川南煤田古叙矿区龙潭组煤层受热-生烃史及气体成因
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Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｃｌａｒｉｆｙｔｈｅｍａｔｕｒａｔｉｏｎｅｖｏｌｕｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｇａｓｇｅｎｅｓｉｓｔｙｐｅｏｆｃｏａｌｓｅａｍ ｏｆ ＬｏｎｇｔａｎＦｏｒｍａｔｉｏｎｉｎｔｈｅＧｕｘｕｍｉｎｉｎｇｏｆｓｏｕｔｈＳｉｃｈｕａｎｃｏａｌｆｉｅｌｄ，ｔｈｅｂｕｒｉａｌｈｉｓｔｏｒｙ，ｈｅａｔｉｎｇｈｉｓｔｏｒｙａｎｄ
０ 引 言
沉积盆地构造埋藏史与受热演化史研究对揭 示烃源岩 成 熟、生 烃 及 油 气 运 移 均 具 有 非 常 重 要 作用［１－２］。国内外学者运用 Ｐｅｔｒｏｍｏｄ１Ｄ模拟技术 并结合地层剥蚀厚度恢复、包裹体测温、同位素地 球化学动 力 学 分 馏 等 方 法，对 不 同 含 煤 盆 地 的 构 造 －埋藏史演化和烃源岩生烃潜力等进行大量研 究，成果丰 富。 杨 程 宇 等 通 过 最 新 的 实 测 大 地 热 流史、类似地区的烃源层生烃门限、地质类比法替 代流体包 裹 体 测 温 法，重 建 川 中 隆 起 安 岳 气 田 关 键井埋藏史与热演化史［３］。王萍等对川西坳陷中 段须四段重点井砂岩样品进行包裹体测试分析， 并结合单井热史、埋藏史的研究，提出川西坳陷中 段须四下亚段和上亚段的成藏期次以及天然气充 注主要 时 期 ［４］。 ＨＡＫＩＭＩ等 通 过 利 用 伊 拉 克 库 北 部尔德斯坦地区 ６口井的萨尔格鲁烃源岩的地质 资料，运用 一 维 盆 地 模 拟 重 建 了 中 侏 罗 世 萨 尔 格 鲁烃源岩 的 埋 藏 史 和 受 热 史，预 测 了 油 气 生 成 与 排出时间［５］。薛志文等基于钻井泥岩声波时差和 镜质组反射率数据对二连盆地吉尔嘎朗图凹陷腾 格尔组和 赛 罕 塔 拉 组 的 剥 蚀 量 进 行 了 计 算，恢 复 了其原始 沉 积 厚 度 及 埋 藏 过 程［６］。 由 此 可 见，构 造埋藏史与受热生烃史研究是揭示盆地或地区油
ＨｅａｔｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｈｉｓｔｏｒｙａｎｄｇａｓｏｒｉｇｉｎｏｆＬｏｎｇｔａｎ ＦｏｒｍａｔｉｏｎｉｎＧｕｘｕｍｉｎｉｎｇａｒｅａｉｎＳｏｕｔｈＳｉｃｈｕａｎｃｏａｌｆｉｅｌｄ
ＴＡＮＧＳｈｅｎｇｌｉ１，２，ＴＡＮＧＪｉａｙａｎｇ１，ＳＨＩＹｏｎｇ３，ＬＶＤｉｎｇｋｕｎ１
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＧｅｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ｘｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００５４，Ｃｈｉｎａ； ２．ＳｈａａｎｘｉＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｕｐｐｏｒｔｆｏｒＣｏａｌＧｒｅｅｎＥｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ， Ｘｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００５４，Ｃｈｉｎａ； ３．ＴｏｎｇｍｅｉＺｈｅｎｅｎｇＭａｊｉａｌｉａｎｇＣｏａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＣｏｍｐａｎｙｌｔｙ，Ｓｈｕｏｚｈｏｕ０３６０００，Ｃｈｉｎａ）
２９９
ｍａｔｕｒｅｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｈｉｓｔｏｒｙｏｆｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｏｆＮｏ．２ｃｏａｌｓｅａｍ ｉｎＧｕｘｕｍｉｎｉｎｇａｒｅａｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒｕｓｉｎｇｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆＰｅｔｒｏｍｏｄ１Ｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅ，ｉｎｌｉｇｈｔｏｆｔｈｅｄａｔｅｏｆｒｏｃｋ ｆｏｒｍａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｃｏａｌｓｅａｍ ｄｅｐｔｈ，ｍｕｄｓｔｏｎｅｓｏｎｉｃｌｏｇｉｎｔｅｒｖａｌ，ｈｏｍｏｇｅｎｉｚａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｈｅ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ，ｇａｓｓｔａｂｌｅｃａｒｂｏｎｉｓｏｔｏｐｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｔｅｓｔ，ｅｔｃ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗ ｔｈａｔｓｔｒａｔａｈａｖｅｅｘｐｅｒｉ ｅｎｃｅｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｅｇｒｅｅｓｏｆｄｅｎｕｄａｔｉｏｎｓｉｎｃｅｔｈｅｌａｔｅＰｅｒｍｉａｎｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎＧｕｘｕｍｉｎｉｎｇａｒｅａ．Ｎａｍｅｌｙ， ｔｈｅｄｅｎｕｄａｔｉｏｎｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｌｏｗｅｒＴｒｉａｓｓｉｃＪｉａｌｉｎｇｊｉａｎｇｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｓａｂｏｕｔ３９ｍ，ｔｈｅｄｅｎｕｄａｔｉｏｎｔｈｉｃｋ ｎｅｓｓｏｆｕｐｐｅｒＪｕｒａｓｓｉｃａｎｄｔｈｅｏｖｅｒｌｙｉｎｇｉｓａｂｏｕｔ３１４ｍ，ｔｈｅｄｅｎｕｄａｔｉｏｎｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｌｏｗｅｒＣｒｅｔａｃｅｏｕｓ ａｎｄｔｈｅｏｖｅｒｌｙｉｎｇｓｔｒａｔａｉｓａｂｏｕｔ２６００ｍ，ｔｈｅｄｅｎｕｄａｔｉｏｎｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｌｏｗｅｒＰａｌａｅｏｃｅｎｅａｎｄｔｈｅｏｖｅｒｌｙ ｉｎｇｓｔｒａｔａｉｓａｂｏｕｔ１６８１ｍ．ＴｈｅｃｏａｌｓｅａｍＮｏ．Ｃ１７ｏｆＬｏｎｇｔａｎＦｏｒｍａｔｉｏｎｈａｓｕｎｄｅｒｇｏｎｅｔｈｒｅｅ“ｓｕｂｓｉｄｉ ｏｎｌｉｆｔｉｎｇ”ｐｒｏｃｅｓｓｅｓｓｉｎｃｅｔｈｅｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅＬａｔｅＰｅｒｍｉａｎ．Ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｂｕｒｉａｌｄｅｐｔｈｗａｓ５１０１ｍ ａｔｔｈｅｅｎｄｏｆｔｈｅｌａｔｅＣｒｅｔａｃｅｏｕｓ，ａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｈｅａｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗａｓ２３４℃ ａｔｔｈｅｅｎｄｏｆｔｈｅ ＥａｒｌｙＣｒｅｔａｃｅｏｕｓ．Ｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓ４７℃．Ｔｈｅｍａｔｕｒｅｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃｏａｌ ｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｃａｎｂｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｆｉｖｅｓｔａｇｅｓ：ｉｍｍａｔｕｒｅ，ｍａｔｕｒｅｏｉｌｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ｈｉｇｈｍａｔｕｒｅｍｏｉｓｔｕｒｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ｏｖｅｒｍａｔｕｒｅｄｒｙｇａｓｇｅｎｅｒａｔｉｏｎａｎｄｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｄｅｐｌｅｔｉｏｎ．Ｔｈｅｃｏａｌｂｅｄｍｅｔｈａｎｅｉｓｔｈｅｆｉｒｓｔ ｓｔａｇｅｏｆａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄａｎｄｄｉｓｓｉｐａｔｅｄｉｎｔｈｅｍｉｄｄｌｅＪｕｒａｓｓｉｃ．ＴｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｔｉｍｅｉｓｅａｒｌｙＣｒｅｔａ 博看网 . All Rigｃhｅｏtｕsｓ．RＴeｏsｄeａｙr，vｔeｈdｅ.ｇｅｎｅｔｉｃｔｙｐｅｏｆｇａｓｉｎＣ１７ｃｏａｌｓｅａｍｏｆＬｏｎｇｔａｎＦｏｒｍａｔｉｏｎｉｓｔｈｅｒｍａｌｇａｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＬｏｎｇｔａｎＦｏｒｍａｔｉｏｎ；ｃｏａｌｂｅｄｍｅｔｈａｎｅ；ｔｈｅｒｍａｌｈｉｓｔｏｒｙ；ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｈｉｓｔｏｒｙ；ｇａｓ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ
川南煤田古叙矿区自下而上主要发育中二叠 世茅口组（Ｐ２ｍ）、晚二叠世龙潭组（Ｐ３ｌ）、晚三叠世 长兴组（Ｐ３ｃ）、早三叠世飞仙关组（Ｔ１ｆ）、嘉陵江组 （Ｔ１ｊ）及第四系松散堆积物（Ｑ），缺失中三叠统、侏 罗系、白垩系和第三系，局部地区（如向斜核部）发
育侏罗系、白垩系、古近系和新近系，古叙矿区 ＤＣ －４井地层埋藏深度和岩性分布如图 ２所示。该 区主要含煤地层为晚二叠统龙潭组，含煤 １０余层， 其中，有可采价值且煤层发育稳定的有 ７层，煤层 编号分别为 Ｃ１３、Ｃ１４、Ｃ１５、Ｃ１７、Ｃ２３、Ｃ２４、Ｃ２５。煤层甲 烷含量介于 ４．９９～２０．９０ｍ３／ｔ之间，其中 Ｃ１７号煤 层甲烷含量最高。因此，选择龙潭组 Ｃ１７号煤层为 研究对象，分 析 该 煤 层 自 晚 二 叠 世 沉 积 以 来 的 地 质演化过程及生烃效应。
川南煤田古叙矿区龙潭组煤层受热 －生烃史 及气体成因
唐胜利１，２，唐佳阳１，史 勇３，吕定坤１
（１．西安科技大学 地质与环境学院，陕西 西安 ７１００５４； ２．陕西省煤炭绿色开发地质保障重点实验室，陕西 西安 ７１００５４；
３．同煤浙能麻家梁煤业有限责任公司，山西 朔州 ０３６０００）
摘 要：为了明确川南煤田古叙矿区龙潭组煤层成熟演化过程及气体成因类型，运用 Ｐｅｔｒｏｍｏｄ 博看网 . All Rig１hＤt模s 拟Re软se件rv，e结d.合川南煤田古叙矿区岩性地层分布、煤层埋深、泥岩声波时差、包裹体均一温度、
第 ４１卷 第 ２期 ２０２１年 ３月
