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随着对显生宙油气藏探明程度的提高和新含油气区块发现难度的不断上升以及人们对中国中-西部沉积盆地浅—中层常规油气的分布及成藏机理已有较为成熟的认识，如何寻找油气勘探的新领域已成为迫切需要解决的问题（刘嘉麒等，2010; 任战利等，2020a，2020b）。近年来，针对中—新元古界深层油气及非常规油气藏的研究已成为全球油气勘探的前沿和热点（邹才能等，2008; 赵文智等，2009; Senger et al.，2017; 杜金虎等，2019; 杨晋东等，2020; 任战利等，2020a，2020b，2020c，2021; 李建忠等，2021; Khaled et al.，2022），其中受岩浆热作用改造的油气藏更是受到了广大油气工作者的广泛关注（赵文智等，2009; 刘嘉麒等，2010; Li Rongxi et al.，2011，2017; 席胜利等，2016; Senger et al.，2017; 任战利等，2020b）。
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鄂尔多斯盆地中元古界蓟县系主要出露在盆地的西南缘（席胜利等，2016）（图1），发育的碳酸盐岩烃源岩具备一定的生烃能力、储集性能和勘探潜力（李荣西等，2011; 郭科，2015; Li Rongxi et al.，2017; 刘福田等，2018; Yu Qiang et al.，2019）。鄂尔多斯盆地为中温型盆地，中生代晚期发生过一期重要构造热事件，盆地西南缘抬升早，与盆地内部伊陕斜坡单元带的构造热演化史有明显差异（任战利等，2007，2008，2017; Yu Qiang et al.，2017，2021，2022; 黄志刚等，2022）。虽然对该地区油气勘探工作起源较早，可追溯至20世纪60年代，但受当时主流的油气成藏理论及观念局限，即火成岩或侵入岩的存在往往会破坏古油藏，油气勘探的“甜点”应该以构造油气藏和岩性油气藏为主，人们就没对该地区再继续勘探下去。近十几年来，随着非常规油气藏在全球多个地方取得了成功的勘探突破，已有多个国家及地区发现了与岩浆作用或与侵入岩有关的工业性的油气藏或油气显示（Schutter，2003; 吴彦佳等，2022）。在此背景下，人们重新提起了对鄂尔多斯盆地西南缘油气资源的勘探兴趣。中国石油集团长庆油田研究院加大了对该区域古生界—中生界油气潜力的勘探力度，先后部署了50 km三维地震勘探和近40多口钻井，针对二叠系山西组和三叠系延长组，在构造特征（刘少峰等，1996; Chen Gang et al.，2007; Yu Qiang et al.，2021）、沉积体系及储层（刘志武等，2006; 邓昆等，2009; 陶文星等，2020; 葸克来等，2021）和生烃潜力（Li Rongxi et al.，2011; 翁凯，2012; 董会，2013; Liu Futian et al.，2017; Yu Qiang et al.，2022）等方面进行了详细研究，取得了一定的认识。国内外学者对该地区中元古界蓟县系油气成藏条件的分析起步更晚，主要源于近10年的相关研究。
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图1 鄂尔多斯盆地西南缘区域位置及地质图
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Fig.1 Regional location and geological map of the southwest margin of the Ordos basin
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（a）—多个地质单元的交汇区:（1）—伊陕斜坡，（2）—天环向斜，（3）—西缘逆冲带，（4）—六盘山构造带，（5）—祁连造山带，（6）—秦岭造山带，（7）—渭北隆起，（8）—渭河盆地;（b）—鄂尔多斯盆地西南缘; 样品cx-tc01和qy-lx06为花岗岩，编号带*为泥岩，其他为砂岩
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(a) —intersection of multiple geological units: (1) —Shanbei slope, (2) —Tianhuan syncline, (3) —west margin thrust belt, (4) —Liupanshan tectonic belt, (5) —Qilian orogenic belt, (6) —Qinling orogenic belt, (7) —Weibei uplift, (8) —Weihe basin; (b) —southwest margin of the Ordos basin; sample cx-tc01 and sample qy-lx06 are granite, samples with*are mudstones and the rest are sandstones
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目前被广泛接受的地质认识如下:鄂尔多斯盆地西南缘在中元古代时期处于地壳伸展构造背景，沉积了一套巨厚的中元古界蓟县系海相碳酸盐岩，该套地层具备一定的生烃潜力（张春林等，2010; Li Rongxi et al.，2011; 翁凯，2012）。在甘肃省崇信县铜城镇以南大约7 km的桃稍屲和庙滩两个地区，蓟县系含硅质条带的纹层状藻白云岩和白垩系罗汉洞组紫红色砂泥岩中发现了呈薄片状或脉状分布的天然固体沥青（Li Rongxi et al.，2011; 张宏法等，2012），其镜质组反射率在2.7%~3.6%之间（李荣西等，2011）。在蓟县系白云质灰岩的周边，发现了一套被认为是碱性岩浆侵入岩（Li Rongxi et al.，2011）或超钾质岩（张宏法等，2012; Xu Huan et al.，2019）的岩浆侵入体。已有研究表明，蓟县系碳酸盐岩是该沥青的烃源岩（Li Rongxi et al.，2011）。