中国大陆地区大地热流数据汇编(第四版)

大地热流是表征地球内部热状态的重要参数,也是进行岩石圈热结构、地球动力学研究和区域地热资源潜力评价的必要参数.大地热流的测量和数据汇编是地热学研究的一项重要的基础性工作,目前我国已经分三版公开发表中国大陆地区大地热流数据862个,本文在第三版热流数据汇编的基础上,共计收集整理公开发表的热流数据345个,并在空白区开展了大地热流数据补充性测量,获得大地热流数据23个.本文将2001年以来新增的368个数据及第三版热流数据构建成中国大陆地区大地热流数据汇编(第四版).截止目前已汇编我国大陆地区热流数据1230个,其中A、B、C和D类数据分别占49.3%、34.2%、12.6%和3.9%,较第三版热流数据A类数据比重增加了2.9%.基于现有汇编数据更新了中国大陆地区大地热流测点图并进行了统计分析.相较于第三版汇编数据,热流测量空白区面积已显著减小,热流测点覆盖率低和平面分布不均一的缺陷得到改善,本次汇编填补了西藏阿里、贵州省、广西省以及吉林省的热流测量空白区.新版热流数据统计表明,中国大陆地区(含渤海海域)热流值范围为23~319mW·m~(-2),平均值61.5±13.9mW·m~(-2);除去受地下水活动影响强烈的D类数据,热流值范围30~140mW·m~(-2),平均值60.4±12.3mW·m~(-2).本次大地热流数据汇编结果显示,我国大陆地区热流分布格局总体仍表现为:东高、中低,西南高、西北低.在西太平洋板块俯冲远程效应影响下,中国东部表现为一个高热流带,自东南沿海向东北方向一直延伸到东北地区的松辽盆地、长白山一带;受控于新生代欧亚板块和印度板块碰撞影响,青藏高原高热流区主要集中在雅鲁藏布江缝合带和南北向展布的裂谷带,总体热流值向北逐渐降低,并伴随局部的高热流区,如东北缘的共和盆地;中部地区新生代以来构造活动相对微弱,为中-低热流背景.     

中国大陆地区大地热流数据汇编(第三版)

大地热流是地球内部热作用过程最直接的地表显示，其中蕴涵着丰富的地质、地球物理和地球动力学信息.我国大陆地区已定期进行了6次热流汇编，其中第一、二次汇编的热流数据已正式公布(第一、二版)，此后4次汇编仅发表了统计结果.而未再公布汇编数据.本文基于第六次热流数据汇编，将自第二版以来新增的450个热流数据汇编成中国大陆地区大地热流数据第三版.新版热流数据的统计结果表明，中国大陆地区实测热流值变化于23-319mW/m2，平均63±24.2mW/m2;剔除与地表热异常相关的数据后，热流值变化范围为30-140mW/m2，平均61±15.5mW/m2.     

中国大陆地区大地热流与 Pn 波速度的变化

温度是影响地震波传播速度的一个重要因素,而大地热流是地球内部温度分布的最直接的的反映.一些学者认为,壳-幔界面的 Pn 波速度(Vpn)与大地热流(q)有着密切的负相关关系根据热流数据覆盖区大地构造格局和地震测深剖面的展布情况,作者划分了22个地区和构造单元,对中国大陆地区 q-Vpn关系进行了分析研究,发现两者严重偏离预期的负线性关系,对 Pn波速度和热流值分别进行压力和地壳岩石生热率校正,并未能使两者的关系得到明显的改善.笔者认为,对于象中国大陆这样具有非常复杂的演化历史和深部构造背景的大区域尺度而言,莫霍面温度差异并不是影响地震波速度的最重要因素,q-Vpn关系中深部热状态的信息可能被众多的噪音所淹没.      

