渤海盆地热历史及构造-热演化特征

渤海盆地大地热流测量和利用磷灰石裂变径迹及镜质体反射率数据进行的盆地热史恢复结果表明：盆地现今热流值为５０-７５ｍＷ／ｍ２,背景热流值达６３．６ｍＷ／ｍ２,而早第三纪砂河街组和东营组沉积时（２５-５０Ｍａ）盆地古热流值为７０-９０ｍＷ／ｍ２．盆地构造沉降史分析显示,盆地（含辽东湾地区和渤海地区）经历了早期的裂谷阶段（２５一扣Ｍａ）和后期的热沉降阶段（２５-０Ｍａ）,其中早期的裂谷阶段包含了两个裂谷亚旋回．渤海盆地内的后期热沉降叠加了１２Ｍａ以来由高密度地幔及岩石圈冷却诱发的快速均衡沉降．渤海盆地现今较低的大地热流值和较高的古热流及典型的裂谷型构造沉降样式等支持了渤海盆地板内裂谷盆地的大地构造属性并为渤海盆地构造一热演化提供了重要认识．     

辽河裂谷盆地地幔热流

辽河盆地是一个在前中生代基底上发展起来的裂谷盆地,实测大地热流平均值为65mW/m²,变动于44-83mW/m²之间。在给出地壳结构模型并确定各岩层放射性生热率的基础上,采用“剥层”法从地表开始,自上而下,由浅及深地扣除各岩层所提供的热量,从而得出地幔热流值。结果表明,辽河裂谷盆地地幔热流为41mW/m²,占整个地表总热流量的63％。可见,本区热量大部分来自地幔。与世界上其它地质构造单元相比,辽河裂谷盆地无论地幔热流绝对值或其与地表热流之比值,都具有介于稳定地区和构造活动区之间的特点。作者认为,辽河裂谷盆地地幔热流的上述特点,乃是中、新生代以来本区长期地质历史发展的产物。     

辽河裂谷的深部构造与裂谷活动的侧向迁移

对横穿辽河裂谷的闾阳－海城－东沟剖面的深部地震探测、重力测量、大地电磁测深、大地热流测量资料做了进一步分析,发现辽河裂谷地带壳幔间具有多个薄层过渡的特征,与东西两侧的辽东台隆和燕山台褶带明显不同。壳幔过渡带的薄层结构、速度结构、温度结构以及壳内低速层和软流圈顶面构造特点表明辽河裂谷的构造演化过程自西向东侧向迁移,当前上地幔物质运动的前锋不在裂谷之下,而是向东移至金州地震带附近的析木一带,深部物质运动是辽河裂谷形成及其活动性侧向迁移的主要动力学因素     

辽河盆地东部凹陷现今地温场及热历史的研究

依据10口系统测温井数据和61块岩石热导率测试结果，计算了辽河盆地东部凹陷10个 高质量的大地热流数据，并在此基础上，利用镜质体反射率（Ro）资料对该区的热历史 进行了恢复. 结果表明：东部凹陷下第三系平均地温梯度为36.5℃/km，岩石平均热导率为1 .667W/(m·K)，热流密度变化于49.5～70.0mW/m2之间，平均为58.0mW/m2；东部凹陷热 流呈现古热流高现今热流低的变化特征，从沙三期到东营期，古热流值是逐渐增大的，到东 营期末达到最大值，晚第三纪至现今表现为持续冷却；构造沉降史分析显示，盆地经历了早 期的裂谷阶段（43～25Ma）和后期的热沉降阶段. 盆地现今较低的大地热流和较高的古热流 及典型的裂谷型构造沉降样式为东部凹陷的构造-热演化提供了重要认识.     

