位素年齡的約束，對(duì)黑色曲線側(cè)向上的偏移做了校正，但基于地質(zhì)年齡、古地溫和埋藏深度的一致性對(duì)黑色曲線垂向上的振幅做了較大的校正。如f點(diǎn)的同位素年齡為(416±26)Ma，Δ47溫度為163 ℃，按3.5 ℃/hm地溫梯度計(jì)算出對(duì)應(yīng)的深度為4 250 m，不可能如黑色曲線所示的近5 900 m，說明對(duì)志留系—泥盆系地層厚度的估計(jì)偏高了。又如g點(diǎn)的同位素年齡為(315±18)Ma，Δ47溫度為91 ℃，對(duì)應(yīng)的深度應(yīng)為2 000 m，不可能如黑色曲線所示的1 200 m，說明對(duì)志留系—泥盆系剝蝕厚度的估計(jì)偏高了。經(jīng)過一系列同位素年齡和Δ47溫度點(diǎn)對(duì)構(gòu)造—埋藏史曲線震蕩幅度的校正，很好地解決了地層厚度或地層剝蝕厚度恢復(fù)的難題，構(gòu)建了更為可靠的地質(zhì)年齡、古地溫和埋藏深度歸一的構(gòu)造—埋藏史曲線。盡可能找到更多期次的成巖礦物，才能有更多的同位素年齡和Δ47溫度點(diǎn)來校正黑色曲線垂向上的振幅，構(gòu)建的構(gòu)造—埋藏史曲線才越接近地質(zhì)實(shí)際。

4 構(gòu)造—埋藏史曲線的應(yīng)用

目的層系構(gòu)造—埋藏史曲線為成烴、成儲(chǔ)和成藏研究提供非常重要的背景圖件，主要體現(xiàn)在3個(gè)方面，一是絕對(duì)年齡坐標(biāo)系下烴源巖生排烴史地質(zhì)認(rèn)識(shí)的建立；二是絕對(duì)年齡坐標(biāo)系下成巖—孔隙演化史重建和油氣運(yùn)移前有效孔隙判識(shí)；三是絕對(duì)年齡坐標(biāo)系下油氣成藏期次和成藏地質(zhì)過程恢復(fù)。

川中地區(qū)震旦系燈影組氣藏的烴源被認(rèn)為來自上覆下寒武統(tǒng)筇竹寺組黑色泥巖[47]，與燈影組的埋藏深度相差近1 000 m。根據(jù)基于U-Pb同位素年齡和團(tuán)簇同位素(Δ47)溫度約束的燈影組構(gòu)造—埋藏史曲線，可以恢復(fù)筇竹寺組烴源巖經(jīng)歷的埋藏史和古地溫(圖5)，為烴源巖生排烴史地質(zhì)認(rèn)識(shí)的建立提供依據(jù)。圖5藍(lán)色曲線揭示川中地區(qū)筇竹寺組烴源巖經(jīng)歷了以下幾個(gè)演化階段：(1)中晚奧陶世低成熟烴源巖干酪根生油階段，此時(shí)，筇竹寺組烴源巖埋深小于2 000 m，溫度小于90 ℃；(2)志留紀(jì)，筇竹寺組烴源巖被迅速埋深至近3 000 m，溫度達(dá)到120 ℃，進(jìn)入第1次生油高峰期，儲(chǔ)層孔隙度為15%；(3)隨著泥盆紀(jì)—石炭紀(jì)的整體隆升剝蝕，筇竹寺組烴源巖被迅速抬升至小于1 000 m的埋藏深度，溫度小于55 ℃，生油高峰期終止，干酪根暫停生烴，原油發(fā)生氧化裂解；(4)二疊紀(jì)，筇竹寺組烴源巖進(jìn)入第2次生油高峰期，此時(shí)，筇竹寺組烴源巖的埋藏深度達(dá)到2 500 m，溫度高于100 ℃，儲(chǔ)層孔隙度為12%；(5)中晚三疊世之交的印支運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致川中古隆起由海相向陸相沉積的轉(zhuǎn)換，上覆中生界巨厚陸相沉積使筇竹寺組烴源巖迅速埋深至5 500 m，干酪根暫停生烴，原油發(fā)生熱裂解；(6)燕山期—喜馬拉雅期持續(xù)的深埋使筇竹寺組烴源巖進(jìn)入干酪根持續(xù)生氣、原油裂解生氣和天然氣成藏階段，儲(chǔ)層孔隙度為8%。