中国大陆含油气盆地的氦同位素组成及大地热流密度

根据天然气中氦同位素组成,讨论了中国大陆主要含油气盆地氦同位素地球化学特征与大地热流密度。不同地区425个~3He/~4He 值表明中国含油气盆地天然气的氦同位素组成变化范围较大,为4.0×10~(-9)-7.21×10~(-6),在统计直方图上呈现三个峰值:1.5×10~(-8),3.0×10~(-7)和1.5×10~(-6)。中国东部大陆裂谷系中、新生代盆地内天然气的~3He/~4He 值分布范围为1.02×10~(-7)-7.21×10~(-6),50%以上大于大气的值(1.4×10~(-6));其他地区含油气盆地天然气的~3He/~4He 值分布范围为4.0×10~(-9)-7.01×10~(-7),全部小于大气的~3He/~4He 值。根据天然气中~3He/~4He 值计算的大地热流密度值分布在30-82mW/m~2 之间。利用~3He/~4He 值计算的大地热流密度值与用其他方法测得的值相一致,在中国大陆水平方向上呈现"东高西低"的变化趋势。     

锡霍特-阿林—日本海—本州岛—太平洋地学断面

在苏日合作期间,进行了太平洋到亚洲大陆的过渡区内地壳与上地幔结构和动力学的地质-地球物理研究,本文是这一研究的结果。经过地震、地质、岩相学、重力测量、磁测、大地电磁法和热流测量资料的综合解释,编绘了深达300km的构造圈地质-地球物理剖面(地学断面)。并计算了沿地学断面的深部温度场以及部分熔融面的深度,后者可被视为软流圈的上界。     

济阳坳陷大地热流分布特征

依据13口井的系统测温数据和700口余井的试油测温数据, 以及47块岩样的热导率测试结果, 给出了济阳坳陷及外围的13个大地热流实测数据和101个大地热流估算值. 结果表明: 济阳坳陷具有较高的大地热流背景, 现今热流平均为(65.8±5.4) mW/m²; 盆地区热流的横向变化特征与基底埋深相关, 基底浅的凸起区和新生代火山岩分布区热流高, 而基底埋深大的凹陷区热流相对低; 沾化凹陷平均为(67.4±5.3) mW/m², 高于全区平均值, 东营凹陷为(66.0±6.1) mW/m²、车镇凹陷为(65.1±3.7) mW/m², 与全区平均值较接近, 惠民凹陷为(63.6±5.0) mW/m², 低于全区平均值. 实际上, 盆地区的基底埋深和盆内凸起或凹陷分布是由新生代岩石圈拉张过程控制的, 火山岩分布也与这期岩石圈拉张过程相关. 所以, 济阳坳陷大地热流分布特征是新生代构造—热事件决定的.     

青藏高原东南缘热流估算及与地震活动相关性分析

青藏高原东南缘地区内部构造运动强烈,是地热资源发育与地震事件频发的活动地区.大地热流记录了发生在地球深部各种作用过程的热学信息,可以作为地质构造活动和地震活动研究的有效约束,但是大范围的热流数据测量很难实现,因此,本文根据居里面深度结合放射性元素分布等计算了青藏高原东南缘的大地热流分布.首先,通过地表放射性元素的分布计算出地表产热量的分布,然后,利用相关地热参数之间的关系迭代计算出该地区地壳上下层的热导率分布,最终估算出地表热流及地下不同深度处热流值的分布.本文结果表明:(1)青藏高原东南缘的大地热流位于44～108mW·m~(-2)之间,平均75mW·m~(-2),符合研究地区西南高、东北低的背景趋势,地壳内部热流值随深度的增加而降低.大部分地区地表热流异常与实际地热带分布相吻合,如川西、藏东南与滇西地区等地为地热高值区,川东和楚雄等地为热流低值区.(2)结合其他地球物理探测结果,总结了地壳内部热流与地震事件的联系:在地热梯度带地区,当两侧地层在一定深度范围内存在明显物性差异时,地震事件高发.     

