0 引言
1 地质背景
2 松辽盆地氦气成因分析
图2 幔源氦比例和样品数的频数分布Fig.2 Frequency distribution of mantle-derived helium proportion and sample number |
表1 松辽盆地氦来源及同位素统计Table 1 Source and isotope statistics of helium in Songliao Basin |
区域 | 样品类型 | 井/孔号 | 层位 | 深度/m | R/Ra | 幔源氦/% | He/% | 数据来源 | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
松辽盆地南部 | 南部地区 | 固体样品 (火山岩) | 长深1 | K1 | 3 575 | 2.63 | 33.35 | [38] | |
长深1-2 | K1 | 3 672 | 3.10 | 39.34 | |||||
长深103 | K1 | 3 723 | 3.04 | 38.58 | |||||
长深103 | K1 | 3 726 | 3.01 | 38.20 | |||||
长深3 | K1 | 2 670 | 2.51 | 31.82 | |||||
老深1 | K1 | 2 574 | 1.37 | 17.29 | |||||
德深5 | K1 | 1 718 | 1.94 | 6.58 | |||||
德深5 | K1 | 2 580 | 1.45 | 24.55 | |||||
坨深1 | K1 | 2 104 | 1.76 | 18.31 | |||||
红73 | K1 | 1 873 | 3.11 | 22.26 | |||||
乾198 | K1 | 2 279 | 5.24 | 39.47 | |||||
万17 | K1 | 2 096 | 3.18 | 66.63 | |||||
万22 | K1 | 2 168 | 0.93 | 40.36 | |||||
孤7 | K1 | 1 550 | 2.12 | 26.85 | |||||
孤9 | K1 | 1 638 | 3.72 | 47.25 | |||||
CS1 | K1 yc | 3 350~3 594 | 2.06 | 25.8 | [39] | ||||
CS1-2 | K1 yc | 3 838 | 1.90 | 23.7 | |||||
CS1-1 | K1 yc | 3 880 | 2.10 | 26.3 | |||||
CS1-2 | K1 yc | 3 739 | 2.08 | 26.0 | |||||
长岭断陷 | 气体样品 | Chs1 | K1 yc | 3 615 | 1.9 | 23.7 | 0 | [32] | |
Chs1 | K1 yc | 3 594 | 2.1 | 26.3 | 0.03 | ||||
Chs103 | K1 d | 3 498~3 509 | 2.1 | 26.3 | 0 | ||||
Chs1-1 | K1 yc | 3 739 | 2.3 | 28.9 | 0.013 | ||||
Chs1-2 | K1 yc | 3 697~3 704 | 2.1 | 26.3 | 0.013 | ||||
Chs2 | K1 yc | 3 792~3 809 | 2.1 | 26.3 | 0 | ||||
Chs6 | K1 yc | 3 165~3 863 | 1.9 | 23.7 | 0 | ||||
Chs103 | 营城组 | 3 723 | 3.04 | 38.3 | |||||
Chs103 | 营城组 | 3 726 | 3.01 | 37.9 | |||||
Chs1-2 | 营城组 | 3 627 | 3.1 | 39.1 | |||||
Chs3 | 营城组 | 2 670 | 2.51 | 31.5 | |||||
长深X1 | 3 508~3 734 | 2.79 | 35.1 | [40] | |||||
长深X2 | 4.56 | 57.8 | |||||||
长深X3 | 1.59 | 19.8 | |||||||
长深X4 | 3.87 | 49.0 | |||||||
万金塔 | 万2 | 泉三段 | 839~863 | 4.91 | 62.3 | [41-44] | |||
万5 | 泉三段 | 740 | 3.34 | 42.2 | |||||
孤店 | 孤12 | 泉四段 | 3.24 | 40.9 | |||||
孤9 | 泉四段 | 1 572~1 580 | 3.22 | 40.6 | |||||
双城—太平川地区 | 三3 | F | 595 | 0.1 | 1.05 | [45] | |||
三202 | F | 804.3 | 0.09 | 0.92 | |||||
三4-1 | FY | 953 | 0.12 | 1.31 | |||||
三4-2 | F | 878 | 0.1 | 1.14 | |||||
三2-4 | F | 688 | 0.13 | 1.47 | |||||