个别样品中沥青的过成熟不是由沉积盆地正常埋藏增温作用造成的，而是局部热异常事件造成的结果（Li Rongxi et al.，2011; 张宏法等，2012; 席胜利等，2016; Xu Huan et al.，2019），表现为显微镜下岩石薄片具有高温热变质的焦沥青显微结构特征（Li Rongxi et al.，2011）。究其原因，在早白垩世晚期，鄂尔多斯盆地西南缘处于伸展环境（张宏法等，2012; 席胜利等，2016; Xu Huan et al.，2019; 任战利等，2020c），软流圈地幔上涌引起的碱性岩体侵入事件，导致了局部地区蓟县系古油藏的油气热裂解、破坏而形成了沥青（Li Rongxi et al.，2011; 张宏法等，2012; Xu Huan et al.，2019）。锆石U-Pb年龄表明，该侵入体的年龄大致在110 Ma（Li Rongxi et al.，2011），110.8±1.0~107.6±0.9 Ma（张宏法等，2012）或120 Ma（Xu Huan et al.，2019），均表明该岩体侵入热事件发生在中生代早白垩世晚期。
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上述分析表明，目前已证实铜城地区蓟县系烃源岩具备一定的生烃性能，但人们对早白垩世岩浆热事件发生之前该区域的古地温演化过程缺乏认识，比如蓟县系烃源岩在三叠纪—侏罗纪期间是否已达到了生烃门限温度?经历的古地温的范围多少?早白垩世侵入事件对地温场的影响程度如何等还不得而知。上述问题得不到解决的原因在于，相比中新生代地层而言，较早形成的蓟县纪地层，经历过新元古生代以来多期次的岩浆及构造演化运动，其构造热演化史更为复杂多样，有些热史信息已被重置，直接恢复难度大，尤其是白垩纪岩浆侵入事件导致其接触部位的蓟县系及上覆白垩系遭受快速的热重置作用，使得这些岩石已没有早于该时期的低温热年代学记录，若直接对这些侵入岩及其接触的蓟县系岩石进行热年代学测试，往往只能获得岩浆热事件之后的冷却历史。
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虽然岩浆作用对其直接接触的烃源岩的古地温与成熟度的影响大（Galushkin，1997; Xu Huan et al.，2019），但这种热异常的空间影响范围有限（翁凯，2012; Senger et al.，2017）。因此，我们在铜城侵入岩体的出露点以西~10 km的安口地区，采集了一些三叠系和侏罗系砂岩和泥岩样品，对其进行低温热年代学、镜质组反射率测试与盆地模拟研究，恢复未受岩浆热事件影响的地区在三叠纪以来的古地温历史; 与此同时，对侵入体及其直接接触的蓟县系样品进行热年代学分析，可以确定侵入岩体的冷却历史; 通过对比受岩浆作用影响的地区样品和未受其影响的地区样品在三叠纪以来的古地温演化过程，恢复鄂尔多斯盆地安口—铜城地区蓟县系构造热演化史，探讨其受岩浆热事件的影响程度等科学问题，为鄂尔多斯盆地西南缘中元古界蓟县系非常规油气的进一步勘探及成藏研究提供理论依据。
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1 地质概况
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研究区属于东亚华北板块鄂尔多斯盆地西南部位（图1），地理位置位于中国甘肃省崇信县安口镇和铜城镇地带。鄂尔多斯盆地是一个形成于稳定克拉通之上的中生代叠合盆地（何自新，2010; 任战利等，2017），周围由一系列新生代断陷盆地组成。盆地现今的构造形态总体显示为东翼宽缓，西翼狭窄的不对称盆地，盆地边缘构造活动强烈、断裂褶皱较为发育（席胜利等，2016）。其构造演化史主要分为五个阶段（杨俊杰，2002; He Zixin，2010）:中元古代至早古生代，鄂尔多斯盆地西南缘属于稳定台地—海槽过渡带（马骞，2020），多个地区先后沉积了长城系、蓟县系、寒武系等（沈安江等，2020）; 加里东—海西期，受区域构造运动的影响，盆地由南向北整体抬升，西南缘发生显著的造山运动而进入沉积间断期，缺失志留系，泥盆系和下石炭统等多套地层的沉积（Weng Kai，2012; 雷盼盼，2015; 高春云，2020）; 晚石炭世，由于加里东运动形成的构造古隆起使得盆地西南缘缺失本溪组和太原组; 中—晚三叠世，盆地西缘沉积了三叠系湖湘沉积盖层（李志明等，2019）; 早—中侏罗世，盆地西缘进入伸展环境，其中早侏罗世的延安期沉积是盆地发育的顶峰，其西缘远超延长组残存边界（Weng Kai，2012）; 晚燕山期构造作用使得西缘整体缺失上白垩统（Weng Kai，2012; Gao Chunyun，2020）; 新生代以来，由于喜马拉雅运动，盆地西南缘盆地处于挤压状态，贺兰山断块和六盘山冲断层上升隆起（Weng Kai，2012; Gao Chunyun，2020）。
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研究区现今出露地层自老到新依次为中元古界蓟县系、中生界上三叠统延长组、中—下侏罗统、下白垩统罗汉洞组。其中蓟县系岩性为灰白色条带状硅质藻云岩与藻云岩不等厚互层，部分层段发育残余晶间孔、溶蚀孔洞和微裂隙，底部有少量碎屑岩; 延长组出露不全，为一套河流冲积扇沉积体系，其岩性为厚层状灰色砂岩夹深灰色泥岩及砂质泥岩、黑色泥岩，其粒度较盆地内部粗; 中侏罗统直罗组为河流相沉积，岩性为上部以棕红色为主，下部渐变为蓝灰色与灰绿色的泥岩与白色砂岩互层，具有自下而上由粗变细的特点; 中侏罗统组延安组，岩性为灰色粗砂岩、细砂岩及泥质砂岩和泥岩互层，含较厚的煤层; 罗汉洞组为河湖相沉积，岩性为灰绿色泥岩、砂质泥岩与浅灰色、棕红色细砂岩不等厚互层。局部地区覆盖有第四纪以来的灰黄色黄土。
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出露于甘肃省崇信县铜城镇以南大约7 km的庙滩—桃稍屲一带的碱性岩体（下文称为铜城岩体），为斑状正长岩和含白榴石正长斑岩（翁凯，2012），与蓟县系侵入式接触，可见冷凝边（Li Rongxi et al.，2011）。蓟县系呈西倾单斜构造，被产状平缓的罗汉洞组紫红色砂泥岩角度不整合覆盖。
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2 样品和方法
