热流─生热率线性关系研究综述

热流－生热率线性关系的发现被视为理论地热学上的一次重大突破，目前在全球范围内已定义了数十个热流省。但是，这一线性关系至今仍缺乏可信的理论基础。本文概述了热流－生热率线性关系的发展历史，综合介绍了２０多年来在地质、地球化学和地球物理等方面为正确理解这一经验线性关系的内在涵义而展开的研究，并对现有大陆热流省的资料进行了分析。     

全球大地热流-岩石生热率关系综合分析

大地热流分析是研究大地构造地球动力学和地壳化学组成的一个重要手段通过对全球范围大陆地区大地热流和岩石放射性生热率数据的综合统计分析探讨地壳一地慢热流配分统计结果揭示,全球尺度显生亩地质构造区热流与岩石生热率之间不存在简单的线性关系,但两者在隐生宙地盾区却具有明显正相关关系从大地热流-岩石生热率关系在显生亩地区和在隐生宙地区的差异可以大致确定壳-幔热流成分的变化范围取地壳厚度为30－50km,根据前寒武地盾区热流与生热率之间的统计关系可以进一步推测地壳岩石中放射性生热元素的平均丰度范围分别为铀（0．5-1．6）×10－6,钍（1．8－6．1）×10－6,氧化钾0．6％-1．9％．     

自然伽马能谱测井薄层响应

自然伽马能谱测井的探测范围是一个直径约等于100cm的球体,粗略地说,厚度小于100cm的地层属于薄层．本文用实验研究和理论计算相结合的方法,对高放射性和低放射性两类薄地层的测井响应分别做了分析．所得结果可用于从低放射性厚储层中正确扣除高放射性泥岩薄层的影响,并在大段泥岩或交互层中划出薄储层．     

自然伽马能谱测井薄层响应

自然伽马能谱测井的探测范围是一个直径约等于100cm的球体，粗略地说，厚度小于100cm的地层属于薄层．本文用实验研究和理论计算相结合的方法，对高放射性和低放射性两类薄地层的测井响应分别做了分析．所得结果可用于从低放射性厚储层中正确扣除高放射性泥岩薄层的影响，并在大段泥岩或交互层中划出薄储层．     

我国陆区地壳生热率分布与壳幔热流特征研究

壳幔热流配分代表了一个地区的深部热量来源与最基础的地热背景,为区域地热资源的形成提供了重要的约束条件.本文依托CRUST1.0模型与地质资料,将中国陆区在平面上划分为19个构造区,在垂向上将这些区域从第四系沉积物至上地幔的地层划分为8个圈层,确定了这些圈层的分布范围和厚度.在全国范围内实测放射性生热率数据664组,收集地壳放射性生热率及U、Th、K元素含量数据约1000组,系统地完成了上述区域各圈层的放射性生热率填图,统计得出我国陆区上、中、下地壳生热率的平均值分别为1.31 μW·m^-3、0.57 μW·m^-3与0.22 μW·m^-3.在此基础上,结合最新的全国大地热流测量数据（1503组）完成了我国陆区地壳-地幔热流分布的研究.研究结果表明,我国陆区q_c/q_m>1的面积占80.1%、q_c/q_m>1.2的面积占65.8%.除我国东部、中部的一些盆地之外,在我国陆区大部分地区,地壳均为大地热流的最主要热源.地壳各圈层中,基底层至中地壳为地壳的主要的产热区域,贡献了平均约50%的大地热流值.本文以面积加权计算得我国陆区地壳热流平均值为39.1 mW·m^-2,其中青藏高原最高、东南沿海次之,两者分别得益于较大的地壳厚度与较高的基岩地层生热率.我国陆区地幔热流平均值为29.7 mW·m^-2,与全球地幔热流平均值接近,其中东部沿海地区、环鄂尔多斯地区、藏滇地热带分布区较高.地壳热流、地幔热流的高值区与我国的主要地热资源分布区均具有较好的一致性.

