南海三维热岩石圈结构及地表构造响应

为系统了解南海海底热流特征和岩石圈热结构与地表构造的关系,本文首先以最新海底热流为约束,采用三维数值模拟方法计算得到整个南海的"热"岩石圈底部边界（底界）的埋深,然后开展详细分析壳、幔热流贡献以及岩石圈热结构与地表不同构造单元之间的对应关系.结果显示南海岩石圈底部边界埋深为30~100 km,最浅埋深集中分布在南海海盆水深大于3000 m的区域（如南海西北次海盆、西南次海盆和东部次海盆西侧）,以及南海北部陆缘中部、莺歌海盆地、中建南盆地和南薇西盆地,体现了南海深部结构对地表不同构造单元的控制作用;靠近海盆东侧的马尼拉海沟具有较低的海底热流,对应岩石圈底界埋藏也较深,可能与南海和古南海洋壳俯冲有关;吕宋岛弧（119°E-122°E和13°N-17°N）表现出较高的海底热流,同时具有较浅的热岩石圈底界埋深,可能与南海板块和菲律宾海板块双向俯冲有关.     

珠江口盆地大地热流特征及其与热岩石圈厚度的关系

沉积盆地现今热流特征是岩石圈构造-热演化过程的综合反映和盆地热史恢复的必要约束条件,其总体变化趋势与热岩石圈厚度密切相关.本文根据新收集的珠江口盆地19口钻井温度数据,新增计算了19个大地热流数据,其中12个数据位于深水区（水深大于300 m）,丰富了该盆地深水区钻井地热数据.结合前人研究成果,绘制了该盆地的大地热流图,并分析了其热流分布特征.在此基础上通过求解一维热传导方程,计算得到36口井位处的热岩石圈厚度,量化了盆地大地热流与热岩石圈厚度间的关系.结果显示,珠江口盆地大地热流值介于24.2~121.0 mW·m-2,平均71.8±13.6 mW·m-2,新增盆地深水区钻井平均热流值高达84.5±4.4 mW·m-2.大地热流分布整体上从陆架区到陆坡区升高,而热岩石圈厚度整体分布趋势与大地热流相反.大地热流与热岩石圈厚度间存在良好的指数相关性.     

云南岩石圈热结构

本文探讨了云南深部热流及岩石圈地温分布的横向变化特征，并将岩石圈热结构概括为３种类型；典型现代构造活动区热结构，中间过渡型地质区热结构和稳定地质区热结构。最后，简单讨论了地热与地震活动的关系。     

辽宁南部的大地热流及岩石圈热结构

本文论述了辽南地区地温分布和热流分布的特征。在热流值、岩石导热率及放射性生热率等数据基础上计算出深部温度。经分析岩石圈热结构后发现,辽东块隆区和下辽河断陷盆地间地温场存在明显的横向不均匀性。并求得下辽河盆地岩石圈深度74km,辽东区岩石圈深度约127km,两者之间的过渡区约深88km。最后,在分析了海城地震发生的原因后提出“热—水—震”的观点。     

云南地震活动与岩石圈热结构的关系

利用云南及邻区的大地热流测值和估算值资料仿制了云南大地热流等值线图。大地热流与强震（８８６～１９９８年）震中、地温分布与精度较高的震源深度资料（１９８３～１９９７年）的对比研究表明：云南强震主要发生于热应力集中的地热梯级带;震源一般位于１００～６００℃等温度线间,相当于３～２５ｋｍ深度,并密集分布于２００～４５０℃等温线间,即５～２０ｋｍ深处,震源深度分布范围可能与地温所引起的地壳脆韧性转变有关。     

华北地区岩石圈热结构的研究

利用两种1°×1°平均大地热流资料,由观测资料和居里面反演得到的4种地壳岩石生热率模型,计算了华北地区(105°E-124°E,30°N-41°N)岩石圈的热结构. 定量的比较了各种模型的计算结果,选定了最佳模型. 莫霍面的温度大约在450-750℃之间变化,岩石圈底部深度在60-180 km变化,并发现大的构造断裂与热岩石圈底部的隆起相对应,MS＞6.5的地震大都发生在热岩石圈底部隆起区附近和莫霍面温度的高值区.     

