热流的折射和再分配的数学模拟

目前,陆地大地热流的测量大多在1-2公里深的钻孔中进行,测量结果除受地形变化、气候变迁等因素的影响外,还受构造形态变化的影响。一般隆起区的浅部热流和地温梯度高于拗陷区的热流和地温梯度。有时在隆起的最高部位的地表热流值可高于平均热流值的30%-40%,从而形成局部的异常区。隆起区的地表热流值和地温梯度值高于拗陷区的原因是由于在热流扰动区内,热流产生折射和再分配的结果。为此,我们采用数学模拟方法,研究了在不同构造形态和岩层热导率条件下,热流折射和再分配对区域热流的影响。     

下辽河盆地大地热流

下辽河盆地属华北地堑系的一部分,是一个在前中生代基底上发育起来的中、新生代断陷盆地(张文佑等,1981;马杏垣等,1983;朱夏等,1983),解政文等(1980)曾报道过一个异常高的热流值,引起了各方面的不同反响。近年来,我们于辽河油田开展系统地热研究的同时,取得了一大批实测地温资料和岩石热物理性质参数,在此基础上计算出下辽河盆地大地热流值,并对盆地深部热状况作出相应评价。     

区域地温场的数学模拟及实例剖析

了解和掌握地壳内部温度场的分布、热流值的变化和地温梯度变化情况不仅对地热理论研究是重要的,而且对地热能的开发利用也是重要的。由于地壳内部各种岩石热物理参数不同,以及研究区域的地质条件一般比较复杂,致使对地温场的研究比较困难,因此更难于作出定量化的评价。然而,近年来飞速发展起来的有限单元法给我们解决上述问题提供了一个极为有力的工具。     

渤海地温场特点的初步研究

渤海位于华北断块区的东部,是华北古生代地台之上发育起来的中、新代断陷盆地,是陆上埕宁隆起和辽河、黄骅及济阳三大拗陷的自然延伸地带。渤海海域的地热特点,一直为人们所关注。在研究渤海的形成和演化时,有人对渤中凹陷的地热状况作了推论;有人根据少量的地热资料认为渤海及其邻近地区是一个高热流异常区。我们根据渤海海域的地温数据,和近年对华北平原地温场的研究结果进行对比,着重对本区地壳浅部的地热状况进行分析和讨论,提出一些初步的看法。     

中国大陆地区大地热流数据汇编

大地热流是地球内热在地表最为直接的显示,并能给出发生于地球内部深处各种作用过程间能量平衡的信息,因而日益引起地球科学界的广泛兴趣和普遍关注。我国大地热流研究始于60年代,易善锋(1966)曾报道过东北中生代盆地的三个热流数据。1979年,中国科学院地质研究所地热组正式公布了我国第一批大地热流数据25个。近十年来,不同单位和作者在华北、东北、攀西、西藏等地区又先后获得了一批热流数据。最近,本文第一作者受国际热流委员会的委托,负责将我国大陆地区热流数据进行汇总并作统计分析,以便纳入“世界热流数据汇编”。     

柴达木盆地地温场分布特征及控制因素

含油气盆地的地温场在油气的生成、运聚及盆地演化过程中起着十分重要的作用。柴达木盆地是中国西部重要的含油气盆地,位于喜马拉雅构造域的东北部,盆地现今地温场特征研究不仅为柴达木盆地及周缘陆内或板内大陆动力学及盆地动力学研究提供了科学依据,同时也是油气成烃、成藏及资源评价等工作的研究基础。柴达木盆地现今地温场研究的前期工作主要集中在盆地西部,盆地的北缘、东部开展的工作很少,所用研究数据多取自20世纪之前,盆地现今地温场特征的系统研究尚比较缺乏,亟须开展相关研究工作。文中采用先进的钻孔温度连续采集系统,实现了深井稳态测温工作的大规模化、高精度化,使用光学扫描法测试岩石热导率,获得了批量的、高精度的岩石热导率数据,新增了17口钻井的测温剖面。研究表明：柴达木盆地现今地温梯度平均为(28.6±4.6) ℃/km,地温梯度分布具有西部高,中、东部低的特点。柴达木盆地现今大地热流值平均(55.1±7.9) mW/m2,盆地不同构造单元大地热流分布存在差异。大地热流分布特征表明：柴达木盆地总体属于温盆,热流值低于我国大陆地区大地热流平均值,但高于西部的塔里木、准噶尔盆地。柴达木盆地现今地温场分布特征受地壳深部结构、岩石热导率性质及盆地构造等因素的控制。     

