青藏高原新生代形成演化的整合模型——来自火成岩的约束

深部过程是青藏高原演化的主导因素,其他地质过程都可以看作是对深部过程的响应。因此,一个构造旋回(阶段)的地球动力学事件链可以概括为深部地质过程—幔源岩浆活动—壳源岩浆活动—陆壳增厚—地表隆升—表层剥蚀与沉积,其中幔源岩浆活动的研究成为追索青藏高原演化历史的关键环节。据此,青藏高原演化的关键性时间坐标为80、45、27、17、9和4Ma。青藏高原新生代火成岩具有三种展布形式:与雅鲁藏布缝合带平行的岩浆带、沿深大断裂展布的岩浆带和藏北离散性岩浆分布区,它们分别受控于大陆碰撞、大规模走滑和岩石圈拆沉构造体制,且都受控于印度—亚洲软流圈汇聚过程。据此,文中提出了一个描述青藏高原演化的整合模型:南北向地幔对流汇聚控制了岩石圈块体的相对运动,并最终导致印度—亚洲大陆的碰撞和沿碰撞带的大规模岩浆活动;碰撞之初(白垩纪末期),大陆岩石圈块体的刚性属性有利于应力的远程传递和块体旋转,沿块体边界分布的大型走滑断裂控制了岩浆活动的发生;随着挤压过程的持续进行,岩石圈块体的受热和变形,高原岩石圈的重力不稳定性增加,最终导致拆沉作用和软流圈物质的大规模上涌以及藏北高原的离散性岩浆活动。在高原演化中,岩石圈拆沉作用具有重要意义,许多地质事件的发生都与此有关。同时,软流圈的汇聚还导致软流圈物质的向东挤出,并因此造成青藏高原岩石圈的向东挤出和晚新生代的伸展构造。     

中国东北新生代火山活动与地热资源

本文论述了中国东北新生代火山活动的时—空分布规律和温泉及热流高值区的空间分布特征,揭示了热流高值区和温泉分布区与新生代火山活动、裂谷运动和断裂活动的内在联系,特别强调了活动断裂对温泉和地热高异常区形成的控制作用。提出新生代火山活动区、裂谷盆地、断裂强烈活动区和大地震发生区,以及活化的古板块缝合带等地区,是最有利的地热资源勘探靶区。     

中国地热资源类型和特征探讨

为了更好地分析和研究地热资源的分布特征和富集规律,评价资源,优选有利区,需要对我国地热资源的类型和特征进行总结,对地热资源进行区划研究。本文在以往水文地质、地热地质、地球物理、大地构造研究的基础上,从中国大地构造演化与地热资源成藏特征出发,对我国地热资源类型和特征进行了初步探讨。认为我国水热型地热资源可分为隆起山地对流型(火山型、深循环型)和沉积盆地传导型(中、新生代断陷盆地型,中、新生代坳陷盆地型和中生代坳陷盆地型);火山型多分布于板块边缘、板块活动边缘,利用方向以发电为主;断裂-深循环型和区域性深大断裂关系密切,可用于采暖、发电等;中、新生代断陷盆地型一般位于板内裂谷地区,以中、低温地热资源为主,利用方向主要为供暖;中、新生代坳陷盆地型一般实用意义小;中国地热资源的分布与中国岩石圈、上地幔动力学演化密切相关,区域构造又控制、影响了地热流体的运移、富集和成藏,可以将其简单的划分为7个成矿域15个成矿带(区)。     

滇西马厂箐多金属矿床系列成矿的深部过程与壳幔混染成因机制

滇西地区是青藏高原东缘非常活跃的新生代陆内变形区。自晚新生代以来,由于印度-亚欧板块碰撞和青藏高原整体快速抬升,该区金沙江—哀牢山断裂(缝合)带中局部由挤压转为拉张,出现断陷盆地,并随地幔上拱和岩浆喷发,特别是富碱岩浆和地幔流体沿深大断裂带上侵及引发的构造-岩浆活动,导致大量新生代富碱侵入     