塔里木北缘岩石圈热-流变结构及其地球动力学意义

结合塔里木北缘的库车坳陷和塔北隆起这两个构造单元的地温资料和岩石热物性参数, 利用一维热传导方程, 给出了塔里木北缘地区岩石圈的热结构. 塔里木北缘地区平均地表热流为45 mW/m2左右, 地幔热流约为20~24 mW/m2, 莫霍面温度为514~603℃, 热岩石圈厚度138~182 km. 在此基础上, 根据该区地震测深剖面揭示的P波速度结构和岩石学, 结合流变学模拟进一步确定了该区的岩石圈强度及其分布特征. 研究结果表明, 岩石圈的流变分层现象明显, 整个上地壳和下地壳部分以脆性性质为主, 下地壳底部才显韧性性质, 壳下岩石圈地幔也表现为脆性性质, 具有典型的“三明治”结构. 此外, 岩石圈强度也具有横向变化的特征, 隆起区强度大于坳陷区强度; 从南往北, 强度依次降低, 塔北隆起南部强度最大, 库车坳陷强度最小. 塔里木北缘地区岩石圈拉张背景下强度为4.77×1012 ~ 5.03×1013 N/m, 挤压背景下为6.5×1012 ~ 9.40×1013 N/m, 其脆-韧性转换深度在20 ~ 33 km之间. 塔里木北缘的岩石圈较冷且强度较大, 岩石圈表现为刚性并以整体变形为主. 该区地震活动性研究也表明了这一整体变形的地球动力学特征.     

华北地区岩石圈热结构的研究

利用两种1°×1°平均大地热流资料,由观测资料和居里面反演得到的4种地壳岩石生热率模型,计算了华北地区(105°E-124°E,30°N-41°N)岩石圈的热结构. 定量的比较了各种模型的计算结果,选定了最佳模型. 莫霍面的温度大约在450-750℃之间变化,岩石圈底部深度在60-180 km变化,并发现大的构造断裂与热岩石圈底部的隆起相对应,MS＞6.5的地震大都发生在热岩石圈底部隆起区附近和莫霍面温度的高值区.     

华北东部中生代热体制转换及其构造意义

华北东部新生代沉积中心区受新生代快速沉积的影响, 前新生代地层于现今处于最高古地温, 前期的古地温信息已不复存在, 但新生代沉积厚度较小的相对隆起区或古-中生代残留盆地中, 前第三纪不同构造层内的镜质体反射率(R_o)古温标数据所记录中生代古地温信息未被晚期热事件所叠加覆盖, 从而使得前新生代的古地温信息得以保存. 根据华北东部盆地古、中生代构造层中镜质体反射率恢复的古地温梯度和古热流结果表明: 华北东部中生代中晚期(J₃-K₁)相对于中生代早期和现今具较高的古地温梯度(40~55℃/km)和古地表热流(>80 mW/m²). 中生代中晚期较高的古热流意味着该时期的“热”岩石圈厚度只有50~55 km, 较中生代早期“热”岩石圈厚度(135~148 km)显著减薄. 华北东部中生代中期地表热流变更发生在~110 Ma, 它所对应的深部构造-热过程应发生在中侏罗世(~160 Ma).     

准噶尔盆地大地热流特征与岩石圈热结构

沉积盆地现今大地热流和岩石圈热结构特征是岩石圈构造-热演化过程的综合反映和盆地热史恢复的约束条件,对盆地动力学研究和油气资源评价具有重要意义.作者系统分析了准噶尔盆地2000年以来新增的102口钻孔的系统测井温度和400余口钻孔的试油温度资料,采用光学扫描法测试了15口钻孔共187块代表性岩石热导率,首次建立了准噶尔盆地岩石热导率柱,新增了11个高质量的(A类)大地热流数据,分析了准噶尔盆地大地热流分布特征,并揭示了其岩石圈热结构.研究表明,准噶尔盆地现今地温梯度介于 11.6~27.6℃/km,平均21.3±3.7℃/km,大地热流介于23.4~56.1 mW/m2,平均42.5±7.4 mW/m2,表现为低地温梯度、低大地热流的"冷"盆特征.准噶尔盆地大地热流与地温梯度分布规律基本一致,主要受控于基底的构造形态,东部隆起最高,陆梁隆起次之,乌伦古坳陷、中央坳陷和西部隆起较低,北天山山前坳陷最低.准噶尔盆地地壳热流介于18.8~26.0 mW/m2,地幔热流介于16.5~23.7 mW/m2,壳幔热流比值介于0.79~1.58,属于典型的"冷壳冷幔"型热结构.准噶尔盆地地幔热流值与莫霍面起伏一致,隆起区地幔热流高,坳陷区地幔热流低.     

