岩石圈中的地压梯度

岩石圈中的地压梯度是一个极为重要的参数 ,直接影响着各种地质作用的解释。与地温梯度一样 ,岩石圈中的地压梯度在空间和时间上也应是复杂多变的。文中通过热压系数建立岩石圈中的地温梯度与地压梯度之间的关系式 ,以此为基础 ,研究受地温梯度的影响岩石圈中的地压梯度的变化规律 ,得到的初步认识是 :岩石圈中的地压梯度是非线性的 ,静岩压力梯度是岩石圈中地压梯度的最小值 ,受地温梯度的影响岩石圈中地压梯度明显增加 ,可达到静岩压力梯度的 2倍以上。     

Lithospheric pressure–depth relationship in compressive regions of thickened crust

We investigate the pressure distribution with depth in regions undergoing horizontal shortening and experiencing crustal thickening both analytically and numerically. Our results show that, in a convergent tectonic setting, pressure can be considerably higher than lithostatic (the pressure resulting from the weight of the overburden). Increases in pressure with respect to lithostatic conditions result from both the contribution of horizontal stresses and the flexural vertical loads, the latter generated by the deflection of the upper crust and of the mantle because of the presence of topographic relief and a root, respectively. The contribution of horizontal stresses is particularly relevant to the upper crust and uppermost mantle, where rocks are thought to deform brittlely. In these domains, pressure gradients twice lithostatic can be achieved. The contribution of horizontal stresses is less important in the ductile domains as differential stresses are progressively relaxed; nevertheless, the effects are still noteworthy especially close to the brittle–ductile transition. Flexural vertical loads generated by the deflection of the upper crust and lithospheric mantle are relevant for rocks of the weaker lower crust. As a result of the combination of the two mechanisms, the pressure gradient varies vertically through the lithosphere, ranging from negative (inverted) gradients to gradients up to several times the lithostatic gradient. The pressure values range from one to two times the lithostatic values (1ρ gz to 2ρ gz ).     

Preliminary Statistics of Temperatures and Pressures for Formation of Eclogites, Granulites and Peridotites in China

The rock-forming temperatures and pressures represent the p-T points of the local regions in the lithosphere at a certain age, providing some important information on rock formation. Based on the preliminary statistics on the temperatures and pressures for the formation of eclogites, granulites and peridotites in China, the variant ranges are given, in this paper, of temperatures, pressures and linear geothermal gradients of eclogites, granulites and peridotites. In addition, since the eclogite is different from granulite and peridotite in the p-T diagram, these three rocks can be classified into two groups: the first group includes eclogites and the second group granulites and peridotites. Then, the p-T correlation functions of these two groups of rocks are provided. Finally, the two groups of rocks have different geothermal gradients at the same pressure gradient or have different pressure gradients at the same geothermul gradient. The temperatures and pressures for the formation of the rocks can be calculated from the mineral chemical compositions, but the depths (H) for the rock formation can be calculated only under the hypotheses of given p-H (or T-H) correlation functions. The explanations for the ultrahigh pressure metamorphism vary obviously with different hypotheses.     

构造抬升过程中煤储层吸附能力的耦合效应及控制因素

煤层气盆地在地史演化过程中几乎都经历了多次抬升作用,构造抬升作用对煤储层吸附能力有着直接的影响。文中通过物理模拟实验和数值模拟对构造抬升过程中煤储层吸附能力的耦合效应和控制因素进行探讨。研究选取高、低煤阶煤储层样品进行等温吸附实验,并假定地温梯度分别为2、4和6 ℃/hm,压力梯度分别为0.3、0.5和1.0 MPa/hm模拟抬升过程中吸附量的变化。研究结果表明,煤储层在构造抬升过程中的吸附能力的变化主要受温压综合作用、煤储层热演化程度和构造抬升强度的控制。构造抬升时,温度作用效果占主导地位,煤储层吸附量增加;反之,压力作用效果占主导地位,煤储层吸附量减少。高煤阶煤层吸附量的变化量大于低煤阶变化量。抬升强度较大时煤层吸附量持续降低,较小时会使吸附量增加。煤层气在抬升过程中可能会出现吸附或解吸,与以往只是解吸的认识不同。当温度作用效果大于压力作用效果,即煤储层吸附量增加时,抬升作用易导致煤储层的含气欠饱和。     

