周中毅与沉积盆地古地温研究

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1、周中毅与沉积盆地古地温研究　　周中毅，现任中国科学院地球化学研究所（广州）研究员。湖南省益阳市人，1934年10月生。1956年毕业于北京地质学院，至1966年在中国科学院地质研究所从事沉积矿产的形成与分布规律研究。1966年调入地球化学研究所从事有机地球化学、石油与天然气的成因及评价研究。近十余年来，全力投入新疆油气盆地的评价工作。他和他领导的新疆油气地化研究组多次获中科院及国家的奖励，例如，“准噶尔盆地形成演化与油气形成”获国家科技进步二等奖（1987）；“塔里木古地温与油气”获中科院自然科学一等奖（1992）。　　许多沉积矿产的形成与分

2、布均受控于沉积盆地的古地温。石油成因研究及勘探实践证明，地温是控制油气生成和聚集的重要因素之一。根据干酪根热降解成油理论，石油是沉积物中不溶有机质——干酪根在一定热力作用下降解的产物。油气勘探已证明，大多数工业油气藏就是以这种方式形成的。一般情况下，干酪根在60～150℃范围内生成石油。若地温太低，干酪根不能转化成石油；若地温过高，石油被热裂解成天然气。由于地温是随盆地的演化而变化的，盆地形成越早，演化史越复杂，现今地温与古地温相差越大。因此，古地温的研究资料已成为寻找工业油气藏的重要依据。　　古地温对层控矿床的形成有明显的控制作用，对活泼金

3、属层控矿床的形成与分布的控制作用更加明显。通过古地温研究确定大地热流值及其演化过程是认识盆地形成和演化的重要依据，并可为地质学及地球物理学等有关学科提供基础资料。　　沉积盆地古地温是一个复杂的地质问题，很难通过纯粹的理论推导建立一个确定的数学模型。受地质作用的复杂性所制约，大多数确定古地温的方法都有两个方面的特点：要有一定的理论依据；更必须依赖大量实际资料的类比与综合。这些特点都离不开地质概念及地质思维方法，同时也必须以一般的科学原理为基础。许多方法依据的原理是化学反应动力学，往往通过实验来建立有关的反应参数。而模拟实验都是在高温短时间内完成

4、的，实验结果能否推广到相对低温作用而时间漫长的地质过程中去？况且人们对许多地质过程中的化学反应并不清楚，但可肯定至少不是一步完成的简单反应，而是多种多步反应的综合结果。因此，建立一种古地温测定方法必须以一系列标准地质剖面或深钻井的系统测试数据为基础。　　周中毅和他的学生潘长春等以国外近年来在这方面的研究成果为基础，应用多种古地温测定方法，对几个大型沉积盆地的一系列深探井进行了综合对比研究，确立了五种比较有效的方法。这五种方法是：　　（1）镜质体反射率R°及其它有机质成熟度指标（固体沥青反射率、甲基菲指数等）；　　（2）自生成岩矿物；　　（3）

5、矿物流体包裹体；　　（4）矿物裂变径迹；　　（5）牙形石色变指数。　　应用上述五种方法研究了准噶尔盆地、塔里木盆地和黄骅坳陷为代表的我国东西部中、新生代盆地的古地温，并对盆地主要生油层的热演化阶段和生油期进行了推算和预测。　　一、塔里木盆地　　早在1982年，通过对塔里木盆地西部石炭系地层古地温地质模式研究，周中毅提出了塔里木盆地古地温梯度偏低，古生代地温梯度仅为3℃／hm左右，据此推算的石炭系生油层生油高峰在5000～6000m，应在塔里木盆地深部找油找气的观点。这一观点为后来的勘探实践所证实。近几年来，通过测定固体沥青反射率、干酪根无定形

6、基质反射率及生物标志化合物参数，确定了塔北和塔中地区下古生界寒武系和奥陶系生油层的成熟度，结合包裹体测温、裂变径迹分析和牙形石颜色资料，对塔里木盆地古地温演化有了较为明确的认识。塔里木盆地古生代和中、新生代地温梯度都是偏低的。古生代地温梯度约为3.5～3℃／hm，中生代为2.5℃／hm，今地温梯度为2℃／hm左右。据此对塔里木北部海相生油层寒武系和奥陶系热演化阶段和生油期进行推算和预测；满加尔凹陷西部这套生油层系生油期为奥陶纪直至新生代，持续时间很长；而塔北坳陷东部则为奥陶纪至石炭纪，生油结束比较早。塔中隆起区这套生油层的生油期为志留纪至今，

7、奥陶系上部生油层现今仍处于生油后期阶段。　　世界大多数油气盆地生油的深度区间是在2500～4500m。塔里木盆地的海相生油层寒武系（∈）及奥陶系（O）大多埋深在5000m以下，它们生成的石油能否保存至今是本区找油工作中最提心的问题。周中毅等在1990年制作的生油门限深度及生油期展布图消除了这个问题。在确定了古地温梯度及其演变后，用古地温地质模式推算出的结果表明，奥陶系（O）生油的深度是2800～6000m，生油时期是从距今4亿年至1500万年。塔里木盆地中部及北部分别在35.0亿年及2.5亿年就已成为古隆起，可以捕集到奥陶系在地质历史时期中（

8、晚古生代至新生代）所生成的大部分石油。这些认识为塔里木找到海相大油气田提供了理论依据。　　二、准噶尔盆地　　早在1983年，周中毅通过对二叠纪生油层古地温地质模式的