华南陆缘高热流区的壳幔温度结构与动力学背景

华南陆缘是我国重要的矿产、地热资源区.晚中生代以来,在太平洋板块西向俯冲,地幔热对流活动共同作用下,该区出现多期岩浆-热事件和大规模爆发式成矿作用.在前人研究基础上,本文利用地表热流观测资料、地震剪切波资料、重力位球谐系数,计算了壳-幔温度结构,分析了动力学背景.计算结果表明：华南陆缘东南沿海地带,地壳10 km以浅温度达200℃以上,居里点温度475℃,莫霍面平均温度550℃.地壳浅层较热,花岗岩中放射性元素衰变放热是地壳浅层地下水热活动的重要热源,但地壳总体温度不高,为"冷壳热幔"型热结构.地幔中,90 km深度,温度950~1250℃;120 km深度,温度1050~1400℃;150 km深度,温度1200~1450℃;220 km深度,温度1500~1700℃."热"岩石圈底界深度在110~150 km之间,西深东浅.岩石圈内,地幔应力场为挤压-伸展相间格局;岩石圈之下,地幔应力场为一个以南昌为中心、长轴NE-SW向的椭圆.分析认为,晚中生代以来,太平洋板块的西向俯冲,导致华南陆缘在区域性SE向地幔对流背景上叠加局域性不稳定热扰动,在175~85Ma期间,上地幔物质向上流动,形成不同的岩浆活动高峰期.同时,岩石圈地幔受俯冲洋壳流体的影响,含水量高,黏度小,在地幔流切向应力场作用下,岩石圈底界由西向东"波浪"状减薄.现今岩石圈之下仍具备地幔小尺度热对流温度条件,但除地表浅层外,地壳整体温度不高,岩石圈构造稳定.     

超临界地热资源的地球物理分析——以鲜水河高温水热系统为例

鲜水河高温水热系统位于川西地热区, 是我国重要的"水热型"地热资源区和高温地热发电工程建设选区, 其深层超临界地热资源可以大幅提高热-功转换效率和地热发电能力, 具有极大的应用价值.超临界地热资源是地热学的全新研究方向, 研究深层超临界地热资源促进地热学拓宽研究领域, 具有重要的科学意义.本文利用地球物理资料、地热地质资料, 对鲜水河高温水热系统超临界水热流体构造条件、有利赋存部位、热结构与热状态开展计算分析.结果表明: 鲜水河断裂带浅源小震群与深层超压热流体层相关, 热泉群串珠状负重力异常圈闭之下超厚沉积地层是赋存深层超临界地热流体储层的有利构造部位; 康定中谷—二道桥—榆林宫热水区的水源补给、热源补给、水热循环通道等地热地质条件优良, 其下方存在酸性岩浆活动, 是形成高温水热系统浅层热储、深层超临界热液区的重要热源条件.我们认为: 鲜水河断裂带是深部热流体上升至浅表产生强烈水热活动的通道, 沿此通道, 在160~250 ℃温度区间, 是鲜水河水热系统地热储层的赋存区域; 在350~400 ℃温度区间, 是深层超临界流体(H2O、CO2)的赋存区域; 随温泉水大量溢出的高浓度CO2地热气体, 伴随出现pH值略小于7的弱酸性热水, 其下方是形成深层超临界地热资源的有利区域.     

南海西缘走滑带中南段的热模拟研究

南海西缘以走滑断裂系统为特色,是南海各陆缘中结构构造最复杂、研究程度相对欠缺的海陆构造边界。针对南海西缘走滑带的热效应研究程度低、而该走滑带又对周缘含油气盆地的形成和演化意义重大的现状,对西缘走滑带中南段进行了热模拟研究。通过模拟软件Comsol计算西缘走滑带中南段在距今约30Ma时间尺度下因走滑摩擦生热而产生的温度和热流,结果表明,中南段越东-万安断裂在距今30Ma时间尺度下、70km深度范围内,由于走滑摩擦而产生的最高温度约为434℃,产生的最大热流约为55mW/m~2,而南段卢帕尔断裂在相同的时间尺度和深度范围内,由于走滑摩擦而产生的最高温度约为300℃,产生的最大热流约为40mW/m~2,与实测结果相比,误差控制在15%以内。该热模拟研究结果为研究西缘走滑带周缘新生代盆地中烃源岩的热史及成熟史提供了基础理论依据,对走滑带周缘盆地的油气勘探潜力评价具有一定意义。     

