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...     

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。     

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。     

塔里木盆地岩石圈热-流变学结构和新生代热体制

塔里木盆地是我国特大型沉积盆地,也是“西气东输”工程的重要战略基地。利用盆地区大量的地温及岩石热物性参数并结合地热学知识分析了塔里木盆地的现代地温场、热演化和岩石圈热-流变学结构,并进一步讨论了地热场和岩石圈性质对成盆、成烃和成藏的意义。研究结果表明塔里木盆地现今平均大地热流为45mW/m2,平均地温梯度为18~20℃/km;整体上具有低温冷盆的特征。地温场的展布具有明显的横向差异,不同构造单元的地温场特征相差较大:坳陷部位具有较低的地温,隆起区具有较高的地热特征。热演化模拟表明盆地自成盆以来经历了从震旦纪—奥陶纪高热流(“热”盆)、志留纪—晚古生代热衰减(“热”盆向“冷”盆过渡)、中生代稳定的热演化(低热流“冷”盆阶段)、新生代岩石圈挠曲热演化等阶段。“热”岩石圈厚度为205~230km,有效弹性厚度(Te)达66±7km,脆-韧性转换深度为25~28km,岩石圈总强度为1.6×1013~7.8×1013N/m。盆地区的岩石圈表现为地温低、强度高的刚性块体,具有整体变形特征。受印度-欧亚大陆碰撞的远程效应影响,塔里木盆地作为刚性块体进行应力传递,盆地周边产生强烈变形,表现山脉的急剧隆升和盆地边缘的快速挠曲沉降。这一动力学过程造成地层内部流体趋于流向山前隆起带,并对油气成藏和分布具有重要的控制作用。     

Differential Thermal Regimes of the Tarim and Sichuan Basins in China: Implications for Hydrocarbon Generation and Conservation

The uncertainty surrounding the thermal regimes of the ultra-deep strata in the Tarim and Sichuan basins, China, is unfavorable for further hydrocarbon exploration. This study summarizes and contrasts the present-day and paleo heat flow, geothermal gradient and deep formation temperatures of the Tarim and Sichuan basins. The average heat flow of the Tarim and Sichuan basins are 42.5 ± 7.6 mW/m2 and 53.8 ± 7.6 mW/m2, respectively, reflecting the characteristics of ‘cold’ and ‘warm’ basins. The geothermal gradient with unified depths of 0–5,000 m, 0–6,000 m and 0–7,000 m in the Tarim Basin are 21.6 ± 2.9 °C/km, 20.5 ± 2.8 °C/km and 19.6 ± 2.8 °C/km, respectively, while the geothermal gradient with unified depths of 0–5,000 m, 0–6,000m and 0–7,000 m in the Sichuan Basin are 21.9 ± 2.3 °C/km, 22.1 ± 2.5 °C/km and 23.3 ± 2.4 °C/km, respectively. The differential change of the geothermal gradient between the Tarim and Sichuan basins with depth probably results from the rock thermal conductivity and heat production rate. The formation temperatures at depths of 6,000 m, 7,000 m, 8,000 m, 9,000 m and 10,000 m in the Tarim Basin are 80°C–190°C, 90°C–220°C, 100°C–230°C, 110°C–240°C and 120°C–250°C, respectively, while the formation temperatures at depths of 6,000 m, 7,000 m, 8,000 m and 9,000 m in the Sichuan Basin are 120°C–200°C, 140°C–210°C, 160°C–260°C and 180°C–280°C, respectively. The horizontal distribution pattern of the ultra-deep formation temperatures in the Tarim and Sichuan basins is mainly affected by the basement relief, fault activity and hydrothermal upwelling. The thermal modeling revealed that the paleo-heat flow in the interior of the Tarim Basin decreased since the early Cambrian with an early Permian abrupt peak, while that in the Sichuan Basin experienced three stages of steady state from Cambrian to early Permian, rapidly rising at the end of the early Permian and declining since the late Permian. The thermal regime of the Sichuan Basin was always higher than that of the Tarim Basin, which results in differential oil and gas generation and conservation in the ultra-deep ancient strata. This study not only promotes theoretical development in the exploration of ultra-deep geothermal fields, but also plays an important role in determining the maturation phase of the ultra-deep source rocks and the occurrence state of hydrocarbons in the Tarim and Sichuan basins.     