琼州海峡裂谷成因的火山活动标志

根据雷琼地区存在大规模火山活动以及新生界明显地由断陷的南、北侧向海峡急剧增厚的事实，结合近年来海峡地区的物探成果，论证了琼州海峡的裂谷成因，是上地幔物质上涌的结果。该地区的高热流值、高地热增温率和强震活动都说明，琼州海峡是现今仍具有一定活动性的裂谷构造。     

攀西构造带的地热活动特征与裂谷带性质的研究

攀西裂谷地带构造复杂,地震频繁,并有着多期岩浆活动。为了研究这一地带的地热活动、热流分布特征及其与该区构造运动和深部过程的关系,对地表温泉分布、并结合地球物理场和地质构造特征来探讨攀西地带的地壳热状态及其该区成矿规律、地震活动与成因以及构造运动间的内在联系。结果表明,这是一个被动“活化”的古裂谷地带。     

裂谷盆地构造-热演化模拟中几个问题的讨论

裂谷盆地的构造-热演化模拟是在岩石圈尺度计算裂谷盆地形成演化过程中的热历史和沉降史.拉张模型实现了构造和热的完美结合,在描述裂谷盆地沉降和热流演化方面取得了很大的成功.本文使用二维运动学模型,通过有限元方法,在拉格朗日坐标系下进行拉张背景下的构造热演化模拟,探讨了拉张模型中初始地壳、岩石圈厚度、软流圈对流、模型上边界对构造热演化的影响,以及载水和载沉积物两种情况下盆地侧翼抬升的差异.     

青藏高原“亚东—东巧—葫芦湖”大陆裂谷带形成的深层动力过程

正确理解亚东—东巧—葫芦湖构造带的形成与属性对深化认识青藏高原的地壳形变、物质运动的行为与轨迹和深层动力过程极为重要.通过较系统的多元要素分析和研究发现：（1）基于壳、幔结构的空间展布特征表明,这是一条在EW向拉张力系作用下的陆内裂谷带;（2）强烈地震的活动与发生、大地热流异常值展布和地幔对流应力场研究证明,它是一条现今活动的大陆裂谷带;（3）该裂谷带的形成与演化乃地球内部物质与能量强烈交换的产物.

     

与大陆裂谷有关的地壳深震

至少有四个大陆裂谷带内部或边缘发生了地壳深震（＞２０ｋｍ）。其中大多数地震（Ｍ≥５．０）为走滑或斜滑机制，它们的Ｔ轴方向接近于一裂谷带浅部正断层作用有关的Ｔ轴方向。多数地壳深震沿具有较冷的且厚度较大的地壳部位的裂谷边缘发生。然而，也有一些地震发生在具有高热流的区。这些地区也表现为高应变区，这可能是影响可观测深度的一个因素。我们认为地壳深震或是代表了裂谷带相对于邻近稳定区的相对运动，或是表明了裂谷作     

济阳坳陷沾化东区块现今地温场及热历史

根据区内钻井测温和镜质体反射率RO资料，在该区现今地温场分析的基础上，采用岩石圈和盆地尺度相结合的多期热演化模型对该区的热史进行了恢复.结果表明：(1)现今地温梯度为35.8℃/km.孤岛及垦东地区地温梯度较高，大于3℃/km.(2)古新世早期的大地热流值为83.6mW/m²，相当于现代活动裂谷的热流值.自古新世以来，盆地有逐步变冷的趋势，中间有二次回升，但回升的幅度逐渐变小.现今大地热流值为63mW/m²，接近全球大地热流的平均值.(3)该区主力烃源岩经历了持续的受热过程，现今仍处于“生油窗口”内，在深度上具有较大的油气赋存空间，热演化背景对油气生成有利.上述模拟结果可以用渤海湾盆地的裂谷演化模式进行较好的解释，并对胜利油田沾化凹陷的油气勘探工作具有一定的实际意义.     

