磷灰石裂变径迹分析在恢复盆地沉降抬升史中的应用──以鄂尔多斯盆地为例

对鄂尔多斯盆地磷灰石裂变径迹资料深入分析表明．最迟２３Ｍａ以来盆地发生了一期由于快速抬升剥蚀引起的冷却事件．盆地东部以９５ｍ／Ｍａ的速率抬升，造成约２０００ｍ的剥蚀量；而盆地西部则以５６ｍ／Ｍａ的速率抬升，导致了约１０００ｍ的剥蚀量．盆地东、西部的差异抬升剥蚀导致了盆地现今微微西倾的构造面貌．这一抬升剥蚀事件是印度板块与欧亚板块碰撞引起亚洲构造运动形式以挤压为主，转换为中新世以来以地壳增厚为主的结果．Ｋ－Ａｒ年龄和镜质体反射率资料分析表明，盆地在１７０－１６０Ｍａ（中侏罗末）曾发生一期热事件，使古地温梯度达５７℃／ｋｍ，古热流值达９６－１０９ｍｗ／ｍ^２．     

渤海盆地热历史及构造-热演化特征

渤海盆地大地热流测量和利用磷灰石裂变径迹及镜质体反射率数据进行的盆地热史恢复结果表明：盆地现今热流值为５０-７５ｍＷ／ｍ２,背景热流值达６３．６ｍＷ／ｍ２,而早第三纪砂河街组和东营组沉积时（２５-５０Ｍａ）盆地古热流值为７０-９０ｍＷ／ｍ２．盆地构造沉降史分析显示,盆地（含辽东湾地区和渤海地区）经历了早期的裂谷阶段（２５一扣Ｍａ）和后期的热沉降阶段（２５-０Ｍａ）,其中早期的裂谷阶段包含了两个裂谷亚旋回．渤海盆地内的后期热沉降叠加了１２Ｍａ以来由高密度地幔及岩石圈冷却诱发的快速均衡沉降．渤海盆地现今较低的大地热流值和较高的古热流及典型的裂谷型构造沉降样式等支持了渤海盆地板内裂谷盆地的大地构造属性并为渤海盆地构造一热演化提供了重要认识．     

云南岩石圈地温分布

根据大地热流和岩石圈结构资料，探讨了云南岩石圈的地温分布。研究结果表明，全区存在３种地热类型：高地温型莫霍面温度＞９６０℃，地壳地温梯度＞２℃／１００ｍ；低地温型莫霍面温度＜７００℃，地壳地温梯度＜１．５℃／１００ｍ；中等地温型莫霍面温度介于前二者之间，地壳地温梯度为１．５～２．０℃／１００ｍ     

莺歌海盆地构造热演化模拟研究

根据实测资料计算,莺歌海盆地平均大地热流为 ８４．１ｍＷ／ｍ~２．通过对莺歌海盆地构造热演化模拟研究,揭示了盆地在新生代的热演化特征：新生代３期拉张使盆地逐步升温, ５．２ Ｍａ以来盆地达到历史最高温时期,目前处于热流下降期;在新生代,基底热流始终在 ５０～７０ ｍＷ／ｍ~２之间,表明 ３期拉张并未引起盆地异常高热流,这与盆地尺度及拉张特征有关;盆地地表热流主要受基底热流控制,沉积物放射性生热仅占不足 ２０％．     

下扬子区地温场和大地热流密度分布

根据下扬子区５０余口井温测量资料，从中选取能代表地层温度的井温数据计算地温梯度，在实验室中测量中、新生界的１１０余块砂岩和泥岩热导率及古生界碳酸岩和砂岩１００余块露头样品的热导率．在此基础上，确定了４１口井的大地热流密度值．地温梯度和大地热流密度分布表明，下扬子大部分地区中生代构造热事件伴随的热异常已不明显，而新生代时期岩石层拉张地区─－苏北盆地和郯庐断裂带是高热流密度和高地温梯度区．     

