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。     

南海北部深水区靖海凹陷结构和构造演化分析

靖海凹陷为南海北部深水区油气勘探的重点盆地之一,系统深入研究盆地结构特征及演化过程有助于深化对南海北部深水盆地的认识,为深水油气勘探提供新思路。本次研究以靖海凹陷2D地震资料的地质构造解释为基础,描述新发现的拆离断层的几何学特征,对比靖海凹陷东、西部结构样式差异性;通过沉降史模拟结果和典型拆离断层生长发育过程分析,恢复了靖海凹陷自新生代以来的沉降和构造演化过程;结合研究区深部资料与国外深水盆地最新研究进展,探讨了盆地结构和构造演化过程与南海北部陆缘地壳和岩石圈的伸展、减薄以及破裂作用的关系。研究结果表明,靖海凹陷东部与西部的盆地结构样式存在差异性,西部发育大型拆离断层及其所控制的拆离盆地系统,东部则呈现为由多个简单的南断北超的半地堑盆地所构成的复式地堑结构。盆地的构造演化划分为断陷期和坳陷期,其中断陷又可细分为断陷Ⅰ幕和断陷Ⅱ幕。盆地断陷Ⅰ幕对应于南海北部陆缘伸展阶段,高角度断层普遍发育;盆地断陷Ⅱ幕对应于南海北部陆缘减薄阶段—剥露阶段,拆离断层发育;当南海北部岩石圈完全破裂之后,盆地进入到坳陷期。     

南海珠江口盆地白云凹陷现今地温场与新生代构造—热演化特征

位于南海北缘的珠江口盆地深水区作为我国海洋油气勘探的重点区域,具有良好的油气勘探前景。本文利用钻井地热测量数据分析了珠江口盆地深水区现今地温场及岩石圈热结构特征,通过古温标反演和拉张盆地模型正演相结合的方法定量揭示了白云凹陷新生代以来的热史,总结了不同地热地质条件对油气生成的影响。研究结果表明：珠江口盆地大地热流分布特征具有北低南高的特点,同时具有“热幔冷壳”的特征。珠江口盆地深水区始新世以来经历了两期拉张过程,第一期（47.8～33.9 Ma）拉张自始新世发生,拉张强度较大,凹陷中心基底热流快速上升至～82 mW/m²;第二期（23～13.8 Ma）拉张发生于中新世,此次拉张在白云凹陷南部更强烈,白云凹陷主体在 13.8 Ma达到最高古基底热流,此后进入热沉降阶段,基底热流值一直缓慢下降。磷灰石裂变径迹、磷灰石（U-Th）/He及锆石（U-Th）/He联合反演给出了最高古地温在13.8 Ma附近达到,后期温度基本稳定。     

南海北部陆缘热流变化特征及其影响因素分析

热流调查和构造热演化数值模拟是油气地热研究不可或缺的重要内容。沉积盆地在其演化过程中往往叠加了特殊构造事件。通过热流调查和构造热演化数值计算可以更好地约束这些特殊过程,重建更为真实的构造热演化历史。该文通过对南海北部琼东南盆地和珠江口盆地中段热流变化特征分析和构造热演化数值模拟,探讨了影响其热流变化的主要因素。结果表明,琼东南盆地可分3个热流分区:北部陆架与上陆坡区(50~70mW/m~2)、中央坳陷带深水区(70~85mW/m~2)和盆地东部深水区高热流带(85mW/m~2);珠江口盆地中段从陆架往海盆方向热流呈阶梯式抬高,西江凹陷平均热流为55mW/m~2,番禺低隆起为58mW/m~2,白云凹陷为70mW/m~2,下陆坡区为85mW/m~2;陆坡区高热流不仅与岩石圈强烈减薄相关,而且还受到岩石圈破裂时引起的深部热物质上涌的影响,后者对现今陆坡区还有约20mW/m~2的热流贡献;琼东南盆地东部高热流值则主要受到晚中新世以来的岩体侵位热事件的影响,岩体侵入热事件对现今热流值贡献可达10~25mW/m~2。分析表明,在南海深水盆地开展构造热演化数值计算时,需要考虑沉积过程、海底扩张以及岩浆活动等影响因素。     