南海西南次海盆的地热流特征与分析

为系统地了解南海西南次海盆的地热流特征,本文通过对研究区及邻域地热流数据的补充采集、收集整理和统计分析,获得了87个有效的地热流数据、一批热导率和生热率的地热参数资料,地热流测点在空间上覆盖了整个区域.研究区的地热流数据分布结果表明,西南次海盆热流密度的平均值为98.1±14.8 mW·m^-2,洋陆过渡带为103.6±19.4 mW·m^-2,南沙岛礁区和西部陆缘分别为79.0±15.5 mW·m^-2和78.3±15.6 mW·m^-2.研究区表层沉积物热导率的平均值0.86±0.06 W·mK^-1,生热率的平均值1.11±0.17 μW·m^-3,海底温度的平均值为2.43±0.01℃.综合海底地形地貌、地质与地球物理资料,认为研究区的热流特征在空间上具有一定的分布规律,表现为：（1）洋盆区测点的热流密度平均值高于两侧陆缘;（2）东南缘洋陆过渡带上测点的地热流密度值高于邻近海盆和南沙岛礁区的测点,而西北缘这种特征不明显;（3）西北翼的热流密度值总体比东南翼高;（4）沿着古扩张中心方向,西南次海盆热流值具有自东北向西南端方向逐步增大的趋势,表明海盆区同时存在着洋中脊与大陆裂谷两种不同的热状态,西南段裂谷热流值比东北段洋中脊高.对西南次海盆沉积物的热导率和生热率值参数的测量及数据空间分析可见,这两种热参数的空间分布无明显规律性,可能与海盆形成之后复杂的沉积环境相关.根据热流-洋壳年龄之间的关系,在西南次海盆东北段26个测站数据中,发现靠近古扩张中心的数据与理论值呈负偏移,而远离古扩张中心的数据呈正偏移,此现象是海盆内地热流数据受不同类型的地下流体影响所致.

     

攀西古裂谷区地表热流分布特征及其力学含义

攀西古裂谷区11个地表热流数据变化于40——90 mW/m2,平均值为63 mW/m2。 其分布不仅与测点周围的岩石放射性生热率有关,而且与测点到裂谷轴部主干断裂的距离有关。经过分析对比,作者认为这是区内主干断裂自古新世以来持续挤压运动的结果。断裂的压性活动必然伴随着摩擦热的产生,从而引起断裂两侧局部热异常。 摩擦热的大小取决于断裂所处的力学状态,根据盐边-米易-渡口地区的热流资料推测,攀西昔格达断裂昕处的摩擦应力与运动速率v的状态不会超出v=697.4mW/m2和v=396.3mW/m2所限定的范围。      

海洋热流与地幔上升流

从洋中脊上升的地慢物质带上来的大量热量,使在洋中脊裂谷处的海底热流及温度最高,向海沟逐渐减小．由于热胀冷缩,海底地势在洋中脊处最高．作者根据板块模型由一维运动物体的热传导方程推出裂谷处上升物体的温度分布公式．用此分布公式作为垂直边的边界条件,严格地求解了运动板块的二维运动物体热传导方程．用此方程研究了各参数与观测量之间的关系．通过改变公式中的参数值,使计算的理论曲线与实测海底热流一年龄及海底深度一年龄曲线拟合,从而求出了板块的厚度Ｌ＝９７ｋｍ,地幔上升速度ｕ＝３．ｇｍｍ／ａ,热膨胀系数ａ＝３．３７×１０－５／℃及温度分布．该方法克服了在洋中脊处理论热流值趋于无限大的问题,并可以计算出地幔上升流的速度及宽度．     

中国大陆地区大地热流数据汇编(第四版)

大地热流是表征地球内部热状态的重要参数,也是进行岩石圈热结构、地球动力学研究和区域地热资源潜力评价的必要参数.大地热流的测量和数据汇编是地热学研究的一项重要的基础性工作,目前我国已经分三版公开发表中国大陆地区大地热流数据862个,本文在第三版热流数据汇编的基础上,共计收集整理公开发表的热流数据345个,并在空白区开展了大地热流数据补充性测量,获得大地热流数据23个.本文将2001年以来新增的368个数据及第三版热流数据构建成中国大陆地区大地热流数据汇编(第四版).截止目前已汇编我国大陆地区热流数据1230个,其中A、B、C和D类数据分别占49.3%、34.2%、12.6%和3.9%,较第三版热流数据A类数据比重增加了2.9%.基于现有汇编数据更新了中国大陆地区大地热流测点图并进行了统计分析.相较于第三版汇编数据,热流测量空白区面积已显著减小,热流测点覆盖率低和平面分布不均一的缺陷得到改善,本次汇编填补了西藏阿里、贵州省、广西省以及吉林省的热流测量空白区.新版热流数据统计表明,中国大陆地区(含渤海海域)热流值范围为23~319mW·m~(-2),平均值61.5±13.9mW·m~(-2);除去受地下水活动影响强烈的D类数据,热流值范围30~140mW·m~(-2),平均值60.4±12.3mW·m~(-2).本次大地热流数据汇编结果显示,我国大陆地区热流分布格局总体仍表现为:东高、中低,西南高、西北低.在西太平洋板块俯冲远程效应影响下,中国东部表现为一个高热流带,自东南沿海向东北方向一直延伸到东北地区的松辽盆地、长白山一带;受控于新生代欧亚板块和印度板块碰撞影响,青藏高原高热流区主要集中在雅鲁藏布江缝合带和南北向展布的裂谷带,总体热流值向北逐渐降低,并伴随局部的高热流区,如东北缘的共和盆地;中部地区新生代以来构造活动相对微弱,为中-低热流背景.     