四川盆地原油裂解气的有利地温场分布及其演化特征

为了确定四川盆地原油裂解气的有利分布区,利用镜质体反射率古温标重建了四川盆地的热演化史,分析了四川盆地下三叠统飞仙关组原油裂解的有利地温场分布范围及其演化特征。结果表明：四川盆地各构造单元自三叠纪以来的热流演化是不一致的,川东北地区热流在地质历史时期最低,川中地区热流也较低,而川西北和川西地区热流演化最高,这种差异与青藏高原隆升及峨眉山玄武岩地幔柱有关;四川盆地在二叠纪时期热流明显高于其他时期,但高热流持续时间较短,这主要受岩浆侵入的影响;四川盆地飞仙关组原油裂解气的有利地温分布区是不断变化的,侏罗纪末期其几乎遍及整个四川盆地,白垩纪末期其范围缩小,古近纪末期其收缩至川西和川中部分地区,现今范围则最小,主要分布在川西部分地区;控制原油裂解气分布区的主要因素是古地温场,尤其是地温最高时期的地温场,而与现今地温场的关系并不密切。     

四川盆地加里东期剥蚀量恢复

四川盆地是一个多旋回叠合盆地,加里东期剥蚀量是下古生界烃源岩热演化、早期油气藏的形成与演化以及下组合资源量计算等研究中不可缺少的基础参数。考虑到剥蚀量恢复方法固有的局限性和适用条件以及四川盆地早古生代时期的沉积构造演化特征,本文在分析了四川盆地志留系的原始沉积范围和下古生界残留地层分布格局的基础上,提出了"沉积速率比值+古热流反演+古地质图"法恢复四川盆地加里东期的剥蚀量。志留系原始范围广,覆盖了整个四川盆地,现今川中和川西地区志留系缺失是加里东期剥蚀所致,而不是当时没有沉积。利用钻至下古生界的29口探井的分层数据和130口虚拟井的地震数据,恢复了四川盆地加里东期的剥蚀量,并与古地质图结合,约束了剥蚀量的平面变化趋势。四川盆地加里东期剥蚀量主要受川中古隆起控制,古隆起区剥蚀量为700～1 200 m,川东和川南地区的剥蚀量一般为100～200 m,川北地区的剥蚀量为200～500 m。     

Thermal history, geodynamics, and current thermal activity of lithosphere in China

The tectonic framework of China includes major and smaller-scale units that differ in age and in style of tectonomagmatic activity, the latter being related to the thermal history of the lithosphere. Heat flow in the area varies from 25 to 150 mW/m² or higher, with an average of 58±11 mW/m². It is high in active faults, rifts, and other structures of extension (or sometimes compression) subject to heating from rising lithospheric and mantle plumes. The current thermal activity in the region is controlled by the Pacific subduction beneath Eurasia in eastern China and mainly by the lateral strain and rotation of the Ordos block associated with the India–Eurasia interaction in central and western China.     

关中盆地地温场划分及其地质影响因素

具有无污染、可再生、分布广、储量大以及可就近利用等诸多优势的地热能是一种洁净能源,应用前景广阔。地热能的开发利用与区域地温场划分紧密相关,关于关中盆地整体地温场划分的研究鲜有报道。根据关中盆地的工程地质、水文地质、环境地质条件等因素,总结了岩体类和砂土类的热物性质特征。通过灰色关联分析方法,分析了岩土体热物性参数的影响因素,认为干燥重度对导热系数的影响程度最大,含水率、天然重度、孔隙率三者影响程度相近;干燥重度对比热容影响程度最大,天然重度次之,含水率和孔隙率影响最弱。利用盆地内多个地温常观孔,绘制了地温变化曲线和地温梯度等值线,认为关中盆地常温带位于15~20 m埋深处,地温梯度总体呈中部高、东西低,固市凹陷、西安凹陷、蒲城凸起、断裂及断裂汇合区域地温梯度较大,宝鸡凸起、咸礼凸起以及临蓝凸起地温梯度较小,产生差异的原因包括地质构造、地下水活动、岩土体热物性参数等三方面。利用热物性参数和地温梯度值,计算了盆地内浅层和深层的大地热流值,并分析了两者差异的成因,经对比全国区域地热资料,认为关中盆地是一个复杂的坳陷型中低温地热田,地热资源潜力巨大,居全国上游。该文旨在系统地分析关中盆地地温场特征,为地热能的勘查评价提供基础数据支持,促进关中盆地地热开发利用,为构建环境友好型社会服务。     