三203 | F | 693 | 0.1 | 1.11 | |||||
五101 | F | 818 | 0.25 | 3.05 | |||||
五109 | F | 848 | 0.28 | 3.45 | |||||
五深1 | F | 713 | 0.19 | 2.19 | |||||
五106 | F | 813 | 0.26 | 3.11 | |||||
五102 | F | 812 | 0.19 | 2.19 | |||||
万11 | Y | 1 265 | 0.48 | 5.99 | |||||
双17 | F | 707 | 0.31 | 3.72 | |||||
庄深1 | F | 743 | 0.39 | 4.80 | |||||
吉林油田 | Wan2 | K | 816~898 | 4.91 | 62.3 | [46] | |||
Wan5 | K | 811~1 072 | 4.10 | 51.9 | |||||
Wan6 | K | 807~816 | 4.99 | 63.3 | |||||
Wan8 | K | 816~897 | 4.30 | 54.5 | |||||
Wan9 | K | 900 | 4.08 | 51.6 | |||||
Qian7-9 | K | 1 814 | 4.16 | 52.7 | |||||
Hong201 | K | 1 185~1 216 | 2.10 | 26.3 | |||||
Mao10 | K | 1 908 | 0.829 | 10.0 | |||||
Mao11 | K | 1 890 | 0.941 | 11.5 | |||||
Nong28 | K | 0.678 | 8.1 | ||||||
301-l | K | 1 944 | 0.779 | 9.4 | |||||
A4-4 | K | 2 129 | 0.375 | 4.2 | |||||
松辽盆地北部 | 徐家围子断陷 | 气体样品 | 芳深9 | 3 602~3 620 | 3 | 37.8 | 2.435 | [47] | |
芳深9 | 3 602~3 623 | 2.79 | 35.1 | 2.743 | |||||
芳深2 | 2 720~2 995 | 0.6 | 7.1 | 0.03 | [48] | ||||
徐深1 | 4 446~4 466 | 1.1 | 13.5 | 0.01 | |||||
徐深5 | 3 611~3 629 | 0.9 | 10.8 | 0.01 | |||||
徐深6-2 | 3 570~3 759 | 0.9 | 10.6 | 0.01 | |||||
升深2-1 | 2 860~2 869 | 1.8 | 21.8 | 0.02 | |||||
升深更2 | 2 955~2 965 | 1.8 | 21.9 | 0.03 | |||||
Xs1-1 | K1 yc | 3 416~3 424 | 1.1 | 13.5 | 0.01 | [32] | |||
Xs1-201 | K1 yc | 3 328~3 358 | 1.2 | 14.8 | 0.011 | ||||
Xs5 | K1 yc | 3 611~3 629 | 0.9 | 10.9 | 0.014 | ||||
Xs6 | K1 sh | 3 629~3 637 | 1.0 | 12.2 | 0.008 | ||||
Xs6-04 | K1 yc | 3 505~3 515 | 1.3 | 16.1 | 0.013 | ||||
Xs6-2 | K1 yc | 3 570~3 759 | 0.9 | 10.9 | 0.011 | ||||
Xs6-208 | K1 yc | 3 542~3 550 | 1.2 | 14.8 | 0.011 | ||||
Xs603 | K1 yc | 3 514~3 521 | 1.2 | 14.8 | 0.012 |
|
表1 松辽盆地氦来源及同位素统计(续)Table 1 Source and isotope statistics of helium in Songliao Basin(continue) |
区域 | 样品类型 | 井/孔号 | 层位 | 深度/m | R/Ra | 幔源氦/% | He/% | 数据来源 | |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
松辽盆地北部 | 徐家围子断陷 | Xs1 | K1 y | 3 440~3 750 | 1.03 | 12.6 | [49] | ||
Xs1-1 | K1 y | 3 370~3 750 | 0.92 | 11.2 | |||||
Xs6 | K1 y | 3 561~3 637 | 0.99 | 12.1 | |||||
Ws1 | K1 y | 3 042~3 075 | 1.97 | 24.6 | |||||
Ss1 | K1 y | 2 645~2 824 | 0.88 | 10.7 | |||||
Fs1 | K1 d | 2 864~2 937 | 0.58 | 6.8 | |||||