中国南海西北次海盆西北陆缘洋陆过渡区深水沉积体系特征

高分辨率二维地震资料显示中国南海西北次海盆西北陆缘（水深1 000 m及以下）发育如下深水沉积体系:珠江口盆地南部隆起区缓坡带（水深约1 000~1 500 m、坡度<1.2°）出露神狐南海山,该海山附近发育“海山相关等深流沉积体系”,可能受南海中层水循环（自西向东）底流控制;神狐南海山以南水深约1 500~2 500 m的陆坡区（坡度>2°）普遍发生坡移,发育“重力流滑塌体系”和“峡谷体系”,鲜见等深流沉积;下陆坡区（水深>2 500 m,坡度稍缓<2°）滑塌现象明显减少,主要发育“峡谷体系”以及“席状等深流沉积体系”,席状等深流沉积体系可能受分散的、流速较低的南海深层水循环底流控制。地震沉积记录显示,神狐南海山附近等深流侵蚀特征最早出现于晚中新世早期,其后至现今该区较稳定发育等深流沉积/侵蚀的加积序列,说明南海西北次海盆西北陆缘的稳定底流沉积/侵蚀可追溯至晚中新世早期。     

西沙地块构造—地层特征及其记录的南海洋盆演化过程

西沙地块是南海岩石圈地壳拉伸减薄过程中发育于深水区的陆块,其保存了陆缘演化的重要信息。文章研究以西沙地块作为研究对象,基于研究区地质和地球物理资料,开展了地壳结构、盆地构造—地层分析和断层活动特征等研究。研究发现,西沙地块与其周缘的凹陷地壳结构具有显著的差异,西沙地块地壳厚度较大,发育了高角度断层控制的小型断陷盆地,基底断层活动一直可持续到T60地震界面发育时（~23 Ma）;而西沙地块周缘发育的是规模较大的拆离断层及其控制的强烈减薄陆壳。结合区域动力学事件,研究认为渐新世早期拆离断层在南海西北次海盆的活动导致了西沙地块北部的岩石圈地壳的减薄,而中新世早期拆离断层在南海西南次海盆构造位置的活动使西沙地块与南沙地块分离。文章研究成果不仅深化了西沙地块裂解规律的认识,而且对该区的油气勘探具有启示意义。     

南海岩石圈结构与油气资源分布

南海是中国唯一发育有洋壳的边缘海,是世界四大海洋油气聚集中心之一。油气勘探表明,南海的油气田分布在北部、西部和南部陆缘沉积盆地内,而大中型油气田集中分布在西部海域盆地中,自北而南有莺歌海—琼东南盆地、万安盆地、湄公盆地、曾母盆地和文莱—沙巴盆地,且以含气为主,含油次之。此外,这一区域深水区还存在多个潜在的大型含油气盆地。研究发现,南海的油气分布与深部岩石圈结构有密切关系。在构造上,南海的含油气盆地位于岩石圈块体边缘或之上,受控于大型岩石圈断裂的发育与演化。在油气富集的盆地中,莫霍面显著凸起,与盆地基底形成镜像,地壳厚度最薄处仅数千米厚,热流值明显较周围地区高,热岩石圈厚度大大减薄。地震层析成像结果反映,这些盆地深部发育一条规模宏大的北西向上地幔隆起带,自红河口向东南穿越南海西部海盆,一直延伸到婆罗州东北部地区,在宏观上控制了南海的油气分布与富集。     

南海北部深水区新生代热演化史

在构造沉降史恢复的基础上确定拉张期次,再采用非瞬时非均匀多期拉张纯剪切模型恢复南海北部深水区新生代热流史,结果表明：始新世以来,南海北部深水区存在多期热流升高的加热事件。裂谷阶段盆地基底热流幕式升高,裂后阶段也并非完全处于热衰减期。琼东南盆地新生代存在56.5～32 Ma、32～16 Ma和5.3 Ma以来3期加热事件,珠江口盆地存在56.5～32 Ma和32～23.3 Ma两期加热事件。琼东南盆地深水区基底热流始新世末为56～62 mW/m2; 早中新世末上升到60～64 mW/m2; 上新世末在深断陷区最高达75mW/m2。珠江口盆地深水区基底热流始新世末升高到60 mW/m2; 渐新世末升高到70 mW/m2。深水区新生代裂谷阶段多期拉张决定了基底热流幕式升高的多期加热事件,琼东南盆地晚期加热事件与红河走滑断裂在10～5 Ma时由左旋走滑转变为右旋走滑拉张有关。     