岩石圈中热压系数的计算

如同温度,压力也是决定岩石圈中许多地质作用的主要因素。热压是岩石圈中压力的重要组成部分,热压计算的关键在于热压系数。文中计算岩石圈中主要物质和相态的热压系数,分析影响热压系数的因素及热压存在的条件,并指出岩石圈中热压研究的潜在意义,初步结论如下:(1)岩石圈中的热压系数平均值为3MPa/K左右,其变化范围主要为0.33~9.22MPa/K,主要集中于1.08~4.88MPa/K;(2)岩石圈中的热压系数在物质的相变点处剧增;(3)热压存在的前提是等容体系;(4)岩石圈中热压的存在可造成岩石圈中地压梯度明显增加,相变点处的热压剧增可能导致火山、地震、成矿作用及变质作用等,具有极为重要的地质意义。     

Geobarmal Gradient in Orogenic Belt and Metamorphism Caused by Ultrahigh Pressure

The components and structures of lithosphere,inhomogeneous,are changing incessantly in different periods.Therefore,the state of load,called the pressure,in lithosphere is also incessantly changing.When the lithosphere volume remains the same,namely on the premise of isovolumes,the geobarmal gradient is:(dp/dh)v=(p/(e)h)v (p/(e)T)v(dT/dh)v.If β=(dp/dh)v/(p/(e)h)v is supposed,then β=1 rg-1Cv (dT/dh)v.When the geothermal degree in (dT/dh)v is zero,then the pressure grade of lithosphere is equal to the lithostatic grade,which is the minimum value in the pressure grade of lithosphere.Suppose that the lithosphere is made only up of quartz,Cv≌Cp=0.782 5.718×10-4 T-1.883×104T-2 (J·g-1·K-1) is obtained,which is the minimum one in lithospheric rock,and then the geothermal grade value of 20 ℃/km is calculated according to the geophysical transection data of Qinling Mountain orogeny.The results show that the high-pressure and ultrahigh-pressure eclogites in Jiangsu Province and Huangzhen,Dabie may,on the condition of incompletely isovolumes,occur in the depths of 17-40 km with the increase in geothermal temperature,whose values of β do not correspond to the theoretic value of 3.08.     

雄安新区地温场特征及其控制因素

雄安新区地热资源丰富,本文通过对地热井资料的收集分析,并对单井地温梯度值进行计算,结合区域资料,编制本区盖层地温梯度等值线图,并分析了地温梯度值纵横向变化规律及影响因素。本区地温梯度值基本上都在3.0℃/100m以上,局部达到6.0℃/100m;平面上,地温梯度值总体特征是北高南低、中间高两侧低的特点;纵向上,盖层地温梯度值高,热储层内部地温梯度值低;其地温场的变化主要受地质构造、地层岩性、盖层、水文地质条件等因素控制,其中由于地质构造的影响,加上岩石热导率之间的差异,造成来自地幔的热量向上传递过程中重新分配,向背斜核部集中,导致盖层局部地温梯度值高。     

超高压变质作用中水的相变增压

据静水压力梯度计算, 榴辉岩形成深度至少要70km, 含柯石英榴辉岩的形成深度至少要12 0km, 而同时含有柯石英和金刚石的榴辉岩形成深度至少要145km, 超高压变质岩要从如此深的部位折返到地表是不可想象的.大量资料表明水参与了超高压变质作用过程.通过矿物的脱水行为、水的相变和地温曲线等研究, 指出由于存在水的相变增压等多种增压因素, 大大提高了超高压变质作用过程中的地压梯度, 据静水压力计算出的超高压变质岩形成深度只是最大深度, 其形成时的实际深度要比该最大深度小得多.      