Fs9 | K1 d | 3 602~3 632 | 2.09 | 26.2 | |||||
Sq1-1 | K1 q | 1 726~2 156 | 0.90 | 10.9 | |||||
Sq1-2 | K1 q | 1 747~2 034 | 0.98 | 12.0 | |||||
W22-21 | K1 q | 1 920~2 135 | 1.07 | 13.1 | |||||
W28-22 | K1 q | 1 995~2 099 | 0.97 | 11.8 | |||||
W24-23 | K1 q | 1 799~2 139 | 1.11 | 13.6 | |||||
S502 | K1 q | 1 774~2 200 | 1.00 | 12.2 | |||||
W32-19 | K1 q | 1 894~2 032 | 0.65 | 7.7 | |||||
S58 | K1 q | 1 696~2 035 | 0.86 | 10.4 | |||||
W21-18 | K1 q | 1 827~2 051 | 0.98 | 12.0 | |||||
Song18 | K1 q | 1 670~1 958 | 0.92 | 11.2 | |||||
D4 | K1 q | 790~799 | 0.54 | 6.3 | |||||
Xd2 | K1 q | 786~808 | 0.55 | 6.5 | |||||
Z53-44 | K2 y | 1 425~1 438 | 0.29 | 3.1 | |||||
F122-104 | K2 y | 1 439~1 501 | 0.45 | 5.2 | |||||
F40-18 | K2 y | 1 431~1 468 | 0.18 | 1.7 | |||||
X66-34 | K2 y | 1 605~1 628 | 0.14 | 1.2 | |||||
F3-32 | K2 y | 1 447~1 488 | 0.30 | 3.3 | |||||
S74-22 | K2 y | 1 461~1 496 | 0.27 | 2.9 | |||||
庆深气田 | 气体样品 | 芳深2 | K1 d | 3 096 | 5.843 | 74.2 | 0.034 | [50-51] | |
芳深9 | K1 yc | 3 632 | 2.464 | 31.0 | 0.013 | ||||
芳深701 | K1 yc | 3 840 | 1.957 | 24.5 | 0.002 | ||||
汪深1 | K1 yc | 3 528 | 1.786 | 22.3 | 0.046 | ||||
升深更2 | K1 yc | 2 965 | 1.771 | 22.1 | 0.03 | ||||
升深2-1 | K1 yc | 2 997 | 1.757 | 21.9 | 0.02 | ||||
升深2-25 | K1 yc | 3 021 | 1.743 | 21.7 | 0.024 | ||||
芳深6 | K1 yc | 3 409 | 1.571 | 19.5 | 0.016 | ||||
芳深5 | K1 d 1 | 3 210 | 1.521 | 18.9 | 0.024 | ||||
徐深603 | K1 yc | 3 521 | 1.207 | 14.9 | 0.012 | ||||
徐深1-1 | K1 sh | 3 960 | 1.100 | 13.5 | 0.01 | ||||
徐深1 | K1 yc | 4 548 | 1.100 | 13.5 | 0.011 | ||||
徐深6 | K1 sh | 4 060 | 1.043 | 12.8 | 0.007 | ||||
升深1 | J | 2 933 | 0.993 | 12.1 | 0.024 | ||||
卫深5 | K1 sh | 3 791 | 0.821 | 9.9 | 0.024 | ||||
芳深8 | C—P | 4 201 | 0.771 | 9.3 | 0.013 | ||||
徐深5 | K1 yc | 3 623 | 0.89 | 10.8 | 0.014 | ||||
徐深1-201 | K1 yc | 3 328 | 1.15 | 14.1 | 0.011 | ||||
徐深6-104 | K1 yc | 3 505 | 1.29 | 15.9 | 0.013 | ||||
徐深6-208 | K1 yc | 3 542 | 1.24 | 15.3 | 0.011 | ||||
北部地区 | 固体样品 (火山岩) | 达深1 | K1 | 3 088 | 0.56 | 6.96 | [38] | ||
徐深1 | K1 | 3 526 | 1.45 | 18.31 | |||||
徐深6 | K1 | 3 851 | 0.74 | 9.25 | |||||
徐深8 | K1 | 3 743 | 1.49 | 18.82 | |||||
徐深9 | K1 | 3 878 | 1.30 | 16.39 | |||||
徐深21 | K1 | 3 529 | 0.26 | 3.13 | |||||
