中国大陆科学钻探靶区深部温度预测

依据中国大陆科学钻探(CCSD)两口先导孔中地热测量和岩石样品热物性参数,对5000m深钻的可能钻遇温度进行了预测.先导孔中地温梯度介于1-26℃/km;岩石热导率变化为2.64-8.81W/(m@K),平均(3.4±1.26)W/(m@K);实测热流值为76-80mW/m2;30块岩石样品放射性生热率变化为(0.0-2.17)μW/m3,450m深度以上层平均(0.76±0.5)μW/m3,以下层段平均(0.48±0.2)μW/m3,生热率随深度递减,但变化趋势难以明确判定.分别对热流和热导率取上、下限,采用不同的生热率随深度的分布函数,区分考虑或不考虑热导率的温度相关性,分别计算出5000m深度内可能的温度分布剖面.计算结果表明,超深井于5000m垂直深度上的温度将达到110-140℃,2000m深度的探井钻遇温度将介于54-64℃.此外,考虑热导率的温度效应后预测的温度一般高于未考虑热导率温度效应5-8℃.     

松辽盆地北部徐家围子断陷现今地温特征及其与天然气生成关系研究

通过对徐家围子断陷现今1000,2000,3000,4000 m深度的地温分布研究,徐家围子断陷区整体处于高地温区,且坳陷层地温梯度高于断陷层地温梯度.地温梯度随深度增加而降低.岩石热导率是影响地温梯度变化的主要原因.影响现今地温主控因素为地壳深部热结构、深大断裂和放射性元素分布与含量.高地温有利于深层天然气生成.     

松辽盆地北部徐家围子断陷现今地温特征及其与天然气生成关系研究

通过对徐家围子断陷现今1000,2000,3000,4000m深度的地温分布研究,徐家围子断陷区整体处于高地温区,且坳陷层地温梯度高于断陷层地温梯度.地温梯度随深度增加而降低.岩石热导率是影响地温梯度变化的主要原因.影响现今地温主控因素为地壳深部热结构、深大断裂和放射性元素分布与含量.高地温有利于深层天然气生成.     

沁水盆地大地热流与地温场特征

分析了20口井的温度数据和39个岩石样品的热导率数据,计算了20个大地热流值.结果表明：沁水盆地具有偏高的大地热流背景,现今热流变化于448～1018 mW/m2之间,平均627±152 mW/m2,现今地温梯度介于209～476 ℃/km之间,平均地温梯度282±103 ℃/km. 热流的分布与本区上、下主煤层含气量的分布特征相似,在一定程度上反映了现代热流继承了煤层气生气期的古地热背景.     

南黄海中部隆起一个新的大地热流值：CSDP-2井热流测量结果

大地热流值,是岩石圈、地壳和盆地等各种尺度的构造演化和地球动力学研究的重要参数.南黄海是东亚大陆边缘的重要组成部分,但与东海陆架、冲绳海槽、渤海湾盆地等的大地热流研究相比,其研究程度较低,只有10个大地热流测点且大部分位于南部坳陷,不能很好地表征南黄海的大地热流特征.系统和准确的地温和热导率测量,是获得可靠大地热流值的基础.南黄海中部隆起之上的大陆架科学钻探CSDP-2井,全取心钻进2843.18 m, 2016年先后5次系统测温,给了我们一个绝佳的系统研究其大地热流的机会.对井中295块沉积物或沉积岩进行了热导率测量,并进行了温度压力等校正.根据热导率的垂向分布特征将全井分为6个井段,地温梯度分别为31.86、24.38、23.54、18.09、18.21和20.18℃·km^-1,平均23.46℃·km^-1,热导率则分别为1.776、2.765、3.182、3.623、4.184和2.825 W·(m·K)^-1,大地热流分别为56.5、67.4、74.9、65.5、76.2和57.0 mW·m^-2...     

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1~5km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.     

准噶尔盆地热流及地温场特征

利用准噶尔盆地 1 96口井的温度资料及 90块岩石样品热导率的测定 ,计算了 35个大地热流数据 ,编制了盆地不同深度现今地温等值线图 .研究结果表明 ,准噶尔盆地现今为低地温、低大地热流的冷盆 ,盆地的现今地温梯度平均为 2 1 2℃ /km ,大地热流密度平均为42 3mW/m2 .热流的分布表现为隆起高、坳陷低的特征 .影响地温场的主要因素包括盆地的深部结构、盆地演化、盆地基底构造形态、地下水活动和沉积层的放射性生热等 .     