西安科技大学学报 ＪＯＵＲＮＡＬＯ NhomakorabeaＸＩ’ＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏｌ．４１ Ｎｏ２ Ｍａｒ．２０２１
唐胜利，唐佳阳，史勇，等．川南煤田古叙矿区龙潭组煤层受热 －生烃史及气体成因［Ｊ］．西安科技大学学报，２０２１，４１（２）： ２９８－３０６． ＴＡＮＧＳｈｅｎｇｌｉ，ＴＡＮＧＪｉａｙａｎｇ，ＳＨＩＹｏｎｇ，ｅｔａｌ．ＨｅａｔｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｈｉｓｔｏｒｙａｎｄｇａｓｏｒｉｇｉｎｏｆＬｏｎｇｔａｎＦｏｒｍａｔｉｏｎｉｎＧｕｘｕ ｍｉｎｉｎｇａｒｅａｉｎＳｏｕｔｈＳｉｃｈｕａｎｃｏａｌｆｉｅｌｄ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２１，４１（２）：２９８－３０６．
３００
西 安 科 技 大 学 学 报 ２０２１年第 ４１卷
华背斜、风岩向斜和大村向斜等（图 １）。川南煤田 古叙矿区 是 四 川 省 重 要 的 无 烟 煤 赋 存 地 区，其 矿 区地貌类 型 多 样，以 侵 蚀 剥 蚀、岩 溶 山 地 地 貌 为 主 。 ［９－１０］
气体稳定碳同位素组成测试等数据，对川南煤田古叙矿区 Ｃ１７号煤层的埋藏史、受热史和有机质 成熟生烃史进行重建。结果表明川南煤田古叙矿区地层自晚二叠世沉积以来，地层经历了不同 程度的剥蚀，即下三叠统嘉陵江组的剥蚀厚度约为 ３９ｍ、上侏罗统与上覆地层的剥蚀厚度约为 ３１４ｍ，下白垩统与上覆地层的剥蚀厚度约为 ２６００ｍ、下古新统与上覆地层的剥蚀厚度约为 １６８１ｍ；龙潭组 Ｃ１７号煤层自晚二叠世沉积以来，主要经历了 ３次“沉降 －抬升”过程，最大埋深 为晚白垩世末期的 ５１０１ｍ，遭受最高受热温度为早白垩世末的 ２３４℃，现今温度为 ４７℃，煤有 机质成熟生烃过程分为未成熟、成熟生油、高成熟生湿气、过成熟生干气和生烃枯竭 ５个阶段。 煤层气为一期成藏且发生散失时间为中侏罗世，富集时间为早白垩世。现今龙潭组 Ｃ１７号煤层 中赋存气体成因类型为热成因气。 关键词：龙潭组；煤层气；受热史；生烃史；气体成因 中图分类号：ＴＥ１２１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７２－９３１５（２０２１）０２－０２９８－０９ ＤＯＩ：１０．１３８００／ｊ．ｃｎｋｉ．ｘａｋｊｄｘｘｂ．２０２１．０２１４ 开放科学（资源服务）标识码（ＯＳＩＤ）：
收稿日期：２０２０－１０－１５ 责任编辑：李克永 基金项目：国家自然科学基金项目（４１９７２１８３）；大学生创新创业训练计划项目（Ｓ２０２０１０７０４０７７） 通信作者：唐胜利，男，四川仁寿人，博士，教授，Ｅｍａｉｌ：２７５２３０９３４＠ｑｑ．ｃｏｍ
第 ２ 期
唐胜利等：川南煤田古叙矿区龙潭组煤层受热 －生烃史及气体成因
气富集成藏的基础与关键。 近 年 来，川 南 煤 田 煤 层 气 勘 探 开 发 取 得 巨 大
突破，前人 对 晚 二 叠 世 龙 潭 组 煤 层 的 甲 烷 吸 附 能 力、开采工艺与技术、煤层气开采潜力等工作做了 诸多研究 ［７－９］，但 对 该 区 的 基 础 地 质，特 别 是 关 于 煤层的受 热 演 化 史、生 烃 演 化 过 程 及 气 体 成 因 类 型等研究 相 对 较 少。 因 此，文 中 通 过 地 层 沉 积 年 代、岩性、钻 孔 数 据 等 基 本 地 质 参 数，结 合 泥 岩 声 波时差恢复剥蚀厚度，运用 Ｐｅｔｒｏｍｏｄ１Ｄ模拟技术 对该区晚 二 叠 世 龙 潭 组 Ｃ１７号 煤 层 埋 藏 史、受 热 史、有机质成熟史进行恢复，基于气体稳定碳同位 素组成数据对气体成因类型进行判识。研究结果 对揭示该地区煤层气富集过程及指导勘探开发均 具有重要的意义。
１ 区域地质特征
１．１ 区域地质背景 川南煤田 位 于 四 川 盆 地 南 部，包 括 南 广、筠
