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。     

青藏高原及周边地区下地壳地球物理异常及成因

青藏高原及周边地区下地壳普遍发育电性高导层、波速低速层和热流密度值异常区.下地壳电性结构和速度结构明显具有纵向分层和横向分块的特点,其热流密度值具有明显的南北条带性和东西分块性.下地壳高导层、低速层和热流密度值异常区与青藏高原及周边地区各构造单元有一定的匹配性,异常区的形成与青藏高原和周边盆地耦合过程中下地壳岩石的热软化以及韧性流动有关.下地壳层流是下地壳岩石热软化和韧性流动的结果,青藏高原的隆升是层流作用的表现,目前层流作用的动力来源于恒河盆地下地壳,层流方向由恒河盆地流入青藏高原.     

基于返揭法的东营凹陷古地热场三维动态模拟

返揭法是利用沉积盆地的大地构造背景、地壳结构、基底热流和沉积层物性参数来确定盆地内各地层的热流及地下温度场分布的一种方法。将基于这一方法研发的软件与基于角点网格建立的三维构造-地层格架模型耦合起来,以东营凹陷的实际数据为例进行了热史反演和古地热场重构,计算并显示了该凹陷在各演化时期的温度和热流三维分布状态。盆地基底古热流是实现盆地地热场模拟的基础边界参数条件,与其他方法相比,返揭法的优点是在计算盆地基底古热流时,可以避开因为构造-岩浆热事件造成的局部古大地热流值异常,而直接采用较稳定的地幔热流值来反演求解。该方法原理简单、计算量较小,只要将该模拟模块与附加地热场模拟模块集成起来,便可完整地实现复杂盆地的古地热场演化模拟。     

渭河盆地岩石圈热结构模拟及其对地热系统热源机理的启示

深部温度场与岩石圈热结构特征是认识地热系统深部热源机理的重要途径。本文在系统分析渭河盆地及其邻区现今大地热流特征基础上,基于旬邑—西峡宽角反射/折射地震测深剖面揭示的地壳分层结构,采用二维有限元方法,对渭北隆起、渭河盆地以及北秦岭构造带的深部温度场和岩石圈热结构开展数值模拟研究,在此基础上分析渭河盆地地热系统深部热源机理。结果表明,旬邑—西峡剖面上大地热流介于57.6～75.7mW/m²之间,平均为(70.4±4.7)mW/m²;地幔热流在29.5～38.6mW/m²之间,平均值为34.1mW/m²;莫霍面温度变化范围约在600～740℃之间;“热”岩石圈厚度约为95～110km。从渭北隆起—渭河盆地—秦岭造山带,大地热流、莫霍面温度和地幔热流值表现出低→高→低的变化规律,相应地“热”岩石圈厚度则表现出厚→薄→厚的变化趋势。渭河盆地地壳厚度减薄明显,莫霍面温度显著高于渭北隆起和秦岭造山带,暗示着渭河盆地地壳活动性显著。然而,从渭北隆起—渭河盆地—秦岭造山带,“热”岩石圈厚度变化范围不大,且渭河盆地内...     

鄂尔多斯盆地热流场特征

鄂尔多斯盆地系统Ｕ、Ｋ、Ｔｈ含量和地壳结构分层的综合研究表明，盆地莫霍面的热流平均值为０．３７ＨＦＵ，比华北地洼型活化盆地（０．６４～０．９７ＨＦＵ）要低得多，尚有稳定构造区的热流特点。盆地地表平均热流值为１．４４６ＨＦＵ，与全球大陆中生代地洼型造山区（１．４５ＨＦＵ）很接近，说明鄂尔多斯残留地台型盆地，从大地构造性质角度上看，正趋于向活化的方向发展。从地表到莫霍面，各界面现今热流的分布形式一致，热流的变化梯度和趋势也一致，表明研究区热流场的表现形式，受上地幔热场格局的控制。盆地各界面现今热流北西低、南东高，在吴旗－靖边及其往两端延伸一线，存在一个明显的ＮＥＥ向梯度带，是油气在热动力驱使下而分散或富集的重要场所。     