太原盆地岩溶热储地热资源评价

太原盆地断裂构造发育,地热资源丰富,是我国具有代表性的中低温地热田,故太原盆地地热资源的整体评价对其大规模的开发利用具有重要意义。以太原盆地构造演化分析、地震和电法等剖面解释、最新钻井测井解释成果为研究基础,以盆地二级构造单元为划分依据,采用"热储体积法"将太原盆地划分为8个地热田并作为评价单元。针对8个评价单元的寒武-奥陶系碳酸盐岩岩溶热储进行了精细评价。综合评价得出太原盆地碳酸盐岩岩溶热储具有热储盖层稳定、埋深浅、储集层段多、储量大等特点。表现为岩溶热储上覆盖层厚度400～2 000 m,储集层从老至新依次发育了奥陶系峰峰组、上马家沟组、下马家沟组、亮甲山组和寒武系凤山组、长山组6套主力含水层段。地温梯度一般为3～4℃/100 m之间,热储温度为30～80℃。在此基础上,根据地热田热储面积和厚度、热储温度、孔隙度、比热容和密度等参数,计算西温庄地热田地热资源量,得出太原盆地可采资源量13.84×10⁸ GJ,折合标煤4 721.9×10⁴ t,初步摸清了太原盆地的地热资源分布规律以及资源量。     

四川盆地东南部早三叠世地震事件沉积及其地质意义

四川盆地南部及东南部下三叠统飞仙关组和嘉陵江组中常发育有一系列宏观及微观的软沉积物变形、震积角砾岩块、板状砾屑、层内微断层等特殊的地震成因沉积构造。飞仙关组震积岩在重庆北碚白庙子剖面飞仙关组第一、二段中产出,嘉陵江组震积岩产于四川叙永龙洞湾嘉陵江组第二段及四川兴文、贵州习水等地的相同层位中,其沉积序列明显,反映了古地震从开始至平静的全过程。作者认为,早三叠世时,上扬子板块西缘以川西义敦弧的演化为代表的三江构造带活动强烈,可能与四川盆地早三叠世震积岩的形成有联系,随着三江构造带板块碰撞、洋壳俯冲消减,能在较大区域内引发地震活动、火山喷发。     

四川盆地北部剑阁古隆起的厘定及其基本特征

古隆起成因机制及其演化的分析,可为探讨大陆陆内构造变形提供基础,古隆起也是重要油气勘探领域之一.地震剖面、钻井资料和野外露头等证据揭示,四川盆地北部须家河组上部地层缺失并非周边造山作用剥蚀形成,而是古隆起活动造成,本文称之为剑阁古隆起,对其进行厘定和描述.通过分析地震剖面和连井剖面的年代地层格架,并结合Bischke曲线分析法,确定古隆起的形成与演化历史.结合区域构造背景,分析古隆起成因.剑阁古隆起相对高部位的边界近似为须家河组缺失尖灭线,分布在江油—剑阁—广元—旺苍一带.它于晚三叠世须三期开始形成,主要发育期为须四期到须六期,持续到早侏罗世后衰亡,经历了一个完整的形成—演化—衰亡的隆起旋回,持续大约21 Ma,造成约350 m的地层沉积间断,后期改造使古隆起初始形态不复存在.剑阁古隆起的形成受控于勉略洋盆的关闭,大地构造位置属于晚三叠世扬子地块北缘前陆盆地的前隆部分,它的发现对分析扬子地块北缘构造演化和川北地区须家河组油气勘探具有重要意义.     