圖5 川中古隆起震旦系燈影組油氣成藏史重建據(jù)參考文獻(xiàn)[48]修改。Fig.5 Reconstruction of oil and gas accumulation history of Sinian Dengying Formation in the central Sichuan paleo-uplift

基于筇竹寺組烴源巖經(jīng)歷的古地溫和埋藏史、生排烴史地質(zhì)認(rèn)識(shí)，結(jié)合燈影組白云巖儲(chǔ)層成巖—孔隙演化史[7]，川中地區(qū)燈影組油氣成藏經(jīng)歷了志留紀(jì)的石油聚集、二疊紀(jì)的石油聚集、燕山—喜馬拉雅期天然氣持續(xù)聚集調(diào)整3個(gè)階段(圖5)。前人對(duì)川中地區(qū)燈影組油氣成藏也做過大量的研究工作，取得很多認(rèn)識(shí)，但存在較大分歧。羅冰等[12]、楊躍明等[13]認(rèn)為燈影組氣藏的成藏史可分為奧陶紀(jì)—志留紀(jì)末的初次生油階段，二疊紀(jì)—中三疊世的再次生油階段，晚三疊世開始的古油藏裂解階段，晚侏羅世—白堊紀(jì)處于生氣高峰期。劉樹根等[14]認(rèn)為燈影組油藏形成于志留紀(jì)末和早中二疊世，三疊紀(jì)末處于二次生油高峰期，古氣藏形成于燕山期。王國(guó)芝等[15]認(rèn)為燈影組油藏形成于二疊紀(jì)—三疊紀(jì)末期，古油藏裂解和天然氣充注發(fā)生于燕山期—喜馬拉雅期。汪澤成等[16]認(rèn)為燈影組油藏形成于二疊紀(jì)—中三疊世，但主要成藏期為中晚三疊世，古氣藏形成于晚三疊世—白堊紀(jì)。孫瑋等[17-18]認(rèn)為古油藏形成于三疊紀(jì)—早侏羅世，侏羅紀(jì)以后原油裂解成天然氣。上述認(rèn)識(shí)分歧的產(chǎn)生，均是由于不同學(xué)者基于不同構(gòu)造運(yùn)動(dòng)幕次、地層剝蝕厚度等地質(zhì)認(rèn)識(shí)建立的具多解性的構(gòu)造—埋藏史曲線造成的，這進(jìn)一步說明了目的層系可靠的構(gòu)造—埋藏史曲線在成烴、成儲(chǔ)和成藏研究中的重要作用。

5 結(jié)論

(1)本文建立了基于U-Pb同位素年齡和Δ47溫度約束的目的層系絕對(duì)年齡坐標(biāo)系下構(gòu)造—埋藏史曲線重建方法，尤其是碳酸鹽成巖礦物難以找到鹽水包裹體用于包裹體均一溫度測(cè)試時(shí)，同樣可以準(zhǔn)確恢復(fù)地層剝蝕厚度，解決了前人基于區(qū)域地質(zhì)背景、地層剝蝕厚度和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)幕次等地質(zhì)認(rèn)識(shí)約束的構(gòu)造—埋藏史曲線不確定性的問題。

(2)基于絕對(duì)年齡坐標(biāo)系下的構(gòu)造—埋藏史曲線，重新認(rèn)識(shí)了燈影組氣藏的成烴、成儲(chǔ)和成藏史，指出該氣藏經(jīng)歷了志留紀(jì)的石油聚集、二疊紀(jì)的石油聚集、燕山—喜馬拉雅期天然氣持續(xù)聚集調(diào)整3個(gè)演化階段。

(3)基于U-Pb同位素年齡和團(tuán)簇同位素(Δ47)溫度約束構(gòu)建構(gòu)造—埋藏史依然存在兩個(gè)局限性：一是U-Pb同位素年齡和Δ47溫度的約束主要體現(xiàn)在對(duì)構(gòu)造—埋藏史曲線垂向震蕩幅度的修正上，曲線側(cè)向震蕩頻率主要基于構(gòu)造運(yùn)動(dòng)幕次的認(rèn)識(shí)；二是需要建立完整的成巖序列，找到足夠多的成巖礦物期次，才能有更多的同位素年齡和Δ47溫度點(diǎn)來校正黑色曲線垂向上的振幅，而且需要校正熱液礦物的Δ47溫度大于地層溫度的問題，構(gòu)建的構(gòu)造—埋藏史曲線才越接近地質(zhì)實(shí)際。