渤海湾周缘高温地热异常特征及深部热结构分析

渤海湾周缘高温地热异常区是华北重要的地热资源区,研究其浅层高温地热异常及深层高温地热结构,是解决中国东部高温地热勘查开发瓶颈的重要基础,对加快构建东部现代能源体系、推进“双碳”目标进程具有重要的科学意义。利用最新的中国大陆岩石圈速度模型USTClitho2.0和航磁资料,在大地热流资料约束下,本文计算了渤海湾周缘浅层与深层高温热结构,结果表明:该区居里面平均深度20.8km,居里温度420℃,中、上地壳高温热结构与居里面起伏形态密切相关。上地壳生热率随深度增大而递减,反映了放射性生热元素向上迁移、在浅层富集的垂向分异特征。Moho面温度在600～800℃之间,岩石圈底界面1300℃等温面深度在66.3～97.5 km之间,平均值为76.8 km。依据USTClitho2.0模型Vp、Vs速度结构,本文修正了前人的地壳分层结构及上地壳生热率,计算了研究区内全部91个大地热流点的壳幔热流比,结果表明:Qc/Q=56.4%、Qm/Q=43.6%, Qc/Q>Qm/Q,显示该区为“热壳”结构。前人认为此区是“冷壳热幔”型热结构,本文的计算结果修正了前人的认识,指出上地壳层热流在地表总热流...     

地震面波与重力联合成像分析苏拉威西周缘壳幔热-流变学结构

苏拉威西岛位于苏拉威西海、班达海之间,是研究海陆耦合、俯冲后撤等地球动力学问题的重要地区.本文利用这一地区24台宽频带地震台站记录的地震面波和背景噪声数据中提取出的面波频散数据和来自卫星的重力异常数据,开展了地震面波与重力联合层析成像反演,获得了苏拉威西周缘地区深至240 km深度的三维V_S速度模型.基于三维波速模型,本文利用热-流变学方法,计算了该区岩石圈底界的热流变学边界层厚度、黏性变化特征,结果表明：(1)苏拉威西岛岩石圈流变边界层东南厚、西北薄,这可能导致新生代苏拉威西岛在陆壳碎块位移与重组过程中,岛东支的东部北向速率最大,岛北支西部北向速率次之;(2)北苏拉威西海沟俯冲后撤板片上覆地壳对应S波波速低值异常区,可能代表了富含流体的软弱板片,推测苏拉威西俯冲带是一个慢速俯冲带,且后撤过程不连续.     

南海西缘走滑带中南段的热模拟研究

南海西缘以走滑断裂系统为特色,是南海各陆缘中结构构造最复杂、研究程度相对欠缺的海陆构造边界。针对南海西缘走滑带的热效应研究程度低、而该走滑带又对周缘含油气盆地的形成和演化意义重大的现状,对西缘走滑带中南段进行了热模拟研究。通过模拟软件Comsol计算西缘走滑带中南段在距今约30Ma时间尺度下因走滑摩擦生热而产生的温度和热流,结果表明,中南段越东-万安断裂在距今30Ma时间尺度下、70km深度范围内,由于走滑摩擦而产生的最高温度约为434℃,产生的最大热流约为55mW/m~2,而南段卢帕尔断裂在相同的时间尺度和深度范围内,由于走滑摩擦而产生的最高温度约为300℃,产生的最大热流约为40mW/m~2,与实测结果相比,误差控制在15%以内。该热模拟研究结果为研究西缘走滑带周缘新生代盆地中烃源岩的热史及成熟史提供了基础理论依据,对走滑带周缘盆地的油气勘探潜力评价具有一定意义。     