中国东北地区地热资源及热结构分析

在我国东北地区，盆地的热流高而在山区和地台区（额尔古纳和佳木斯地台）热流较低，通过对该区的研究发现，在地壳和上地幔中莫霍面埋深，高导层埋深和热流值之间存在着密切的联系，通过对该区热流数据分析我们可以得到这样的结论：该区的地壳和上地幔的热结构引起了热流分布的变化。计算结果还表明，该区地台的地幔热流，地壳中10km以下和10km以上的热流对地表热流的贡献不同。该区松辽盆地中广泛分布着传导型中低温地热资源，对松辽盆地地热资源的开发利用有着广泛的前景。最后结合已有的地质和物探资料，还给出了长白山天池火山地区长白温泉地热系统的概念性模型。     

非表层热流—构造活动沉积盆地的一个实例

在现在的表层热流模型中,有重要地球动力学意义的热异常并不总是可以认识的。假象的出现是因为表层热流响应地幔热,地壳放射性,岩浆作用,地壳变表,埋藏和或剥露以及流体运动,其中任何一种都可能抵销其它的热效应。沉积盆地特别适合于将热流分成不同的组分,以新西兰Ｔａｒｎａｋｉ盆地为例。与构造活动的东部正好相反,该盆地西部的变形相对较弱。     

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。     

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。     

渤海湾盆地中、新生代岩石圈热结构研究

本文以浅部沉积盆地热历史恢复结果为基础,结合地热学的有关理论计算得到渤海湾盆地中生代以来不同地质时期壳幔热流配分及莫霍面温度。结果显示,渤海湾盆地在早白垩世晚期和古近纪中晚期达到两次地幔热流与地表热流之比高峰,其两期地幔热流占地表热流比例都超过65%。莫霍面温度在早白垩世晚期、古近纪中晚期及新近纪早期(仅在临清坳陷、沧县隆起和冀中坳陷)出现3次高峰,其温度分别为900～1100℃、820～900℃和770～810℃。本文的研究不仅揭示出白垩纪是渤海湾盆地岩石圈热结构的重要转型期,即由三叠纪和侏罗纪的"冷幔热壳"型转变为白垩纪以来的"热幔冷壳"型的岩石圈热结构,还揭示出渤海湾盆地在早白垩世晚期和古近纪中晚期发生两期强烈的构造裂陷作用。因此,本文的研究可以为中国东部大陆岩石圈地球动力学的研究提供地热学参数。     

Cordilleran Intermontane thermotectonic history and implications for neotectonic structure and petroleum systems,British Columbia,Canada

Heat flow increases northward along Intermontane Belt in the western Canadian Cordillera, as shown by geothermal differences between Bowser and Nechako sedimentary basins, where geothermal gradients and heat flows are ∼30 mK/m and ∼90 mW/m² compared to ∼32 mK/m and 70 –80 mW/m², respectively. Sparse temperature profile data from these two sedimenatary basins are consistent with an isostatic model of elevation and crustal parameters, which indicate that Bowser basin heat flow should be ∼20 mW/m² greater than Nechako basin heat flow. Paleothermometric indicators record a significant northward increasing Eocene or older erosional denudation, up to ∼7 km. None of the heat generation, tectonic reorganization at the plate margin, or erosional denudation produce thermal effects of the type or magnitude that explain the north–south heat flow differences between Nechako and Bowser basins. The more southerly Nechako basin, where heat flow is lower, has lower mean elevation, is less deeply eroded, and lies opposite the active plate margin. In contrast, Bowser basin, where heat flow is higher, has higher mean elevation, is more deeply eroded, and sits opposite a transform margin that succeeded the active margin ∼40 Ma. Differences between Bowser and Nechako basins contrast with the tectonic history and erosion impacts on thermal state. Tectonic history and eroded sedimentary thickness suggest that Bowser basin lithosphere is cooling and contracting relative to Nechako basin lithosphere. This effect has reduced Bowser basin heat flow by ∼10–20 mW/m² since ∼40 Ma. Neither can heat generation differences explain the northerly increasing Intermontane Belt heat flow. A lack of extensional structures in the Bowser basin precludes basin and range-like extension. Therefore, another, yet an unspecified mechanism perhaps associated with the Northern Cordilleran Volcanic Province, contributes additional heat. Bowser basin’s paleogeothermal gradients were higher, ∼36 mK/m, before the Eocene and this might affect petroleum and metallogenic systems.     