南海北部陆缘东、西部新生代沉积盆地基底特征对比分析

本文通过对南海北部大陆边缘东、西部新生代沉积盆地基底岩性特征、基底构造格局、地壳结构和基底沉降结构等方面的论述,分析了北部陆缘东西部的地质差异,探讨了这些差异产生的原因。认为南海北部陆缘东西部新生代沉积盆地发育于不同的构造单元上,在形成演化过程中,基底具有不同的沉降结构和构造活动性,而地壳结构的明显差异,揭示了东、西部沉积盆地形成内因的差异,东部盆地发育于拉张减薄的陆壳之上,并伴有地幔隆起与地壳的上拱作用,西部盆地则主要以地壳的裂陷作用为主。     

南海西北次海盆深水扇系统沉积演化特征

基于高品质二维地震资料的分析解释,在南海西北次海盆深海平原区识别出大规模深水扇系统。深水扇系统上扇为限制性水道复合体发育区,中扇为多期扇体垂向叠置区,下扇则以水道-朵体沉积为主。琼东南中央峡谷-水道是本区深水扇系统的主要物源通道,沉积物主要来源于红河、北部陆架-陆坡以及中西沙隆起区。本区深水扇系统可基本划分为晚中新世（Ⅰ）、中新世（Ⅱ和Ⅲ）以及第四纪（Ⅳ和Ⅴ）五期。各期深水扇的空间展布受到先存地形和物源供给强度的控制,双峰海山将深水扇系统分隔为南北两部分,早期沉积的扇体改变了后期扇体沉积地形。在丰富物源供给下,水道的冲溢频率较高,各个深水扇之间存在明显的侧向上叠迁移特征。沉积物源和南海北部“三段式”陆坡地形控制着整个南海北部深水扇系统的发育和演化。     

中国东南地区岩石圈热结构特征及其构造意义

中国东南地区地质演化复杂,中—新生代构造变形强烈,岩石圈深部热力学状态及其对构造活动的影响有待深入。文章结合最新的大地热流数据与地壳结构Crust 1.0模型,利用稳态热传导方程,以岩石捕虏体温压数据和地震学观测为约束,构建了华南地区扬子克拉通、华夏地块以及南海北缘等不同单元的岩石圈热结构。结果表明该区岩石圈热结构存在强烈的不均一性：除了上扬子地区（四川盆地）为“温壳温幔”的热结构,华南其他大部分地区都表现为“热壳热幔”的特征;同一深度下,华夏地块与南海北缘的深部温度显著高于扬子克拉通;热岩石圈厚度从克拉通内部向沿海地区（NWSE）逐渐降低,也即由四川盆地的~200 km减少到华夏地块的~110 km,再到南海的~70 km。此外,我们还发现陆内地震的分布与岩石圈温度密切相关,地震活动集中分布于600℃等温线以内。总体而言,扬子克拉通中西部岩石圈热结构具有冷而厚的特征,而华夏地块和南海北缘受古太平洋平板俯冲和新生代大陆边缘构造—岩浆作用的改造,表现为热且薄的特征,岩石圈的热弱化进而加速了华南大陆边缘的裂解及随后的南海扩张过程。     

南海北部大陆架盆地热结构

南海北部大陆架盆地地热研究发现,各盆地深部温度结构和地壳热流在地表热流中所占比例不均一。其中,珠江口盆地地壳热流贡献小于25%,由陆向洋方向递减;莺歌海盆地中部地壳热流贡献小于30%,向NE方向递增;北部湾盆地地壳热流贡献在38%~42%之间稳定变化。分析表明,此区各盆地热结构的不均一性与大陆架地壳减薄、软流圈热物质上涌等因素有关。      

