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.     

塔里木盆地现今地热特征

地温梯度和大地热流是揭示盆地现今热状态的重要参数,它们对理解盆地的构造-热演化过程及油气资源评价等方面均具有重要意义.利用塔里木盆地约470口井的地层测试温度资料和941块岩石热导率数据,本文计算了塔里木盆地38个新的大地热流数据,进而揭示了该盆地现今地热分布特征.研究表明,塔里木盆地现今地温梯度变化范围为17～32 ℃/km,平均为22.6±3.0 ℃/km;大地热流变化范围为26.2～65.4 mW/m²,平均为43.0±8.5 mW/m².与我国其他大中型沉积盆地相比,它表现为低地温、低大地热流的冷盆的热状态,但仍具有与世界上典型克拉通盆地相似的地热背景.整体而言,盆地隆起区地温梯度和热流相对较高,坳陷区地温梯度和热流则偏低.此外,我们还发现塔里木盆地现有的油气田区一般位于高地温梯度区域,这可能与下部热流体的向上运移和聚集有关.影响塔里木盆地现今地热特征的因素包括盆地深部结构、构造演化、岩石热物理性质、盆地基底构造形态和烃类聚集等.     

南华北盆地群地温场研究

本文根据在南华北地区收集到的13口井的系统测温资料，结合该地区已公开发表的地热资料，对南华北盆地群的地温梯度分布特征进行了研究；同时依据前人的热导率资料，对南华北盆地群的大地热流分布特征进行了研究.分析结果表明，南华北盆地群现今地温梯度变化范围一般为13.0～39.9℃/km之间,平均25.3℃/km.大地热流值在30～89.6 mW/m2之间,平均热流值为53.7mW/m2.和中国东、西部盆地现今地温相比，整体表现为一温盆.总体而言，坳陷区热流及地温梯度较小，而隆起区相对较高，横向差异明显.地温场平面展布主体为NW—NWW向，与盆地构造格局一致.地温梯度与大地热流的分布受构造格局的控制，新生代构造—热事件决定了盆地群的现今地温场特征.     

鄂尔多斯盆地构造热演化史及其成藏成矿意义

地层测温、热导率、生热率测试资料研究表明鄂尔多斯盆地现今平均地温梯度为2.93℃/100m,平均大地热流值为61.78mW/m2,属于中温型盆地.现今地温梯度、大地热流值具有东高西低的分布特征.在伊盟隆起东胜铀矿区直罗组砂岩生热率明显变高,高于泥岩的生热率,反映存在金属铀异常.在对盆地现今地温场研究的基础上,应用多种古地温研究手段恢复了盆地中生代晚期的古地温及古地温梯度,根据中生代晚期古地温梯度异常及火成岩活动年龄测试结果确定了中生代晚期早白垩世存在一次构造热事件.以建立的热史模型为约束条件,应用盆地模拟软件进行了热史模拟,重新恢复了鄂尔多斯盆地不同构造单元的构造热演化史.鄂尔多斯盆地构造热演化史对油气、煤、金属铀矿的形成、演化、成藏(矿)有重要的控制作用,特别是中生代构造热事件.无论是下古生界气源岩还是上古生界气源岩,天然气大规模生成期均在中生代晚期的早白垩世.三叠系延长统主要生油期也是在早白垩世.对于石炭—二叠系、三叠系及侏罗系的煤化过程而言,煤的最高热演化程度也是在早白垩世达到的.早白垩世也是金属铀矿重要的成矿期.     

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.     

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.     

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.     