陕西关中盆地地热资源及壳幔温度结构的地球物理分析

陕西关中盆地地下热水资源丰富,是中国典型的隐伏型中、低温地热资源分布区。为研究关中盆地中、低温地热系统形成机理,认识深部热源条件,利用地球物理方法分析了该区壳幔温度结构。结果表明:计算得到的居里面平均深度为25.0 km,莫霍面平均深度为36.6 km,地壳平均地温梯度为22.60℃·km-1,咸礼断阶、西安凹陷、固市凹陷地壳地温梯度高于平均值,是地热地质条件较好的构造分区。咸阳、西安之下,上地幔存在向南下倾的高温带,咸阳北侧约175 km深度是一个温度大于1500℃的高温区;其上,莫霍面、居里面上隆,形成高温基底,加热沉积地层中的地下水。富平、渭南之间,上地幔存在“下沉”低温区,低温区北、南两侧约175 km深度分别对应温度大于1450℃的高温区;高温区之上,莫霍面、居里面上隆,形成聚热中心,为地表地热资源提供稳定热源条件。总体上,关中盆地新生代潜水受莫霍面、居里面上隆带入的地幔热量传导加热,热物质随莫霍面、居里面向上抬升,是盆地中、低温地热田的深部热源。上地幔流变边界层控制研究区重要的构造活动,此边界层受周缘构造带不同动力作用,在重力均衡调整过程中,导致深大断裂活动,进而引起地壳深、浅部水体沿断裂带热对流,形成带状分布热泉。     

苏拉威西岛北部左旋走滑与俯冲后撤的动力学分析

苏拉威西岛北部属于马鲁古海板块,其主体是北苏拉威西海沟俯冲带与帕卢-科洛左旋走滑断裂所围限的岛北支和岛东支。大约5 Ma前,苏拉群岛沿Sorong断层与苏拉威西岛东支碰撞,导致北苏拉威西海沟俯冲后撤,引起了岛北支顺时针旋转约20°～25°,同时,西侧的帕卢-科洛断层发生了约4 cm/a的左旋走滑。本文利用综合地球物理方法,计算了该区三维温度、速度、黏性特征,认为：苏拉威西岛北部在左旋走滑、俯冲后撤过程中,地壳以脆性变形为主,但由于北苏拉威西海沟俯冲带在地壳内形成南向倾斜的软弱层,Moho面和地形“镜像”区域内形成脆、韧变形共存的组合。地幔变形为韧性变形,深度约100 km的上地幔低速流变层是地幔韧性变形的主控层位。在周边板块边界不断移动的动力学背景中,苏拉威西岛北部在地壳尺度以收缩-伸展变形为主,在岩石圈尺度以旋转变形为主。     

苏拉威西地热特征的重、磁分析

苏拉威西海与苏拉威西岛地处西太平洋沟-弧-盆构造区,火山活动、板块俯冲与地震活动十分活跃.苏拉威西海于中始新世-晚始新世扩张形成,海盆向南倾斜,近一半始新世洋壳已俯冲消减于北苏拉威西海沟之下.苏拉威西岛于上新世-更新世早期拼接定型,火山活动不断,近期仍十分活跃.该区是西太平洋板块边缘南段研究火山地热条件、起始俯冲机制的最佳场所,具有重要的地热学和地球动力学研究意义.文章利用重、磁资料,结合133个热流数据,计算了苏拉威西海与苏拉威西岛周缘的莫霍面、居里面结构,分析了地温梯度、热导率分布特征.结果表明:该区莫霍面平均深度为18.4km,居里面平均深度为14.3km,与前人在苏拉威西海盆用双船折射获得的地壳速度分层结构相符;计算得到的平均地温梯度为4.96℃(100m)^?1,海区为高地温梯度、低热导率区,陆区为低地温梯度、高热导率区,与实测热流点地温梯度统计结果一致,变化幅值相近,其中,最高地温梯度带出现在苏拉威西海向苏拉威西岛过渡区,与向南移动的苏拉威西海盆扩张脊对应.重、磁、热综合研究发现,研究区地壳地温梯度较高,有利于俯冲起始活动,苏拉威西岛西侧的Palu-koro断层北段是可能发生起始俯冲活动的地点.此外,苏拉威西岛北支与岛东支在向北-西方向运动的过程中,速率不同,北支慢、东支快;深部构造动力方向不同,北支向北上倾、东支向北下倾.