冰岛裂谷北部阿斯基亚火山之下岩浆运动引起的下地壳地震

裂谷中的下地壳层通常由于高温而呈韧性,火山岩浆活动会引发地震。冰鸟中大西洋裂谷的特点是热流高,大量岩浆聚集成高达25～30km厚的地壳,在上部8km内常发生地震。2006年7～8月在冰岛北部裂谷带阿斯基亚火山周围布设了20台地震仪进行观测,记录到位于脆韧性边界1700次震源深度为7～8km的上地壳地震;还记录到多数以震群形式发生在其他非震层的下地壳内和完全非震层的中地壳之下14～26km的100个M1〈1．5级小地震。在2007年7～8月的重复测量中,更是观测到2倍以上的下地壳地震事件。大地测量和重力数据显示,在阿斯基亚火山下存在熔岩流,当熔岩从岩浆房通过地壳流向阿斯基亚火山的过程中引发地震,也表明在活动裂谷带中岩浆在张开的岩脉中运移几米距离可引发爆裂。     

渭河盆地岩石圈热结构与地热田热源机理

岩石圈热结构是盆地现今地温场研究的重要延伸和扩展,是了解大陆岩石圈构造变形及演化等大陆动力学问题的重要窗口,更是地热田热源机理研究的核心问题.本次工作,在系统分析渭河盆地现今地温场和水动力系统基础上,编制了渭河盆地大地热流分布等值线图;通过实测生热率等热物性参数,利用一维稳态热传导方程计算了研究区岩石圈热结构,并分析了渭河盆地岩石圈热结构特征和地热田热源机理.结果表明,渭河盆地现今大地热流值分布范围为62.5~80.2 mW·m-2,平均为70.8±4.8 mW·m-2,西部明显高于东部,西安坳陷最高,咸礼凸起次之;渭河断裂并不是控热断裂,其沟通作用引起的水热循环一定程度上影响了浅部热量再分配,对渭河盆地地温场并没有起到明显的控制作用.西安坳陷-咸礼凸起地壳热流介于32.2~37.5 mW·m-2之间,平均为34.6 mW·m-2;地幔热流分布范围为33.8~38.9 mW·m-2,平均为36.0 mW·m-2;地壳热流和地幔热流的总体变化趋势一致,西安坳陷高于咸礼凸起,分析认为西安坳陷沉积层厚度大于后者,且沉积层放射性生热率更大,是造成西安坳陷地壳热流高于咸礼凸起的原因,而西安坳陷相比咸礼凸起更高的地幔热流,表明西安坳陷深部活动性强于咸礼凸起.西安坳陷和咸礼凸起地壳/地幔热流比值相近,介于0.93~1.01之间,平均为0.96,"热"岩石圈厚度约为95~101 km.渭河盆地岩石圈热结构特征与鄂尔多斯盆地在很大程度上具有相似性,暗示着二者具备相似的深部稳定性,这与渤海湾盆地为代表的中国东部中-新生代主动裂谷盆地岩石圈热结构特征截然不同,表明渭河盆地为被动伸展裂陷.从鄂尔多斯盆地、渭河盆地、山西裂谷到华北盆地,"热"岩石圈厚度的有序变化表明太平洋板块俯冲引起的地幔对流对华北地块深部动力学行为的影响主要发生在太行山以东,而太行山以西的鄂尔多斯盆地和渭河盆地则影响甚微,这种空间差异影响从侧面暗示着华北克拉通破坏过程的有序性.综合分析渭河盆地地质-地球物理资料认为,岩石圈表层伸展破裂、深部重力均衡调整进而引起软流圈被动上涌,其产生的相对高地幔热流的热传导和深大断裂沟通的水体热对流相互叠加作用,共同构成了渭河盆地中-低温地热田的热源机理.     