连、芙蓉、古叙四大矿区。其中古叙矿区位于四川 盆地前陆南缘的叙永 －筠连叠加褶皱带，东西两 侧分别与川黔、川滇南北向构造带相邻，北接华蓥 山滑脱褶 皱 带 南 部 之 低 缓 褶 皱 带，西 侧 属 于 盐 津 －威信东西向构造带的雷波隆起［１０］。川南煤田古 叙行区内褶曲较发育，主要发育有李家寨背斜、皇
０ 引 言
沉积盆地构造埋藏史与受热演化史研究对揭 示烃源岩 成 熟、生 烃 及 油 气 运 移 均 具 有 非 常 重 要 作用［１－２］。国内外学者运用 Ｐｅｔｒｏｍｏｄ１Ｄ模拟技术 并结合地层剥蚀厚度恢复、包裹体测温、同位素地 球化学动 力 学 分 馏 等 方 法，对 不 同 含 煤 盆 地 的 构 造 －埋藏史演化和烃源岩生烃潜力等进行大量研 究，成果丰 富。 杨 程 宇 等 通 过 最 新 的 实 测 大 地 热 流史、类似地区的烃源层生烃门限、地质类比法替 代流体包 裹 体 测 温 法，重 建 川 中 隆 起 安 岳 气 田 关 键井埋藏史与热演化史［３］。王萍等对川西坳陷中 段须四段重点井砂岩样品进行包裹体测试分析， 并结合单井热史、埋藏史的研究，提出川西坳陷中 段须四下亚段和上亚段的成藏期次以及天然气充 注主要 时 期 ［４］。 ＨＡＫＩＭＩ等 通 过 利 用 伊 拉 克 库 北 部尔德斯坦地区 ６口井的萨尔格鲁烃源岩的地质 资料，运用 一 维 盆 地 模 拟 重 建 了 中 侏 罗 世 萨 尔 格 鲁烃源岩 的 埋 藏 史 和 受 热 史，预 测 了 油 气 生 成 与 排出时间［５］。薛志文等基于钻井泥岩声波时差和 镜质组反射率数据对二连盆地吉尔嘎朗图凹陷腾 格尔组和 赛 罕 塔 拉 组 的 剥 蚀 量 进 行 了 计 算，恢 复 了其原始 沉 积 厚 度 及 埋 藏 过 程［６］。 由 此 可 见，构 造埋藏史与受热生烃史研究是揭示盆地或地区油
ＨｅａｔｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｈｉｓｔｏｒｙａｎｄｇａｓｏｒｉｇｉｎｏｆＬｏｎｇｔａｎ ＦｏｒｍａｔｉｏｎｉｎＧｕｘｕｍｉｎｉｎｇａｒｅａｉｎＳｏｕｔｈＳｉｃｈｕａｎｃｏａｌｆｉｅｌｄ
ＴＡＮＧＳｈｅｎｇｌｉ１，２，ＴＡＮＧＪｉａｙａｎｇ１，ＳＨＩＹｏｎｇ３，ＬＶＤｉｎｇｋｕｎ１
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＧｅｏｌｏｇｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ｘｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００５４，Ｃｈｉｎａ； ２．ＳｈａａｎｘｉＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｕｐｐｏｒｔｆｏｒＣｏａｌＧｒｅｅｎＥｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ， Ｘｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００５４，Ｃｈｉｎａ； ３．ＴｏｎｇｍｅｉＺｈｅｎｅｎｇＭａｊｉａｌｉａｎｇＣｏａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＣｏｍｐａｎｙｌｔｙ，Ｓｈｕｏｚｈｏｕ０３６０００，Ｃｈｉｎａ）