贵德盆地热结构及地热成因机制

贵德盆地位于青藏高原东北缘黄河谷地之中, 四周环山, 为新生代断陷盆地, 地貌单元位于青藏块体, 地处祁连、昆仑和秦岭三大褶皱系交汇地带; 新构造活动强烈, 发育一系列NWW向、NW向及NNW向断裂, 为区内高温地热系统提供了较好的地热地质条件。区内地热显示类型多样, 水热活动剧烈, 尤其是盆地西部的扎仓寺热田, 水温高达 93℃, 蕴藏着丰富的地热资源。但是由于客观条件限制, 区内地热资源的开发利用及相关研究尚有不足之处。     

黄骅坳陷新生代构造活动对无机成因CO2气藏控制作用的研究

通过研究黄骅坳陷新生代的构造活动,对黄骅坳陷无机成因二氧化碳气藏的形成与分布特征进行分析,发现黄骅坳陷无机成因CO2成藏与断裂和岩浆活动密切相关。新生代的NE—NEE向的伸展断裂为幔源型二氧化碳提供了良好的通道,尤其是在这些NE—NEE向伸展断裂与NW向断裂的交汇处,有利于二氧化碳的运移和聚集;同时这些伸展断裂往往是地热较高的区域,有利于热变质成因二氧化碳的生成;岩浆作用不仅可以直接释放来自幔源的二氧化碳气体,而且岩浆作用带来的地热也可以促进碳酸盐岩的热变质作用,释放二氧化碳。同时,黄骅坳陷新生代断裂和岩浆活动的迁移性特点形成了无机成因二氧化碳气藏地域分布特征。     

特约主编致读者

地热与石油是共存于沉积盆地的两种资源。油田地热是地热学的一门重要分支学科,它主要涉及含油气盆地的今、古地温状况,盆地热历史及其与油气形成的关系。近年来,油田地热的研究也拓展到油气区地热资源的勘查和地热能的开发利用等方面。以“油田地热”为主题专辑的19篇论文分为两部分内容：一是与油气勘探密切相关的沉积盆地热体制研究成果,主要包括含油气盆地的地热特征、深部热结构和热流变结构、盆地热历史重建等方面的成果;二是油区地热资源的勘查与利用方面的研究成果,分析了我国油气区地热资源的勘查、开发和利用现状及发展趋势。本专辑的出版能使读者对中国油田地热研究的进展和发展趋势有进一步的了解。 沉积盆地的热体制研究包括现今地温分布特征、热历史、深部岩石圈热结构和热流变结构等方面的研究。我国系统的油田地热研究始于20世纪80年代初,经过各部门广大科研人员近30年的不懈努力,在我国大陆地区获得了高质量的大地热流数据1 246个,完成了新版的热流数据汇编,基本廓清了我国主要沉积盆地大地热流背景。盆地热演化是盆地动力学研究的重要内容,也是含油气盆地沉积岩层内的有机质成熟并向烃类转化过程中的关键因素之一。盆地热历史研究近年来的主要进展体现在热史重建方法方面,即在低温热年代学古温标方法和前陆盆地构造热演化模型中有重要的进展,本专辑的9篇论文展示了这方面的成果。利用多种古温标耦合反演方法重建热历史不仅克服了单一古温标的缺陷并可进行相互补充和验证,同时也提高了研究结果的精度和可信度,从而使得定量恢复古老盆地复杂热历史得以实现。而前陆盆地构造热演化模型的建立,则是实现了构造与热的较好结合,拓展了盆地动力学模型用于恢复热历史的范围。同时,地球深部热状况是深部地球动力学和岩石圈活动性研究的重要内容,明确岩石圈热流变结构纵横向及时间上的变化特征有助于解释盆地形成、大陆边缘和造山带等的动力学过程,进而反映岩石圈的地球动力学特性。本专辑的4篇论文展示了典型盆地的热结构、热流变结构的成果,并在岩石圈热结构、热岩石圈厚度、热流变结构的演化研究中取得了新认识,为地质历史时期深部动力学研究提供了重要的参数。 沉积盆地的油田分布区往往也是地热资源广泛分布的地区。我国主要油气区蕴藏着丰富的中低温地热资源。科学开发、利用地热资源对于缓解雾霾与大气治理具有积极作用。近年来,国内在油区地热资源的开发利用方面的研究工作也开展得如火如荼。对含油气盆地的地热资源潜力进行评价是地热开发利用的基础。本专辑5篇地热资源方面的论文包含了地热单元分类分级评价体系、地热系统类型划分和三个实际地区的研究实例。为了更好地分析地热资源的分布特征和富集规律、评价资源潜力并优选有利勘探开发目标,提出了从全球构造到地热藏的地热单元分类分级评价的思路并将地热单元由大到小划分为地热域、地热区、地热带、地热系统和地热藏等5个级别。此外,提出了地热系统的概念模式和功能单元,并结合地质构造背景和热源类型将地热系统划分为隆起山地岩浆活动型、隆起山地非岩浆活动型、沉积盆地岩浆活动型和沉积盆地非岩浆活动型地热系统四类。总体上,我国油田区地热资源的开发利用研究方面刚刚起步,但油田区具有丰富的地热资源,且油田地质资料丰富,可利用的废弃井数量大,油田区地热能利用市场非常广阔。 本专辑的作者大都是中青年的“热二代”和“热三代”,既有来自高校和中国科学院各研究所的研究人员,也有来自油田和地热研究院的专家,他们是我国目前油田地热研究的中坚力量。感谢诸位专家学者的热烈响应和积极参与！让我们共同为中国油田地热研究的繁荣而努力！ 最后,感谢本专辑的所有作者、审稿人、编辑部人员为本专辑出版付出的辛勤劳动。     