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。     

淮北煤田现今地温场特征及大地热流分布

淮北煤田的高温热害问题愈发突出,但目前对该区系统的地温场特征及大地热流分布研究非常稀少.在系统分析淮北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72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:淮北煤田现今地温梯度众值介于1.80~2.80 ℃/100 m之间,平均地温梯度为2.42 ℃/100 m;大地热流值变化范围为39.52~74.12 mW/m2,平均热流值为55.72 mW/m2,地温梯度和热流值均低于同处华北板块的其他盆地以及南部的淮南煤田;大地热流受地温梯度控制明显,两者分布较为相似,整体表现为南高北低、西高东低的特点.结果表明,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.      

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.     

从钻井测温曲线看地下水流方向及油气储藏条件——以川东南地区丁山1井为例

实测丁山1井测温曲线显示:温度向井底持续升高,井口温度25℃左右,井底温度107.5℃。温度曲线在1 000～3 000 m深度范围内出现"上凸"的扰动现象。现今平均地温梯度纵向上分段明显:三叠系及二叠系地层平均地温梯度为23.94℃/km;志留系和奥陶系地层平均地温梯度较大,为37.27℃/km;寒武系地层平均地温梯度较低,为16.65℃/100m。根据地温梯度分段性特征与地层热导率、地层岩性的相关性分析认为地下流体垂向上升运动造成了温度曲线扰动。进而推断出下奥陶统—中寒武统的地层具有较高的孔隙度和渗透率,而中奥陶统—志留系的地层则具有良好的封堵性,而这种上盖下储的地层组合,对油气成藏较为有利,反映了川东南地区下组合良好的油气储藏条件。     

Characteristics and Formation Mechanism of the Geothermal Field in the North China Downfaulted Basin

The geothermal field is mainly controlled by the regional tectonic framework characterized by alternationsof uplifted and depressed basement. and exhibits a similar zoned distribution of temperatures. In the upliftedarea the geothermal gradient (G) and terrestrial heat flow value(q) of the Cenozoic sedimentary cover are rela-tively high, with G=3.5-5.0℃/100m and q=63-84mW/m~2; whereas in the depressions they are rela-tively low, with G=2.7-3.5℃/100m and q=46-59mW/m~2. In the whole region, G=3.58℃/100m and q=61.5±13.4nW/m~2, indicating a comparatively high geothermal background and the presence of localgeothermal anomalies. A comparison of the results of mathematical simulation of the geothermal field with themeasured values shows a good agrecment between them. The geothermal difference between various tectonicunits is caused chiefly by the lateral and vertical variation of thermal properties of shallow crustal rocks. Thisphenomenon can be regarded as the result of redistribution of relatively uniform heat flows from the deep crustin the surficial part of the crust in the process of their upward conduction.     

冀中牛驼镇凸起地温场的特点及地下热水的开发利用

牛驼镇凸起是冀中拗陷中一个显著的次级正向构造,其地理位置见图1。1973—1978年进行石油普查和勘探时,在该区相继发现了地下热水,引起了人们的注意,先后对热水的分布有过报道和论述^[1,2]。鉴于牛驼镇凸起(包括容城凸起)地热异常在华北平原具有代表性,我们在石油部门的协助下,在本区较系统地开展了地温测量并收集有关资料进行研究。本文试图剖析这个典型地区地温场的特点,作为圈定和预测华北平原地热异常区以及分析地下热水分布规律的基础。     