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2.1 样品及总体研究思路
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铜城—华亭地区出露三叠系和侏罗系，野外露头发育良好，未遭受强烈风化，分别在该区域采集三叠系和侏罗系的砂岩和泥岩样品共计11块，铜城岩体2块（图1）。所有砂岩样品均采自新鲜露头，每件重量大于5 kg，为热年代学分析提供了足够的磷灰石和锆石矿物。
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在长江大学和西北大学石油热年代学实验室测试泥岩的镜质组反射率。尚艺矿岩技术服务有限公司对磷灰石和锆石颗粒进行了分离，包括物理破碎、磁性和重液分离、高频介电分离和双目显微镜下的颗粒选择（于强等，2018）。磷灰石裂变径迹和磷灰石/锆石（U-Th）/He的热年代学分析是在澳大利亚墨尔本大学的热年代学实验室完成的。采用镜质组反射率、磷灰石裂变径迹、磷灰石和锆石（U-Th）/He等多年代学方法，恢复了蓟县系在岩浆侵入事件发生前后的热历史。
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2.2 镜质组反射率分析
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对每个样品，将一组精选的镜质组片覆盖在环氧树脂和硬化剂混合物之上，在烘干机中封闭12 h，完成胶埋薄片的制作。取出薄片并抛光，在表面上蘸上实验液体，并平行固定在带有稳定照明且无尘的显微镜台上，然后在双目镜下观察并选择最佳待测区域。只有边界清晰，很少有麻点和划痕的区域才是理想的。对于每个样品，测量尽量多的测试点，以确保准确性，并避免了黄铁矿和惰质组的干扰。
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2.3 磷灰石（U-Th-Sm）/He和锆石（U-Th）/He
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将多个晶体浸入乙醇中，在显微镜下筛选出5个晶形清晰、自形、无损伤、无夹杂的晶粒，并进行几何参数测量。根据（U-Th）/He测试标准（Farley et al.，1996; House et al.，2002），计算每个晶粒的α射线校正系数Ft，并采取以下的实验流程:将颗粒装入铂管后，在1300℃的温度下以820 nm的波长通气15 min，然后在240℃的温度下用233U、229Th和HF溶液溶蚀40 h。用相同量的空白试剂加标样，采用3He稀释法计算4He丰度。在200℃下用盐酸制备晶粒氟化物溶液，并持续24 h。经10%酸性溶液稀释后，在Agilent 7700 ICP-MS上分析U和Th含量。锆石（U-Th）/He分析流程可参考Li Guangwei et al.（2015）。
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2.4 磷灰石裂变径迹分析
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对于每个样品，制作两个3 cm×2.5 cm的玻璃载玻片，上面尽可能多且不重叠地放置磷灰石颗粒，并用环氧树脂胶固定，然后在旋转研磨盘上依次使用1200#、6 μm、3 μm砂纸和1 μm抛光布以及相应的金刚石膏进行研磨。对于每个样品而言，将其中一个载玻片，在温度为20℃的5 mol/L HNO3溶液中蚀刻20 s，取出清洗干净后，在真空装置中涂上5 nm厚的金粉，从而增强蚀刻坑与矿物颗粒的对比度（Gleadow et al.，2009; Konhn et al.，2018），这些片子仅用于径迹密度测量及计算。将另一个载玻片，先经过252Cf辐照3.5 h，再以同样的方式蚀刻出封闭径迹，不涂金粉，这些片子仅用于封闭径迹的长度测量。在放大倍率为×1000的蔡司显微镜（Axio M1m）下，只选取蚀刻坑平行且均匀分布的磷灰石颗粒，用Trackworks软件获取反射光和透射光下图像，再用Fastrack软件，对每个样品版测量近100条封闭径迹，并进行自发径迹密度的计算。
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用UP-213和安捷伦7700 ICP-MS的配套组合，求取已选取磷灰石颗粒的238U浓度，仪器参数为~2.0 J/cm2，频率5 Hz，光束直径30 μm，25 s。采用NIST612、Mud Tank 和 Durango磷灰石作为标样。AFT年龄的计算方法参考Hasebe et al.（2004），用RadialPlotter软件（Vermeesch，2009）分析年龄，使用HeFTy（1.8.0版本; Ketcham et al.，2009）模拟冷却历史。
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3 结果和解释
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3.1 镜质组反射率
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样品cx-tc02*、cx-tc03*在长江大学测试，样品cx-tc04*、cx-tc05*和cx-tc06*在西北大学测试。针对cx-tc02*样品选取两个有机质含量多的部位进行测试（表1），平均值分别为0.98%和0.96%，两者非常接近。样品cx-tc03*测得镜质组反射率平均值为0.73%，最大值为1.03%。cx-tc04*、cx-tc05*和cx-tc06*三个样品的测试结果也较为接近。这些数据表明该区域延长组样品处于成熟阶段，曾经历过中等程度的古温度。
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3.2 磷灰石（U-Th-Sm）/He和锆石（U-Th）/He