南海北部琼东南盆地岩石热物性特征

岩石热物性是盆地模拟和预测深部温度时不可或缺的参数。琼东南盆地是当前我国海洋油气资源勘探开发的重点区 块，揭示该盆地的热状态和烃源岩热演化历史均离不开真实可靠的岩石热物性参数。前人虽然对南海北部地区的岩石热物 性开展过相关研究，仍存在实测数据偏少、代表性不足和相互矛盾等问题，亟需新增一批新的实测数据来弥补该区基础地 热参数的不足。文章对采自琼东南盆地19口钻孔的32块岩心样品开展了热导率、生热率以及密度和孔隙度等物性参数测 试，揭示了它们的空间展布特征、相互关系及其主控因素，建立了琼东南盆地新生界地层平均热导率和生热率，据此估算 出盆地沉积物的放射性生热贡献约占地表热流的33%。这些实测的岩石热物性参数为南海北部海域沉积盆地的盆地模拟和 地热相关研究提供了坚实的基础数据。     

南海北部琼东南盆地岩石热物性特征

岩石热物性是盆地模拟和预测深部温度时不可或缺的参数。琼东南盆地是当前我国海洋油气资源勘探开发的重点区 块,揭示该盆地的热状态和烃源岩热演化历史均离不开真实可靠的岩石热物性参数。前人虽然对南海北部地区的岩石热物 性开展过相关研究,仍存在实测数据偏少、代表性不足和相互矛盾等问题,亟需新增一批新的实测数据来弥补该区基础地 热参数的不足。文章对采自琼东南盆地19口钻孔的32块岩心样品开展了热导率、生热率以及密度和孔隙度等物性参数测 试,揭示了它们的空间展布特征、相互关系及其主控因素,建立了琼东南盆地新生界地层平均热导率和生热率,据此估算 出盆地沉积物的放射性生热贡献约占地表热流的33%。这些实测的岩石热物性参数为南海北部海域沉积盆地的盆地模拟和 地热相关研究提供了坚实的基础数据。     

中国边缘海域及其邻区的岩石层结构与构造分析

利用中国边缘海域近年的地震层析成像结果,根据速度异常和各向异性分析东海、黄海和南海北部的岩石层结构和构造,讨论中朝块体和扬子块体在黄海内部的拼合边界(黄海东部断裂带)、东海陆架盆地上地幔异常与岩石层形成演化、南海北部地壳底部高速层的成因及地幔活动等问题。分析表明,黄海东部与朝鲜半岛之间存在一个深部构造界限(大致对应于黄海东部断裂带),分界两侧Pn波速度各向异性存在明显差异,反映不同构造应力和断裂剪切运动作用下的岩石层地幔变形特征。东海陆架下方的低速异常揭示了张裂盆地形成时期的地幔活动痕迹,表明中、新生代期间发生过地幔上涌并造成岩石层减薄,菲律宾海板块向西俯冲引发的地幔活动对东海陆架岩石层的形成、演化产生明显的影响。南海北部岩石层厚度较大并且温度相对偏低,地幔异常仅限于局部地区,估计南海北部大陆边缘的地壳底部高速层形成于张裂发生之前,或者是地壳形成时期壳幔分异时的产物。南海中央海盆的扩张不仅导致地壳拉张,软流层物质上涌,而且也造成岩石层地幔减薄甚至缺失。     

上地幔含水量对海底扩张过程中洋壳厚度的影响:数值模拟

地幔中不同含量的水会对洋壳的生成产生重要影响,但目前不同含水量下的均匀和局部含水地幔会怎样影响洋壳厚度还不清楚.利用动力学数值模拟的方法,对上地幔均匀含水和局部含水两种情况下洋壳的生成过程展开研究.结果表明:当上地幔均匀含水时,含水量的增加在减小最大熔融分数的同时,会增大初始熔融深度和熔融面积,因而生成的洋壳厚度会增加.当上地幔局部含水时,局部含水地幔熔融后也会增大生成的洋壳厚度,但开始影响洋壳厚度的时间与其含水量有关.结合南海洋壳特征进一步分析认为:南海扩张期间其地幔源含水量具有非均质性.东部次海盆的洋壳比西南次海盆厚1 km,可能是因为前者地幔源含水量整体高于后者(本模型表明约高50×10-6).南海玄武岩中碳酸盐化硅酸盐熔体的存在,可能是由局部高含水量地幔在深部熔融产生的熔体携带上来的.南海洋壳厚度在时间上没有大幅度变化,可能是因为局部高含水量地幔的体积相对较小或体积虽大但其含水量没有显著高于地幔背景含水量.      