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。     

太行山区元古代早期和中期地层的古地磁学测定结果及其地质意义

最近十余年来,我国古地磁学工作者曾对南方震旦纪地层以及北方蓟县的元古代地层做过一些古地磁学测定,并且对某些地质现象进行了解释。但是,对再早一些时期岩石的古地磁学研究仍属空白。地球的基本磁场主要起源于地球内部,它的参量必然反映地球的内部特征。按照地磁场的轴向地心偶极子假定,古地磁学的典型研究成果——视古地磁极移动轨迹应与地壳的构造发育演化过程有着内在的联系。太行山区是华北地台中、下元古界一个颇为发育的地区,本文简要报道作者对分布在该区地质年龄约为-2300百万年至-1650百万年的滹沱超群和长城系的古地磁学初步测定结果,并结合太行山区元古代早期和中期的大地构造问题提出粗浅的看法。     

中国东北地区地热资源及热结构分析

在我国东北地区，盆地的热流高而在山区和地台区（额尔古纳和佳木斯地台）热流较低，通过对该区的研究发现，在地壳和上地幔中莫霍面埋深，高导层埋深和热流值之间存在着密切的联系，通过对该区热流数据分析我们可以得到这样的结论：该区的地壳和上地幔的热结构引起了热流分布的变化。计算结果还表明，该区地台的地幔热流，地壳中10km以下和10km以上的热流对地表热流的贡献不同。该区松辽盆地中广泛分布着传导型中低温地热资源，对松辽盆地地热资源的开发利用有着广泛的前景。最后结合已有的地质和物探资料，还给出了长白山天池火山地区长白温泉地热系统的概念性模型。     

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。     

胶东半岛不同构造单元深部热流分流聚热模式

中生代、新生代时期地壳剧烈运动将胶东半岛划分为胶北隆起、胶莱凹陷、胶南-威海隆起三大构造单元,其中隆起山地区广泛分布花岗岩、变质岩,凹陷盆地区主要分布砂岩沉积地层,胶北隆起区与威海隆起区相对于胶莱凹陷盆地区具有更高的大地热流值.为系统分析胶东半岛大地热流值分布特征及其形成机理,本文在分析胶东半岛构造-热发展史、地热地质背景、地温场分布、岩石热导率、钻孔岩性与测温数据、地热流体化学成分等基础上,发现胶东半岛地热资源均为断裂构造控制类型的中低温对流型,其热源主要为三元聚热:导热断裂带水热对流、大地热流传导、地下水运移传导-对流;构造分布、岩石热物性、地热热储分布、地下水活动等是影响地温场分布的主要因素.针对胶东半岛地温场特征及其控制因素,提出了适合该地区的隆起-凹陷分流聚热模式与概念模型,即隆起山地区岩性以导热率、渗透率相对较高的侵入岩、变质岩为主,凹陷盆地区岩性以导热率、渗透率相对较低的砂岩为主,低导热率、低渗透率的凹陷区底部更像是一个相对隔热、隔水的顶板,使得来自地壳深部的大地热流及携带热量的流体、气体等在上涌的过程中在凹陷区的底部发生折射与再分配,从而导致热流在隆起山地区的底部形成一个温度相对更高的聚热区,反映在地表即是隆起山地区相对凹陷盆地区具有更高的大地热流值,特别隆起山地区轴部位置为热流值最高的区域,高热流值区域分布形态呈NE、NNE向分布,基本与胶东半岛NE、NNE向的深大断裂走向一致,该模式的提出可以更好地为胶东地区的地热资源勘探提供指导方向.     

中国大地构造基本特征及其发展的初步探讨

大地构造是地壳形变的结果,而地壳形变是在地壳形成的基础上发展起来的。地壳的形成主要表现为地质体的建造过程,包括地壳形成的地质时期中,不同温度和压力下所产生的沉积岩、岩浆岩和变质岩的类型、组合和相带的发展。地壳的形变主要表现为地质体的改造过程,包括各种岩层在形成过程之中或以后,经受内力和外力作用而产生的各种微观和宏观的结构变化,如流动、褶曲、破碎和断裂等。     

大陆地区构造活动、地热及地壳-上地幔结构之间关系的探讨

随着板块构造学说的兴起和发展,对大洋地区构造活动、地热及地壳-上地幔结构之间的关系已有了较为明确的认识。在大陆地区,由于其构造发展历史的复杂性,对这种关系的认识还远没有大洋区那样系统和清晰。但近二十年来,大陆地区各种地球物理资料的大量积累已为进行这种研究提供了较为坚实的基础。