辽河盆地东部凹陷古地温演化研究

基于化学动力学原理,采用镜质组反射率模拟计算法,对辽河盆地东部凹陷14口井的古地温演化进行了恢复,重建了各时期平均古地温柱。总结了古地温演化的总体特征,认为研究区古近纪古地温演化特点是Es₃高,Es_1-2低,Ed-N高,为波状高地温演化。区域上,凹陷内部呈南北高、中央低的趋势,南部黄金带、二界沟及北部牛居地区的地温梯度一般在35℃~40℃/km,而中段相对较低(29℃~35℃/km).      

构造抬升过程中煤储层吸附能力的耦合效应及控制因素

煤层气盆地在地史演化过程中几乎都经历了多次抬升作用,构造抬升作用对煤储层吸附能力有着直接的影响。本文拟通过物理模拟实验和数值模拟对构造抬升过程中煤储层吸附能力的耦合效应和控制因素进行探讨。研究中选取高、低煤阶煤储层样品进行等温吸附实验,并假定地温梯度为分别为2℃/100m、4℃/100m和6℃/100m,压力梯度分别为0.3MPa/100m、0.5 MPa/100m和1.0MPa/100m模拟抬升过程中吸附量的变化。研究结果表明,煤储层在构造抬升过程中的吸附能力的变化主要受温压综合作用、煤储层热演化程度和构造抬升强度的控制。构造抬升时,温度作用效果占主导地位,煤储层吸附量增加;反之,压力作用效果占主导地位,煤储层吸附量减少。高煤阶煤层吸附量的变化量大于低煤阶变化量。抬升强度较大时煤层吸附量持续降低,较小时会使吸附量增加。煤层气在抬升过程中可能会出现吸附或解吸,与以往只是解吸的认识不同。当温度作用效果大于压力作用效果,即煤储层吸附量增加时,抬升作用易导致煤储层的含气欠饱和。     

华北平原新生界盖层地温梯度图及其简要说明

本文报道新编比例尺为1:1500000的华北平原新生界盖层地温梯度图。该图以近4000口钻井的温度资料和对地温场控制因素的分析为基础,并结合地温场数学模拟计算结果编制而成。圈定全区地温梯度G>4℃/100m及大地热流q>62mw/m²的局部地热异常区44片,总面积为25000km²,为地热能勘探、开发远景规划提供了重要的科学依据。     

准噶尔盆地南缘下组合现今温压场特征及其控制因素

准噶尔盆地南缘下组合储层是近年来油气勘探的热点,目前南缘下组合储层多处于高温高压条件,但是温压发育特征及成因机理尚不明确。本文基于大量油田钻井实测温度和压力数据,对该区现今地温梯度及温度、压力分布特征进行了系统研究,探讨了温压场分布的控制因素。研究表明,准噶尔盆地南缘地区现今地温梯度普遍在13.2℃/km~23.7℃/km之间,平均为18.2℃/km,地温梯度高值分布于齐古断褶带中部和阜康断裂带西部。大地热流介于26.4 mW/m²~46.0 mW/m2,平均值为36.1 mW/m²,属于准噶尔盆地内地温梯度及热流较低的地区,这主要受到盆地基底格局的控制。南缘西段卡因迪克地区压力系数以常压为主,位于四棵树凹陷的高探1井、独山1井和西湖1井下组合地层在6000 m左右开始发育强超压。南缘东段下组合层系均发育弱超压或强超压,自西向东压力系数逐渐增高。根据声波时差—有效应力关系反映南缘地区下组合地层除不均衡压实作用外,还存在横向构造挤压及有机质生烃的超压机制,喜马拉雅期较强的横向构造挤压是盆地南缘下组合发育异常高压的重要因素之一,有机质生烃是西山窑组—三工河组超压层形成的主要原因。     