渭河盆地地温场分布规律及其控制因素

本文以渭河盆地地温场为研究对象,在收集补充新地热井资料及分析测试样品的基础上,通过盆地深部结构、构造特征、地温场特征、热储层特征、地热资源量等分析,建立了盆地不同岩性岩石热导率与深度关系图版,确定了盆地地温场变化规律及地热田控制因素,提出了渭河盆地地热田形成模式。评价了盆地地热资源有利区,为盆地后续的开发利用提供了理论支持。研究认为渭河盆地热地温梯度分布在2.34～5.85℃/100m之间,平均地温梯度为3.50℃/100m,代表性大地热流68.33mw/m²,地温梯度及不同深度地层温度具有东高西低、南高北低的特点。热导率总体上具有随深度的增加,逐渐增大的规律,热导率随深度增加主要受压实程度增强控制。相同深度条件下泥岩热导率最低,砂岩热导率居中、白云岩热导率最高。渭河盆地主要为层状地热田,盆地内地热通过热传导及热对流两种方式进行传递,以热传导为主。渭河盆地地热资源丰富,热储层可分为三种类型:①新生界砂岩孔隙型;②下古生界碳酸盐岩岩溶型;③断裂型。渭河盆地地热资源有利区主要分布于西安凹陷、固市凹陷。盆地地温场及地热田分布与莫霍面、软流圈上隆、岩石圈厚度减薄的深部背景...     

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。     

四川盆地川中地区须家河组古盐度特征及其地质意义

在沉积学研究基础上,以粘土矿物为研究对象,利用X衍射分析和微量元素分析技术,采用Couch公式对四川盆地 须家河组沉积期湖盆古盐度进行恢复,结果表明,须家河组古盐度介于4.8‰~19.7‰之间,平均值为12.8‰,远低于正常 海水盐度。不同层位古盐度呈规律性变化,须二段至须六段古盐度逐渐降低,由咸水转变为微咸水。盐度的增高有利于蒙 脱石向伊利石转化,使得须二段以伊利石为主,须四段-须六段伊利石平均含量逐渐降低,而以绿泥石为主。古盐度对绿 泥石成分也有一定影响,随着古盐度的增高,绿泥石成分中的Si4+逐渐减少,而AlIV的含量逐渐增多,Fe2+/Mg2++Fe2+比值逐 渐降低。结合四川盆地区域构造运动,认为须家河组古盐度变化主要由印支期构造所造成,须三段之后由于龙门山南段的 抬升,四川盆地与外海失去联系成为独立沉积系统,须家河组二段和三段沉积应为陆相沉积物质,但受到海相潮汐叠加改 造,而须四段-须六段则属于正常陆相沉积环境。     

四川盆地中生代地热特征与前陆盆地构造、沉积作用

沉积盆地热体制与油气资源勘探有着密切的联系.基于石油钻井的Ro数据,采用古地温梯度法恢复了四川盆地钻井的最高古地温.结果显示,四川盆地西部、川东南和川东北的钻井,顶部的剥蚀量在3 700 m左右,盆地中部的剥蚀量约3 100 m.钻井古地温梯度在13.2～24.5℃/km之间,古热流在31.2～60.1 mW/m2之间...     

Heat flow and destabilized cratons: a comparative study of the North China,Siberian, and Wyoming cratons

Heat has a close relation to cratonic stability. We reconstructed the thermal history of the eastern North China, Wyoming, and Siberian cratons by using xenolith and thermal indicator data, and then the thermal lithospheric thickness in geological time was calculated by combining the crustal structural and thermal parameters. Researches from three cratons demonstrate that heat-flow values of the eastern North China Craton (eNCC) and Wyoming Craton (WC) have increased exceeding 20 mW/m² in the Meso-Cenozoic and the thermal lithospheric thickness has decreased by >100 km because of the cratonic destabilization. However, the thermal history variation of the Siberian Craton (SC) is small, ~5 mW/m², the lithosphere has remained stable and it has experienced relatively little lithospheric thinning <100 km. The differences of the cratonic thermal regime are related to the breakup of the Pangea supercontinent. Destabilized cratons on active continental margin are directly affected by plate subduction. Stable cratons in the interior of the supercontinents are directly affected by the upwelling of superplumes and that may result in lithospheric thinning. Differences in the thermal evolutions of cratons provide new geothermal evidence for the different thermal regimes associated with the breakup of the Pangea supercontinent.     