青藏高原东北缘活动构造与共和盆地高温热异常形成机制

构造作用是影响地球深部内热向地表传输和热能再分配过程的关键因素之一。青藏高原东北缘共和盆地发现高温地热资源,其热源成因机制一直是研究焦点。为理解构造作用对地热资源分布的控制过程,本文选取共和盆地高温地热异常区,分析边界断裂构造性质、活动期次、演化历程,结合钻井、大地电磁和背景噪声成像地球物理异常特征,提出新生代构造演化和地热异常形成的耦合关系。认为:1)青藏高原东北缘共和盆地及周缘变形区形成于昆仑断裂和海源断裂大型活动左旋走滑作用的滑动消减带;2)共和盆地新生代以来经历中新世(12–6 Ma)旋转泛湖盆凹陷、上新世—第四纪(6–3 Ma)盆内张扭变形两期主要演化阶段;3)共和盆地上地壳发育的与高温相关的地球物理低速-高导异常层(Vs<3.2km/s,R<10Ω·m)是主导热源;4)上新世持续左旋走滑变形导致的岩石圈隆起变形是深部热能向浅层传输的主要动力学机制,浅部热能聚集成热过程至少延续到了3Ma;5)预测青藏高原东北缘与共和盆地具有类似构造演化性质的次生盆地具有高温地热资源发育的条件。     

西藏冈底斯东段南北向构造特征与成因

西藏冈底斯东段位于青藏高原冈底斯-念青唐古拉板片中段,限定于班公湖-怒江板块缝合带和雅鲁藏布江板块缝合带之间的中生代构造盆地.盆地南北向张性断裂带是板块超碰撞期活动最强烈的构造带.地震、地热和岩浆活动以及控制的线性地貌十分明显.南北向构造带的南北向延伸、东西向展布、切割深度、活动强度的规律性和差异性,充分反映了新构造活动期高原隆升过程中地壳褶缩叠覆、物质侧向滑移和弹滞应变的构造活动特点.     

西藏谷露地热田地热资源前景及勘探方向

西藏亚东-谷露裂谷带是新生代的活动构造带,具有构造活跃、地震频繁、热泉广布、大地热流高等特征,孕育了丰富的地热资源。已实现商业开发多年的羊八井地热田和羊易地热田正是位于亚东-谷露裂谷带的中部,而位于该构造带北部的谷露地热田地热资源前景和勘探方向还有待深入认识。为此,本文解析了地表地热构造,对比了羊八井地热模式,分析了谷露地热田的深部热动力学背景,并结合钻井试采资料揭示谷露地热田具有良好的地热资源前景。在此基础上,利用大地电磁和重力预测了谷露地热田的地热分布具有南北分带性,即北部和中部具有深部和浅部两个层次的地热储层,而南部地热储层则以浅部为主。为深入研究亚东-谷露裂谷带的地热系统模式及指导地热勘探开发提供了重要的地球物理依据。     