热动力条件对白云凹陷深水区珠海组砂岩成岩演化过程的影响

珠江口盆地白云凹陷位于中国南海北部,是目前我国深水油气勘探研究的重要区域.盆地现今大地热流值为24.2～121.0mW/m^2,单井现今地温梯度(Gra)最高可达6.64℃/100m,具"热盆"属性.白云凹陷裂后沉降阶段,特别是白云运动(23.8Ma)发生之后,盆地由断裂控盆转变为断裂、热作用共同控盆,热作用及热动力条件成为控制研究区储层成岩演化过程的重要因素,珠海组地层的镜质体反射率值、砂岩中次生流体包裹体均一温度、热液成因自生矿物等热流背景及岩石学记录为这一观点提供了有力证据.通过铸体薄片显微镜下观察与定量统计、电镜扫描观察、X-射线衍射分析等,发现白云凹陷北部中-低地温梯度(LGR,Gra≤4.5℃/100m)和南部高地温梯度(HGR,Gra>4.5℃/100m)两个地区珠海组砂岩的成岩作用特征、成岩演化过程存在以下差异:(1)中-低地温梯度地区珠海组砂岩的压实作用主要是静岩压实作用;高地温梯度地区珠海组砂岩的原生孔隙受静岩压实作用和热压实作用的共同控制,压实减孔速率高,等孔隙度埋深显著变浅;(2)地层升温速率的增大加快了储层中粘土矿物转化的速率,高地温梯度地区高岭石消失的埋深界限较中-低地温梯度地区浅,I/S(伊利石/蒙皂石混层)有序化进程较中-低地温梯度地区有所加快;(3)中-低地温梯度地区珠海组砂岩成岩演化过程属正常有序演变,高地温梯度地区受构造热事件的影响明显,深部流体参与了高地温梯度地区珠海组砂岩的成岩演化过程,地层孔隙水物质交换过程复杂,成岩演化进程加快,改变了碳酸盐矿物溶解-沉淀热平衡状态,各成岩作用过程活跃并出现一些典型的热液成因自生矿物组合.     

东台坳陷现今地温场特征与油藏分布关系

东台坳陷为中国东部苏北盆地油气资源最丰富的地区。为了加深对东台坳陷地温场和油藏关系的理解,根据符合地温场研究要求的54口井连续测温资料和243口井试油温度数据,获得了深度1000～3500m地温、E2s-K2t各层位界面地温和各层地温梯度。地温场分布以凹陷或次凹成独立单元,地温随深度加深而线性增高,地温异常不明显。地温梯度总体呈现"浅层低、深层高"的特点,E2s-E2d地温梯度总体在22～30℃/km之间,E1f-K2t在28～38℃/km之间,平均约为30℃/km。不同深度的地温和地温梯度分布模式相似,正向构造单元高,负向构造单元低;而不同层位的地温分布规律则相反,即凹陷内温度高,凸起和隆起上的温度低。基底构造形态、沉积盖层厚度、深大断裂、地下水、地层放射性生热等因素决定了该坳陷总体为温盆特征。大部分地区目前还处在油气液态窗内,绝大多数油藏分布高于60℃的油气勘探开发黄金区域。     

山东省临清坳陷区岩溶热储地热能潜力分析

山东省临清坳陷区内埋藏有巨厚的寒武系—奥陶系碳酸岩地层,是地热开发的有利目标层位。在石油勘探过程中取得的地震解译与钻探成果基础上,综合前人的研究成果,编制了区内新生界平均地温梯度图及奥陶系顶板埋深等值线图,采用地温梯度计算公式估算了奥陶系顶板地层的温度。结合寒武系—奥陶系地层厚度的空间分布情况,以奥陶系顶板处120 ℃作为地热资源量计算分区的起算温度,并以90 ℃作为地热资源利用的下限温度,对地热发电的前景进行了预测。结果表明,区内岩溶热储地热资源开发利用前景广阔,可用于发电的地热资源量为1.27×10¹⁵ MJ,折合电能1.35×10⁵ MW,其中240 ℃高温区的地热资源就能满足区内供电需求。     

热液矿床水相变控矿理论初探

在综合水物理化学性质、热液矿床、溶解度实验研究等资料的基础上,曾提出热液矿床水相变控矿理论框架.在此进一步完善该理论:①当水发生相变时可引起热容、水中矿质溶解度、压缩系数、膨胀系数等物理化学性质突变,特别是在临界点处二级相变时还出现"临界奇异性"、部分参数趋于无穷大,与水在非相变区物理化学性质的小幅度渐变区剐明显,必将...     

