南海北部大陸邊緣的熱流與岩石圈熱結構研究

《南海北部大陸邊緣的熱流與岩石圈熱結構研究》是依託南京大學，由劉紹文擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：南海北部大陸邊緣的熱流與岩石圈熱結構研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：劉紹文
• 依託單位：南京大學

項目摘要

大陸邊緣的熱流與岩石圈熱結構研究對於探討大陸岩石圈張裂的地球動力學過程及大陸邊緣盆地的深水區油氣勘探均具有重要意義。近年來，國際上眾多研究表明離散型大陸邊緣存在熱流異常，這一發現因有悖於傳統的認識而備受關注。因故，極有必要全面研究南海大陸邊緣的熱流特徵。本項目以南海北部大陸邊緣為研究區，擬開展：（1）結合近來油氣勘探中的鑽孔溫度數據與實測岩石熱物性參數，獲取南海北部大陸邊緣一批新的高質量鑽孔熱流數據；重新評估和整合已有的熱流數據，全面勾勒該區的地表熱流特徵；（2）深入研究南海北部大陸邊緣的地幔熱流、莫霍面溫度，揭示研究區的岩石圈熱狀態；（3）利用有限元數值模擬技術，探討引起南海北部大陸邊緣熱異常的深部機制和主控因素。進而驗證Lucazeau 等（2008）提出的離散型大陸邊緣熱異常假說。上述研究不僅能為南海大陸邊緣研究提供基礎地熱數據，也能為南海北部陸架盆地深水油氣勘探及資源評價提供依據。

結題摘要

大陸邊緣是銜接大陸和大洋的過渡單元，記錄了大陸岩石圈從張裂到海底擴張以及大洋岩石圈板塊向大陸俯衝消亡的過程。此外，大陸邊緣還發育眾多沉積盆地，是世界深水油氣及天然氣水合物勘探的主要場所。南海位於在歐亞、印-澳及太平洋三大板塊交匯處，是西太平洋地區最大的邊緣海，構造位置特殊，構造變形複雜，油氣潛力巨大。深入研究該區的熱流和岩石圈熱結構，不僅能為探討華南大陸岩石圈變形提供地熱約束，還能為南海北部海域盆地構造-熱演化及油氣資源評價提供科學支撐。 利用來自鶯歌海和瓊東南盆地新鑽孔的地層溫度，本項目獲得了一批新鑽孔熱流數據；進而整合該區已有的各式熱流數據，系統研究了南海北部大陸邊緣的熱流分布特徵。研究表明該區具有高熱流背景（平均值74±15.3 mW/m2），高於中國大陸和近海其他含油氣盆地，熱流總體沿著NW-SE方向由淺水陸架區向深水海盆區逐步升高。此外，各盆地的熱流具有明顯差異，與地殼減薄程度及構造差異演化、局部熱事件和沉積過程等有關。結合本項目彙編的最新地熱數據，我們還估算了南海北部大陸邊緣天然氣水合物穩定帶的厚度，討論其分布特徵和主控因素。 橫穿華南陸塊、大陸邊緣和南海海盆的岩石圈深部熱結構剖面表明，從克拉通→大陸邊緣→海盆，地殼和岩石圈逐漸減薄、地表熱流（Q0）逐漸增加、地幔熱流（Qm）及地幔熱流對地表熱流的貢獻（Qm/Q0）也逐漸增大，深部熱狀態逐漸升高。這是地殼減薄導致放射性生熱貢獻減小、深部熱物質上涌使得地幔熱流增加的結果。該剖面的岩石圈流變學分析則表明，華南陸塊和擴張陸殼區的岩石圈強度較高，而洋—陸過渡帶和洋盆區的岩石圈強度較低，與基於小波變換技術反演給出的華南岩石圈有效彈性厚度（Te）的區域分布相一致。此外，華南大陸邊緣的地殼垂向上表現出分層變形特徵：上—中地殼表現為脆性，以簡單剪下為主，下地殼以韌性的流動變形為主，華南地區的地震震源深度分布支持該變形模式。岩石圈的流變分層控制了華南大陸邊緣與深度相關的岩石圈伸展及隨後的南海海底擴張過程。 與國際上近期觀測到的被動大陸邊緣熱流驟增相比，南海北部陸緣的熱流和深部溫度雖高，但其洋—陸轉換帶並無驟增趨勢，而是逐步增加，深部也不存在顯著的熱異常。我們推測南海北部大陸邊緣的熱流格局應不受小尺度地幔對流的影響，而為穩態岩石圈厚度往深海盆地遞減的自然產物。這一認識尚需後續的高解析度海底熱流探測剖面進一步提供支撐。