水合物合成及导热系数测定

设计了一套实验装置，结合瞬态面热源法来测量混合气水合物导热系数及含混气水合物的沙子多孔介质的有效导热系数.在-10℃～5℃，压力66MPa下，含体积比甲烷9001%，乙烷503%，丙烷496%的混合气与0971mol/m3十二烷基磺酸钠水溶液生成的水合物的导热系数约为055W/(m·K)，并且其值随温度的上升而增高，呈玻璃体导热特性.由于“爬壁”效应的存在，混合气与饱含SDS水溶液的沙子多孔介质反应生成含混合气水合物的沙子多孔介质的有效导热系数（约12W/(m·K)）显著低于含四氢呋喃水合物的沙子多孔介质的值（约19W/(m·K)）.虽然本实验使用了SDS来加速和促进水合反应的进行，但是水合物样品中依然存在游离水，因此本研究采用了温度振荡法来进一步促进含SDS水溶液的水合反应进行，研究发现当浴槽温度在-10℃～4℃间周期变化时，游离水在水的相变温度区附近转变为水合物，通过几个周期的温度振荡，样品中的游离水被完全消耗掉.最后通过对含不同浓度SDS的四氢呋喃水合物导热系数测试，讨论了实验中加入SDS对水合物导热系数的影响，结果认为本实验中加入的SDS量对测试结果影响很小（±15%）.     

中国南方现今地热特征

根据中国南方地温梯度和大地热流的数据各418个,编制了中国南方地温梯度图和中国南方大地热流图,研究了中国南方现今地温梯度分布特征和大地热流分布特征.结果显示,中国南方地温梯度介于782～1625℃/km,平均241℃/km;大地热流变化于22～220 mW/m2之间,平均值为642 mW/m2.东南沿海和滇西南地区为高地温梯度分布区,扬子地块为中－低温地温梯度区.地温梯度不仅与区域热构造背景有关,还显著地受地下水热活动、断裂以及地层热导率影响.中国南方大地热流东部、西南部高,中部低,且异常高值点主要沿板块边界缝合带、深大断裂活动带分布.大地热流与区域构造运动、最后一次热事件发生的时间、岩石圈拉张程度、地壳厚度、壳内高导层埋深等因素具有明显的相关性.     

藏北地区钻孔大地热流值测量

本文利用藏北地区三口天然气水合物钻孔测温数据,在分析样品热导率测试结果基础上,计算了藏北地区的热流值.对于样品热导率值,首先根据样品孔隙度对实验室测试结果进行了饱水校正,计算热流时采用的是对应井段的岩石热导率饱水校正值的厚度加权平均值.地温梯度以三口钻孔48 h的测温数据为基础,回归三口井的地温梯度,计算时去除了浅部受地表温度和冻土带对温度影响的数值.A钻孔地温梯度分为200~438 m和438~882 m两段回归,分段热流的加权平均值作为钻孔热流值,计算结果为42.7 mW·m^-2; B钻孔和C钻孔回归地温梯度时未分段,热流计算结果分别为58.3 mW·m^-2、70 mW·m^-2.综合分析认为,岩石圈断裂、地幔上涌、碰撞造山过程中的剪切生热等因素可能造成了班公湖—怒江缝合带以南热流值较高,而北部羌塘地块热流值相对较低.     

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.     

合肥盆地构造热演化的裂变径迹证据

运用裂变径迹分析方法,探讨分析了合肥盆地中新生代的构造热演化特征. 上白垩统和古近系下段样品的磷灰石裂变径迹（AFT）数据主体表现为靠近部分退火带顶部温度(±65℃)有轻度退火,由此估算晚白垩世至古近纪早期合肥盆地断陷阶段的古地温梯度接近38℃/km,高于盆地现今地温梯度(275℃/km).下白垩统、侏罗系及二叠系样品的AFT年龄(975～25Ma)和锆石裂变径迹(ZFT)年龄(118～104Ma)均明显小于其相应的地层年龄,AFT年龄－深度分布呈现冷却型曲线形态,且由古部分退火带、冷却带或前完全退火带及其深部的今部分退火带组成,指示早白垩世的一次构造热事件和其随后的抬升冷却过程. 基于AFT曲线的温度分带模式和流体包裹体测温数据的综合约束,推算合肥盆地早白垩世走滑压陷阶段的古地温梯度接近67℃/km. 径迹年龄分布、AFT曲线拐点年龄和区域抬升剥蚀时间的对比分析结果表明,合肥盆地在早白垩世构造热事件之后的104Ma以来总体处于抬升冷却过程,后期快速抬升冷却事件主要发生在±55Ma.     

