燕山中部大地热流及岩石圈热结构特征——以承德市七家-茅荆坝地热田为例

燕山中部地区地热资源丰富,地热地质条件较好,但该地区大地热流测量工作较少,岩石圈热结构研究尚未开展,制约了该地区的地热地质研究与资源勘探开发。本文以该地区的七家-茅荆坝地热田为典型区,结合地温测井、取样测试、数据收集与分析,初步查明燕山中部大地热流特征及浅部-深部岩层热物性特征,填补了大地热流值测量空白区,在此基础上建立了研究区热结构概念模型,估算其深部地温分布。研究得出燕山中部大地热流值变化较大,平均约57 mW/m²,与周边温泉水温存在较好的相关关系。其中七家-茅荆坝地热田大地热流值较高,为74.9 mW/m²。通过深部地温分布计算得出七家—茅荆坝地区居里面埋深为21.5～22.8 km,莫霍面温度约815℃,分析结果与前人研究成果较为一致,验证了本文所建立岩石圈热结构模型的准确性。     

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。     

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...     

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/m²(64mW/m²),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...     

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。     

郯庐断裂带地温场研究

笔者根据郯庐断裂带两侧(东经115°-121°、北纬30°-40°)117个热流数据,绘制了该区热流值平面图,并从断裂带两侧热流值的分布及高、中、低热流值频度分布特点,得出该断裂带中、南段(鲁西、皖北地区)热流值在50-80mW/m2范围内的频度最高,总平均值为67.67mW/m2,明显高于全球平均值(63mW/m2),也比中国大陆平均值(66mW/m2)略为偏高。沿断裂带存在一条明显的热流梯度递变带,东侧平均热流值(67.78mW/m2)明显高于西侧平均值(55.35mW/m2)。3条热流值剖面图显示由西向东穿过断裂带热流值有台阶、折线及跳跃型上升特点。笔者认为,这种东高西低的形貌反映了郯庐断裂带东、西侧地壳结构存在明显差异,这种差异与地震测深、大地电磁测深等地球物理量反映的东侧下地壳存在低速低阻层及莫霍面位置偏高相一致。      

西藏中部地热区的钻孔热流测量

1985年以来,在西藏中部的羊八井、拉多岗和羊应乡等地热区测得了一批传导型或传导-对流型钻孔热流值。来自羊八井深部温度场的信息,提供了量级为83—108mW/m²的传导热流;在拉多岗和羊应乡分别获得了185mW/m²和194mW/m²两个传导-对流型热流数据。它们为阐明喜马拉雅地热带形成的深部热背景和浅层地壳热源结构提供了有用的信息。     

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。     

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。     

西藏南部地热

本文首先介绍了西藏南部花岗岩类岩石的热产率特点;其次根据在羊卓雍错和普莫雍错湖底观测的异常热流值(分别为146±17mW/m~2和91±5mW/m~2),探讨了西藏南部的大地热流,认为如此高的热流值是由高热产率的厚层花岗岩层产生的;最后对藏南的高热流和地热系统的分布进行了比较研究,根据它们分布空间的一致性认为在西藏南部地壳浅部存在异常热源,这些异常热源与区域高热流一起可能成为喜马拉雅地热带内众多地热系统的热源。     

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。     

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.      

塔里木盆地的热流、深部温度和热结构

盆地热状态研究不仅对于探讨盆地成因演化动力学具有重要约束作用,也能为盆地油气资源评价提供基础地热参数。塔里木克拉通是我国三大古老陆块之一,其上叠合发育了我国内陆最大的海相沉积盆地,油气潜力大,是当前油气勘探的主力区块。塔里木盆地热状态早期研究都基于石油钻孔的试油温度数据,由于缺乏稳态的高精度地温测量,制约了对盆地精准热状态的认识。我们近年来对塔里木盆地开展了高分辨率稳态深井温度测井,并结合大量的岩石热物性参数测试,深入分析了塔里木盆地现今热状态及深部热结构特征。塔里木盆地地温梯度在15~30℃/km,热流为26~66mW/m~2,平均热流为43mW/m~2。相比其他盆地而言,塔里木具有低温冷盆的热状态,并与世界上典型的前寒武克拉通具有相似的地热背景。塔里木盆地自二叠纪以来无大的构造-热事件扰动,因故整体热状态偏低,盆内局部热异常与局部构造、基底形态或岩性横向差异引起的热折射效应等有关。塔里木盆地深部地温的横向分布特征受到盆地基底格局控制,盆地1 000m埋深处的温度为29~41℃,平均为35℃;3 000m的温度为63~100℃,平均为82℃;5 000 m的温度为97~160℃,平均为129℃。盆地古生界海相烃源岩底界埋深处的地层温度整体仍处于液态窗之内。塔里木盆地长期的低温背景和深埋过程是盆地油气形成和保存的关键地热条件。塔里木盆地热流配分表明,地壳热流占地表热流的主导,其中,沉积盖层的放射性生热约占盆地地表热流的20%,估算的地幔热流为6~15mW/m~2,这一范围与世界上前寒武克拉通的地幔热流一致。塔里木盆地和青藏高原存在显著的地热差异,且这一继承性热差异可追溯至印度-欧亚大陆碰撞之前,地热差异引起两大构造区的深部岩石圈的流变学和强度存在强烈的非均质性,从而造就了目前观测的差异活动构造格局。     