东海陆架区地热研究

通过对东海陆架八口石油钻井岩岩芯采样，测定其热导率，并求取对应的地温梯度，据傅立叶定律计算单井的热流密度，在５６－８８．６０ｍＷ／ｍ＾２之间，填补了东海陆架热流值测定的空白。     

合肥盆地构造热演化的裂变径迹证据

运用裂变径迹分析方法,探讨分析了合肥盆地中新生代的构造热演化特征. 上白垩统和古近系下段样品的磷灰石裂变径迹（AFT）数据主体表现为靠近部分退火带顶部温度(±65℃)有轻度退火,由此估算晚白垩世至古近纪早期合肥盆地断陷阶段的古地温梯度接近38℃/km,高于盆地现今地温梯度(275℃/km).下白垩统、侏罗系及二叠系样品的AFT年龄(975～25Ma)和锆石裂变径迹(ZFT)年龄(118～104Ma)均明显小于其相应的地层年龄,AFT年龄－深度分布呈现冷却型曲线形态,且由古部分退火带、冷却带或前完全退火带及其深部的今部分退火带组成,指示早白垩世的一次构造热事件和其随后的抬升冷却过程. 基于AFT曲线的温度分带模式和流体包裹体测温数据的综合约束,推算合肥盆地早白垩世走滑压陷阶段的古地温梯度接近67℃/km. 径迹年龄分布、AFT曲线拐点年龄和区域抬升剥蚀时间的对比分析结果表明,合肥盆地在早白垩世构造热事件之后的104Ma以来总体处于抬升冷却过程,后期快速抬升冷却事件主要发生在±55Ma.     

南华北盆地群地温场研究

本文根据在南华北地区收集到的13口井的系统测温资料,结合该地区已公开发表的地热资料,对南华北盆地群的地温梯度分布特征进行了研究;同时依据前人的热导率资料,对南华北盆地群的大地热流分布特征进行了研究.分析结果表明,南华北盆地群现今地温梯度变化范围一般为13.0～39.9℃/km之间,平均25.3℃/km.大地热流值在30～89.6 mW/m2之间,平均热流值为53.7mW/m2.和中国东、西部盆地现今地温相比,整体表现为一温盆.总体而言,坳陷区热流及地温梯度较小,而隆起区相对较高,横向差异明显.地温场平面展布主体为NW—NWW向,与盆地构造格局一致.地温梯度与大地热流的分布受构造格局的控制,新生代构造—热事件决定了盆地群的现今地温场特征.     

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.     

鄂尔多斯盆地构造热演化史及其成藏成矿意义

地层测温、热导率、生热率测试资料研究表明鄂尔多斯盆地现今平均地温梯度为2.93℃/100m,平均大地热流值为61.78mW/m2,属于中温型盆地.现今地温梯度、大地热流值具有东高西低的分布特征.在伊盟隆起东胜铀矿区直罗组砂岩生热率明显变高,高于泥岩的生热率,反映存在金属铀异常.在对盆地现今地温场研究的基础上,应用多种古地温研究手段恢复了盆地中生代晚期的古地温及古地温梯度,根据中生代晚期古地温梯度异常及火成岩活动年龄测试结果确定了中生代晚期早白垩世存在一次构造热事件.以建立的热史模型为约束条件,应用盆地模拟软件进行了热史模拟,重新恢复了鄂尔多斯盆地不同构造单元的构造热演化史.鄂尔多斯盆地构造热演化史对油气、煤、金属铀矿的形成、演化、成藏(矿)有重要的控制作用,特别是中生代构造热事件.无论是下古生界气源岩还是上古生界气源岩,天然气大规模生成期均在中生代晚期的早白垩世.三叠系延长统主要生油期也是在早白垩世.对于石炭—二叠系、三叠系及侏罗系的煤化过程而言,煤的最高热演化程度也是在早白垩世达到的.早白垩世也是金属铀矿重要的成矿期.     