U同位素分馏行为及其在环境地球科学中的应用研究进展

近年来,研究铀(U)及其同位素有关的地球化学指标在地球环境科学领域发挥着越来越重要的作用。为加快我国U同位素发展和应用,本文系统回顾了近20年来U及其同位素的地球化学行为、U同位素分析测试技术、U循环与地表U同位素组成、U同位素分馏机理以及U同位素在环境科学领域的应用进展与技术壁垒。综述表明：U作为氧化还原敏感元素,在自然和人为活动中,U同位素存在显著分馏现象。U同位素已初步成功应用于示踪现代陆地表生环境系统中U的分布、迁移和扩散行为,重建地质历史时期环境与生命协同演化过程等地球环境科学领域。但总体而言,国内外U同位素研究工作仍处于起步阶段,多数局限于定性分析,在应用中也存在一些问题亟待解决,例如：特殊价态的U同位素仍无法测量,这制约了进一步对氧化还原过程中U同位素分馏机理的认识;地下水U污染处理手段缺失,表生沉积物的U同位素测试数据缺乏系统性和区域性,大气定量源计算解析模型还未完全建立;碳酸盐岩成岩过程中的U同位分馏机理尚不清楚,其分馏校正因子难以确定;黑色页岩包含海水和沉积物混杂的化学信号,难以准确扣除局部无效分馏信号;对非重大地质事件时期的关注较少导致无法恢复地球完整的氧化还原历...     

鲜水河断裂带南北构造差异性的地球物理分析

对鲜水河断裂带重磁异常进行向上延拓,通过计算观测面高度异常与延拓后异常之间的相关系数得出最佳向上延拓高度,该延拓高度所对应的延拓结果即为研究区构造背景产生的异常值。向上延拓结果显示布格重力异常值沿鲜水河断裂带自北西向南东逐渐增大,反映出下地壳底边界沿该方向呈升高趋势,可能由青藏高原地壳软弱物质 “东向逃逸” 所致。化极后ΔT磁异常延拓结果表明鲜水河断裂带南东段的康定—石棉以东为强磁性刚性基底。以鲜水河断裂带为分界的不同地块之间基底岩石及地层物性的不同是断裂带南北磁性差异的主导原因。对鲜水河断裂带两侧各约50 km范围内地震的震源深度进行统计,经投影至剖面及线性拟合求出鲜水河断裂带的三维几何形状。结果表明鲜水河断裂带总体倾向南西,倾角近乎直立,范围约为57°—88°。      

陕西关中盆地地热资源及壳幔温度结构的地球物理分析

陕西关中盆地地下热水资源丰富,是中国典型的隐伏型中、低温地热资源分布区.为研究关中盆地中、低温地热系统形成机理,认识深部热源条件,利用地球物理方法分析了该区壳幔温度结构.结果表明:计算得到的居里面平均深度为25.0 km,莫霍面平均深度为36.6 km,地壳平均地温梯度为22.60℃·km-1,咸礼断阶、西安凹陷、固市...     

苏拉威西地热特征的重、磁分析

苏拉威西海与苏拉威西岛地处西太平洋沟-弧-盆构造区,火山活动、板块俯冲与地震活动十分活跃.苏拉威西海于中始新世-晚始新世扩张形成,海盆向南倾斜,近一半始新世洋壳已俯冲消减于北苏拉威西海沟之下.苏拉威西岛于上新世-更新世早期拼接定型,火山活动不断,近期仍十分活跃.该区是西太平洋板块边缘南段研究火山地热条件、起始俯冲机制的...