大庆探区外围中新生代盆地类型及确定依据

盆地类型是油气远景评价的关键参数之一,不同类型盆地的叠加关系反映了不同时期成盆动力体系的不同.大庆探区外围中新生代盆地是经历强烈构造改造残留的叠合盆地.大地构造位置、基底组成和结构的差异,导致不同成盆期的盆地类型不同.按照盆地的成因分类主要发育裂谷（断陷）、拉分、前陆（挤压）和拗陷4种盆地类型,及前陆\断陷、断陷\拗陷、陆缘裂谷\断陷\挤压\拉分3种叠加形式.提出了按照构造层约束的4个成盆期演化.通过对盆地演化、古地理环境、构造运动等资料分析,确定了4期盆地演化的盆地类型.     

大陆板内盆山耦合及盆山成因——以青藏高原及周边盆地为例

摘要：大陆造山带与沉积盆地之间具有十分密切的内在联系,空间上相互依存,物质上相互补偿,构造上相互作用,时间上同步演化。这些内在联系体现在统一的形成机制上:大陆造山带和沉积盆地是在大陆边缘俯冲板片脱水熔融和大陆内部地幔柱(枝)上隆的热动力作用下,地壳由盆向山侧向流动,导致盆山地壳物质发生循环运动。青藏高原与周边盆地的耦合作用十分典型。青藏高原不是印度板块与欧亚板块碰撞的结果,而是形成于下地壳流动驱动的板内盆山作用。青藏高原板内盆山耦合可分为两个阶段:(1)板内造山成盆阶段,表现为180～120 Ma→65～30 Ma→23～7 Ma从青藏高原北部和东部盆山系统→青藏高原中部盆山系统→青藏高原南部盆山系统有序迁移,以构造隆升、水平运动、地质作用和大规模板内金属成矿为特征;(2)均衡成山成盆阶段,表现为从36 Ma开始,青藏高原整体快速隆升和周边沉积盆地边缘坳陷带巨厚的磨拉石沉积,以36 Ma B.P.、25 Ma B.P.、18~12 Ma B.P.、 08 Ma B.P.和015 Ma B.P.等一系列脉动式快速隆升、垂直运动、地理作用和水系 环境变化为特征。大陆板内盆山构造演化经历从伸展构造向挤压构造的转换,伴随盆地主动作用转变成造山带主动作用。大陆下地壳流动和盆山耦合形成非安德森式的低角度拆离断层、波状起伏逆冲断层和异常共轭关系走滑断层。     

Evolution and deep structure of the Zeya-Bureya and Songliao sedimentary basins (East Asia)

The evolution and deep structure of the Songliao and Zeya-Bureya basins can be divided into the rift, platform (subsidence), and neotectonic phases. The rift phase (Middle Jurassic-Early Cretaceous) climaxed at the formation of a basin-wide near N-S-oriented rift system, which was followed (Late Cretaceous) by the deposition of the deep-water organic-rich lacustrine source facies with the maximum thickness identified in the Songliao basin (up to 1100 m). The neotectonic phase was marked by the pronounced differences in the basin’s development caused by the formation of a series of E-W-trending transverse structures, which eventually separated the basins, changed the drainage pattern, and blocked the rivers draining southwards from the Zeya-Bureya to the Songliao basin. The differences in the deep structure of the basins are also strongly pronounced. High heat flow values of more than 70 mW/m² are typical of the Songliao basin, and its mantle heat flow component is higher than the crustal one, as compared to the Zeya-Bureya basin (below 50 mW/m²). The crustal thickness of the Zeya-Bureya basin is higher than that of the Songliao basin (38–42 km and 29–34 km) with a lithospheric thickness of 110–140 km and 50–75 km, respectively. The only exception is the southern Zeya-Bureya basin, which has an electrical structure similar to that of the Songliao basin. These differences have important implications for the evaluation of the hydrocarbon potential of the rift basins. It was suggested that the evaluation of the hydrocarbon potential of the sedimentary basins or parts of these basins should account for two factors: (1) the influence of the lithospheric motions and the related collisional processes and (2) the anomalies in the deep lithospheric structures (the high heat flow and the reduced crustal and lithospheric thickness). The results of this study indicate that the southern part of the Zeya-Bureya basin (in particular, the Lermontovka, Dmitrievka, Mikhailovka, Ekaterinoslavka, and Arkhara troughs) is interpreted to have a fairly high hydrocarbon potential.     

