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[摘要]通过广泛收集研究低温年代学的重要工具之一的磷灰石裂变径迹的文献资料，本文归纳整理并简要论述利用3种地表剥蚀量恢复方法如用古温标镜质体反射率（Ro）等得到的古地温梯度法，磷灰石裂变径迹法和声波时差法等恢复地表的剥蚀量的原理及操作步骤，并对隆升剥蚀对油气成藏和保存的影响做了简要的阐述。
[关键词]地表剥蚀恢复 影响
[中图分类号] P315 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-8-321-1
长期以来地层剥蚀厚度的恢复是沉积盆地沉降史热史重建的重点和难点，也是定量揭示区域上构造变形强度差异的方法之一。特别是喜山期至今强烈的地表抬升剥蚀作用对区域构造的改造，和油气藏的破坏和烃源岩的演化有着重要的影响。目前较为常见有效的恢复方法有：
1古地温梯度法
镜质体反射率（Ro）是测定有机质的一种显微组分镜质体发射光能力的数值，是一种广泛应用的有机质成熟度指标，也是记录地层古地温的有效标志。它的大小是由埋藏的温度和时间控制的，其中温度起决定作用，由于它的不可逆性，它记录的是地层所经历的最大古地温。
当Ro随深度的分布存在间断的跳跃时，只有在这种间断并非断层错动和浅层热流异常的情况下，而是地层抬升剥蚀所引起的情况下，这种间断分布才表明剥蚀面下伏地层较上覆地层经历了更高的古地温，才能利用Ro值估算剥蚀厚度。将Ro数据转换成古地温的动力学模型有很多，目前被广泛应用的是Burham和Sweeney的平行化学反应模型，Barker的古地温经验公式和Karweil图解等。对一口井或一套地层在垂直方向上进行系统采样，通过上述转化获得古地温梯度曲线后，与该地层的现代地温梯度曲线进行比较，如果在浅层无地温异常，将冷却温度（现代地表的古温度值减去地层在达到最大古温度时的地表温度值）除以古地温梯度则可求得地层的剥量。
2磷灰石裂变径迹法
低温热年代学磷灰石裂变径迹（AFT）分析作为一种地质定年的手段在20世纪60年代初首先被提出。它具有较低的封闭温度（60-120℃）和对浅部地壳（小于10km）岩石运动的敏感性，主要是建立在研究磷灰石所含的U238自发裂变产生的径迹数量、长度分布及裂变径迹年龄的特征，进而挖掘其中蕴含的地质信息。磷灰石裂变径迹分析不仅可以作为古温标，根据裂变径迹的密度随温度升高而降低的关系推算出古地温得到古地温梯度求剥蚀量，而且可记录达到最大古地温（封闭温度）的地质时间，而且可利用径迹长度分布的数据与温度变化的关系，通过不同的退火模型进行热史反演模拟，直观的反映处于部分退火带剥蚀隆升过程中的温度随着时间变化的快慢以及幅度的过程。
具体做法是采集某个地点附近野外露头中岩性样品做磷灰石裂变径迹测试，利用单颗样品的裂变径迹长度分布与温度变化之间的关系，并根据多元退火模型如指数模型、扇形模型等进行裂变径迹样品的热史反演模拟，即获得最可能的温度-时间曲线（T-t path）。然后选出达到最大古地温至今的抬升过程段，依据最佳路径曲线的斜率算出不同地质时期的温度随时间的变化率，进而分别根据古地温梯度定量的转换成剥蚀速率，累加可得到总的隆升幅度。
3声波时差法
