江南隆起带幕阜山岩体新生代剥蚀冷却的低温热年代学证据

江南隆起位于扬子与华夏地块的碰撞汇聚带,是研究华南大地构造演化的关键地质单元.本文采用磷灰石裂变径迹及(U-Th-Sm)/He年龄分布特征定性分析与径迹长度分布数据定量模拟相结合,主要研究了幕阜山岩体新生代的隆升与剥蚀过程,并在此基础上结合区域构造背景, 对其构造-热演化之间的关系进行了探讨.自晚白垩世持续隆升以来,幕阜山岩体经历的平均剥蚀厚度约4800 m.在不同岩体间,隆升过程及幅度存在差异,空间上具有非均匀性.热史结果显示幕阜山岩体经历了3期剥蚀, 其中两期快速剥蚀分别发生在晚白垩世-古近纪(80~50 Ma)和10 Ma以来,而这之间为一期缓慢剥蚀过程.研究区古近纪的快速剥蚀反映了中-下扬子喜山期大规模伸展断陷作用造成的肩部块体快速剥蚀事件; 约10 Ma以来的快速剥蚀是对太平洋板块向西运动的响应.幕阜山岩体自燕山晚期以来的隆升剥蚀作用具有良好的盆地沉积响应, 三期隆升剥蚀事件与研究区构造演化的动力学背景相吻合.     

双探针型海底热流计的结构优化

本文在现有海底热流探针制作技术条件下,首先建立了脉冲式双探针海底测量单元的有限元数值模型,模拟获得多组参数下的温度-时间数据,作为“实测”数据,再用脉冲加热有限长线热源(PFLS)模型求解待测介质热导率及其相对误差上限(RE_λ-UL),并以RE_λ-UL最小为原则,对双探针热流计的结构进行优化.结果表明:(1)在不同探针脉冲强度(q)、温度测量误差(ΔT_m)和探针长度(L)组合下,都存在最佳探针间距(Best_r),使得RE_λ-UL降到最低;(2)随着q增大或ΔT_m减小,Best_r逐渐增大;(3)当q、ΔT_m及探针半径(a)都给定时,Best_r与探针长度(L)呈线性正相关;(4)当a=1.0 mm,且q、ΔT_m分别取为628.0~1100.0 J·m^-1、0.5~1.0 mK,若L在20.0~42.0 mm之间时,则Best_r在18.0~30.0 mm之间,此时介质热导率相对误差上限可控制在5.5%以内,同时测量温度可在6 min内达到最大值,即脉冲加热开始后,温度测量只需约7 min,便可满足介质热导率的求解,这比目前常用的Lister型热流计所需海底测量时间缩短8 min左右.     

海底热流长期观测系统中低功耗测温单元的设计与实现

为满足在底水温度波动较大的海域进行海底热流原位长期观测的需求,研制了一种低功耗温度长期采集电路,并与钛合金耐压外壳集成为微型自容式测温单元,在室内和海上进行了一系列测试。室内测试结果表明:当测温电路进行连续采集时,其平均动态电流为2.1 m A;当电路不进行采集工作保持低功耗状态时,整个测温电路的电流消耗达到最低值,实测为4μA,达到预期设计指标。通过将微型测温单元捆绑在海底地震仪上,在南海西沙和东沙海域成功进行了6个站位的海底原位底水温度长期观测测试,获取了最长约17 d的底水温度波动数据,验证了测量电路的稳定性和实用性。     

南海北部海底地热测量的数据处理方法

为了解南海北部地热分布特征,使用EWING型海底地热探针在3个区域进行海底地热测量,利用TK04型热导率仪测量采自3个区域的沉积物样品的热导率,并对相关数据进行一系列校正处理,获得3个代表性站位HD343、HS82、HX129的热流密度。数据分析表明:对于EWING型探针需要对原始温度记录进行偏移量校正和平衡温度计算;不同自容式温度传感器(MTL)间的相对温度偏移量是基本固定的,取决于记录器本身的性质,与测站位置无关;插入海底后,EWING型探针记录的温度随时间的变化取决于摩擦生热的大小,如果摩擦引起的温度变化小于环境温度,温度将随时间缓慢上升,否则随时间缓慢降低;室内测量的热导率经过温度和压力校正后,一般降低4％～5％;3个站位的地温梯度分别是81 ℃/km、109 ℃/km、94 ℃/km,热导率分别为0.979 W/(m·K)、0.785 W/(m·K)、0.886 W/(m·K),热流密度分别为79 mW/m²、86 mW/m²、83 mW/m²。     