济阳坳陷新生代构造-热演化历史研究

沉积盆地的热历史是盆地的构造演化研究和油气资源评价及油气成藏的重要参数.本文利用磷灰石裂变径迹和镜质体反射率古温标模拟计算了济阳坳陷70口单井新生代以来的热演化历史,在此基础上分析了济阳坳陷内东营、沾化、惠民和车镇4个凹陷的地温梯度演化特征.研究结果表明,济阳坳陷新生代以来的古地温梯度是逐渐降低的,但在早第三纪时期下降的幅度较大,而在晚第三纪－第四纪则下降的幅度明显较小;济阳坳陷在孔店组沉积时期的地温梯度为540～500℃/km之间,沙河街沉积时期为500～400℃/km,东营组沉积时期为400～385℃/km,晚第三纪时期为385～355℃/km,第四纪以来基本未变.坳陷内4个凹陷的古地温梯度演化存在差异,特别是在早第三纪末期的东营构造运动以后,各凹陷的地温梯度演化差异更加明显.在晚第三纪时期,济阳坳陷各凹陷的地温梯度变化均较小,地温梯度的高低依次为东营凹陷、沾化凹陷、惠民凹陷和车镇凹陷.车镇凹陷的古地温梯度在整个新生代演化历史中均是济阳坳陷最低的.这种地温演化的差异与各凹陷的构造沉降演化史密切相关,同时地温演化差异也导致了各凹陷的烃源岩在生烃门限深度的差异.济阳坳陷的古地温梯度演化特征反映了济阳坳陷由断陷向坳陷的构造演化特征.     

东亚地区矿物尘气溶胶直接辐射强迫的初步模拟研究

为研究东亚地区矿物尘气溶胶的直接辐射效应,在区域气候模式RegCM3中加入起尘方案、建立矿物尘气溶胶输送模式,并将其辐射过程加入区域气候模式的辐射方案.通过对2001年3月～2002年3月的模拟发现：中国西北和蒙古国年平均地表起尘率在1μg/(m2·s)以上,最大达到90μg/(m2·s)是东亚地区最主要的矿物尘气溶胶源地;东亚地区矿物尘气溶胶柱含量最大值达5g/m2,出现在塔克拉玛干沙漠和秦岭地区;气溶胶大气顶直接辐射强迫基本呈现大陆上为正、海洋上正负均有的分布特征,区域平均辐射强迫在春夏秋冬分别为108, 088, 037,040W/m2,短波辐射强迫在陆上为正、海上正负均有,长波辐射强迫均为正值;四季的地表辐射强迫分别为-564, -225, -137, -187W/m2;辐射强迫数值对矿物尘气溶胶单次散射反照率的变化较敏感.     

高温高压下碳酸盐熔体对地幔岩电导率的影响

为了观测含碳酸盐地幔岩部分熔融过程中电导率的变化,厘清碳酸盐熔体在金伯利岩岩浆形成过程中所起的作用,并探讨Slave克拉通中部Lac de Gras地区约80～120km深处的高导成因,我们利用DS 3600t六面顶压机和Solartron 1260阻抗/增益-相位分析仪在1.0～3.0GPa、673～1873K温压条件下分别测量了含碳酸钠(Na_2CO_3)、碳酸钙(CaCO_3)和大洋中脊玄武岩(MORB)的地幔岩样品的电导率.实验结果表明,地幔岩样品的电导率主要受到温度和组分的影响,而压力对其影响较小.在温度低于1023K时,含Na_2CO_3地幔岩样品的电导率明显高于含同比重CaCO_3和MORB的;温度达到1023K时,含Na_2CO_3地幔岩样品开始熔融;但在之后的200K温度区间内,该部分熔融样品的电导率随温度的增加几乎不发生变化.这一现象或许揭示:地幔深部的碳酸质岩浆在快速上升过程中会同化吸收岩石圈地幔中的斜方辉石(Opx),进而形成金伯利岩岩浆,期间岩浆的电导率几乎不发生变化.含CaCO_3和MORB的地幔岩样品分别在1723K和1423K开始熔融,其部分熔融样品的电导率随温度的增加而快速增加.依据前人的研究结果和我们的实验结果,我们认为可以用含碳酸盐的部分熔融样品来解释Slave克拉通中部Lac de Gras地区约80～120km深处的异常高导现象,并推测熔体中碳酸盐的熔体比例小于2wt.%.     

云闪放电对云内电荷和电位分布影响的数值模拟

我们应用改进的随机闪电参数化方案,对两次雷暴的起、放电过程进行了二维125 m和250 m分辨率云闪模拟试验,分析表明高分辨率模拟的云闪通道几何结构、延伸范围和最大垂直电场变化等特征与观测结果更为一致,并且揭示了云闪放电重新配置云内电荷分布和空间电荷中和过程的一种新的物理图像：(1) 云闪的直接物理效应是在已有的空间电荷区内沿着放电通道沉积异极性电荷、形成复杂的空间电荷分布,有效地导致云中电位和场强绝对值及静电场能量剧烈下降,使放电终止.其中：放电后在闪电通道经过主要区域,电位降到±30 MV之间,垂直电场强度也降到±20 kV·m-1之间,一次正或负云闪估计消耗掉107～1010 J静电能;(2) 云中电荷中和不是正、负空间电荷简单地直接相互抵消的瞬态过程,而是广泛分布的云中空间电荷与通道沉积的异极性电荷通过湍流交换、平流输送、重力沉降以及起电等多种因素逐渐混合并部分被中和的一个后续慢过程,其弛豫时间典型值在14～44 s之间,在此期间通道感应电荷总量下降到50%以下.并残余部分电荷参与后续放电前高空间电荷密度和强电场的重建过程.