Meso–Cenozoic thermal regime in the Bohai Bay Basin,eastern North China Craton

This article discusses the Meso–Cenozoic thermal history, thermal lithospheric thinning, and thermal structure of the lithosphere of the Bohai Bay Basin, North China. The present-day thermal regime of the basin features an average heat flow of 64.5 ± 8.1 mW m^–2, a lithospheric thickness of 76–102 km, and a ‘hot mantle but cold crust’-type lithospheric thermal structure. The Meso–Cenozoic thermal history experienced two heat flow peaks in the late Early Cretaceous and in the middle to late Palaeogene, with heat flow values of 82–86 mW m^?2 and 81–88 mW m^?2, respectively. Corresponding to these peaks, the thermal lithosphere experienced two thinning stages during the Cretaceous and Palaeogene, reaching a minimum thickness of 43–61 km. The lithospheric thermal structure transformed from the ‘hot crust but cold mantle’ type in the Triassic–Jurassic to the ‘cold crust but hot mantle’ type in the Cretaceous–Cenozoic, according to the ratio of mantle to surface heat flow (q_m/q_s). The research on the thermal history and lithospheric thermal structure of sedimentary basins can effectively reveal the thermal regime at depth in the sedimentary basins and provide significance for the study of the basin dynamics during the Meso–Cenozoic.     

济阳坳陷地幔热流和深部温度

济阳坳陷深部地热状况对于分析岩石圈深部结构特征、探索该盆地形成和演化的地球动力学过程具有重要意义.依据济阳坳陷最新的钻探资料和深部地球物理探测结果, 按沉积盖层、上、中、下地壳4层结构, 建立了分别代表该区凹陷部位和凸起及斜坡带上的2种地壳结构模型.通过多道能谱分析, 测试了区内4 3块岩心样品的放射性元素U、Th、40K含量, 统计得出了济阳坳陷沉积盖层的平均生热率为(1.40±0.26) μW/m3.在研究大地热流分布的基础上, 结合济阳坳陷地壳各岩层放射性生热率, 采用“剥层”法, 从地表开始, 由浅到深逐步扣除各层段所提供的热量, 得到了济阳坳陷的地幔热流.并且采用相似的方法, 利用一维稳态热传导方程, 分析了地壳上地幔顶部的温度状况.结果表明, 济阳坳陷的地幔热流约为38.4~39.2 mW/m2, 占整个地表总热流量的5 8%;地幔顶部温度约为602~636℃.与世界上其他各类地质构造单元相比, 济阳坳陷无论是地幔热流值或其与地表热流之比值都是比较高的, 其深部地热状态具有介于稳定地区和构造活动区之间的特点.      

2-D Crustal thermal structure along Thuadara-Sindad DSS profile across Narmada-Son lineament,central India

Central India is traversed by a WSW-ENE trending Narmada-Son lineament (NSL) which is characterized by the presence of numerous hot springs, feeder dykes for Deccan Traps and seismicity all along its length. It is divided in two parts by the Barwani-Sukta Fault (BSF). To the west of this fault a graben exists, whereas to the east the basement is uplifted between Narmada North Fault (NNF) and Narmada South Fault (NSF). The present work deals with the 2-D thermal modeling to delineate the crustal thermal structure of the western part of NSL region along the Thuadara-Sindad Deep Seismic Sounding (DSS) profile which runs almost in the N-S direction across the NSL. Numerical results of the model reveal that the conductive surface heat flow value in the region under consideration varies between 45 and 47mW/m². Out of which 23mW/m² is the contribution from the mantle heat flow and the remaining from within the crust. The Curie depth is found to vary between 46 and 47 km and is in close agreement with the earlier reported Curie depth estimated from the analysis of MAGSAT data. The Moho temperature varies between 470 and 500°C. This study suggests that this western part of central Indian region is characterized by low mantle heat flow which in turn makes the lower crust brittle and amenable to the occurrence of deep focused earthquakes such as Satpura (1938) earthquake.