中国海及邻区盆地现今地温场特征及其影响因素

现今地温场是构造活动、岩石圈热状态的综合反应,对研究盆地的区域构造演化、深部岩石圈结构和评估油气潜力具有重要意义。地温梯度和大地热流是表征沉积盆地热状况的两个基本参数。虽然我国大陆地区地热数据较丰富,并已经过四次系统汇编,但中国海及邻区盆地地热数据报道较少,且未经过系统整理。本文基于近年来新增的钻井温度数据,新增计算研究区810个地温梯度数据,并收集了国内外数据库、期刊的地热数据,在此基础上,首次系统整理了中国海及邻区盆地地温梯度数据和大地热流数据,绘制了其等值线图,分析了研究区现今地温场特征并讨论了其影响因素。研究结果表明,中国海及邻区盆地平均地温梯度43.2±25.7℃/km,平均大地热流74.4±26.6 mW/m²,多数盆地平均大地热流高于65 mW/m²,属于“热盆”;地温场分布总体呈现较为明显的“两带性”,其中近岸带较冷,远岸带较热;研究区现今地温场特征直接或间接地受控于其所处的构造环境,整体上是太平洋板块等多板块作用下岩石圈伸展减薄的结果,局部地区的热异常可能与断裂活动、岩浆活动、泥-热流底辟活动等因素有关。     

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.     

华南上扬子区深部温度估算及其油气地质意义

盆地热体制及深部温度估算对油气和区域地热能资源评估具有重要意义。南方上扬子区是海相油气勘探的重要区块,近年来更是我国页岩气勘探的主要选区。然而,由于数据不足及研究目标的分散,该区的盆地热体制特征还有待深化。结合前人已有地热数据,并整合新近开展的稳态测温数据,我们揭示了上扬子区现今地温梯度、大地热流分布特征,继而估算了1000～6000m埋深处的深部地层温度和2套主要古生界海相烃源岩底界面处的温度。结果表明,上扬子区具有中-低温的地热状态,其现今地温梯度和大地热流的范围(平均值)分别为10～74℃/km(24℃/km)和27～118mW/m~2(64mW/m~2),整体上从东北向西南方向递增,呈现出"东北低、西南高"的分布趋势。1000～6000m埋深处估算温度的分布格局与地温梯度及热流的分布趋势基本一致。东北部的鄂西-湘北地区为低温区,中部的四川盆地其大部分为中温区,西南的云南地区为高温区。上扬子区现今地热分布格局受区域差异构造和岩浆作用控制。结合储层温度估算并综合其他油气地质资料,提出川东的石柱-涪陵、川南的威远-自贡-泸州和宜宾-长宁等区的下志留统龙马溪组页岩层系是上扬子区油气勘探有利区带。     

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。     

内蒙古海拉尔盆地乌尔逊凹陷现今地温场特征

乌尔逊凹陷作为内蒙古海拉尔盆地油气资源最丰富的凹陷之一,其地温场特征尚未进行系统研究。根据5口井系统测温数据和42口井油层测温数据以及实测热导率资料,分析了海拉尔盆地乌尔逊凹陷现今地温场特征。乌尔逊凹陷的现今地温梯度在2.8~3.7℃/hm之间,平均地温梯度为3.35℃/hm。现今大地热流密度值在42.2~59.4 mW/m2之间,平均大地热流密度值为56.0 mW/m2,表明乌尔逊凹陷是一个中温型地温场。现今地温梯度和大地热流密度值分布具有北高南低的特点,造成南北差异的原因主要为地下水活动、断裂及火山岩体。现今地温场对油气生成具有明显的控制作用;乌尔逊凹陷为持续埋藏性凹陷,现今地温为烃源岩经历的最高温度;西部地区现今温度最高,铜钵庙组、南屯组、大磨拐河组烃源岩仍处于较高的温度环境中,烃源岩现今仍处于生烃过程中,西部地区是乌尔逊凹陷主要的找油气区。     