南海北部珠江口与琼东南盆地构造-热模拟研究

珠江口盆地和琼东南盆地位于南海北部的大陆边缘,本文在此地区选取了13条典型剖面,进行了构造沉降史和热史的模拟,初步探讨了其新生代以来的构造-热演化历史.其研究结果表明:珠江口盆地存在两次热流升高过程,分别为始新世(56.5~32 Ma)和渐新世(32~23.3 Ma).琼东南盆地存在三期加热和两期冷却过程,始新世盆地热流缓慢升高,渐新世西部地区热流持续升高,而东部地区热流升高持续至16 Ma,并在5.4 Ma以来存在一期快速沉降,由西向东加热事件逐渐变弱.南海北部陆缘存在多期次裂谷作用、热流升高的特征;"热沉降"阶段也非完全处于热衰减期,晚期也存在热流升高的加热事件,这些都有别于典型的被动大陆边缘盆地的热演化模式.     

南海珠江口盆地钻井BHT温度校正及现今地温场特征

温度是盆地现今地温场研究最重要的基础参数之一,针对钻井井底温度（BHT）一般低于地层真实温度的情况,本文对珠江口盆地16口钻井的BHT数据进行了校正,并根据校正后的温度数据采用最小二乘法新增计算了16个地温梯度及大地热流数据.结合前人发表数据,本文绘制了珠江口盆地最新地温梯度等值线图及大地热流等值线图.除此之外,系统收集整理了盆地钻井大地热流、生热率以及热导率等参数,利用一维热传导方程计算了盆地1～5 km深度处的温度,并绘制了盆地深部温度等值线图.在此基础上,分析了盆地现今地温场特征及其成因,以期为珠江口盆地地球动力学背景研究及油气资源评价与勘探提供地热学参数.     

南海北缘琼东南盆地热结构与莫霍面温度

相对于大陆地区,洋壳或海陆过渡区目前较缺乏岩石圈热结构方面的研究.本文依据琼东南盆地现有热流数据和相关岩石热物性参数,沿分布于盆地内不同位置的4条地震测线计算了不同圈层的热流分配关系(即热结构)及莫霍面温度.计算时根据最新的P-波速度变化分析将该区地壳分为四层,分别为沉积盖层、上地壳、下地壳及下地壳高速层.结果表明:琼东南盆地地幔热流由浅水区向深水区逐渐增加,是控制盆地现今海底热流分布的主要因素;其占海底热流平均比例为76.3±7.0%,具有典型的"冷壳热幔"的岩石圈热结构特征;莫霍面温度范围500~700℃,存在一个低温区和两个高温区,其整体分布与盆地基底以下地壳伸展减薄及断裂发育有关.     

珠江口盆地开平凹陷边界断层三维几何学与运动学

神开断层位于开平凹陷北部,是发育在南海被动大陆边缘洋陆过渡带的大型伸展拆离边界断层.本文以高精度2/3D地震资料和测井资料为基础,首次对神开断层的三维几何学和运动学特征进行剖析.根据断距变化,结合走向、倾向、倾角特征,将神开断层分为西南、中、东北三段;空间上认为神开断层断面是由多个等倾角区组成的复杂曲面,重建其几何学形态模型,通过5个垂向轴面和3个横向轴面将神开断层断面分为20个区.以正断层相关褶皱理论为指导,对神开断层运动学特征进行深入研究;根据平衡剖面对比,认为断层西南段、东北段在始新世早期开始发育,中段在始新世中晚期发育并与西南段和东北段连锁形成一条断层;断层旋转程度自西南向东北变弱;断层西南段反转强度最大,中段次之,东北段无反转.神开断层西南段为"反犁式"形态;中段为"座椅式"形态,与大洋核杂岩伴生;东北段为"犁式"形态.断层下盘的波瓦状构造为古老的拆离断层面,与神开断层一起构成拆离断层系.     