渤海盆地现今岩石圈热结构及新生代构造-热演化史

依据236口井共2 706组的静温数据以及25口井的系统测温数据,分析计算了渤海盆地地温梯度及大地热流;建立地壳分层结构模型,利用回剥法计算现今地幔热流、深部温度以及岩石圈厚度;在此基础上,利用地球动力学方法恢复本区热流演化史。结果表明：渤海盆地背景地温梯度为322 ℃/km,热流值为648 mW/m2;盆地现今热岩石圈厚度在61~69 km之间,地幔热流占地表热流的比例在60%左右,属于“热幔冷壳”型岩石圈热结构,盆地地壳底部或莫霍面温度变动在548~749 ℃之间;热流演化的特征与盆地的构造演化背景吻合,新生代以来盆地经历了3期岩石圈减薄并加热的过程,在东营组沉积末期热流达到最高(70~83 mW/m2）,这期间盆地内产出多期碱性玄武岩,表明盆地经历了波及地幔的裂谷过程,随后进入热沉降期,热流逐渐降低,盆地向坳陷型转变。     

Oxygen isotope study of metamorphic rocks from the Ouégoa district,New Caledonia

48 minerals from 18 in situ metamorphic rocks (mostly metasediments) from the Ouégoa district have been studied. Particular emphasis was placed on obtaining isotopic data for quartz, calcite and muscovite but some pyroxenes and amphiboles were also examined. Data for Ouégoa rocks show they have tended to be isotopically homogenized by metamorphism and that the effect of increasing metamorphism is to progressively deplete the rocks of heavy C and O isotopes. These results indicate that during metamorphism the rocks isotopically exchanged through the medium of a widespread oxygen-carrying fluid phase. Tentatively assigned temperatures obtained from isotopic data for quartz-calcite and quartz-muscovite pairs, using the calibration curves of Epstein and Taylor (1967), indicate lawsonite in the Ouégoa schists to be stable over a temperature range of 250 to 400° C and epidote from ca. 380° to at least 550° C. Temperatures for metamorphic zones in Ouégoa blueschists closely parallel those obtained for Type III and IV glaucophane-bearing rocks from Ward Creek, California (Taylor and Coleman, 1968). The measured tectonic thickness of lawsonite-bearing schists has been used to calculate a lithostatic pressure increment of 2 Kb and geothermal gradient of 20° C per km for the lawsonite zone. Comparison of lithostatic pressure increment with total pressure increment estimated from the stability relations of lawsonite over the temperature range 250–400° C (3.5 Kb Nitsch, 1972) suggest P _total ≠ P _lithostatic and that that the pressure of the fluid phase may have exceeded lithostatic pressure.     

吐鲁番-哈密盆地现今地温与油气关系研究

通过大量的地层测温资料综合分析确定了吐鲁番-哈密盆地不同构造单元的现今地温梯度及大地热流值,该盆地(以下简称吐哈盆地)现今地温梯度为2.50℃/100m,大地热流值为47.8mW/m²,现今地温梯度及大地热流值分布具有东高西低的特点.吐哈盆地现今地温梯度及大地热流值高于塔里木盆地及准噶尔盆地,现今地温场受地壳厚度、基底结构及盆地构造的控制.吐哈盆地现今地温对烃源岩的油气生成有重要控制作用,台北凹陷属持续埋藏增温型凹陷,烃源岩现今仍处于成油高峰期.哈密坳陷、托克逊凹陷部分地区烃源岩古地温高于今地温,对烃源岩生油过程起控制作用的是古地温而不是现今地温.     

淮南煤田现今地温场特征

在系统分析淮南煤田大量地面钻孔井温测井数据和井下巷道围岩温度测试数据的基础上,结合58块岩石样品的热导率测试结果,全面阐述了该区现今地温梯度和大地热流的分布特征。研究表明,淮南煤田现今地温梯度的众值介于2.50~3.50℃/hm之间,平均地温梯度为2.9℃/hm;大地热流值变化范围为31.87~83.9 m W/m2,平均热流值为63.69 m W/m2,地温梯度和热流值区均高于淮北煤田;大地热流受地温梯度控制明显,其变化特征和地温梯度分布较为相似,整体表现为中东部高,西部其次,东南部最小的特征。分析揭示,区内现今地温场和热流分布主要受区域地质背景和区内构造格局的控制。