共和盆地恰卜恰地热区现今地热特征

恰卜恰地热区位于青海共和盆地的东北部,是我国重要的具有干热岩地热资源勘探开发潜力的地区之一.自2013年起,不同的研究者针对该区开展了大量地球物理探测工作,然而现今地热场的研究相对较少.本文基于4口干热岩钻孔的稳态测温资料和81块岩芯样品的热导率测试数据,计算了研究区4个大地热流值.研究结果表明：研究区基底花岗岩层现今地温梯度为39.0~45.2℃·km^-1,平均值为41.3℃·km^-1,大地热流值介于93.3~111.0 mW·m^-2之间,平均值为102.2 mW·m^-2,与我国主要的克拉通型盆地（如柴达木盆地、四川盆地和鄂尔多斯盆地）和新生代裂谷型盆地（如渤海湾盆地）相比,该区属于青藏高原高热流背景下的局部异常高地温梯度和高大地热流区.分析认为,研究区高地热异常可能暗示共和盆地浅部（20 km以浅）存在局部异常热源体（岩浆囊）.

     

地学棱镜实施计划：裂谷和俯冲带边缘的地球动力学过程（下）

被动的裂谷系统在裂谷过程中扮演了重要角色,因为它们包括了整个地质学历史的记录,从裂谷开端、大陆裂解、海底扩张以及最后的成熟边缘。RIE 起始的目标如同地学棱镜科学计划草案（DSP）所描述,是了解裂谷初始如何进行,驱动裂谷的过程如何相互作用和演化,这些过程如何导致特别的裂谷架构,什么是裂谷期和后裂谷期边缘演化过程中大陆、海洋、大气之间的基本变动。     

渤海第三纪裂谷扩张的地球物理分析

根据重磁计算的结果，对渤海第三纪裂谷扩张问题做了分析。在研究中还注意参考了渤海地热流和地壳上地幔电性高导层抬升的研究成果。认为由于深部岩浆的上涌，在渤海及其相邻的陆地共有渤中、渤海湾、庙西、辽东湾和垦利５个较大的地幔柱拱起，它们在华北新生代拗陷区形成了一个走向明显、形态独特、规模较大而又相对集中的地幔柱群     

岩石层内与断裂后热释放有关的物理变化

我们根据岩石层的热状态来定义现代裂谷和古裂谷,现代裂谷是断裂后的岩石层尚未达到热平衡状态,而古裂谷是断裂后的岩石层已处于热稳定状态。将现代裂谷与古裂谷的物理特征进行对比,结果表明,它们的地貌、构造和岩浆特征方面虽有很多相同之处,但在地球物理特征方面却有一些明显的差异。在由现代裂谷转变为古裂谷时采用一个简单的岩石层热释放模型,我们可以看到,现代裂谷与古裂谷之间在岩石层的上地幔地震波速度和密度、表面热流、热结构与居里点深度、以及大地电磁性质方面的差异可以用宕石层冷却来解释。而单用冷却不能解释与断裂有关以及紧接断裂之后的复杂沉陷过程,也不能解释古裂谷内为什麽出现一些高速的壳层,以及地壳有时为什麽会加厚。假如考虑到岩石层的抗弯强度和与断裂有关的地壳的岩浆加厚,这些现象就可以得到解释。我们认为,许多现代裂谷下面的“上地幔异常”可能与断裂地壳岩浆加厚过程有关。