Thallium Distribution in Sediments from the Pearl River Basin,China

Thallium (Tl) is a rare element of high toxicity. Sediments sampled in three representative locations near industries utilizing Tl‐containing raw materials from the Pearl River Basin, China were analyzed for their total Tl contents and the Tl contents in four sequentially extracted fractions (i.e., weak acid exchangeable, reducible, oxidizable, and residual fraction). The results reveal that the total Tl contents (1.25–19.1 µg/g) in the studied sediments were slightly high to quite high compared with those in the Chinese background sediments. This indicates the apparent Tl contamination of the investigated sediments. However, with respect to the chemical fractions, Tl is mainly associated with the residual fraction (>60%) of the sediments, especially of those from the mining area of Tl‐bearing pyrite minerals, indicating the relatively low mobility, and low bioavailability of Tl in these sediments. This obviously contrasts with the previous findings that Tl is mainly entrapped in the first three labile fractions of the contaminated samples. Possible reasons were given for the dominating association of Tl with the residual fraction (>95%) of the mining area sediments. The significant role of certain K‐containing silicates or minerals of these sediments on retaining Tl in the residual fraction, discovered by this study, provides a special field of research opportunity for the Tl‐containing wastewater treatment.     

鄂尔多斯盆地深部热结构特征及其对华北克拉通破坏的启示

基于二维稳态热传导方程,利用有限元数值模拟方法,选取东西向横穿鄂尔多斯盆地地质与地球物理解释大剖面进行了深部温度场数值模拟研究,得到了华北克拉通西部的鄂尔多斯盆地下伏岩石圈热结构特征.地幔热流变化范围:21.2~24.5 mW·m-2,体现为东高西低特征.壳幔热流比(Qc/Qm)介于1.51~1.84之间,为"热壳冷幔".与华北东部地幔热流对比表明,西部的鄂尔多斯盆地相对处于稳定的深部动力学环境.在岩石圈热结构研究基础上,对克拉通地震岩石圈与热岩石圈厚度差异进行了对比,研究表明:鄂尔多斯盆地西部地震岩石圈与热岩石圈厚度差异约达140 km,而东部的汾渭地堑,渤海湾盆地二者差异逐渐减小.华北克拉通自西向东,地震岩石圈厚度与热岩石圈厚度差异不断减小,意味着华北克拉通岩石圈下部的软流圈地幔黏性系数自西向东逐渐降低,本文从地热学角度可能印证了太平洋俯冲脱水作用对华北克拉通的影响.     

Thermal structure about southwest sub-basin of South China Sea

There are some factors, such as the topographic relief, sedimentary thickness and thermal conductivity, magmatic activity and thermal cooling, influencing the seafloor heat flow and the evolution of lithosphere structure in southwest sub-basin (SWSB), South China Sea. On the base of the geological structure characteristic of SWSB this paper will discuss some other factors including thermal anomaly area, dike produced by magma intrusion and lithosphere relief, by modeling and calculating. Calculating results indicate partial areas where temperature is higher than vicinity in the lithosphere, which we call thermal anomaly here containing thermal anomaly area and dike in this paper, could decrease heat flow below, increase above, and gradually increase to two sides; heat flow in upwelling parts of lithosphere is usually higher than sinking parts, and in the middle is of a gradual transition.     

Quantifying the impact of climate variables on reference evapotranspiration in Pearl River Basin,China

ABSTRACT

The impact of climate variables on monthly reference evapotranspiration (ET_o) is a critical issue in water resources management and irrigation planning. The spatio-temporal contribution of climate variables to ET_o in the Pearl River Basin (PRB), China, from 1960 to 2016 were calculated based on sensitivity and relative change of each climatic variable. The results show that annual ET_o total decreased by 1.64% and diminished in magnitude from the southeast to the northwest. Sunshine duration, wind speed and relative humidity decreased by 15.5%, 7.4%, and 4.0%, respectively, while average temperature increased by 4.25%. The ET_o showed a positive sensitivity to all variables except relative humidity, which showed a negative sensitivity. Sunshine duration had the highest contribution of ?4.26%, and the overall decrease in ET_o was mainly caused by the declines in sunshine duration and wind speed, which offset the positive impact of rises in average temperature and reduction in relative humidity.