     

基于单能窄束伽马射线算法计算高分辨率屏蔽自然伽马探测器的三维测井响应

本文应用单能窄束伽马射线理论建立高分辨率屏蔽自然伽马探测器三维测井响应的数值模拟算法.首先利用单能窄束原理,用稳态扩散方程描述伽马光子密度的空间分布,根据扩散方程基本解、放射源空间分布、探测器位置和屏蔽情况,将屏蔽探测器上的总伽马通量表示成放射性地层中的有效探测区域上的体积分和晶体表面上有效接收面的面积分形式.并根据伽马射线传播路径和探测器屏蔽情况,给出有效探测区域的解析表达式,通过数值积分法计算任意复杂情况下探测器上的自然伽马通量,获得伽马测井响应的3D数值模拟算法.并通过数值模拟结果与模型井数据的对比验证了该算法的有效性.最后通过3D数值模拟算法系统研究考察晶体形状（圆柱形晶体、方形晶体）、晶体长度、仪器在井轴中的位置（居中屏蔽探测器、贴井壁屏蔽探测器）、以及测速等不同情况下自然伽马测井响应,设计出新型高分辨率自然伽马测井仪器.     

利用自然电位与自然伽马测井曲线划分沉积相带及储层分布

自然电位、自然伽马测井曲线形态和特征与沉积相带及其储集砂体关系密切,它们对不同岩性地层特征响应十分敏感.利用自然伽马、自然电位同步减小的较大幅度评价识别渗砂层,指示划分水下分流河道主体沉积微相带;利用自然伽马、自然电位减小的幅度差评价识别低渗砂、致密砂层,指示划分水下分流河道堤泛(侧翼)沉积微相带;并以自然电位比自然伽马减小幅度的相对细小差异识别油水层.在安塞油田沿河湾地区长6自然伽马、自然电位曲线划分沉积相带及储层的应用中,建立了自然伽马、自然电位划分储层的下限标准,有效地评价了特低渗透储层沉积微相带及储层类型,提高和扩大了测井曲线的应用及效果.     

自然伽马测井曲线的分析与反褶积校正

本文探讨系统响应函数对自然伽马测井曲线所造成的影响及反褶积校正的方法,从而使受围岩影响而降低了幅值的薄层曲线恢复原来的异常,改善了厚层曲线在界面处的陡度,以利于分层定厚、地层对比和进一步作各种定量的数字解释。     

自然伽马测井曲线的分析与反褶积校正

本文探讨系统响应函数对自然伽马测井曲线所造成的影响及反褶积校正的方法,从而使受围岩影响而降低了幅值的薄层曲线恢复原来的异常,改善了厚层曲线在界面处的陡度,以利于分层定厚、地层对比和进一步作各种定量的数字解释。     

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.     

The formation and evolution of Chepaizi-Mosuowan paleo-uplift and its control on the distributions of sedimentary facies in the Junggar Basin

The Chepaizi-Mosuowan paleo-uplift is a large-scale uplift stretching across the Junggar Basin formed during the Yanshanian. It has experienced four evolutionary stages: the initial forming stage (J1), the intense development stage (J2+3), the waning and burial stage (K-E), and the tilting and extinction stage (N-Q). The most intense period of activities is the Middle Jurassic. Dur-ing the Early Jurassic, the Chepaizi-Mosuowan paleo-structure was a low amplitude uplift. Because of the subsequent strong upli...     

北京平原区西北部大地热流与深部地温分布特征

北京平原区蕴藏着丰富的中-低温水热型地热资源,其西北部分布着小汤山地热田和京西北地热田,两大地热田以南口—孙河断裂带为界.地热田及其外围地区基础的地热地质研究工作较少.为给地热学研究和地热资源精细勘探提供科学依据,本文基于前人23眼钻孔的温度测量数据以及近期完成的548件热导率和100件放射性生热率实测数据,研究了区域大地热流和0~4 km深部地温特征.结果表明：（1）研究区现今地温梯度为11.31~94.89℃·km^-1,平均值为31.79℃·km^-1;岩石热导率为0.895~5.111 W·（m·K）^-1,放射性生热率为0.257~2.305 μW·m^-3,大地热流为48.1~99.1 mW·m^-2,平均值为68.3 mW·m^-2,热流的分布受基底形态和断裂构造控制.研究区东部南口—孙河断裂带两侧小汤山和郑各庄地区为高热流异常区,中部马池口地区也存在局部高热流异常区.（2）在南口—孙河断裂带的不同位置,不同深度地层温度差异明显,体现出区域现今地温场不只受控于该活动断裂,更是多期次构造事件复合叠加的结果.（3）南口—孙河断裂带南侧存在两处有意义的较高地温异常区,分别为郑各庄异常区和马池口异常区,其中马池口异常区是未来地热开发利用有一定潜力的地区.