在正常压实情况下，泥岩压实与上覆的岩层静岩压力或埋深有关，在成岩溶蚀作用不强和构造裂缝不甚发育的岩石地层中，孔隙度是泥岩压实程度的真实度量，威利时间方程表明声波时差的大小直接反映孔隙度的大小。泥岩的压实过程不可逆转，即永远保留最大压实程度的状态。当剥蚀面以上后期沉积地层厚度小于或等于前期被剥蚀地层厚度时，将不整合面以下的泥岩压实趋势线上延至古地表处，古地表与不整合面之间的距离即为地层剥蚀厚度。它的应用依赖于正确确定地下沉積层的孔隙度—深度和声波传播时间—深度关系。利用牟中海（2000）改进的的泥页岩声波时差—深度之间的简单指数模型，即T=（To-c）exp（-bX）+c，其中，T为地层声波时差值；T0为地表声波时差值；X为岩石埋深。在深度无穷大时，即X→∞，T=c，岩石不可再被压实，孔隙度为0，相当于声波在岩石基质中的传播时间；在地表X=0处，声波在地表的传播时间基本上为一常数，一般取值600～650 us/m。以深度为纵坐标，声波时差的对数值为横坐标，将提取的数据处理拟合，将不整合以下泥岩的压实的压实趋势线上延至与△t0线相交处即为古地表，古地表与现代地表之间的距离即为剥蚀厚度。
4地层抬升剥蚀的影响
岩层在隆升剥蚀过程中埋深变浅，地下水动力场条件和地层水性质发生变化，强的水动力条件会使得油气藏空间形态改变，油（气）界面位置变化甚至油气被驱出圈闭。研究表明深部地层水环境一般为渗透水交替缓慢和停滞区，水型以氯化钙型为主，向上逐渐过渡为氯化镁型，最后变成重碳酸钠型或硫酸钠型，地下水较为活动，对保存不利。抬升过程中还伴有地下温压场的变化，温度逐渐向地表温度降低，避免烃源岩层中的油气由于温度过高而被裂解破坏；压力降低，脆性岩石由于围压的释放导致节理裂缝的广泛发育，一定程度上能改善油气的运移条件和储层的孔渗性，但当开启的断裂系统与地表沟通后，一方面游离态的油气会逸散，吸附态的油气由于降压解吸变为游离态向上散失，另一方面氮气、二氧化碳具有更强的吸附性而置换甲烷而导致天然气向游离态转化，使得油气藏的圈闭保存条件遭受破坏。此外，当油气藏的盖层特别是顶板遭受剥蚀或某些地区的地层倾角变大后，油气没有上覆的封闭作用减弱而向上散失。
参考文献
[1]周海，雷川. 磷灰石裂变径迹（AFT）研究进展[J]. 西北地质，2013（1）.
[2]邓宾，刘树根，刘顺等. 四川盆地地表剥蚀量恢复及其意义[J]. 成都理工大学学报（自然科学版），2009（6）.
[3]刘树根，孙玮，李智武等. 四川盆地晚白垩世以来的构造隆升作用与天然气成藏[J]. 天然气地球科学，2008（03）.
[关键词]地表剥蚀恢复 影响
[中图分类号] P315 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-8-321-1
长期以来地层剥蚀厚度的恢复是沉积盆地沉降史热史重建的重点和难点，也是定量揭示区域上构造变形强度差异的方法之一。特别是喜山期至今强烈的地表抬升剥蚀作用对区域构造的改造，和油气藏的破坏和烃源岩的演化有着重要的影响。目前较为常见有效的恢复方法有：
1古地温梯度法
镜质体反射率（Ro）是测定有机质的一种显微组分镜质体发射光能力的数值，是一种广泛应用的有机质成熟度指标，也是记录地层古地温的有效标志。它的大小是由埋藏的温度和时间控制的，其中温度起决定作用，由于它的不可逆性，它记录的是地层所经历的最大古地温。
当Ro随深度的分布存在间断的跳跃时，只有在这种间断并非断层错动和浅层热流异常的情况下，而是地层抬升剥蚀所引起的情况下，这种间断分布才表明剥蚀面下伏地层较上覆地层经历了更高的古地温，才能利用Ro值估算剥蚀厚度。将Ro数据转换成古地温的动力学模型有很多，目前被广泛应用的是Burham和Sweeney的平行化学反应模型，Barker的古地温经验公式和Karweil图解等。对一口井或一套地层在垂直方向上进行系统采样，通过上述转化获得古地温梯度曲线后，与该地层的现代地温梯度曲线进行比较，如果在浅层无地温异常，将冷却温度（现代地表的古温度值减去地层在达到最大古温度时的地表温度值）除以古地温梯度则可求得地层的剥量。
2磷灰石裂变径迹法