升深1 | K1 | 2 667 | 1.09 | 13.72 | |||||
升深4 | K1 | 2 941 | 1.44 | 18.18 | |||||
升深7 | K1 | 3 731 | 0.78 | 9.76 | |||||
升深201 | K1 | 3 582 | 1.65 | 20.86 | |||||
芳深2 | K1 | 2 885 | 0.59 | 7.34 | |||||
芳深7 | K1 | 3 181 | 3.70 | 46.99 | |||||
汪904 | K1 | 2 969 | 1.86 | 23.53 | |||||
尚深2 | K1 | 281 | 0.75 | 9.38 | |||||
尚深2 | K1 | 3 250 | 0.98 | 12.31 | |||||
宋深1 | K1 | 3 479 | 1.71 | 21.62 | |||||
宋16 | K1 | 939 | 0.47 | 5.81 | |||||
肇深3 | K1 | 2 886~2 902 | 0.49 | 6.07 | |||||
同深1 | K1 | 3 074~3 077 | 1.84 | 23.28 | |||||
古深1 | K1 | 4 490 | 2.83 | 35.90 | |||||
葡深1 | K1 | 5 345 | 0.20 | 2.37 | |||||
杜13 | K1 | 1 624 | 1.11 | 13.97 | |||||
昌德东 | 芳深9 | 营城组 | 3 602~3 623 | 3.21 | 40.5 | [41-44] | |||
五大连池 | 气苗 | 2.9 | 36.5 | ||||||
昌德气田 | X-1 | K1 yc | 3 649~3 642 | 2.46 | 30.9 | [52] | |||
徐深 8 | X-2 | K1 yc | 3 576~3 602 | 1.93 | 24.1 | ||||
兴城气田 | X-4 | K1 yc | 3 592~3 624 | 1.1 | 13.5 | ||||
X-5 | K1 yc | 3 542~3 550 | 0.99 | 12.1 | |||||
大庆地区 | La6-290 | K | 935~1 202 | 2.18 | 27.3 | [46] | |||
Ta301 | K | 1 244~1 306 | 1.91 | 23.9 | |||||
Gu3l | K | 1 201~1 213 | 1.38 | 17.1 | |||||
Xing5 | K | 900~1 200 | 1.28 | 15.8 | |||||
Kai58 | K | 1 271~1 321 | 0.829 | 10.0 | |||||
Zhao51 | K | 700~704 | 0.088 | 0.5 | |||||
Fangshen4 | K | 2 825~2 869 | 0.948 | 11.6 |
|
2.1 幔源氦
2.2 壳源氦
表2 松辽盆地生氦能力统计Table 2 Statistical table of helium generation capacity in Songliao Basin |
盆地 位置 | 地层 | 岩性 | 面积/km2 | U/10-6 | Th/10-6 | 生氦速率 /[10-7 m3/(t·Ma)] | 时间 /Ma | 平均厚度/m | 生氦潜力/(104 m3/km2) | 生氦总量/(108 m3) | 数据来源 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
中部 | 四方台组 | 富铀砂岩 | 34 | 280.39 | 45.69 | 355.42 | 84 | 200 | 5.970 6 | 0.020 3 | [55] |
东北缘 | 姚家组 | 砂岩 | 35 | 2.44 | 5.66 | 4.63 | 93.5 | 140 | 0.057 1 | 0.000 2 | [56] |
北东部 | 泉头组 | 富铀粉砂岩 | 554 | 147.18 | 16.50 | 184.38 | 100 | 1 600 | 29.5 | 1.634 3 | [57] |
粉砂岩+泥岩 | 720 | 13.76 | 24.30 | 23.88 | 103 | 1 600 | 3.934 7 | 0.283 3 | |||
花岗岩 | 1 024 | 29.6 | 29.27 | 44.66 | 190 | 200 | 1.697 3 | 0.173 8 | |||
东南部 | 侏罗系 | 砂岩 | 1 500 | 9.50 | 8.23 | 13.99 | 160 | 425 | 0.951 3 | 0.142 7 | [58] |
西缘 | 糜棱岩+花岗岩 | 425 | 0.81 | 4.89 | 2.42 | 289.1 | 100 | 0.070 6 | 0.003 0 | [59] | |
北缘 | 流纹岩+花岗岩 | 84.5 | 3.59 | 19.57 | 10.09 | 130.5 | 100 | 0.130 2 | 0.001 1 | [60] | |