青藏高原形成演化研究回顾、进展与展望

青藏高原形成演化涵盖了前身的东特提斯地质构造演化、新生代地质构造演化和高原隆升对气候环境演变的制约,它不仅包含有关全球构造的空间格局、运动状态的历史记录,而且也留下了青藏特提斯洋陆转换、盆山转换构造体制的时空结构、运动形式和发展变化的地质遗迹。所以青藏高原是研究全球构造的窗口,被自然科学工作者誉为解决地球动力学的一把钥匙。自20世纪60年代以来,特别是1979年以来我们先后开展了青藏高原地质构造演化、系列编图及综合集成等研究工作。本文以认识现今青藏高原地质历史各阶段重大地质构造事件的结构组成和演化为主线,回顾了40年来历次重大青藏高原基础地质研究过程,系统总结了青藏高原新生代隆升过程、碰撞构造效应,以及东特提斯地质调查研究中一系列重要新发现、新进展、新成果,并对相关研究成果和新发现进行了简要的归纳梳理。在此基础上,就青藏高原形成演化模式、科学理论与学术争论观念层次上的问题,以及关键的基础地质问题等方面进行了讨论与展望。     

苏北盆地干热岩地热资源前景分析

苏北盆地属于中、新生代“断陷型”盆地,发育前震旦系变质基底及古生代海相台地沉积,经历燕山期大规模岩浆-火山-构造活动,之后连续断陷沉降并沉积了厚度巨大的新生代地层;新生代苏北盆地处于持续活跃的洋陆构造带内,其特殊的构造位置使区内拥有相对高的大地热流值和较大的地温梯度,具有巨大的地热资源潜力。基于区域地热地质综合研究,本文针对苏北盆地地质构造特征、地温数据、地球物理信息等系统分析,初步证实了盆地内不仅存在浅部中低温地热资源,而且推断出盆地深部拥有温度较高的干热岩资源,其热源主要来源于深部的地幔,是本地区新生代区域伸展裂陷、地幔上涌、岩石圈减薄等作用的结果。根据干热岩选区的科学准则,盆地内优势前景区拥有丰富的动态热源、导热效果极佳的热通道、规模巨大的优势热储、良好保温作用的热盖层,并依据此初步建立成因模型,为进一步勘探与开发提供参考依据。     

青藏高原东北缘深部地质构造与地热资源分布关系研究

青藏高原内部及边缘分布大量地热田,主要有青海共和—贵德地热田、甘肃张掖盆地地热田、甘肃天水地热田、云南腾冲地热田等,所有地热田系统整体围绕青藏高原边缘呈带状展布,主要受控于青藏高原构造活动。对该区域多个地热田进行分析,均具有深部热源垂直传导供热、深大断裂和其发育的次级断裂为有利通道等特性。青藏高原深部分布多个通道流,在地震层析成像观测结果、远震P波走时层析成像等地球物理资料上均有显著反映,青藏高原中北部地壳低速-高导层是部分熔融层的岩石学证据亦被证实。主要地热田均分布在通道流沿线,根据地热田的研究成果,认为下地壳的通道流不仅为地热田提供热源,形成明显的大地热流异常区带,通道流区域的地壳厚度减薄、构造活动增强,热流易于向上传导运移。文章综合分析后初步建立了地热分布与通道流关系模型、与通道流相关的地热田地热模型,认为青藏高原东北缘地区分布的多个地热田均受控于其深部的通道流;通过对该区域地热资源前景进行分析,认为甘肃天水地区位于通道流的交汇部位,地热资源前景巨大。     

广东省惠州市博罗—大亚湾NW-SE向断陷系统地热资源分析

博罗—大亚湾断陷区位于广东省惠州市西南部,处在我国东南沿海构造活动带,自新生代以来,受太平洋板块和欧亚大陆板块俯冲作用的影响,洋陆系统相互作用导致构造活动活跃,岩浆侵入、火山喷发频繁,地震活动强烈,地表热流值较全国而言比较高,沿着北西走向的博罗—大亚湾线性断陷系统内发育厚层的陆相碎屑沉积,众多的高温热泉出露在裂陷边界,显示出良好的地热资源潜力。通过研究分析深部重磁电震等地球物理资料,发现区域内不仅拥有丰富的浅层次水热型地热热源,深部层位可能存在优质的干热岩储层,初步推断其热源来自新生代南海地幔底辟作用,其导致壳幔物质非均匀流动,在陆壳地区底部发生熔融,向浅部不断传导形成线性热隆伸展构造,控制着整个断陷内的地热系统。     