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AHe和ZHe分析的数据见表2和表3。两个样品的AHe校正年龄一般在90~40 Ma之间。花岗岩样品cx-tc01中的5个晶体颗粒的年龄平均值为70.6±4.4 Ma。样品cx-tc04的平均年龄为54.6±3.4 Ma。锆石晶粒20227的4He、U浓度和有效铀浓度（eU）以及锆石晶粒20228的Th/U比值均高于其他晶粒，样品cx-tc05的ZHe冷却年龄取20231和20230两个晶粒的平均值224.3±13.9 Ma。样品cx-tc04的ZHe平均年龄为265.4±16.5 Ma。Durango磷灰石标样（Mcdowell et al.，2005）和Fish Canyon凝灰岩标样（Kohn et al.，2015）的数据非常接近其参考值，表明结果高度可靠。两个样本的平均年龄均高于AHe，低于中值年龄。
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注:He#—He编号; Mass—单颗粒的重量; FT—α-散射校正系数（Farley et al.，1996）; eU—有效U浓度（U+0.235 Th）; GL—颗粒长度; Ghw—颗粒半宽度。
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3.3 磷灰石裂变径迹数据
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磷灰石裂变径迹数据如表4所示，所有样品的ρS、238U和Dpar的范围分别为0.8606×106~2.536×106 cm-2、（12.78±0.8~46.62±3.79）×10-6和1.27±0.24~2.62±0.42 μm。中值年龄为91.8±4.6~184±13 Ma，池年龄为89.7±3.8~175.6±13.7 Ma。
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用Radial Plotter软件对样品cx-tc04、cx-tc05、cx-tc06和cx-tc08进行年龄分解（图2），获得三组AFT年龄173 Ma、130~80 Ma和51.4~19.7 Ma。实测的磷灰石裂变径迹数据包括封闭径迹的表观长度、三维真长度、方位倾角、与c轴的夹角和Dpar值（表5）。qy-lx06样品观测到64条封闭裂变径迹，其他样品封闭径迹的数量在91~104条之间。平均Dpar值在1.37~1.82 μm之间，显示出不同的抗退火能力。
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注:表中各项参数含义同表2。
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注:ρS—裂变径迹密度平均值; Dpar—径迹与剖光面截断面的长度。
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注:N—封闭径迹条数; Lapp—表观长度; dz—校正深度; LTrue—真实长度; Dip—与剖光面的夹角; Angle—与c轴的夹角; Dpar—径迹与剖光面截断面的长度。
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裂变径迹长度的平均值在10.65~11.88 μm之间变化，比原始径迹长度短，表明所有样品都经历了部分或全部退火（Donelick et al.，2005）。封闭裂变径迹长度数据呈高斯分布（图3）。
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3.4 冷却历史恢复的约束条件
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利用裂变径迹进行热史模拟，其中重要的环节是对热史模拟路径的约束。此次热史模拟的相关约束条件主要包括以下七个方面:① 可靠的模拟要求模拟的样品所含有的封闭径迹数目不得小于50条，而本次模拟的热史路径数目为10000条; ② 本次实验测定了热史反演所需的Dpar值; ③ 由于磷灰石裂变径迹在部分退火区会发生退火而使测得的年龄变小，因此把90℃作为有效的封闭温度，即稳定地壳中50%的径迹能够保存的等温线（周祖翼，2014），时间跨度为±2σ误差（刘健等，2022）; ④ 沉积岩的起始温度:安口地区延长组为沉积地层，未发生任何热变质作用，因此按鄂尔多斯盆地当时的年平均温度20℃作为沉积起始温度（任战利等，2007）; ⑤ 热演化最终状态的温度:以距今最近一次的构造运动为时间限制，以现今年均温度值为终点温度，给定较为宽泛的年龄区间0~10 Ma，温度20℃; ⑥ 热史模拟过程中所用的径迹年龄为通过卡氏检验的年龄; ⑦ 本次实测的磷灰石/锆石（U-Th）/He年龄及其对应的温度区间。各个样品的模拟约束条件及结果见表6。
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图2 铜城—安口地区侵入岩和三叠系—侏罗系砂岩磷灰石裂变径迹年龄图
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Fig.2 Fission track age radial plot of apatite in the intrusive rock and the Triassic-Jurassic sandstones of the Tongcheng-Ankou area
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4 讨论
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4.1 三叠纪以来铜城—安口地区构造热演化史
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对于单个样品的AFT热史反演来讲，HeFTy程序默认设定10000条路径，模拟会产生多条可接受路径和较好的路径，其中最好的一个较好路径被定义为最佳路径，这三种路径在图3分别用绿色、粉色和黑色线条表示，而平均路径则为所有较好路径的平均值（即较好路径出现概率最大的范围）。一般情况下，每次模拟获得的最佳路径不一定相同，而平均路径更为稳定、可靠，两者的组合效果更好。因此本文考虑综合这两种路径，共同分析热史模拟结果。从结果来看，除cx-tc05样品的长度拟合稍低（GOF=0.53）外，其他样品的年龄和长度的拟合度GOF分别在0.92~1.00之间和0.89~1.00之间，表明这批样品模拟效果非常好。