     

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/m2之间,平均62.7±15.2 mW/m2,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.     

Formation mechanism of carbonate cemented zones adjacent to the top overpressured surface in the central Junggar Basin,NW China

Carbonate cemented zones are normally adjacent to the top overpressured surface in the central Junggar Basin,NW China.Stable carbon and oxygen isotopic compositions and petrological investigations of carbonate cements in the carbonate cemented zones indicate that:(1) carbonate cements are composed dominantly of ferrocalcite,ferroan dolomite,and ankerite;(2) carbonate cements are formed under a high temperature circumstance in the subsurface,and organic fluid migration has an important effect on the formatio...     

基于OBS数据的南黄海沉积地层速度结构特征

南黄海盆地是在前古生代变质基底及中-古生代海相沉积基底之上发育起来的中-新生代陆相叠合盆地.本文基于南黄海深部地学探测的主动源地震数据（OBS2013测线）,通过多尺度层析成像方法利用初至波走时反演得到测线下方沉积层的纵波速度结构,结合多道地震、重、磁等资料,综合分析南黄海盆地北部沉积地层的特征.结果表明,OBS2013测线下方的地层纵、横向上有多个速度分界面,纵向上以印支面为界,下部挤压与上部伸展地层速度分别呈现高、低速特征;横向上表现为众多断裂,断裂控制了盆地发育,个别断裂发生走滑.断裂将速度剖面划分为四个纵波低速区和五个高速区,6 km深度以内纵波速度的低值区（< 4.5 km·s^-1）是中-新生代沉积地层;而高值区（>5 km·s^-1）归属于不同的形成机制：北部高速区对应千里岩隆起区的变质岩,中部高速区是被挤压的海相沉积地层,南部高速区属于中部隆起,为埋藏较浅、但厚度较大的中、古生代海相地层,部分位置可能含有火成岩.北部坳陷的中、南部区域,在陆相中-新生代沉积盆地之下的海相地层中发育砂岩,该区域（埋深不超过6 km）的砂岩沉积分布于约2 km厚度的地层中.

     

Postcollisional mantle-derived magmatism, underplating and implications for basement of the Junggar Basin

The late Paleozoic postcollisional granitoids, mafic-ultramafic complexes, and volcanic rocks are extensively distributed around the Junggar Basin; they are generally characterized by positive ε_Nd(t) values, implying that the magmas were mantle-derived and contaminated with crustal materials to some extents. The emplacement of mantle-derived magmas and their differentiates in the upper crust is the expression of deep geological processes at shallow level, while much more mantle-derived magmas were underplated in the lower crust and the region near the crust-mantle boundary, being component part of basement of the Junggar Basin. The postcollisional mafic-ultramafic complexes would not be generated by re-melting of residual oceanic crust, which was considered as the basement of the Junggar Basin, unless very high degrees of partial melting occurred. Even if old continental crust had been present before collision, it would have been strongly modified by the mantle-derived magma underplating. This interpretation is compatible with the existing geophysical data. Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grants Nos. 4900031 and 49272103)     

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.     

Mantle heat flow and thermal structure of the northern block of Southern Granulite Terrain, India

Continental shield regions are normally characterized by low-to-moderate mantle heat flow. Archaean Dharwar craton of the Indian continental shield also follows the similar global pattern. However, some recent studies have inferred significantly higher mantle heat flow for the Proterozoic northern block of Southern Granulite Terrain (SGT) in the immediate vicinity of the Dharwar craton by assuming that the radiogenic elements depleted exposed granulites constitute the 45-km-thick crust. In this study, we use four-layered model of the crustal structure revealed by integrated geophysical studies along a geo-transect in this region to estimate the mantle heat flow. The results indicate that: (i) the mantle heat flow of the northern block of SGT is 17 ± 2 mW/m², supporting the global pattern, and (ii) the lateral variability of 10–12 mW/m² in the surface heat flow within the block is of crustal origin. In terms of temperature, the Moho beneath the eastern Salem–Namakkal region appears to be at 80–100 °C higher temperature than that beneath the western Avinashi region.