东北缘 | 海西期 | 花岗岩 | 4501 | 3.05 | 14.88 | 8.06 | 340 | 600 | 1.644 1 | 0.740 0 | [56] |
东缘 | 花岗岩 | 29 241 | 8.28 | 26.06 | 17.72 | 186.2 | 200 | 0.659 6 | 1.928 8 | [61] | |
东缘 | 花岗岩+花岗斑岩 | 28.6 | 4.87 | 18.25 | 11.27 | 109.9 | 600 | 0.734 3 | 0.002 1 | [62] |
3 松辽盆地氦气含量分布特征
表3 松辽盆地氦含量统计Table 3 Helium content statistical table in Songliao Basin |
分布区域 | 钻井号 | 地层 | 深度/m | 氦含量/% | 数据来源 |
---|---|---|---|---|---|
西部斜坡区 | 杜613 | K2 n—K2 y 2-3 | 705 | 0.119 | [20] |
来63 | K2 n 1—K2 y 2-3 | 589.6~625.0 | 0.13 | ||
龙虎泡大安阶地 | 英20 | K2 n 1—K2 y 2-3 | 1 453.0~1 475.2 | 0.13 | |
大庆长垣 | 昌201 | K1 d 1 | 3 207~3 224 | 0.22 | [20,47,64-66] |
芳深1 | K1 d 3 | 2 926~2 940 | 0.404 | ||
芳深1 | K1 d | 2 926~2 940.2 | 0.056 | ||
昌201 | J | 3 206.6~3 223.8 | 0.22 | ||
Fs1 | K1 d | 2 864~2 937 | 0.065 | ||
三肇凹陷 | 升深4 | K1 d 1 | 3 054~3 073 | 0.05 | |
芳深801 | K1 d | 3 059.4~3 081 | 0.069 | ||
升深7 | K1 yc | 3 679.8~3 705 | 0.244 | ||
芳深1 | K1 d 3 | 2 926.0~2 940.2 | 0.404 | ||
芳深701 | J | 3 575.8~3 602.0 | 0.12 | ||
芳深4 | K | 2 825~2 869 | 0.053 | ||
汪903 | 基底 | 2 962.4~3 007 | 0.05 | ||
汪903 | K1 d 3 | 2 688.2~2 693.4 | 0.06 | ||
汪902 | K1 d 3 | 2 651.8~2 670.8 | 0.1 | ||
汪902 | K1 d 2 | 2 795~2 806 | 0.102 | ||
汪903 | K1 yc+K1 y 1 | 2 394~2 443 | 0.07 | ||
汪902 | K1 d 2 | 2 795.0~2 806.0 | 0.102 | ||
汪903 | K1 y | 2 936~3 053 | 0.05 | ||
Song18 | K1 q | 1 670~1 958 | 0.054 | ||
宋3 | K1 q 4 | 1 124.6~1 128.6 | 0.11 | ||
尚深1 | K1 d 2 | 2 660.0~2 680.1 | 0.226 | ||
古106 | K2 n 1—K2 y 2-3 | 1 682.4~1 688.6 | 0.31 | ||
朝阳沟阶地 | 朝90 | K1 q 3 | 1 201.0~1 311.0 | 0.251 | [64] |
长春岭背斜带 | 三202 | F | 804.3 | 0.06 | [20,45,66-67] |
三2-4 | F | 688.3 | 0.05 | ||
五101 | F | 818.2 | 0.11 | ||
五109 | F | 818.4 | 0.11 | ||
五深1 | F | 713.1 | 0.13 | ||
五106 | F | 813.2 | 0.21 | ||
五109 | K2 qn 2 | 1 250 | 0.058 | ||
五3 | F | 595 | 0.056 | ||
五102 | F | 812.3 | 0.1 | ||
万-5 | K2 q 2 | 1 072~1 011 | 0.06 | ||
万-6 | K2 q 3 | 0.045 | |||
万11 | F | 707.3 | 0.19 | ||
双13 | K1 q 4 | 728.0~816.0 | 0.124 | ||
双17 | F | 743.2 | 0.14 | ||
庄深1 | Y | 1 265.3 | 0.14 | ||
吉林油田 | Qian7-9 | K | 1 814 | 0.18 | [48] |
3.1 平面上分布特征
图8 He含量和幔源He比例不同区域对比Fig.8 Comparison of He content and mantle-derived He in different regions |