酒泉盆地群热演化史恢复及其对比研究

酒泉盆地群是由两期不同性质、不同世代盆地叠加而成的 .晚侏罗纪-早白垩世为拉张断陷盆地 ,第三纪以来为挤压坳陷盆地 .酒泉盆地群现今地温梯度及大地热流值都较低 ,地温梯度主要在 2 51- 3 0 0℃ /1 0 0m之间 ,大地热流值在 50- 57mW /m2 之间 .酒泉盆地群中生代晚期为拉张断陷 ,古地温梯度高 ,可达 3 75- 4 50℃ /1 0 0m ,新生代以来地温梯度逐渐降低 ,而花海盆地、酒西盆地石北凹陷沉降幅度小 ,古地温高于今地温 .下白垩统烃源岩热演化程度受古地温控制 .主生烃期仅有一次 ,为早白垩世晚期 .酒西盆地青西凹陷、酒东盆地营尔凹陷在新生代以来大幅度沉降 ,下白垩统烃源岩热演化程度受现今地温控制 .主生烃期有两次 ,一次为早白垩世晚期 ,另一次为晚第三纪以来 ,且以晚第三纪以来为主 .不同盆地及同一盆地不同构造单元由于构造热演化史的不同 ,主生烃期及油气勘探前景明显不同 .     

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）.     

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.     

利用自然伽马测井计算准噶尔盆地沉积层生热率及其热流贡献

沉积层放射性生热的热流贡献（沉积层热流）是沉积盆地大地热流的重要组成部分,能够有效促进中国西部“冷”盆深层-超深层烃源岩的增温和热演化.本文利用不同的自然伽马（GR）-生热率（A）经验关系式分别计算了准噶尔盆地不同构造单元16口钻孔共6120个沉积层生热率,通过与实测生热率的统计对比,确定了适用于研究区的GR-A经验关系,建立了准噶尔盆地地层生热率柱,据此计算了研究区沉积层热流贡献,并以盆参2井为例定量分析了沉积层热流的增温效应.结果表明,准噶尔盆地沉积层平均生热率为1.179±0.339 μW·m^-3,总体上随着时代变老,沉积层生热率呈现出递减趋势.准噶尔盆地沉积层热流平均为7.9±4.9 mW·m^-2,约占地壳热流的29.2%和大地热流的19.6%,区域上与盆地沉积层厚度大体一致,表现为中央坳陷最高,北天山山前冲断带变化较大,陆梁隆起和西部隆起次之,东部隆起和乌伦古坳陷最低.沉积层热流能够有效增高深层—超深层烃源层受热温度,促进有机质热演化,如在考虑和忽略沉积层生热的两种情况下计算的盆参2井下侏罗统三工河组烃源岩底部（5300 m）温度差异最大为7.3 ℃,这显然对于地温梯度小、主体油气藏埋深大的准噶尔盆地油气资源评价和勘探目标优选具有重要意义.     

Overpressure development and oil charging in the central Junggar Basin,Northwest China: Implication for petroleum exploration

The Junggar Basin is one of the largest and most petroliferous superimposed petroleum basins in China. The central depression area has become the frontier field for petroleum exploration. The characteristics of potential source rocks and reservoir sandstones, and the pressure regime in the central Junggar Basin were studied. Permian shales are dominated by hydrogen-rich, oil-prone algal organic matter, and Jurassic mudstones are dominated by hydrogen-poor, higher-plant derived organic matter. These source rocks are widespread and have been mature for hydrocarbon generation, suggesting good to excellent exploration potential, both for crude oils and for natural gases. The deeply buried Jurassic sandstones usually have low porosity and permeability. However, sandstones beneath the Jurassic/Cretaceous unconformity display relatively high porosity and permeability, suggesting that meteoric water leaching had improved the quality of the sandstones. Overpressure developed over much of the central Junggar Basin. The overpressured rocks are characterized by slightly increased interval transit time, low sandstone permeability, increased organic matter maturity, and high relative hydrocarbon-gas contents. Mudstones in the overpressured system have quite the same clay mineral compositions as mudstones in the lower part of the normally pressured system. Overpressure generation in the central Junggar Basin is best to be explained as the result of hydrocarbon generation and fluid retention in low-permeability rocks. Petroleum generated from Permian and Jurassic source rocks could migrate laterally through preferential petroleum migration pathways and accumulated in structural traps or lithological traps in the overpressured system, or migrate vertically through faults/hydraulic fractures into the overlying, normally pressured system and accumulate in structural or lithological traps. Therefore, commercial petroleum reservoirs could be potentially found in both the overpressured system, and in the normally pressured system.     