藏南嘉黎断裂古乡—通麦段多期活动特征及其构造意义

嘉黎断裂是青藏高原南部呈北西西—南东东向喀喇昆仑—嘉黎断裂系的重要组成部分,被认为代表了北拉萨地块和中拉萨地块之间的构造界线。关于嘉黎断裂的构造性质和演化过程等仍存在争议,其不同期次构造过程仍需要进一步研究。在详细的区域地质填图基础上,以嘉黎断裂古乡—通麦段为研究对象,重点调查了该断裂带不同期次变形的几何学与运动学特征,基于新获得的不同方位断层面与擦痕特征等资料,恢复和计算该区的不同期次应力场及方向,并据此解析该区的多期构造叠加关系,探讨嘉黎断裂在不同应力场下的多期活动特征以及相关的区域构造演化过程和大地构造背景,在此基础上讨论了嘉黎断裂对拟建铁路工程的影响。研究结果显示,嘉黎断裂晚新生代以来仍有活动迹象,并具有多期构造叠加特征,从早到晚依次为左旋走滑(D₁)、正倾滑(D₂)和右旋走滑(D₃)。嘉黎断裂作为东喜马拉雅构造结地区重要的变形调节构造,其多期活动性质反映了地块间的相对运动特征及区域应力场的转换过程,这对认识青藏高原南缘的新生代构造演化过程具有重要意义。     

Thermal History since the Paleozoic in the Eastern Qaidam Basin,Northwest China

The Qaidam Basin is the one of the three major petroliferous basins in northeastern Tibetan Plateau, which has experienced multiphase superimposition and transformation. The study of thermal history not only plays an important role on revealing the tectonic origin of the Qaidam Basin and the forming mechanism and uplift history of the Tibetan Plateau,but also can provide scientific evidence for the assessment of oil and gas resources. This work used balanced cross-section technique and apatite fission track ages with modeling of fission track length distribution to infer that the eastern Qaidam Basin has experienced significant tectonic movement in the Early Jurassic movement(～200 Ma), which caused the carboniferous uplift and denudation, the geological movement in the Late Cretaceous, characterized by early stretching and late northeast-southwest extrusion; the Himalayan movement in multi-stage development in eastern Qaidam Basin, which can be divided into the early Himalayan movement(41.1–33.6 Ma) and the late Himalayan movement(9.6–7.1 Ma, 2.9–1.8 Ma), and large-scale orogeny caused pre-existing faults reactivated in late Himalayan movement. On the basis of burial history reconstruction, the thermal history of eastern Qaidam Basin was restored. The result shows that the thermal history in eastern Qaidam Basin shows slow cooling characteristics; the paleo-geothermal gradient of eastern Qaidam Basin was 38–41.5℃/km, with an average value of 39.0℃/km in the Late Paleozoic, 29–35.2℃/km, with an average value of 33.0℃/km in the Early Paleogene; the geothermal gradient of the Qaidam Basin increased in the Late Paleogene, which was similar to the present geothermal gradient in the Late Neogene. The characteristics of the tectono-thermal evolution since Paleozoic in the eastern Qaidam Basin are mainly controlled by magmatic thermal events in the study area.     

西秦岭北缘漳县地区上新统韩家沟砾岩沉积特征及其地质意义

青藏高原东北缘西秦岭北缘构造带的漳县地区出露一套具有磨拉石沉积特征的上新统韩家沟砾岩。其现今的空间分布和沉积特征对于认识青藏高原东北缘新生代构造演化和地壳隆升具有重要的科学意义。通过对上新统韩家沟砾岩层的厚度、砾石成分、形态和粒度特征、古流向特征、物源特征等研究,探讨其沉积环境和形成的构造背景。提出了西秦岭北缘上新统韩家沟砾岩代表新近纪上新世以来,西秦岭地块向北逆冲推覆构造背景下形成前陆磨拉石盆地沉积的认识。该区域上新统韩家沟砾岩现今出露最高高程与北缘断裂带之南的山顶夷平面高程相近,可能指示了其形成之后和西秦岭一起经历了长期的侵蚀夷平,最后在新近纪末期或第四纪初形成了统一夷平面。该夷平面代表了青藏高原东北缘地壳隆升的起点,新近纪末期以来,该夷平面的隆升、侵蚀和解体记录了青藏高原东北缘地壳隆升过程,即青藏高原东北缘真正隆升是新近纪末期或第四纪以来的地质事件。     