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ｍａｔｕｒｅｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｈｉｓｔｏｒｙｏｆｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｏｆＮｏ．２ｃｏａｌｓｅａｍ ｉｎＧｕｘｕｍｉｎｉｎｇａｒｅａｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒｕｓｉｎｇｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆＰｅｔｒｏｍｏｄ１Ｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅ，ｉｎｌｉｇｈｔｏｆｔｈｅｄａｔｅｏｆｒｏｃｋ ｆｏｒｍａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ，ｃｏａｌｓｅａｍ ｄｅｐｔｈ，ｍｕｄｓｔｏｎｅｓｏｎｉｃｌｏｇｉｎｔｅｒｖａｌ，ｈｏｍｏｇｅｎｉｚａｔｉｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｈｅ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ，ｇａｓｓｔａｂｌｅｃａｒｂｏｎｉｓｏｔｏｐｉｃｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｔｅｓｔ，ｅｔｃ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗ ｔｈａｔｓｔｒａｔａｈａｖｅｅｘｐｅｒｉ ｅｎｃｅｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｅｇｒｅｅｓｏｆｄｅｎｕｄａｔｉｏｎｓｉｎｃｅｔｈｅｌａｔｅＰｅｒｍｉａｎｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎＧｕｘｕｍｉｎｉｎｇａｒｅａ．Ｎａｍｅｌｙ， ｔｈｅｄｅｎｕｄａｔｉｏｎｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｌｏｗｅｒＴｒｉａｓｓｉｃＪｉａｌｉｎｇｊｉａｎｇｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｓａｂｏｕｔ３９ｍ，ｔｈｅｄｅｎｕｄａｔｉｏｎｔｈｉｃｋ ｎｅｓｓｏｆｕｐｐｅｒＪｕｒａｓｓｉｃａｎｄｔｈｅｏｖｅｒｌｙｉｎｇｉｓａｂｏｕｔ３１４ｍ，ｔｈｅｄｅｎｕｄａｔｉｏｎｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｌｏｗｅｒＣｒｅｔａｃｅｏｕｓ ａｎｄｔｈｅｏｖｅｒｌｙｉｎｇｓｔｒａｔａｉｓａｂｏｕｔ２６００ｍ，ｔｈｅｄｅｎｕｄａｔｉｏｎｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｌｏｗｅｒＰａｌａｅｏｃｅｎｅａｎｄｔｈｅｏｖｅｒｌｙ ｉｎｇｓｔｒａｔａｉｓａｂｏｕｔ１６８１ｍ．ＴｈｅｃｏａｌｓｅａｍＮｏ．Ｃ１７ｏｆＬｏｎｇｔａｎＦｏｒｍａｔｉｏｎｈａｓｕｎｄｅｒｇｏｎｅｔｈｒｅｅ“ｓｕｂｓｉｄｉ ｏｎｌｉｆｔｉｎｇ”ｐｒｏｃｅｓｓｅｓｓｉｎｃｅｔｈｅｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅＬａｔｅＰｅｒｍｉａｎ．Ｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｂｕｒｉａｌｄｅｐｔｈｗａｓ５１０１ｍ ａｔｔｈｅｅｎｄｏｆｔｈｅｌａｔｅＣｒｅｔａｃｅｏｕｓ，ａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｈｅａｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗａｓ２３４℃ ａｔｔｈｅｅｎｄｏｆｔｈｅ ＥａｒｌｙＣｒｅｔａｃｅｏｕｓ．Ｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓ４７℃．Ｔｈｅｍａｔｕｒｅｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃｏａｌ ｏｒｇａｎｉｃｍａｔｔｅｒｃａｎｂｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｆｉｖｅｓｔａｇｅｓ：ｉｍｍａｔｕｒｅ，ｍａｔｕｒｅｏｉｌｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ｈｉｇｈｍａｔｕｒｅｍｏｉｓｔｕｒｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ｏｖｅｒｍａｔｕｒｅｄｒｙｇａｓｇｅｎｅｒａｔｉｏｎａｎｄｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｄｅｐｌｅｔｉｏｎ．Ｔｈｅｃｏａｌｂｅｄｍｅｔｈａｎｅｉｓｔｈｅｆｉｒｓｔ ｓｔａｇｅｏｆａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄａｎｄｄｉｓｓｉｐａｔｅｄｉｎｔｈｅｍｉｄｄｌｅＪｕｒａｓｓｉｃ．ＴｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎｔｉｍｅｉｓｅａｒｌｙＣｒｅｔａ 博看网 . All Rigｃhｅｏtｕsｓ．RＴeｏsｄeａｙr，vｔeｈdｅ.ｇｅｎｅｔｉｃｔｙｐｅｏｆｇａｓｉｎＣ１７ｃｏａｌｓｅａｍｏｆＬｏｎｇｔａｎＦｏｒｍａｔｉｏｎｉｓｔｈｅｒｍａｌｇａｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＬｏｎｇｔａｎＦｏｒｍａｔｉｏｎ；ｃｏａｌｂｅｄｍｅｔｈａｎｅ；ｔｈｅｒｍａｌｈｉｓｔｏｒｙ；ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｈｉｓｔｏｒｙ；ｇａｓ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ
川南煤田古叙矿区自下而上主要发育中二叠 世茅口组（Ｐ２ｍ）、晚二叠世龙潭组（Ｐ３ｌ）、晚三叠世 长兴组（Ｐ３ｃ）、早三叠世飞仙关组（Ｔ１ｆ）、嘉陵江组 （Ｔ１ｊ）及第四系松散堆积物（Ｑ），缺失中三叠统、侏 罗系、白垩系和第三系，局部地区（如向斜核部）发
育侏罗系、白垩系、古近系和新近系，古叙矿区 ＤＣ －４井地层埋藏深度和岩性分布如图 ２所示。该 区主要含煤地层为晚二叠统龙潭组，含煤 １０余层， 其中，有可采价值且煤层发育稳定的有 ７层，煤层 编号分别为 Ｃ１３、Ｃ１４、Ｃ１５、Ｃ１７、Ｃ２３、Ｃ２４、Ｃ２５。煤层甲 烷含量介于 ４．９９～２０．９０ｍ３／ｔ之间，其中 Ｃ１７号煤 层甲烷含量最高。因此，选择龙潭组 Ｃ１７号煤层为 研究对象，分 析 该 煤 层 自 晚 二 叠 世 沉 积 以 来 的 地 质演化过程及生烃效应。
川南煤田古叙矿区龙潭组煤层受热 －生烃史 及气体成因
唐胜利１，２，唐佳阳１，史 勇３，吕定坤１
（１．西安科技大学 地质与环境学院，陕西 西安 ７１００５４； ２．陕西省煤炭绿色开发地质保障重点实验室，陕西 西安 ７１００５４；
３．同煤浙能麻家梁煤业有限责任公司，山西 朔州 ０３６０００）
摘 要：为了明确川南煤田古叙矿区龙潭组煤层成熟演化过程及气体成因类型，运用 Ｐｅｔｒｏｍｏｄ 博看网 . All Rig１hＤt模s 拟Re软se件rv，e结d.合川南煤田古叙矿区岩性地层分布、煤层埋深、泥岩声波时差、包裹体均一温度、
第 ４１卷 第 ２期 ２０２１年 ３月
西安科技大学学报 ＪＯＵＲＮＡＬＯ NhomakorabeaＸＩ’ＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏｌ．４１ Ｎｏ２ Ｍａｒ．２０２１