利用磷灰石裂变径迹资料反演合肥盆地古地温和估计沉降率与剥蚀率

利用合肥盆地内６个磷灰石裂变径迹样品资料，反演模拟了该盆地自侏罗纪晚期以来各时代地层古地温变化，估算了沉降率与剥蚀率．模拟结果与其他地质资料推论一致，它揭示出该盆地南北两地存在不同的构造变化和受热史，反映了大别山构造发展对盆地南北两地区影响的差异．盆地南部靠近大别山地区的晚侏罗世地层在白垩纪早期埋藏温度曾大于１２０℃；早白垩世后期的构造抬升（剥蚀率约１３０ｍ／Ｍａ）使温度降至３０-４０℃；自白垩纪后期始，该地区一直处于动荡的但总体为持续抬升的构造环境中．盆地北部地区晚侏罗世与早白垩世早期地层在白垩纪期间埋藏温度曾达到和超过１００℃，但随后的大幅度构造抬升（剥蚀率约１９０ｍ／Ｍａ）使其温度降至３０-６０℃；第三纪早期，局部区域的裂陷（沉降率约６０ｍ／Ｍａ）使温度又升至８０℃左右．指出合肥盆地构造演化大体可分形成、隆升、局部裂陷和再隆升４个阶段．     

中国大陆科学钻探靶区深部温度预测

依据中国大陆科学钻探(CCSD)两口先导孔中地热测量和岩石样品热物性参数,对5000m深钻的可能钻遇温度进行了预测.先导孔中地温梯度介于1-26℃/km;岩石热导率变化为2.64-8.81W/(m@K),平均(3.4±1.26)W/(m@K);实测热流值为76-80mW/m2;30块岩石样品放射性生热率变化为(0.0-2.17)μW/m3,450m深度以上层平均(0.76±0.5)μW/m3,以下层段平均(0.48±0.2)μW/m3,生热率随深度递减,但变化趋势难以明确判定.分别对热流和热导率取上、下限,采用不同的生热率随深度的分布函数,区分考虑或不考虑热导率的温度相关性,分别计算出5000m深度内可能的温度分布剖面.计算结果表明,超深井于5000m垂直深度上的温度将达到110-140℃,2000m深度的探井钻遇温度将介于54-64℃.此外,考虑热导率的温度效应后预测的温度一般高于未考虑热导率温度效应5-8℃.     

辽河盆地东部凹陷现今地温场及热历史的研究

依据10口系统测温井数据和61块岩石热导率测试结果，计算了辽河盆地东部凹陷10个 高质量的大地热流数据，并在此基础上，利用镜质体反射率（Ro）资料对该区的热历史 进行了恢复. 结果表明：东部凹陷下第三系平均地温梯度为36.5℃/km，岩石平均热导率为1 .667W/(m·K)，热流密度变化于49.5～70.0mW/m2之间，平均为58.0mW/m2；东部凹陷热 流呈现古热流高现今热流低的变化特征，从沙三期到东营期，古热流值是逐渐增大的，到东 营期末达到最大值，晚第三纪至现今表现为持续冷却；构造沉降史分析显示，盆地经历了早 期的裂谷阶段（43～25Ma）和后期的热沉降阶段. 盆地现今较低的大地热流和较高的古热流 及典型的裂谷型构造沉降样式为东部凹陷的构造-热演化提供了重要认识.     

沁水盆地大地热流与地温场特征

分析了20口井的温度数据和39个岩石样品的热导率数据,计算了20个大地热流值.结果表明：沁水盆地具有偏高的大地热流背景,现今热流变化于448～1018 mW/m2之间,平均627±152 mW/m2,现今地温梯度介于209～476 ℃/km之间,平均地温梯度282±103 ℃/km. 热流的分布与本区上、下主煤层含气量的分布特征相似,在一定程度上反映了现代热流继承了煤层气生气期的古地热背景.     