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注:沉积时间—样品所在地层的大致沉积时间范围; GOF—模拟结果与实测数据的拟合程度; 分解峰值年龄和FT年龄来自图2; AHe和ZHe年龄分别来自表2和表3。
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安口地区三叠系样品从老到新依次为cx-tc02、cx-tc03、cx-tc04、cx-tc05。这些样品在中—晚三叠世期间，整体上经历了埋藏增温过程，但由于增温速率较小（~0.4℃/Ma），增温时间较短，因此其一直处于完全冷却带，至三叠纪末温度为~48℃（图3）。究其原因，三叠纪以来，研究区处于构造间歇期，整体较为稳定，没有发生大规模的构造运动。在此期间，由于发生古特提斯海侵，研究区处于较大规模的沉积，导致上覆地层变厚及地温上升。
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侏罗系样品cx-tc06自形成以来，一直处于埋藏增温过程，温度逐渐升高。在整个侏罗纪期间增温速率大于三叠纪，为~0.6℃/Ma，样品从完全冷却带跨越到部分退火带，到侏罗纪末达到最高温度~78℃。研究区在早—中侏罗世时期的构造较为平稳，主要是作为沉积区存在。实测Ro与热史模拟温度吻合，进一步说明本次研究的合理性。
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从cx-tc01和qy-lx06的热史模拟结果来看:铜城地区侵入体在早白垩世经历了从完全退火带到部分退火带的快速跨越，冷却速率达~3.7℃/Ma，持续时间非常短，基本上不超过几百万年。自早白垩世（~130 Ma）以来，所有样品在岩浆侵入热事件结束至今，平均冷却速率为~0.3℃/Ma，安口地区沉积岩进入缓慢的抬升冷却期，这与燕山期区域构造抬升使得华北板块大部分区域上白垩统缺失的地质背景一致。新生代以来，盆地西南地区处于持续抬升状态:古近纪至始新世中期（~45 Ma），所有样品延续了白垩纪的冷却速率，以较小的冷却速率抬升。而从~45 Ma开始至中新世晚期（~8 Ma）冷却速率略有所增高，~8 Ma至今所有样品以较高的冷却速率（~1℃/Ma）抬升至近地表。
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磷灰石裂变径迹是一种具有统计学意义的热年代学方法，因为其影响因素多样，尤其是径迹长度和密度会随一定范围的温度发生退火作用，不能给定非常准确的地质年龄，更为合理的是给定一个年龄区间，这点和其他个别定年方法有相似之处。除了cx-tc06样品的最佳路径外，其余所有沉积岩样品的最佳路径及平均路径在冷却的起始时间方面较为集中，在早白垩世（135~120 Ma）。该冷却起始年龄稍早于cx-tc01和qy-lx06两个侵入岩的快速冷却年龄。由此可见，本研究所有沉积岩的冷却起始年龄和结束年龄相差并不大，在合理误差范围内，岩浆热作用并未对其有影响。
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4.2 岩浆热事件对古地温场的影响
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早白垩世晚期岩浆热事件的影响范围有限，并未造成鄂尔多斯盆地西南地区大面积沉积地层的古地温场异常，以下从低温热年代学模拟、岩浆空间分布特征及不同地区泥页岩热演化成熟度等三个方面加以论证。
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图3 铜城—安口地区侵入岩和三叠系—侏罗系砂岩样品热历史模拟结果
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Fig.3 Thermal modeling results of the intrusive rock and the Triassic-Jurassic sandstones in the Tongcheng-Ankou area
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黑色实线框是模拟的约束条件; 淡绿色线、粉红色线和黑色线分别是温度-时间历程的可接受路径、较好路径和最佳拟合路径; 长度频率分布图横坐标为封闭径迹长度（0~20 μm），纵坐标为频率（0~0.25）;（g）为所有样品热史模拟结果对比，其中对每个样品而言，实线为模拟获得的平均路径，虚线代表该次模拟获得的最佳拟合路径
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Black boxes are thermal history constraints; light green lines, pink lines and black lines are the acceptable paths, the good paths and the best-fit paths of temperature-time history, respectively; the x-coordinate of frequency distribution map is the length of the confined fission tracks (0~20 μm) , and the y-coordinate is the frequency (0~0.25) ; thermal history comparison of all samples can be seen in (g) , where the solid line represents the average path and the dotted line represents the best fitting path for each sample