南沙西部海区构造沉降与古热流

盆地的构造沉降和热流演化具有密切的联系。分析南沙西部海区万安、曾母盆地岩石圈结构现今特征认为,该区可应用多幕拉伸的纯剪切裂谷盆地模型恢复盆地热流历史。通过计算机技术的动态模拟,表明该区盆地演化过程中存在多个快速沉降期;其古热流总体上由低到高变化,但在不同的演化阶段表现不同,有升高也有降低,同时也反映了构造运动对热流变化的影响。该研究成果为深入研究盆地的沉积物充填演化和油气的生成过程提供了条件。     

下地壳流变学性质对南大西洋两岸盆地结构不对称性的控制

南大西洋两岸被动陆缘盆地蕴藏大量的油气资源,是近年来油气勘探的热点区域。南大西洋两侧共轭盆地的结构存在明显的不对称性,南美侧的桑托斯盆地垂直走向方向的宽度(约850 km)是位于非洲侧的南宽扎盆地(约200 km)的4倍。盆地结构的不对称性导致南大西洋两岸被动陆缘盆地油气分布与成藏规律具有明显的差异,但是盆地结构不对称性的动力学成因目前还存在较大争议。为此开展2D热力学耦合的地球动力学数值模拟实验,数值模拟中采用有限元方法求解黏-弹-塑性连续介质的本构方程。实验结果证明了下地壳流变学性质差异是控制盆地结构的关键因素。当下地壳流变学性质不对称时,在克拉通上发育的盆地往往为狭窄盆地,而在造山带上发育的盆地为宽广盆地。克拉通深厚地壳通过改变软流圈的流动影响地壳破裂和盆地结构。与前人数值模拟结果相比,本文的模型不仅能正演不对称盆地的形成过程,也能预测共轭盆地不对称极性,与南大西洋地质情况能够更好吻合。     

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.      

陕西凤太泥盆纪盆地东缘发现古老结晶基底

通过岩石学、同位素年代学、变形变质特征的研究及区域对比,认为凤太泥盆纪盆地东缘（黄柏原一带）原划泥盆纪地层应为新太古代－古元古代变质结晶基底,变质达角闪岩相,其可能是佛坪穹隆构造向西北延伸,进一步证明了泥盆纪时西部凤太盆地和东部山（阳）柞（水）镇（安）盆地是两个独立盆地,中间被佛坪穹隆隔挡。该项成果对研究南秦岭地壳演化和指导凤太地区的地质找矿意义重大。     

黑龙江东部中-新生代盆地演化

黑龙江省东部中-新生代盆地基底由佳木斯地块和完达山地体复合而成.佳木斯地块以加里东期变质岩及花岗岩为主,东缘发育晚古生代和早中生代大陆边缘沉积.完达山地体在中-晚侏罗世就位在佳木斯地块东缘,并在早白垩世早期逆冲到佳木斯地块之上,形成具有前陆盆地性质的大三江盆地.大三江盆地在早白垩世晚期遭受逆冲、走滑构造改造.敦密断裂以北的诸多盆地均属大三江盆地改造后的残余盆地.这些残余盆地和完达山地体之下可能存在隐伏的晚古生代和早中生代大陆边缘沉积.三江盆地东部是古近纪断陷的主要发育区,可能存在一与佳依地堑平行的深断陷.隐伏的大陆边缘沉积和断陷是值得重视的油气勘探领域.     

陆缘扩张型地洼盆地系及其形成机制探讨

本文提出“陆缘扩张型地洼盆地系”这一概念,以突出表述分布于东亚陆缘壳体之上,形成于地洼余动期的张性地洼盆地系列的壳体演化—动力环境。指出陆缘海中的裂陷盆地的成因难于与大洋板块俯冲导致弧后扩张的理论模式相联系,也不同于大西洋型盆地,而是大陆地壳演化到地洼余动期,并经历过华夏期地洼型造山运动之后拉伸裂陷的结果。论证了“岩石圈底层剥落、华夏期地洼造山带拉伸裂陷”是东亚陆缘扩张发生的一种重要机制,进而建立了由华夏期地洼型挤压造山带到盆岭型构造带和陆缘海盆地系的构造发展模式。