酒泉盆地群热演化史恢复及其对比研究

酒泉盆地群是由两期不同性质、不同世代盆地叠加而成的 .晚侏罗纪-早白垩世为拉张断陷盆地 ,第三纪以来为挤压坳陷盆地 .酒泉盆地群现今地温梯度及大地热流值都较低 ,地温梯度主要在 2 51- 3 0 0℃ /1 0 0m之间 ,大地热流值在 50- 57mW /m2 之间 .酒泉盆地群中生代晚期为拉张断陷 ,古地温梯度高 ,可达 3 75- 4 50℃ /1 0 0m ,新生代以来地温梯度逐渐降低 ,而花海盆地、酒西盆地石北凹陷沉降幅度小 ,古地温高于今地温 .下白垩统烃源岩热演化程度受古地温控制 .主生烃期仅有一次 ,为早白垩世晚期 .酒西盆地青西凹陷、酒东盆地营尔凹陷在新生代以来大幅度沉降 ,下白垩统烃源岩热演化程度受现今地温控制 .主生烃期有两次 ,一次为早白垩世晚期 ,另一次为晚第三纪以来 ,且以晚第三纪以来为主 .不同盆地及同一盆地不同构造单元由于构造热演化史的不同 ,主生烃期及油气勘探前景明显不同 .     

准噶尔盆地大地热流特征与岩石圈热结构

沉积盆地现今大地热流和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.作者系统分析了准噶尔盆地2000年以来新增的102口钻孔的系统测井温度和400余口钻孔的试油温度资料,采用光学扫描法测试了15口钻孔共187块代表性岩石热导率,首次建立了准噶尔盆地岩石热导率柱,新增了11个高质量的(A类)大地热流数据,分析了准噶尔盆地大地热流分布特征,并揭示了其岩石圈热结构.研究表明,准噶尔盆地现今地温梯度介于 11.6~27.6℃/km,平均21.3±3.7℃/km,大地热流介于23.4~56.1 mW/m²,平均42.5±7.4 mW/m²,表现为低地温梯度、低大地热流的"冷"盆特征.准噶尔盆地大地热流与地温梯度分布规律基本一致,主要受控于基底的构造形态,东部隆起最高,陆梁隆起次之,乌伦古坳陷、中央坳陷和西部隆起较低,北天山山前坳陷最低.准噶尔盆地地壳热流介于18.8~26.0 mW/m²,地幔热流介于16.5~23.7 mW/m²,壳幔热流比值介于0.79~1.58,属于典型的"冷壳冷幔"型热结构.准噶尔盆地地幔热流值与莫霍面起伏一致,隆起区地幔热流高,坳陷区地幔热流低.     

查干凹陷大地热流

查干凹陷是银根-额济纳旗盆地最具勘探潜力的凹陷, 但是查干凹陷及整个银根-额济纳旗盆地的大地热流研究仍为空白, 严重制约该盆地的油气资源的评价. 本文通过测试19口井107块岩芯的岩石热导率和岩石热导率原位校正, 利用协和平均公式计算得到查干凹陷各地层的岩石热导率大小; 并利用9口井的温度数据, 结合岩石热导率数据对查干凹陷的地温梯度和大地热流进行了计算. 研究结果表明查干凹陷具有构造稳定区和构造活动区之间的中温型地温场特征, 其平均地温梯度和大地热流分别为33.6℃/km, 74.5 mW/m². 本文的研究成果为查干凹陷及银根-额济纳旗盆地油气资源评价提供地热参数.     

准噶尔盆地热流及地温场特征

利用准噶尔盆地 1 96口井的温度资料及 90块岩石样品热导率的测定 ,计算了 35个大地热流数据 ,编制了盆地不同深度现今地温等值线图 .研究结果表明 ,准噶尔盆地现今为低地温、低大地热流的冷盆 ,盆地的现今地温梯度平均为 2 1 2℃ /km ,大地热流密度平均为42 3mW/m2 .热流的分布表现为隆起高、坳陷低的特征 .影响地温场的主要因素包括盆地的深部结构、盆地演化、盆地基底构造形态、地下水活动和沉积层的放射性生热等 .