青海地区地震与地热的分布特征

以大地热流值、温泉分布与地震活动分布为研究对象,使用1970年~2016年11月由中国地震台网中心和青海省地震局提供的地震目录,利用青海地区地热资源调查评价的大地热流值和水文地质查明的温泉分布的相关资料,分析了青海地区M≥6.0级地震与大地热流值、温泉分布之间的关系,对比结果表明:(1)青海地区强震活动空间分布不均匀,地震强震空间分布与大地热流值的横向梯度变化有密切联系。(2)青海地区绝大多数(占总数量的92%)M≥6.0级地震震中位置与大地热流中—高值区相关,地震震中分布与地热的横向梯度带位置基本一致,但大地热流值不是唯一决定因素。(3)玉树结古地区的地震与温泉空间分布具有较好的匹配性。距离断裂带24 km范围内,温泉发育的区域,地震活跃度相对较弱;而地震多发区域,尚未发现存在温泉或者热水塘。     

中国南方现今地热特征

根据中国南方地温梯度和大地热流的数据各418个,编制了中国南方地温梯度图和中国南方大地热流图,研究了中国南方现今地温梯度分布特征和大地热流分布特征.结果显示,中国南方地温梯度介于782～1625℃/km,平均241℃/km;大地热流变化于22～220 mW/m2之间,平均值为642 mW/m2.东南沿海和滇西南地区为高地温梯度分布区,扬子地块为中－低温地温梯度区.地温梯度不仅与区域热构造背景有关,还显著地受地下水热活动、断裂以及地层热导率影响.中国南方大地热流东部、西南部高,中部低,且异常高值点主要沿板块边界缝合带、深大断裂活动带分布.大地热流与区域构造运动、最后一次热事件发生的时间、岩石圈拉张程度、地壳厚度、壳内高导层埋深等因素具有明显的相关性.     

全球大地热流-岩石生热率关系综合分析

大地热流分析是研究大地构造地球动力学和地壳化学组成的一个重要手段通过对全球范围大陆地区大地热流和岩石放射性生热率数据的综合统计分析探讨地壳一地慢热流配分统计结果揭示,全球尺度显生亩地质构造区热流与岩石生热率之间不存在简单的线性关系,但两者在隐生宙地盾区却具有明显正相关关系从大地热流-岩石生热率关系在显生亩地区和在隐生宙地区的差异可以大致确定壳-幔热流成分的变化范围取地壳厚度为30－50km,根据前寒武地盾区热流与生热率之间的统计关系可以进一步推测地壳岩石中放射性生热元素的平均丰度范围分别为铀（0．5-1．6）×10－6,钍（1．8－6．1）×10－6,氧化钾0．6％-1．9％．     

中国大陆地壳和岩石圈铀、钍、钾丰度的大地热流约束

根据实测大地热流数据，求出中国大陆主要构造单元的地壳平均生热率的上限值为1．3μWm^-3，中国大陆的地壳平均生热率不应高于该值；相应的铀、钍、钾丰度上限值分别为2．04（10^-6)、7．76（10^-6)和2．04（％）。据此对黎彤等近年发表的中国大陆及塔里木－华北板块地壳和岩石圈的铀、钍、钾元素丰度值进行检验。结果表明这些丰度值过高，不满足实测大地热流值的约束，这意味着黎彤等给出的铀、钍、钾的丰度值不可信。我们认为，根据出露地表的相应岩石的成分估计地壳和岩石圈地幔深部的微量元素丰度的研究方法，缺乏可靠的理论或实验基础。     