On the evolution of the geothermal regime of the North China Basin

Recent heat flow and regional geothermal studies indicate that the North China Basin is characterized by relatively high heat flow compared with most stable areas in other parts of the world, but lower heat flow than most active tectonic areas. Measured heat flow values range from 61 to 74 mW m⁻². The temperature at a depth of 2000 m is generally in the range 75 to 85°C, but sometimes is 90°C or higher. The geothermal gradient in Cenozoic sediments is in the range 30 to 40°C/km for most of the area. The calculated temperature at the Moho is 560 and 640°C for surface heat flow values of 63 and 71 mW m⁻², respectively. These thermal data are consistent with other geophysical observations for the North China Basin. Relatively high heat flow in this area is related to Late Cretaceous-Paleogene rifting as described in this paper.     

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)     

南海北部大陆边缘盆地地热特征与油气富集

本文报道了莺歌海盆地、北部湾盆地共148个新测热导率数据,根据收集的钻井温度数据新增计算65个大地热流数据;结合前人研究成果绘制了南海北部大陆边缘沉积盆地的地温梯度图、大地热流分布图;系统归纳了南海北部大陆边缘油气勘探成果.结果表明,南海北部大陆边缘珠江口盆地、琼东南盆地、北部湾盆地、莺歌海盆地的平均热流值分别为68.7±11 mW/m²、71.1±13 mW/m²、65.7±8.9 mW/m²、74.7±10 mW/m²,属于典型的“热盆”.热流区域分布特征总体上受大地构造背景控制,随地壳厚度从北向南,由陆架到陆坡区逐渐减薄而增高,水热活动与岩浆活动等是引起局部高热流异常的原因.盆地地温场的差异控制和约束了油气分布富集规律,从研究区油气勘探成果中可以发现,该区域的气田多发育于高热流盆地（凹陷）,而中-低热流盆地（凹陷）则多孕育油田,油气田具有“北油南气”的分布特征.     

四川盆地钻孔温度测量及现今地热特征

基于四川盆地9口钻孔的稳态测温资料和297块岩石样品的热导率数据,报道了9个高质量的大地热流数据,提出了沉积地层岩石热导率系列柱.结合前人的数据资料,绘制了地温梯度和大地热流等值线图.四川盆地沉积地层的岩石热导率变化主要由岩性控制,与现今埋藏深度没有明显的相关性.盆地的地温梯度为17.7～33.3℃/km,平均值为22...     

中国陆域居里等温面深度特征

基于最新编制的1/100万全国航陆域磁异常图数据,采用功率谱法对中国陆域的居里点深度进行了估算,获得了8004个居里点深度,完成了中国陆域居里面深度图的编制,首次完整的展现了中国陆域的居里面起伏特征.研究表明,居里面在稳定地块表现为坳陷,埋深为28~45km,如塔里木盆地,准噶尔盆地,柴达木盆地,可可西里—巴颜喀拉坳陷区,扬子盆地区,华北盆地区,松辽盆地,二连盆地,巴彦浩特—武威—潮水盆地,珠江口—琼东南盆地等.华北盆地区的居里面深度与塔里木陆块和扬子陆块有较大的差异,相对偏浅,这可能与华北陆块遭受了复杂的后期改造,导致软流圈上隆和岩石圈减薄有关.可可西里—巴颜喀拉地块是青藏高原北部发育的呈NWW向展布的巨型居里面坳陷带,其原因是该地区发育大面积的三叠系沉积地层和较少的岩浆活动,这些稳定的地块都具有莫霍面隆起和居里面坳陷的特征.在活动频繁的造山带居里面以隆起为特征,埋深为18~26km,如东北部山岭区、西北部山岭区、秦岭—大别山地区、西昆仑—西藏—三江—康滇地区、东南沿海地区等.这反映了构造运动及岩浆活动所引起的地壳地温梯度的差异.根据我国816个大地热流数据,对比研究居里面深度与地温梯度和大地热流的关系,结果显示居里面深度与热流值并非线性关系,居里面深度大于30km时,热流值较低,均小于100mW·m~(-2);在居里面深度小于30km的地区,热流值变化范围较大.并且,随着热流值的升高,热流值有向中国东部沿海、藏南—三江地区、秦岭—大别地区、辽东等集中的趋势,这些地区都呈现出居里面隆起的特征,是地热资源勘探开发的重要远景区.     