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（1）从热年代学的角度来看，早白垩世晚期的岩浆侵入活动未对安口地区样品的冷却历史有影响，主要表现为以下三个方面:① 就图3显示的热史模拟结果来看，岩浆侵入后，三叠系样品的裂变径迹没有受到高温的烘烤而发生完全退火行为，即没有出现急速增温与快速冷却的模拟结果。② 假设该次岩浆侵入事件对安口地区三叠系和侏罗系样品热史的影响很大，致促使其发生径迹完全退火，那么当笔者给它这样一个约束条件——在早白垩世晚期围岩样品经历了高于120℃的温度，热史模拟应该会出现一个可信度较高的结果。为了最大限度地考虑所有可能性，给计算机程序尽可能多的尝试条件，我们给出了一个非常宽泛的约束范围，即200~120 Ma和100~160℃，用以假设岩浆作用使得样品cx-tc03和cx-tc02完全热重置。但现实却是，在该约束条件下，模拟的长度和模拟的年龄的拟合度均很低，达不到“可信”或“较好”的程度（图4），cx-tc02样品只出现了一条可能路径，其GOF=0.13，而cx-tc03样品虽然出现了几条模拟路径，但数据拟合度（GOF=0.18）偏低。所以该假设条件不能满足这2个样品的裂变径迹测试数据，即它们没有受到岩浆侵入的烘烤而发生热重置。③ 类似地，如果利用延长组样品的约束条件对侵入岩样品的模拟进行约束，计算的径迹长度和年龄数据与实测数据的拟合度也很低，甚至无“可接受”（GOF＞0.05）的模拟结果。上述三方面均表明，早白垩世晚期的岩浆侵入活动对安口地区的古地温场没有影响。
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（2）从岩浆岩体的空间分布来看，盆地西南地区不具备大规模改造古地温场的可能性。安口地区延长组和蓟县系的古地温未受早白垩世晚期岩浆热事件的影响，这与其南部的龙门地区截然不同，龙门地区三叠系及其上覆各套地层均遭受不同程度的岩浆加热作用（Li Rongxi et al.，2011，2017; Weng Kai，2012）。这说明鄂尔多斯盆地西南缘自三叠纪以来经历过差异性的热改造，很有可能与岩浆的侵入机制、作用深度及面积有关，如与烃源岩的空间接触关系（郭广山等，2021）、岩浆冷侵入或热侵入、从深部缓慢侵入或快速上升侵入、岩体发育集中地带或周边区域等。这些因素会对烃源岩有不同程度的热改造，其中岩浆的空间分布最为重要。从地震、重、磁、电和钻井资料综合预测鄂尔多斯盆地西南地区岩浆分布有限（图5），仅在泾川—铜城—陇县—麟游一带，各岩体的面积小且零散孤立，以喷溢相为主，侵入相为辅，不同地区岩浆侵入高度和喷发时期有所差别。该区域岩浆岩体穿透了部分沉积地层，但岩浆作用的平面范围较小，半径仅3~6 km左右（以图5中VI—III剖面为例）。该区域未受岩浆影响的广大范围内，地层近乎平直展布且连续性较好，尤其是深部蓟县纪地层，很少受构造、断裂等的影响，有利于油气的生成及储集。
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图4 假设约束条件下的铜城—安口地区三叠系砂岩热史模拟
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Fig.4 Assumed constraints for thermal history modeling of the Triassic sandstones in the Tongcheng-Ankou area
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对于这两个样品而言，图中左下角方框为假设的岩浆侵入改变围岩热演化的约束条件，右上角方框为距今~10 Ma以来采样点的年平均温度; 淡绿色线代表温度-时间历程的可接受路径，其中最佳拟合路径用黑色线条表示
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For both of these two samples, the lower left box represents the assumption that the magma intrusion had changed the temeprature of the surrounding rock, and the upper right box is the annual average temperature of the sample since~10 Ma; light green lines are the acceptable paths, among which the best-fit one was black
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图5 鄂尔多斯盆地西南地区岩浆分布及地层与断裂图
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Fig.5 Distribution of the magmatic rocks, strata and faults in southwestern of the Ordos basin
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时间地震剖面的数据来自中国石油长庆油田公司. 地震剖面编号分别为Ⅰ: 94NH/2317; Ⅱ: 05HL04/2149; Ⅲ: 05HL01/2149; Ⅳ: 07HL5269/2132; Ⅴ: 07HL5229/2132; Ⅵ: 07HL01/2132; Ⅶ: 07HL02/2132; Ⅷ: 07HL03/2132; Ⅸ: 07HL04/2132; Ⅹ: 05HL02/2149; Ⅺ: 07HL05/2132