低温热年代学磷灰石裂变径迹（AFT）分析作为一种地质定年的手段在20世纪60年代初首先被提出。它具有较低的封闭温度（60-120℃）和对浅部地壳（小于10km）岩石运动的敏感性，主要是建立在研究磷灰石所含的U238自发裂变产生的径迹数量、长度分布及裂变径迹年龄的特征，进而挖掘其中蕴含的地质信息。磷灰石裂变径迹分析不仅可以作为古温标，根据裂变径迹的密度随温度升高而降低的关系推算出古地温得到古地温梯度求剥蚀量，而且可记录达到最大古地温（封闭温度）的地质时间，而且可利用径迹长度分布的数据与温度变化的关系，通过不同的退火模型进行热史反演模拟，直观的反映处于部分退火带剥蚀隆升过程中的温度随着时间变化的快慢以及幅度的过程。
具体做法是采集某个地点附近野外露头中岩性样品做磷灰石裂变径迹测试，利用单颗样品的裂变径迹长度分布与温度变化之间的关系，并根据多元退火模型如指数模型、扇形模型等进行裂变径迹样品的热史反演模拟，即获得最可能的温度-时间曲线（T-t path）。然后选出达到最大古地温至今的抬升过程段，依据最佳路径曲线的斜率算出不同地质时期的温度随时间的变化率，进而分别根据古地温梯度定量的转换成剥蚀速率，累加可得到总的隆升幅度。
3声波时差法
在正常压实情况下，泥岩压实与上覆的岩层静岩压力或埋深有关，在成岩溶蚀作用不强和构造裂缝不甚发育的岩石地层中，孔隙度是泥岩压实程度的真实度量，威利时间方程表明声波时差的大小直接反映孔隙度的大小。泥岩的压实过程不可逆转，即永远保留最大压实程度的状态。当剥蚀面以上后期沉积地层厚度小于或等于前期被剥蚀地层厚度时，将不整合面以下的泥岩压实趋势线上延至古地表处，古地表与不整合面之间的距离即为地层剥蚀厚度。它的应用依赖于正确确定地下沉積层的孔隙度—深度和声波传播时间—深度关系。利用牟中海（2000）改进的的泥页岩声波时差—深度之间的简单指数模型，即T=（To-c）exp（-bX）+c，其中，T为地层声波时差值；T0为地表声波时差值；X为岩石埋深。在深度无穷大时，即X→∞，T=c，岩石不可再被压实，孔隙度为0，相当于声波在岩石基质中的传播时间；在地表X=0处，声波在地表的传播时间基本上为一常数，一般取值600～650 us/m。以深度为纵坐标，声波时差的对数值为横坐标，将提取的数据处理拟合，将不整合以下泥岩的压实的压实趋势线上延至与△t0线相交处即为古地表，古地表与现代地表之间的距离即为剥蚀厚度。
4地层抬升剥蚀的影响
岩层在隆升剥蚀过程中埋深变浅，地下水动力场条件和地层水性质发生变化，强的水动力条件会使得油气藏空间形态改变，油（气）界面位置变化甚至油气被驱出圈闭。研究表明深部地层水环境一般为渗透水交替缓慢和停滞区，水型以氯化钙型为主，向上逐渐过渡为氯化镁型，最后变成重碳酸钠型或硫酸钠型，地下水较为活动，对保存不利。抬升过程中还伴有地下温压场的变化，温度逐渐向地表温度降低，避免烃源岩层中的油气由于温度过高而被裂解破坏；压力降低，脆性岩石由于围压的释放导致节理裂缝的广泛发育，一定程度上能改善油气的运移条件和储层的孔渗性，但当开启的断裂系统与地表沟通后，一方面游离态的油气会逸散，吸附态的油气由于降压解吸变为游离态向上散失，另一方面氮气、二氧化碳具有更强的吸附性而置换甲烷而导致天然气向游离态转化，使得油气藏的圈闭保存条件遭受破坏。此外，当油气藏的盖层特别是顶板遭受剥蚀或某些地区的地层倾角变大后，油气没有上覆的封闭作用减弱而向上散失。
参考文献
[1]周海，雷川. 磷灰石裂变径迹（AFT）研究进展[J]. 西北地质，2013（1）.
[2]邓宾，刘树根，刘顺等. 四川盆地地表剥蚀量恢复及其意义[J]. 成都理工大学学报（自然科学版），2009（6）.
[3]刘树根，孙玮，李智武等. 四川盆地晚白垩世以来的构造隆升作用与天然气成藏[J]. 天然气地球科学，2008（03）.