南海南部礼乐盆地礁体发育区的构造热演化特征

礼乐滩是礼乐盆地的重要组成部分,自晚渐新世礼乐地块裂离北部陆缘后开始发育礁灰岩.为认识这些长期浸没海水中的礼乐礁体及其下伏地层的热状态与热演化特征,在详细分析礼乐滩钻井测温数据和镜质体反射率数据的基础上,对一条穿过礁体的骨干剖面进行了构造热演化数值模拟.结果显示,礁体区钻井2000～4500 m深度范围内温度介于30～90℃之间,井底与海底之间的平均地温梯度仅10℃·km~(-1)左右,地温梯度随深度逐渐增加,3000～4000m深度段地温梯度介于32～37℃·km~(-1);礁体下伏地层有机质曾经经历了比现今所处温度更高的古温度.进一步分析表明,高孔高渗的礁体上部因与周围低温海水发生热交换,导致地层温度降低、地温梯度和热流降低甚至为负值;与海水热交换作用随深度增加而减弱并最终停止,地层温度逐渐升高,地温梯度和热流值趋于正常;现今钻井3000～4000 m深度段地温梯度约为35℃·km~(-1),基底热流可能介于65～75 mW·m~(-2),平均约为70 mW·m~(-2);礁体发育区有机质热成熟度主要是在礁体与周围低温海水发生实际热交换前获得的,礁体与海水热交换作用导致地层温度逐渐降低,有机质热成熟度增长缓慢,现今生烃门限深度明显大于邻近的北1凹陷中部区域的门限深度.     

柴达木盆地东部晚海西-印支期剥蚀量与隆升历史--多种古温标与沉积学证据的制约

柴达木盆地东部周缘造山带内保存有较完整的晚古生代-早中生代沉积记录,但盆地内至今仍未发现二叠系-三叠系.为探讨柴东地区二叠纪-三叠纪有无沉积及隆升历史等关键地质问题,本文首先利用古温标法恢复晚海西-印支期剥蚀量,随后,通过物源分析法获得印支期柴东北缘隆升的沉积学证据.结果表明,印支运动前,柴东地区残留石炭系顶界面埋深普遍超过2500m,晚海西-印支期剥蚀量为2100~4300m,剥蚀量从南往北逐渐减小.柴东地区曾沉积了2000~3000m的二叠系-三叠系,随后被整体剥蚀.晚二叠世以来,随着古特提斯洋往北俯冲,盆地周缘开始隆升.早三叠世柴东北缘经历了一次快速隆升,先期的多套沉积地层与结晶基底被迅速剥蚀并为宗务隆南缘的隆务河群砾岩沉积提供物源.中三叠世海水往北和往东退出研究区.晚三叠世,松潘-甘孜地体强烈碰撞挤压使得东昆仑-柴达木地体下地壳显著缩短和增厚,柴东地区被整体抬升,并且形成了南高北低的古地貌格局,在古气候与水系作用下,二叠系-三叠系与部分石炭系被全部剥蚀并搬运至宗务隆、南祁连及松潘-甘孜一带.     