四川盆地原油裂解气的有利地温场分布及其演化特征

为了确定四川盆地原油裂解气的有利分布区,利用镜质体反射率古温标重建了四川盆地的热演化史,分析了四川盆地下三叠统飞仙关组原油裂解的有利地温场分布范围及其演化特征。结果表明：四川盆地各构造单元自三叠纪以来的热流演化是不一致的,川东北地区热流在地质历史时期最低,川中地区热流也较低,而川西北和川西地区热流演化最高,这种差异与青藏高原隆升及峨眉山玄武岩地幔柱有关;四川盆地在二叠纪时期热流明显高于其他时期,但高热流持续时间较短,这主要受岩浆侵入的影响;四川盆地飞仙关组原油裂解气的有利地温分布区是不断变化的,侏罗纪末期其几乎遍及整个四川盆地,白垩纪末期其范围缩小,古近纪末期其收缩至川西和川中部分地区,现今范围则最小,主要分布在川西部分地区;控制原油裂解气分布区的主要因素是古地温场,尤其是地温最高时期的地温场,而与现今地温场的关系并不密切。     

An Analysis of Tectonic Geomorphologic Characteristics of the Beipanjiang Basin in the Yunnan-Guizhou Plateau

The Yunnan-Guizhou Plateau, located on the southeast boundary of the Tibet Plateau, is the second geomorphologic step in China continent. The large area tilting tectonic deformation occurred in this plateau with the uplift of the Tibet plateau since the Cenozoic. The Beipanjiang River rises in eastern Yunnan Province and southeastward across the slope zone from the Yunnan-Guizhou Plateau to the Guangxi Plain, and goes into the Hongshui River by the Wangmo in Guizhou Province. Due to the southeastward extrusion by the Tibetan Plateau, deep incised-valleys formed in the Yunnan-Guizhou Plateau, which have the characteristics of developed fault, complicated geological structure and rugged terrain. The Cenozoic evolution history of the Yunnan-Guizhou Plateau and the response to the uplifting of Tibet Plateau are unclear because of the lack of sedimentation records, and also this has long been a bottleneck to geomorphologic evolution research. Based on DEM data and GIS software, we extracted the geomorphic indexes which included hypsometric integral [HI], drainage basin asymmetry [AF], stream-length gradient index [SL], and valley floor width-to-height ratio [VF]. The results show that four geomorphic indexes can reflect the regional tectonic movement and topographical features. The geomorphology of Beipanjiang Basin is controlled by tectonic action mainly, especially the Yadu-Ziyun Fracture has great impact on the formation of valleys and the development of water system greatly.     

塔里木盆地西南缘盆山结合带东段逆冲体系的形成及演化过程

塔西南盆山结合带位于青藏高原与塔里木盆地的结合部位,以发育逆冲推覆构造为主要变形特征,是研究青藏高原与塔里木关系的理想对象,也是塔里木油气成藏的重要潜力区。本研究主要通过野外考察、卫星图片解译以及重点地震剖面解释,对塔西南盆山结合带东段和田地区逆冲体系的结构及变形特征进行了分析。并且在前人研究基础上,阐述了塔西南盆山结合带东段逆冲体系的形成时限。我们认为塔西南盆山结合带东段逆冲体系由几个逆冲岩席组成,这些逆冲岩席皆形成在中新世之后,并且形成时间由南到北逐渐变新。我们采用了平衡剖面恢复手段对塔西南盆山结合带东段的变形程度及演化过程进行推理。指出塔西南盆山结合带东段新生代上地壳缩短率为36%~38%,且主要发生在中新世以来。塔西南盆山结合带东段逆冲体系的形成是新生代印度亚洲两大板块碰撞事件远程效应产生的结果。