大陆边缘热状态研究进展

热流与岩石圈热状态是大陆边缘构造研究的重要课题,其研究不仅能为探讨发生在大陆边缘的物理、化学和生物过程提供地热约束,而且还能为深水油气资源评价和勘探提供依据.近年来,随着对海底过程研究的深入和对能源资源问题的关注,大陆边缘热状态研究取得了新认识,特别是,主动大陆边缘弧后地区高热流的认识及成因机制以及被动大陆边缘洋陆过渡带可能存在的高热流异常等这些重要发现,进一步丰富和完善了大陆边缘热状态的认识.本文总结了近年来大陆边缘热流研究进展,重点讨论了主动大陆边缘岛弧弧后地区热状态和部分被动大陆边缘发现的高热流异常,前者一般被认为是与弧后地区岩石圈之下的浅地幔对流有关;而后者既包括来自浅层地壳生热贡献,也有深部地幔热流所致,一些学者将此归因于小尺度地幔对流或岩石圈厚度差异引发的边界效应,仍存争议.我们还分析了探针热流、钻孔热流和BSR热流等不同类型数据的优缺点,指出钻孔热流和BSR热流成为继传统探针热流之后研究大陆边缘热流的有效手段.在海底热流和近海底过程之间相互响应的基础上,强调热流探测对近海底过程研究的贡献.还对比了国内外热状态的研究,探讨了国内研究与国际的差距.最后,就未来大陆边缘热状态研究提出了几点建议.     

两淮煤田大地热流分布及其构造控制

基于127块煤系地层岩石样品的热导率测定结果,并结合59个井田内可靠的系统测温数据,计算得出两淮煤田的大地热流值,并编制大地热流分布图,其结果表明:两淮煤田大地热流值变化范围为29.7~83.9mW·m-2,平均值为58.3mW·m-2,和其他沉积盆地存在一定的差异,且淮南煤田大地热流值(63.7mW·m-2)远大于淮北煤田(55.2mW·m-2).综合分析得出,两淮煤田大地热流与其他盆地的差异以及淮南煤田热流值高于淮北煤田的现象为构造演化和区域地质背景的控制结果;而研究区内热流的分布不均主要是由于受地质构造对地温场的影响所致,推覆构造上下盘现今热流值的差异尤为突出.     

川东北地区异常高压形成的地温场背景

利用四川东北地区现有的钻井测温数据及测定的岩石样品热导率数据,计算了12口钻井的大地热流值. 结果表明,川东北地区现今地温梯度为18～25 ℃/km,平均21 ℃/km,大地热流值介于41～57 mW/m2之间,平均为49 mW/m2. 在此基础上,利用镜质体反射率(Ro)资料对研究区热史进行了恢复,认为研究区在255Ma左右古热流达到最高值(62～70 mW/m2),此后热流持续降低直到现今;研究区中-新生界不整合面的剥蚀厚度最大,可达约2100 m;异常高压是在低热流的地温场背景下形成的.     

大陆裂谷的大地热流

在东非、莱茵和贝加尔裂谷系的热流研究结果表明,大地热流值取决于该地区大陆裂谷的类型、裂谷的阶段、裂谷内的构造和最新构造运动的时期,它们与内生作用过程和较流层挤入的位置密切相关。     

南海北部大陆边缘盆地地热特征与油气富集

本文报道了莺歌海盆地、北部湾盆地共148个新测热导率数据,根据收集的钻井温度数据新增计算65个大地热流数据;结合前人研究成果绘制了南海北部大陆边缘沉积盆地的地温梯度图、大地热流分布图;系统归纳了南海北部大陆边缘油气勘探成果.结果表明,南海北部大陆边缘珠江口盆地、琼东南盆地、北部湾盆地、莺歌海盆地的平均热流值分别为68.7±11 mW/m²、71.1±13 mW/m²、65.7±8.9 mW/m²、74.7±10 mW/m²,属于典型的“热盆”.热流区域分布特征总体上受大地构造背景控制,随地壳厚度从北向南,由陆架到陆坡区逐渐减薄而增高,水热活动与岩浆活动等是引起局部高热流异常的原因.盆地地温场的差异控制和约束了油气分布富集规律,从研究区油气勘探成果中可以发现,该区域的气田多发育于高热流盆地（凹陷）,而中-低热流盆地（凹陷）则多孕育油田,油气田具有“北油南气”的分布特征.     