南海北康盆地热流分布特征及其构造控制因素探讨

热流是天然气水合物储量估算和油气资源评价的基础数据。南海实测热流数据虽然多,但分布不均。为深入认识北康盆地的热流特征,本文首先利用北康盆地获得的实测热流数据和前人研究成果,绘制了北康盆地热流分布图;根据热流和地温梯度变化特征,重点讨论了北康盆地热流异常区的成因机制,并根据区域地质构造背景,对北康盆地热流分布主要的控制因素进行了简要分析。数据统计结果表明:北康盆地热流变化范围为43.0~115.0mW/m~2,平均为76.8±21.7 mW/m~2;地温梯度变化范围为49.0~133.1℃/km,平均地温梯度为82.2±22.4℃/km。热流整体偏高,具有西高东低,南部高、东南部热流最低的热流特征,且在盆地西北部具有明显的热流异常。分析认为:(1)热流异常区中B区是由于海底高导层埋深影响,A区和C区是由海底流体渗漏区的地下水循环导致热流异常,推测A区为补给区,C区为排泄区;(2)北康盆地热流分布明显受构造作用的控制。西北部及南部受廷贾断裂控制,而东南部为古俯冲带及古洋陆过渡带,西高东低的热流分布特征还与盆地经历的3次快速沉降作用有关,但北康盆地拉张的构造背景引起整体热流值偏高。这对北康盆地油气和天然气水合物的研究均有重要意义。     

准噶尔盆地热史恢复及其对早—中二叠世时期盆地构造属性的约束

大地热流是盆地动力学成因及构造演化过程的客观反映,不同时代、不同动力学背景形成的盆地,大地热流差异极大,因此盆地构造—热演化研究不仅能够揭示盆地不同演化阶段的地温场特点,而且能够有效地约束盆地在特定地质演化历史时期的动力学机制和构造属性。本文针对准噶尔盆地深层多期复杂热史的特点,在盆地现今地温场研究的基础上,采用镜质体反射率和裂变径迹等古温标,结合古地温梯度法和古热流法定量恢复了准噶尔盆地二叠纪以来的热历史,进而分析了早—中二叠世期间盆地构造属性。研究表明,准噶尔盆地从早二叠世开始呈现出热流持续降低的热流演化特征,二叠纪期间,盆地热流值很高,多数钻井的古热流在75~85m W/m~2之间,少数钻井揭示的古热流更高,超过了100mW/m~2;中—新生代,热流持续、逐渐降低,直至现今的42.5mW/m~2。早—中二叠世,盆地的最高热流地区在中央坳陷和南部坳陷。以早—中二叠世期间高古热流为切入点,结合区域地质、地球物理和地球化学等资料,论证了准噶尔盆地早—中二叠世期间的裂谷构造属性。这一认识不仅是重新认识准噶尔地区晚古生代碰撞造山和陆内盆山体制转换的基础,而且对于准噶尔盆地深层石炭系、二叠系烃源岩油气进一步勘探具有重要意义。     

川东地区大地热流及其对地热资源评价的启示

大地热流是揭示一个地区的温度空间展布、地热资源形成和赋存条件的综合性评价指标。川东地区大地热流的研究十分薄弱, 制约着对该地区地热资源潜力及展布的认识。本文首先利用4口钻井178个系统稳态测温数据和25口钻井76个试油温度数据, 计算得到了川东地区的地温梯度和大地热流, 再利用一维稳态热传导方程计算得到川东地区下二叠统栖霞—茅口组热储的地温, 最后明确栖霞—茅口组发育的地热资源类型及潜力。结果表明: 川东地区地温梯度在16.0~21.3 °C/km之间, 平均为(18.3±1.59) °C/km; 大地热流值在44.3~67.7 mW/m2之间, 平均为(55.5±6.0) mW/m2, 具有构造稳定区的低温型地温场特征。栖霞—茅口组是川东地区最重要的热储, 主要发育中-低温型地热资源, 其中, 低温型地热资源主要发育在西南构造分区; 中温型地热资源主要发育在东南构造分区、东北构造分区及西北构造分区。结合热储特征, 可以得出川东地区栖霞—茅口组具有形成丰富地热资源的热储和地温条件。该成果可为川东地区的地热资源勘探评价提供重要的地热信息。     

准噶尔盆地南缘下组合现今温压场特征及其控制因素

准噶尔盆地南缘下组合储层是近年来油气勘探的热点,目前南缘下组合储层多处于高温高压条件,但是温压发育特征及成因机理尚不明确。本文基于大量油田钻井实测温度和压力数据,对该区现今地温梯度及温度、压力分布特征进行了系统研究,探讨了温压场分布的控制因素。研究表明,准噶尔盆地南缘地区现今地温梯度普遍在13.2℃/km~23.7℃/km之间,平均为18.2℃/km,地温梯度高值分布于齐古断褶带中部和阜康断裂带西部。大地热流介于26.4 mW/m²~46.0 mW/m2,平均值为36.1 mW/m²,属于准噶尔盆地内地温梯度及热流较低的地区,这主要受到盆地基底格局的控制。南缘西段卡因迪克地区压力系数以常压为主,位于四棵树凹陷的高探1井、独山1井和西湖1井下组合地层在6000 m左右开始发育强超压。南缘东段下组合层系均发育弱超压或强超压,自西向东压力系数逐渐增高。根据声波时差—有效应力关系反映南缘地区下组合地层除不均衡压实作用外,还存在横向构造挤压及有机质生烃的超压机制,喜马拉雅期较强的横向构造挤压是盆地南缘下组合发育异常高压的重要因素之一,有机质生烃是西山窑组—三工河组超压层形成的主要原因。     