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These seismic profiles in time were from the PetroChina Changqing Oilfield Company and were numbered as I: 94NH/2317; II: 05HL04/2149; III: 05HL01/2149; IV: 07HL5269/2132; V: 07HL5229/2132; VI: 07HL01/2132; VII: 07HL02/2132; VIII: 07HL03/2132; IX: 07HL04/2132; X: 05HL02/2149; XI: 07HL05/2132, respectively
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（3）镜质组反射率是反映泥页岩热演化成熟度的最佳指标。与岩浆接触的钻井中泥页岩的镜质组反射率异常高，如龙1井、龙2井和香1井，但稍远的灵1井中Ro却表现为受埋深及正常地温场的影响，并且本次测试的Ro也表现为非热异常改造，说明了岩浆热异常对本区域烃源岩影响范围较小且较为零散。
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4.3 蓟县系古地温与生烃潜力
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岩浆活动对沉积盆地油气藏的形成条件有着双重作用（Wicks et al.，2006），即高温不一定会破坏原有油气藏，有些情况下反倒还能形成较好的油气藏。从横向上看，岩浆活动的热力条件会有一定的差别，岩床冷凝后，局部地区未完全遭受破坏的烃类物质会沿裂隙运移至良好储层中聚集（王铁冠等，1988）。我国华北盆地、二连盆地、苏北盆地和三水盆地都有岩浆岩型油气藏的成功勘探实例。
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根据图5时间地震剖面资料和鄂尔多斯盆地各套地层地震波传播速度，可大致推断蓟县系现今埋藏深度情况。图5剖面I中蓟县系埋深较浅，换算深度大致对应2500~3100 m，其他剖面上对应的埋深在3200~3850 m之间。结合鄂尔多斯盆地古地温场特征（任战利等，2008，2020c; Yu Qiang et al.，2017），估算研究区未受岩浆影响的蓟县系烃源岩曾经历过的最大古地温在120~185℃左右，表明其曾经历过有利于生烃的古地温。
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另一方面，本次热年代学数据的模拟结果显示延长组样品经历的最高温度在60~90℃之间，与实测Ro数据较为对应。延长组在蓟县系之上，中间间隔不等厚的沉积地层，综合鄂尔多斯盆地古地温梯度（任战利等，2007，2008，2020c; Yu Qiang et al.，2017）和沉积地层厚度，估算蓟县纪地层最高古温度在130~178℃范围。
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上面从地震剖面和热年代学两个角度，推断的蓟县系古温度范围近乎一致，与本文实测沥青反射率资料吻合。从现代油气生烃理论来看，均对应于烃源岩的主生烃温度范围，结合该套地层中发育大量固态沥青，可以推断鄂尔多斯盆地西南缘崇信—华亭一带蓟县系经历过较理想的古地温，烃源岩曾发生过一定程度地生—排烃过程，生成的烃类物质主要充填在该套地层内部，随着早白垩世晚期以来的抬升冷却过程，原有油气藏可能遭受破坏，少量烃类物质沿着裂隙向上运移至白垩纪地层中，在野外地质剖面上可以看到蓟县系存在大量固态沥青。
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鄂尔多斯盆地西南地区蓟县系古油气藏的形成及改造，有其区域地质演化背景，即印支构造运动和燕山构造运动造成扬子板块向北运移并与华北板块沿秦岭造山带发生一系列陆-陆碰撞，导致包括鄂尔多斯盆地西南缘在内的秦岭造山带两侧广泛发育大规模的印支期和燕山期岩浆岩，但两期岩浆岩体的空间分布有限，对不同地区的热改造作用差异性较大，并未大规模地影响深层蓟县系烃源岩经历的古地温场，仅在个别地区有所表现。综上分析可以看出，对于鄂尔多斯盆地西南地区而言，早白垩世晚期岩浆热事件未影响或影响较小地区的蓟县系，曾经历过适宜生油的古地温环境，具有生油过程及一定的生烃潜力。
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5 结论
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本文首次应用磷灰石裂变径迹与磷灰石/锆石（U-Th）/He技术确定鄂尔多斯盆地西南缘中元古界蓟县系古地温及早白垩世晚期岩浆侵入事件对其的影响，得出了以下地质认识:
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早白垩世晚期铜城地区岩浆侵入事件并未对其周边地区蓟县系古地温场有所影响。安口地区蓟县纪地层，在中晚侏罗世达到最高古地温，温度范围在130~178℃之间，曾有一定规模的生—排烃作用，自早白垩世晚期（130~110 Ma）开始冷却，个别样品表现为自始新世中期（~45 Ma）微弱加速冷却，中新世晚期（~8 Ma）以来快速冷却。对于铜城地区早白垩世晚期侵入体而言，虽然在该时期经历过异常高温，但随着深部热作用的迅速褪去，其后期冷却历史却与周边沉积地层的演化历史快速趋于一致，表明早白垩世岩浆对鄂尔多斯盆地西南地区地温场的改造作用范围有限且较为零散，并未使得元古宇油气成藏条件完全破坏。在类似安口地区这样未受或较弱程度地受岩浆热事件作用的区域，中元古界蓟县系具有一定的生烃潜力，值得进一步开展中元古界油气成藏条件的研究。
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致谢:感谢两位匿名审稿人的建设性修改意见。磷灰石裂变径迹测试是在澳大利亚墨尔本大学的热年代学实验室Barry Kohn和Ling Chung的指导下完成的，磷灰石/锆石（U-Th）/He分析是由该实验室Abaz Alimanović测试，在此表示衷心感谢。
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摘要