青海省贵德盆地大地热流研究

贵德盆地位于青藏高原东北缘,地热资源丰富,勘查发现其西部山区的扎仓寺热田赋存可供发电的干热岩地热能,但是整个盆地内的大地热流研究仍为空白,制约该区域地热资源的研究评价及开发利用。采集扎仓寺热田16块岩心样品进行了热导率测试,通过温度的校正,获得了扎仓寺热田的原地热导率值。利用钻孔(ZR1)的测温资料和热导率数据,根据热传导定理采用2种方法分别计算传导层段及有对流影响层段的热流值,获得厚度加权平均热流值为79.5mW/m2,高于全球大陆地区平均热流值[(65±1.6)mW/m2]和中国大陆地区平均热流值[(61±15.5)mW/m2],为高热流值,反映了该区域新生代构造活动较为强烈。本研究工作为继续探索该热田的形成演化和地球动力学过程及地热资源评价提供了地热参数。     

南黄海中-新生代裂谷盆地构造-热演化:对成盆机制和烃源岩热演化的指示

基于Advanced McKenzie地球动力学模型和Easy%R_oDL化学动力学模型,建立了南黄海中-新生代（K₁3-Q）裂谷盆地的构造-热演化史,结合盆地深部壳幔结构、梳理周缘中-新生代板块汇聚与离散过程,讨论了该盆地低地热状态成因、成盆机制和烃源岩热演化.盆地地壳伸展系数约为1.22,岩石圈地幔伸展系数约为1.06;由裂陷期（K₁3-E₂）至今,最高热流值仅由约76 mW/m2降低至约66 mW/m2,最高地温梯度仅由约37 ℃/km降低至约30 ℃/km,首次揭示低地热状态贯穿整个裂谷盆地发育阶段.低岩石圈地幔伸展系数、深部非镜像莫霍面分布、盆地发育阶段仅处于弧后远场拉张应力环境,均指示成盆过程中深部伸展上涌强度低,是导致其持续低地热状态的根本原因,深部热应力不是其主要成盆动力来源;依据高地壳伸展系数和控盆拆离断层演化,认为印支-燕山期先存逆冲断裂复活形成壳间拆离体系,并以简单剪切变形方式控制裂谷盆地发育,是其根本成盆机制;南、北部坳陷烃源岩主排烃期为三垛组二段沉积时期,自渐新世构造反转后热演化终止,古埋深和古地温场条件共同控制现今南、北部坳陷相同深度烃源岩热成熟度差异.      

南海海域新生代沉积盆地构造演化的动力学特征及其油气资源

通过对构造环境、地球物理场特征、盆地生储盖层发育等方面对比研究, 讨论南海南北部沉积盆地的油气资源分布特征, 为在南海进行油气勘查指明方向.目前油气勘探实践证明, 南海南部的油气资源比北部丰富, 究其原因, 南海北部为被动大陆边缘, 张性沉积盆地的烃源岩体积较小, 而南部挤压环境下形成的沉积盆地的烃源岩体积大; 北部的地热流较南部小, 因此地温梯度也较小, 如北部陆架上的珠江口盆地的热流值在5 3~ 87mW /m2之间, 平均6 7mW /m2, 而南海南部大曾母盆地平均热流值达97mW /m2, 最大值达130mW /m2, 故南部边缘烃源岩的成熟度比北部高; 由于南部边缘处于挤压构造环境, 因此在沉积盆地中形成了许多挤压构造, 而北部边缘一直处于张性构造环境, 形成的构造较少且较小; 同时, 南部边缘沉积盆地中, 烃源岩生烃与构造形成在时间上搭配较好.因此, 在南海南部边缘沉积盆地中形成了许多大型油气田, 而南海北部边缘沉积盆地中, 大型油气田较少, 中小型油气田较多.这就是为什么南海南部边缘的油气资源比北部丰富的地质原因.      

川东北地区构造-热演化探讨——来自(U-Th)/He年龄Ro的约束

利用镜质组反射率和磷灰石与锆石的(U-Th)/He年龄一起模拟了川东北地区三叠纪以来的构造-热演化特征.结果表明早三叠世的热流值在51～66 mW/m2,自晚三叠世至白垩纪随盆地性质由前陆盆地演化为陆内坳陷盆地,热流缓慢降低直至现今的44.5 mW/m2.但在晚白垩世-古新世时期受燕山晚期构造运动的影响,热流有一个微弱增高的现象.同时,磷灰石和锆石的He年龄揭示了川东北地区大致在晚白垩世期间开始隆升且抬升剥蚀量较大.因此,磷灰石和锆石的(U-Th)/He年龄可以揭示后期详细的冷却历史.     

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.     

安徽沿江地区地热资源及其找热突破

沿江地区是安徽省中低温地热的主要分布区.地热分布与构造关系密切,热储多是基岩裂隙、岩溶地层,热水主要接受大气降水补给.区内地温梯度为1.73～4.11℃/100m,热流值的变化范围为44～78.7mW/m2.经计算区内的地热资源丰富.近年来沿江找热经过努力有所突破.     

华北断陷盆地热场特征及其形成机制

地热场主要受基底凸凹相间的地质构造格局控制,具有高低相间的带状分布特点。在凸起区盖层地温梯度G和大地热流值Q均较高,一般G=3.5—5.0℃/100m,Q=63—84mW/m~2;而凹陷区则较低,G=2.7—3.5℃/100m,Q=46—59mW/m~2。全区=3.58℃/100m,=61.5±13.4mW/m~2,这说明全区具有较高的地热背景值和局部热异常。地热场数学模拟结果和实测地热资料对比,相符较好。构造单元的地热差异,主要是由于地壳浅部岩石热性质在横向上及纵向上的不均一,地壳深部较均一的热流在向上传导过程中,于地壳表部再分配的结果。