Differential Characteristics of the Upper Ordovician-Lower Silurian Wufeng-Longmaxi Shale Reservoir and its Implications for Exploration and Development of Shale Gas in/around the Sichuan Basin

The Upper Ordovician Wufeng-Lower Silurian Longmaxi shale is widely distributed in the Sichuan Basin and its periphery, which is the key stratum for marine shale gas exploration and development(ED) in China. Based on sedimentary environment, material basis, storage space, fracability and reservoir evolution data, the reservoir characteristics of the Wufeng-Longmaxi shale and their significance for shale gas ED are systematically compared and analyzed in this paper. The results show that(1) the depocenter of the Wufeng(WF)-Longmaxi(LM) shale gradually migrates from east to west. The high-quality shale reservoirs in the eastern Sichuan Basin are mainly siliceous shales, which are primarily distributed in the graptolite shale interval of WF2-LM5. The high-quality reservoirs in the southern Sichuan Basin are mainly calcareous-siliceous and organic-rich argillaceous shales, which are distributed in the graptolite shale interval of WF2-LM7.(2) Deep shale gas(the burial depth 3500 m) in the Sichuan Basin has high-ultrahigh pressure and superior physical properties. The organic-rich siliceous, calcareous-siliceous and organic-rich argillaceous shales have suitable reservoir properties. The marginal area of the Sichuan Basin has a higher degree of pressure relief, which leads to the argillaceous and silty shales evolving into direct cap rocks with poor reservoir/good sealing capacity.(3) Combining shale gas exploration practices and impacts of lithofacies, depth, pressure coefficient and brittle-ductile transition on the reservoir properties, it is concluded that the favorable depth interval of the Wufeng-Longmaxi shale gas is 2200～4000 m under current technical conditions.(4) Aiming at the differential reservoir properties of the Wufeng-Longmaxi shale in the Sichuan Basin and its periphery, several suggestions for future research directions and ED of shale gas are formulated.     

四川松潘卡卡沟出露温泉及其遥感地质特征分析

通过遥感图像的数字处理和地质解译,初步确定了研究区内主要的线性构造及其相互关系。结合构造地质、水文、泉水化学元素分析等资料,综合分析了该地区出露温泉的地质特征和地热资源潜力。遥感地质解译和综合研究表明,四川松潘卡卡沟一带隐伏构造复杂,且十分发育。这为详细勘探各种地质资源,尤其地热资源提供了重要的信息,并对今后勘探起到一定的指导作用。     

鄂尔多斯盆地中生代地层剥蚀量估算及其地质意义

盆地演化中地层的沉积与剥蚀及盆地的历史构造形态变动是盆地分析及其矿产富集的重要影响因素。本文考虑到盆地西部白垩系的声波时差资料的分段性和估算中生代三叠纪以来抬升剥蚀事件强度所需选择合理方法的重要性,采用钻井分层资料“点连线,线线相交闭合”方式,应用以地层对比为主的方法估算了三叠纪以来4期地层抬升并遭受剥蚀的剥蚀量。估算结果发现,白垩纪末期为三叠纪以来最强烈一期全盆抬升剥蚀事件,三叠纪末期、中侏罗世和侏罗纪末期等3期剥蚀事件相对较弱。剥蚀强度分布与盆地演化模拟结果表明,盆地自三叠纪以来的构造变动表现为一掀斜过程;对盆地三叠系油气生成、运聚的影响分析认为,三叠系烃源岩在晚侏罗世前已生烃,掀斜构造演化过程使油气运移指向盆地东部及东南地区。