深层油气成藏机理研究的首要前提是要明确烃源岩的热演化历史,这对区域油气勘探潜力的评价有着重要的指导意义。鄂尔多斯盆地西南缘蓟县系烃源岩在中生代以来的热演化史有何特征,是否受早白垩世岩浆热作用的影响,影响程度如何等问题的不明确,制约着人们对该地区中元古界烃源岩的生烃潜力的认识及进一步勘探开发的思路。通过对安口—铜城地区出露的三叠系、侏罗系及铜城岩体进行磷灰石裂变径迹、磷灰石/锆石(U-Th)/He测试,结合镜质组反射率数据,分别恢复了该地区沉积岩在中三叠世以来和侵入岩在早白垩世以来的冷却历史,结合岩浆岩体的空间分布特征和泥页岩镜质组反射率,估算蓟县系烃源岩古地温。热年代学模拟表明,蓟县系烃源岩自中生代以来先后经历了三叠纪—侏罗纪的正常埋深增温,达到了生烃温度门限,自早白垩世约130~110 Ma开始冷却,其中个别样品表现为自始新世中期至45 Ma微弱加速冷却,中新世晚期至8 Ma以来快速冷却。研究表明,中晚侏罗世是鄂尔多斯盆地西南缘蓟县系生烃的关键时期,烃源岩处于主生油温度范围,之后的早白垩世晚期岩浆侵入事件的热作用范围有限,对蓟县系烃源岩古地温的影响仅发生在局部地区。鄂尔多斯盆地西南缘如安口地区等未受早白垩世晚期岩浆热事件影响的广大地区,中元古界蓟县系具有一定的勘探潜力,值得进一步深入研究。
Abstract
The primary task of research into oil and gas exploration and accumulation mechanisms is to recover the thermal evolution history of source rocks, which has a significant impact on the evaluation of regional petroleum resources. This study aims to understand the characteristics of the thermal evolution history of the Jixian System source rocks in the Tongcheng-Ankou area of the southwest margin of the Ordos basin since the Mesozoic, and whether they were affected by the Early Cretaceous magmatic activity and to what extent. These questions restrict the understanding of the hydrocarbon generation potential and the hydrocarbon formation period of the Middle Palaeozoic source rocks of the southwestern Ordos basin. Apatite fission track, apatite/zircon (U-Th)/He of the Triassic System, the Jurassic System and the Tongcheng rocks exposed in the Ankou-Tongcheng area, as well as vitrinite reflectance data, were used to restore the tectonothermal evolutionary history of the sedimentary rocks since the Middle Triassic and the intrusive rocks since the Early Cretaceous in this area. Since the Mesozoic, the Jixian System source rocks have experienced a normal burial temperature increase from the Triassic to the Jurassic, reaching the hydrocarbon generation temperature threshold. They began cooling from 130~110 Ma in the Early Cretaceous. Modeling results showed a slight acceleration in cooling from the Mid-Eocene to ~45 Ma and rapid cooling from the Late Miocene to ~8 Ma. The study reveals that the Middle-Late Jurassic was the key period of hydrocarbon generation for the Jixian System in the southwest margin of the Ordos basin, and the hydrocarbon source rocks were in the main oil-generating temperature range. The thermal effect of the Late Early Cretaceous magmatic intrusion event was limited in scope, and its influence on the paleogeothermal temperature of the Jixian System source rocks only occurred locally. The Jixian System in the Middle Palaeozoic has some hydrocarbon generation potential in vast areas that were not affected by the Late Early Cretaceous magmatic thermal event, such as the Ankou area on the southwest margin of the Ordos basin which merit further research.