Temperature and Pressure Dependencies of Thermal Transport Properties of Rocks: Implications for Uncertainties in Thermal Lithosphere Models and new Laboratory Measurements of High-Grade Rocks in the Central Fennoscandian Shield

Measurements on thermal conductivity and diffusivity as functions of temperature (up to 1150 K) and pressure (up to 1000 MPa) are presented for Archaean and Proterozoic mafic high-grade rocks metamorphosed in middle and lower crustal pressures, and situated in eastern Finland, central Fennoscandian Shield. Decrease of 12–20% in conductivity and 40–55% in diffusivity was recorded between room temperature and 1150 K, which can be considered as typical of phonon conductivity. Radiative heat transfer effects were not detected in these samples. Pressure dependencies of the samples are weak if compared to crystalline rocks in general, but relatively typical for mafic rocks.The temperature and pressure dependencies of thermal transport properties (data from literature and the present study) were applied in an uncertainty analysis of lithospheric conductive thermal modellings with random (Monte Carlo) simulations using a 4-layer model representative of shield lithosphere. Model parameters were varied according to predetermined probability functions and standard deviations were calculated for lithospheric temperature and heat flow density after 1500 independent simulations. The results suggest that the variations (uncertainties) in calculated temperature and heat flow density values due to variations in the temperature and pressure dependencies of conductivity are minor in comparison to the effects produced by typical variations in the room temperature value of conductivity, heat production rate or lower boundary condition values.     

张裂型盆地地热参数的垂向变化与琼东南盆地热流分布特征

海洋热流数据是开展海洋地球动力学研究和油气资源评价的基础数据.为深入认识琼东南盆地的地热特征,本文首先利用耦合沉积作用与岩石圈张裂过程的数值模型分析了张裂型盆地主要地热参数的垂向变化特征;并通过钻孔资料的详细分析,获得了琼东南盆地44口钻孔的热流数据;结合海底地热探针获取的热流数据,对琼东南盆地地热特征及其主要影响因素进行了简要分析.结果表明:沉积作用的热披覆效应对表层热流有较明显的抑制作用,由于沉积物生热效应与披覆效应的共同作用,同一钻孔处海底表层热流与钻孔深度3000~4000m处热流或与海底间的平均热流差异很小,可以一起用于分析琼东南盆地的热流分布特征;莺歌海组、乐东组热导率随深度变化小于黄流组及其下地层热导率的变化,钻孔沉积层平均热导率约为1.7 W·(m·K)-1,钻孔地层生热率一般低于2.5μW·m-3,平均生热率为1.34μW·m-3,平均地温梯度主要介于30~45℃/km,热流介于50~99mW·m-2,陆架区热流主要集中于60~70mW·m-2,深水区钻孔具有较高的地温梯度和热流值;从北部陆架与上陆坡区往中央坳陷带,热流值从50~70mW·m-2,增高为65~85mW·m-2,并且往东有升高趋势,在盆地东部宝岛凹陷、长昌凹陷与西沙海槽北部斜坡带构成一条热流值高于85mW·m-2的高热流带.进一步分析认为,琼东南盆地现今热流分布特征是深部热异常、强烈减薄岩石圈的裂后冷却作用、晚期岩浆热事件、地壳与沉积层的生热贡献以及沉积作用的热披覆效应等多种主要因素综合作用的结果.