中上扬子区奉节-观音垱剖面深部温度场及热结构特征

在大地热流密度分布的基础上,本文基于二维稳态热传导方程,根据研究区热导率、生热率等热物理性质参数,对横穿川东北地区、秭归盆地、黄陵穹窿和江汉盆地等几个构造单元的奉节（FJ）-观音垱（GYD）地学剖面进行了温度场数值模拟研究,获得了其深部热结构认识。模拟结果显示,地幔热流自西向东逐渐升高,变化范围约为25.3～34.7 mW/m²。莫霍面温度大约在380 ℃～450 ℃之间变化。热岩石圈厚度自西向东先稍微增厚,后逐渐变薄,变化范围约为115～171 km。江汉盆地中新生代的伸展作用使其地幔热流稍有升高,“热”岩石圈厚度相对较薄（约116 km）,而川东北地区则受到早期的挤压和晚期的抬升剥蚀作用,地幔热流相对较低,其深部“热”岩石圈厚度也相对较厚（约168 km）。     

Heat flow and thermal modeling of the Yinggehai Basin, South China Sea

Geothermal gradients are estimated to vary from 31 to 43 °C/km in the Yinggehai Basin based on 99 temperature data sets compiled from oil well data. Thirty-seven thermal conductivity measurements on core samples were made and the effects of porosity and water saturation were corrected. Thermal conductivities of mudstone and sandstone range from 1.2 to 2.7 W/m K, with a mean of 2.0±0.5 W/m K after approximate correction. Heat flow at six sites in the Yinggehai Basin range from 69 to 86 mW/m², with a mean value of 79±7 mW/m². Thick sediments and high sedimentation rates resulted in a considerable radiogenic contribution, but also depressed the heat flow. Measurements indicate the radiogenic heat production in the sediment is 1.28 μW/m³, which contributes 20% to the surface heat flow. After subtracting radiogenic heat contribution of the sediment, and sedimentation correction, the average basal heat flow from basement is about 86 mW/m².Three stages of extension are recognized in the subsidence history, and a kinematic model is used to study the thermal evolution of the basin since the Cenozoic era. Model results show that the peak value of basal heat flow was getting higher and higher through the Cenozoic. The maximum basal heat flow increased from 65 mW/m² in the first stage to 75 mW/m² in the second stage, and then 90 mW/m² in the third stage. The present temperature field of the lithosphere of the Yinggehai Basin, which is still transient, is the result of the multistage extension, but was primarily associated with the Pliocene extension.     

江汉盆地当阳复向斜当深3井热史恢复及其油气勘探意义

江汉盆地当阳复向斜当深3井实测地温剖面和样品热导率测试结果表明:其现今地温梯度为20～24℃/km,热流值为56mW/m²,体现了盆地发育于扬子稳定陆块的大地构造属性。基于7个磷灰石裂变径迹样品和大量镜质体反射率古温标数据进行的热史恢复表明,盆地构造—热演化经历了前印支期的低热流(50～60mW/m²)和小剥蚀量(50～200m),印支期的高热流(约80mW/m²)及燕山期与喜马拉雅期的低热流(50～60mW/m²)与大剥蚀量(1100～2400m)的不同演化阶段,反映了盆地和区域构造演化过程的阶段性。受沉积剥蚀及盆地构造—热演化的控制,生油岩系的生烃阶段与过程具有多期次的特征。     

阿坝-简阳地学剖面深部温度及热结构

在青藏高原东部到四川盆地这两个构造单元进行了稳态钻孔温度测量和岩石热导率测试,确定了相应钻孔的大地热流数据.应用这些可靠的热流数据,对横穿这两个构造单元的阿坝-简阳地学断面进行了2-D温度场研究,获得其深部热结构的认识.模拟结果显示,松潘-甘孜地块地表为高热流区域,达到80～110 mW/m2,四川盆地地表为中低热流区...     