南海北部陆坡水合物勘探区典型站位不同类型热流对比

随着南海北部陆坡天然气水合物勘探工作的深入开展,在南海北部陆坡天然气水合物勘探区典型的集中了钻孔、探针和BSR三种测量方式获得的热流数据.为了解海底热流不同测量方式的差异,以及南海北部陆坡水合物勘探区的热流特征,文章以SH-2和SH-5孔作为典型站位,分别介绍三种热流测量方法并对两个站位的不同类型热流进行对比分析,结果表明:(1)在SH-2孔处探针热流与钻孔热流基本一致,但在SH-5孔处探针热流明显低于钻孔热流;采用钻孔实测沉积物平均热导率计算的SH-2和SH-5两个站位处的BSR热流都与相应钻孔热流基本一致.(2)根据地震剖面及相邻位置探针热流特征分析,SH-5站位处探针热流明显偏低,可能是受到流体活动的影响.(3)相对SH-2孔,SH-5孔具有较高的地温梯度和热流特征,可能是SH-5钻孔未钻到水合物的重要原因,而晚期泥底辟侵入可能是造成SH-5孔具有较高的温度场并导致原本赋存的水合物分解的原因.     

南海重力异常的沉积层密度改正及其对区域构造特征分析的意义

南海位于太平洋板块、印澳板块和欧亚板块交汇处,自晚中生代以来历经张裂作用、海底扩张以及印藏碰撞、菲律宾海板块西向运动等构造事件的叠加改造,不仅形成了复杂多样的构造格局,而且堆积了厚薄不均的沉积层.为了考察沉积层密度改正对利用重力资料分析南海不同尺度构造特征的影响,本文利用南海各区域不同深度沉积层的地震波速度及钻孔密度等数据,建立了沉积层与沉积基底密度差随深度变化的二次函数关系式,并基于该关系式,计算了南海沉积层相对基底密度低而产生的重力异常值.结果显示,南海沉积层的重力异常值在海盆区介于-40~-60 mGal,而在堆积巨厚沉积物的莺歌海盆地可达到-135 mGal;相对于空间重力异常、布格重力异常,经沉积层重力异常改正后的地壳布格重力异常更能突出深部不同尺度的密度结构和莫霍面的起伏特征,其总水平导数模更突显了南海西北部红河断裂带的海上延伸;利用谱分析技术估算岩石圈强度时,经沉积层重力异常改正的地壳布格重力异常数据获得的岩石圈有效弹性厚度值更为符合地质实际,特别是在长条形的巨厚沉积区如莺歌海盆地和马来盆地.分析表明,重力异常的沉积层密度改正对揭示南海构造特征具有重要的意义.     

鄂西渝东方斗山-石柱褶皱带中新生代隆升剥蚀过程及构造意义

利用磷灰石与锆石(U-Th)/He年龄与磷灰石裂变径迹(AFT)、镜质组反射率(Ro)一起模拟了鄂西渝东方斗山-石柱褶皱带侏罗纪以来的构造-热演化特征.结果表明:在约130 Ma(晚侏罗世-早白垩世)研究区达到最高古地温,此后为持续抬升冷却过程.磷灰石裂变径迹与Ro表明自晚侏罗世以来不整合面剥蚀厚度可达3500m.结合...     

江汉盆地当阳向斜区主要不整合面剥蚀厚度

本文利用磷灰石裂变径迹、(U-Th Sm)/He及镜质体反射率Ro％等古温标方法综合分析了江汉盆地当阳向斜区主要不整合面剥蚀厚度.结果表明:发育于古近纪末期不整合面T1界面累积剥蚀厚度超过1000m,且局部正反转区域如谢家湾断褶带等则遭受更大规模的剥蚀,剥蚀厚度可能超过2000m,而发育于晚侏罗世一早白垩世的不整合面T11界面累积剥蚀厚度超过4000m,且主要是晚侏罗世早白垩世构造事件的结果,表明该期剥蚀量明显大于古近纪末T1界面剥蚀量;晚三叠世—侏罗纪期间,当阳地区发育前陆坳陷带,侏罗纪堆积体具有明显东厚西薄的楔形体特征,位于盆地东部的前渊区沉积厚度可超过5000m;包括现今三叠系和侏罗系出露区以及江陵凹陷局部断隆区在内的前白垩系在侏罗纪前陆坳陷带发育时期达到最大埋深和最高古温度,其Ro％主要是该期获得的;晚白垩世—古近纪发育的断陷盆地范围可能远比现今残留盆地分布广,江陵凹陷上白垩统—古近系厚度超过9000m,其中古近系可能超过7000m,而在河溶凹陷谢家湾断褶带古近系厚度可超过3300m.