南黄海中部隆起一个新的大地热流值：CSDP-2井热流测量结果

大地热流值,是岩石圈、地壳和盆地等各种尺度的构造演化和地球动力学研究的重要参数.南黄海是东亚大陆边缘的重要组成部分,但与东海陆架、冲绳海槽、渤海湾盆地等的大地热流研究相比,其研究程度较低,只有10个大地热流测点且大部分位于南部坳陷,不能很好地表征南黄海的大地热流特征.系统和准确的地温和热导率测量,是获得可靠大地热流值的基础.南黄海中部隆起之上的大陆架科学钻探CSDP-2井,全取心钻进2843.18 m, 2016年先后5次系统测温,给了我们一个绝佳的系统研究其大地热流的机会.对井中295块沉积物或沉积岩进行了热导率测量,并进行了温度压力等校正.根据热导率的垂向分布特征将全井分为6个井段,地温梯度分别为31.86、24.38、23.54、18.09、18.21和20.18℃·km^-1,平均23.46℃·km^-1,热导率则分别为1.776、2.765、3.182、3.623、4.184和2.825 W·(m·K)^-1,大地热流分别为56.5、67.4、74.9、65.5、76.2和57.0 mW·m^-2...     

南海北部陆缘珠江口盆地岩石圈热结构

沉积盆地岩石圈热结构特征是岩石圈构造-热演化过程的综合反映和盆地热史恢复的约束条件,对盆地动力学研究和油气资源评价具有重要意义.由于海洋勘探难度大、勘探程度低,相对于大陆地区,边缘海盆地比较缺乏岩石圈热结构方面的研究.本文在收集整理珠江口盆地及邻区大地热流数据的基础上,补充收录了自2003年以来发表的新数据,绘制了研究区最新版的大地热流等值线图;基于中美合作双船地震剖面揭示的深部地壳结构计算了研究区的壳-幔热流、深部温度以及"热"岩石圈厚度.研究表明,珠江口盆地地壳热流介于18.7~28.6 mW·m^-2,地幔热流介于36.9~91.4 mW·m^-2,壳幔热流比值0.23~0.75;由陆架、陆坡至中央海盆,在地壳热流逐渐减小的情况下地表热流逐渐递增,说明地表热流分布主要受深部热作用控制;盆地"热"岩石圈厚度介于34.0~87.2 km,平均65.5 km,反映出显著拉张减薄的特征.     

河南中、北部地区地热场特征及潜在地热应力区初步探讨

文章收集了河南中、北部地区的测井大地热流数据、地温梯度,并由大地电磁测深(MT)成果中所得到的壳内高导层埋深,利用A.A′da′m给出的经验公式:HFCl＝35Q-1.3换算出部分地区的大地热流数值.文章通过对上述地热场资料的综合分析研究得到研究区地热场在横向和纵向上的非均匀特征,进而初步推断出研究区深部可能存在的地热应力区;同时,文中对该地区的地热场特征与其地质构造背景以及深部环境的关系也做了初步分析研究.     

中国大陆及邻近地区上地幔顶部Sn波速度层析成像

利用《中国地震年报》中43646条Sn射线的走时资料,采用层析成像方法反演了中国大陆地区上地幔顶部的Sn波速度结构. 主要结果是：①全国平均Sn速度为4.55km/s,速度变化量从-0.14km/s到+0.15km/s. ②整体上中国Sn速度分布是东低西高,塔里木盆地、准噶尔盆地、吐鲁番—哈密盆地以及柴达木盆地东端、四川盆地及其南部地区等是明显的高Sn速度区,鄂尔多斯地台和台湾海峡也是Sn速度较高地区,整个华北盆地、渤海湾东部、山西北部和郯庐断裂带,Sn速度都比较低. 另外,长江中下游地区、青藏高原北部和南北地震带地区,Sn速度也较低. ③ Sn速度变化分布和构造活动、地壳厚度以及大地热流变化有关,分别求得了速度与地壳厚度和大地热流的线性回归方程. ④ Sn速度变化和Pn速度变化的区域分布总体上是吻合的.