唐胜利，唐佳阳，史勇，等．川南煤田古叙矿区龙潭组煤层受热 －生烃史及气体成因［Ｊ］．西安科技大学学报，２０２１，４１（２）： ２９８－３０６． ＴＡＮＧＳｈｅｎｇｌｉ，ＴＡＮＧＪｉａｙａｎｇ，ＳＨＩＹｏｎｇ，ｅｔａｌ．ＨｅａｔｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｇｅｎｅｒａｔｉｎｇｈｉｓｔｏｒｙａｎｄｇａｓｏｒｉｇｉｎｏｆＬｏｎｇｔａｎＦｏｒｍａｔｉｏｎｉｎＧｕｘｕ ｍｉｎｉｎｇａｒｅａｉｎＳｏｕｔｈＳｉｃｈｕａｎｃｏａｌｆｉｅｌｄ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２１，４１（２）：２９８－３０６．
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西 安 科 技 大 学 学 报 ２０２１年第 ４１卷
华背斜、风岩向斜和大村向斜等（图 １）。川南煤田 古叙矿区 是 四 川 省 重 要 的 无 烟 煤 赋 存 地 区，其 矿 区地貌类 型 多 样，以 侵 蚀 剥 蚀、岩 溶 山 地 地 貌 为 主 。 ［９－１０］
气体稳定碳同位素组成测试等数据，对川南煤田古叙矿区 Ｃ１７号煤层的埋藏史、受热史和有机质 成熟生烃史进行重建。结果表明川南煤田古叙矿区地层自晚二叠世沉积以来，地层经历了不同 程度的剥蚀，即下三叠统嘉陵江组的剥蚀厚度约为 ３９ｍ、上侏罗统与上覆地层的剥蚀厚度约为 ３１４ｍ，下白垩统与上覆地层的剥蚀厚度约为 ２６００ｍ、下古新统与上覆地层的剥蚀厚度约为 １６８１ｍ；龙潭组 Ｃ１７号煤层自晚二叠世沉积以来，主要经历了 ３次“沉降 －抬升”过程，最大埋深 为晚白垩世末期的 ５１０１ｍ，遭受最高受热温度为早白垩世末的 ２３４℃，现今温度为 ４７℃，煤有 机质成熟生烃过程分为未成熟、成熟生油、高成熟生湿气、过成熟生干气和生烃枯竭 ５个阶段。 煤层气为一期成藏且发生散失时间为中侏罗世，富集时间为早白垩世。现今龙潭组 Ｃ１７号煤层 中赋存气体成因类型为热成因气。 关键词：龙潭组；煤层气；受热史；生烃史；气体成因 中图分类号：ＴＥ１２１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７２－９３１５（２０２１）０２－０２９８－０９ ＤＯＩ：１０．１３８００／ｊ．ｃｎｋｉ．ｘａｋｊｄｘｘｂ．２０２１．０２１４ 开放科学（资源服务）标识码（ＯＳＩＤ）：
收稿日期：２０２０－１０－１５ 责任编辑：李克永 基金项目：国家自然科学基金项目（４１９７２１８３）；大学生创新创业训练计划项目（Ｓ２０２０１０７０４０７７） 通信作者：唐胜利，男，四川仁寿人，博士，教授，Ｅｍａｉｌ：２７５２３０９３４＠ｑｑ．ｃｏｍ
第 ２ 期
唐胜利等：川南煤田古叙矿区龙潭组煤层受热 －生烃史及气体成因
气富集成藏的基础与关键。 近 年 来，川 南 煤 田 煤 层 气 勘 探 开 发 取 得 巨 大
突破，前人 对 晚 二 叠 世 龙 潭 组 煤 层 的 甲 烷 吸 附 能 力、开采工艺与技术、煤层气开采潜力等工作做了 诸多研究 ［７－９］，但 对 该 区 的 基 础 地 质，特 别 是 关 于 煤层的受 热 演 化 史、生 烃 演 化 过 程 及 气 体 成 因 类 型等研究 相 对 较 少。 因 此，文 中 通 过 地 层 沉 积 年 代、岩性、钻 孔 数 据 等 基 本 地 质 参 数，结 合 泥 岩 声 波时差恢复剥蚀厚度，运用 Ｐｅｔｒｏｍｏｄ１Ｄ模拟技术 对该区晚 二 叠 世 龙 潭 组 Ｃ１７号 煤 层 埋 藏 史、受 热 史、有机质成熟史进行恢复，基于气体稳定碳同位 素组成数据对气体成因类型进行判识。研究结果 对揭示该地区煤层气富集过程及指导勘探开发均 具有重要的意义。
１ 区域地质特征
１．１ 区域地质背景 川南煤田 位 于 四 川 盆 地 南 部，包 括 南 广、筠
连、芙蓉、古叙四大矿区。其中古叙矿区位于四川 盆地前陆南缘的叙永 －筠连叠加褶皱带，东西两 侧分别与川黔、川滇南北向构造带相邻，北接华蓥 山滑脱褶 皱 带 南 部 之 低 缓 褶 皱 带，西 侧 属 于 盐 津 －威信东西向构造带的雷波隆起［１０］。川南煤田古 叙行区内褶曲较发育，主要发育有李家寨背斜、皇