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1、盆地熱歷史分析第一節(jié)研究意義第二節(jié)研究內容第三節(jié)基本概念第四節(jié)基本方法第五節(jié)實例介紹主要內容盆地熱和熱歷史分析是盆地分析中的一個重要內容,它不僅是研究盆地形成和演化過程中,不同時期的古地溫場和巖石的受熱歷史的一個有效手段,而且它可以為研究盆地成因、形成和演化的深部過程提供重要信息。大量的研究成果已經(jīng)表明它對油、氣的生成和聚集,以及對層控礦床的形成具有重要的意義。主要表現(xiàn)在以下幾個方面:1)確定沉積盆地中有機質熱演化的溫度區(qū)間2)確定沉積盆地中成巖作用的溫度區(qū)間3)了解盆地中有機質的熱演化過程4)了解盆地形成的深部作用過程5)指導煤、油氣
2、勘探6)指導金屬礦產勘探第一節(jié)研究意義1)確定沉積盆地中有機質熱演化的溫度區(qū)間有機質是沉積盆地中對熱最敏感的物質.有機質在熱作用下,其物質組成和結構都將發(fā)生明顯變化.一方面,有機質裂解脫氫作用形成石油和天然氣;另一方面,有機質聚合增碳作用形成瀝青化。在不同的溫度作用下,有機質脫氫和增碳作用的強度是不同的。因此,通過對盆地的古地熱場研究,可以確定有機質成熟度溫度區(qū)間,從而判斷盆地油氣勘探潛力。干酪根成因的烴類演化(據(jù)Durand,1980;Brooks等,1981)原巖中不同類型有機質的演化途徑(據(jù)Brooks等,1981)2)確定沉積盆地中成巖作用的
3、溫度區(qū)間溫度控制著沉積物中礦物的相互轉化和新生礦物的形成。例如:隨著溫度的升高蒙脫石向伊利石轉化;次生硫化礦物的形成;礦物的次生加大和重結晶引起孔隙度減少和溶蝕引起次生孔隙形成等。3)了解盆地中有機質的熱演化過程沉積盆地的演化和盆地中沉積物的聚集經(jīng)歷了漫長的地質時期,通過熱歷史研究可以了解盆地中有機質的熱演化過程。例如:在一套連續(xù)沉積的地層中,盆地的熱演化是連續(xù)的,整過熱演化過程受盆地沉降速率的控制;在不連續(xù)沉積的地層中,盆地的熱演化是不連續(xù)的,整個熱演化過程受盆地的沉積間斷和抬升剝蝕的控制。4、了解盆地形成的深部作用過程盆地的形成演化,特別是裂陷盆地
4、的形成演化與地殼深部的熱活動密切相關。因此,盆地中構造—熱體制研究是解釋盆地形成演化的一個非常重要的方面。例如:裂陷盆地具有高的古地溫場,前陸盆地具有較低的古地熱場,經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)這主要與地殼深部地幔的活動有關。在地幔隆升部位由于熱擴溶作用易于形成裂陷環(huán)境。5、指導油氣勘探盆地熱和熱歷史研究在油氣勘探中是最為成熟的。因為,油氣的生成和消亡與有機質所受的熱演化歷史密切相關。地層中有機質大量生成生物氣的溫度區(qū)間為20-60℃左右,石油生成溫度在50-180℃左右,濕氣和干氣生成溫度在160-250℃左右,一般溫度大于250℃為油氣生成下限。6.指導金屬礦產勘探
5、Anderson等(1991)將盆地視為巨大的天然熱-化學反應器,這一反應器中最活躍的是熱流體與巖石中有機物質和金屬化合物的相互作用。目前大量的研究實例已證明大多數(shù)層控低溫熱液礦床都與盆地中活動熱流體有關。熱流體的長距離運移和在地層中的循環(huán)是層控低溫熱液礦床形成的主導因素。因此,通過盆地的古地溫場研究,探討成礦熱流體的活動和驅動機制、確定礦產形成的古溫度窗,對指導層控低溫熱液礦床的勘探是很有意義的。對內生礦床來說,可以服務于推測隱伏巖體。1現(xiàn)今地熱場研究2古地熱場研究3計算機定量模擬研究4應用研究第二節(jié)研究內容1.現(xiàn)今地熱場研究今地熱場研究包括兩個方
6、面:即地溫場和大地熱流。在地球內部溫度隨深度的變化而變化。在正常情況下,由地球表面向深部溫度是逐漸增高的,地溫的增高率即為地溫梯度。能夠實際地反映地球內部的地熱狀態(tài)。大地熱流是地溫梯度和巖石熱導率的函數(shù),它不受深度的影響。它反映了地球內部的實際熱流量。它主要由兩部分熱流構成,一部分是地殼放射性元素衰變產生的熱貢獻,另一部分為深部熱流的貢獻。地溫場與大地熱流是密切相關的,高的大地熱流區(qū)具有高的地溫場。2.古地熱場研究利用各種地質溫度計方法或計算機模擬恢復某一地質時期盆地的古地溫狀況。對于一個特定盆地來說,可以以地層等時界面進行恢復,也可以以等深界面進行
7、恢復。3.計算機定量模擬研究不同類型盆地的古地溫場演化模擬。盆地演化過程中最高古地溫變化模擬。由此,我們可以看出應用計算機定量模擬分析主要是解決盆地的熱演化史問題。4.應用研究1)在煤、油氣勘探中的應用2)在金屬礦產勘察中的應用3)在地質學中的應用大地熱流(Q)是指地球內部單位時間內向地球表面單位面積上傳遞的熱量,是地球內部熱釋放的主要形式,其單位為mW/m2或HFU,1HFU=1微卡/平方厘米·度,1HFU=41.86mW/m2.巖石熱導率(K)是表示巖石導熱性能的大小,即沿熱流傳遞的方向單位厚度上溫度降低攝氏1度時單位時間內通過單位面積的熱量。
8、單位為瓦/米·度(W/mk).地溫梯度(G)是指沿地下等溫面的法線向地球中心方向單位距離上溫度