云南大地热流及其大地构造意义

本文在云南大量钻孔地温测量和岩石熱导事测定基础上.得到基本上能覆盖全区,高质量的大地热流数据29个,在地形起伏较大的地区对测定热流值进行了地形校正,按地质特点分出:1)腾冲地洼区高热流区,平均值为93.6mW/m~2;2)滇西地洼区中热流区,平均值为59.2mW/m~2;3)川滇地洼系昆明地洼区高热流区,热流平均值为85.4mW/m~2;4)巴颜额拉地洼区丽江-洱源区,平均热流为80mW/m~2;5)滇东南地洼区低热流区.热流值变化在37-70mW/m~2.其中半数在50mw/m~2以下.总起来看云南地区平均热流值较高,热流数据离散度大,这与本区地质特点相一致.     

Provenances of Cenozoic sediments in the Jianghan Basin and implications for the formation of the Three Gorges

ABSTRACT

The formation of the Three Gorges (TG), the most important capture point along the Yangtze River, has been debated since the last century. Most of hypotheses on its formation are based on the timing of unconformities detected in the sedimentary basins along the riverbed. These unconformities may mark periods of tectonic activity and enhanced hydrodynamic condition. Herein, we detail the Cenozoic sedimentary provenance of the Jianghan Basin through LA-ICP-MS zircon U-Pb geochronology and heavy mineral analyses. The obtained data suggest that during Palaeocene-Oligocene time, the Jianghan Basin was supplied by sediments from the nearby mountain belts. However, the occurrence of zircons with ages <32 Ma above the unconformity at ~24.6 Ma indicates a provenance from Cenozoic igneous rocks which are exposed only in the Qiangtang Block and the Songpan-Ganzi Orogen. We propose therefore that the TG formed between the late Oligocene and the early Miocene and that the ~24.6 Ma unconformity in the Jianghan Basin represents the best dating of the TG formation.     

南华北盆地群岩石圈热-流变结构

结合南华北盆地群现代地温场资料和深部地震测深资料及岩石热物性参数,对南华北盆地群的热结构进行了研究。结果表明：南华北盆地群平均热流值为53.7 mW/m2,地幔热流为30～34 mW/m2,莫霍面温度为500～550℃,热岩石圈厚度为110～130 km。在此基础上,进行了岩石圈流变模拟,探讨了研究区的岩石圈流变特征及其地球动力学意义。南华北盆地群岩石圈强度为（7.6~23.3）×1012 N/m,具有显著的 “三明治”结构。上地壳表现为脆性变形,中、下地壳为韧性的流动变形。这一分层变形机制决定了南华北盆地群的成盆演化动力学过程。     

江汉盆地ZL钻孔微量元素含量的粒度效应与环境意义

江汉盆地是长江出三峡后第一个大型卸载区,近2.77 Ma以来堆积了近300m的碎屑沉积物,主要由河流相和湖沼相组成,形成了多个沉积旋回。选择江汉盆地中心位置的ZL钻孔,利用ICP-MS方法展开微量元素组成分析,细粒组分中微量元素含量与各粒组含量相关性并不明显,主要是5~7粒级组分表现出微弱的相关性.可见,粒度并非ZL钻孔微量元素丰度的主控因素。钻孔岩心中大部分亲石元素、亲硫元素相对上部陆壳均出现明显富集,亲铁元素总体低于上部陆壳,可能与江汉盆地总体上更多地接受了来自上游而非扬子古陆本地深源物质风化碎屑沉积有关。Sr、V/Ni和Sr/Ba值的变化则表明江汉盆地在2.6~2.43 Ma B.P.时可能有咸化湖的发育,而在2.1 Ma B.P.左右存在过一段大湖发育期。     

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。     

Tectono-thermal evolution of the Reed Bank Basin,Southern South China Sea

The Reed Bank Basin in the southern margin of the South China Sea is considered to be a Cenozoic rifted basin. Tectono-thermal history is widely thought to be important to understand tectonics as well as oil and gas potential of basin. In order to investigate the Cenozoic tectono-thermal history of the Reed Bank Basin, we carried out thermal modeling on one drill well and 22 pseudo-wells using the multi-stage finite stretching model. Two stages of rifting during the time periods of ∼65.5–40.4 Ma and ∼40.4–28.4 Ma can be recognized from the tectonic subsidence rates, and there are two phases of heating corresponding to the rifting. The reconstructed average basal paleo-heat flow values at the end of the rifting events are ∼60 and ∼66.3 mW/m², respectively. Following the heating periods, this basin has undergone a persistent thermal attenuation phase since ∼28.4 Ma and the basal heat flow cooled down to ∼57.8–63.5 mW/m² at present. In combination with the radiogenic heat production of the sedimentary sequences, the surface heat flow of the Reed Bank Basin ranges from ∼60.4 to ∼69.9 mW/m².