华北盆地地幔热流

地幔热流是一个重要的深部地球物理参量。与地表所观测到的大地热流值相比,其主要优点在于能去除地壳浅部各种地质或环境因素对大地热流测试结果的影响,从而给出更多的深部信息。近年来,作者在系统进行华北地热研究的同时,计算了华北盆地地幔热流值,现将结果报道如下。     

中国大陆地区热流数据统计分析

众所周知,大地热流是地球内热在地表最为直接的显示,又能给出发生于地球内部深处各种作用过程间能量平衡的宝贵信息,因而日益引起地学界的广泛兴趣和普遍关注。1966年,我国曾有过东北中生代盆地3个热流数据的报道,但精度较低。1979年,中国科学院地质研     

四川盆地川西北拗陷几个深孔热流测试

众所周知,为了避免近地表因素的干扰,陆上热流测试都要求钻孔有一定的深度。油田区数千米深的钻孔并不少见,但或由于缺乏可信的地温测量资料,或由于无法取得岩芯样品而又成为热流研究的薄弱地带。可喜的是,我们在四川盆地川西北油气勘探区不仅搜集到了可信的深孔测温资料,而且采集到了为热导率测定所需的岩石样品,在此基础上,我们计算了几个高质量的大地热流数据,并对这一地区深部热状态进行了分析,现将结果报道如下。     

准噶尔盆地大地热流

根据 １１７口钻井的测温数据和 １１９块岩石样品热导率测试结果，计算了新疆准噶尔盆地首批３５个大地热流数据．该盆地地温梯度变化于１１．６～２６．５０℃／ｋｍ，岩石热导率变化较大（０．１７～３．６Ｗ／ｍＫ）．热流值变化范围为 ２３．４～ ５３．７ ｍＷ／ｍ~２，平均值为（４２．３ ± ７．７） ｍＷ／ｍ~２．热流分布的格局表现为隆起区较高，坳陷区较低．控制热流高低及其分布的主要因素包括盆地的类型、基底的构造形态、沉积盖层及其放射性生热等．盆地现今低热流特征反映了准噶尔盆地晚第三纪以来快速挠曲沉降和岩石图增厚的构造－热演化特征．     

渤海盆地大地热流分布特征

分析了8口井的系统测温数据和142口井的试油测温数据，以及86块岩样的热导率测试结果，并对热异率进行孔隙率和温度校正。在些基础上，确定了渤海盆地的76个大地热流数据。结果表明：渤海盆地具有较高的大地热流背景，现今大地热流的平均值为65.8mW/m^2，这是由盆地构造发展史所决定的。由于中、新生代期间岩石圈多期伸展，地壳减薄，地幔传导热流较高，在深部形成高热异常。中国东部大多数中新生代拉张盆地都具有这一特征。     

我国土壤热流计算结果的初步分析

大地热流场的测量颇为困难.我们认为对一年以上的长时间平均而言,用浅层土壤热流推算大地热流是可能的.设土壤热流量为Q,则有Q=C_mKT/Z,(1)式中C_m为土壤容积热容量,T/Z为土壤温度梯度,K为土壤导温率.当这两项已知,K的计算成为关键.本文试图利用资料中全国287站0.8m,3.2m月平均地温值(1954—1985),在计算K的基础上,求出Q,并初步分析其分布特征.而与大地热流的关系将另文讨论.     

利用地震波速资料计算地壳深部岩石的生热率——以石城-惠安剖面为例

放射性生热率在地壳中的分布对于了解地壳的热模式和解释大地热流的分布起着十分重要的作用,因此也就成为解决地壳上地幔热流配分和岩石圈热状态问题的关键。地表岩石的生热率通常可以通过对岩样进行U、Th、K生热元素的含量分析而取得,而地壳深部由于无法直接取样,因此,其生热率的分布成为地热学研究中探索的问题。     

攀西古裂谷大地热流测量

大地热流在裂谷研究中占有重要位置。目前不少研究者认为,攀西地区是一个海西——印支期的古裂谷。其热状况如何?是否出现高热流就成为广大地学工作者所关心的大问题。 中国科学院地质研究所地热室和四川省地矿局攀西地质大队物探队合作,从1982年10月起在攀西地区进行了大量钻孔地温测量和岩石热导率测试,在此基础上计算大地热流值并     

川西硅热流

Swanberg和Morgan(1979)依美国的区城热流值资料和大量的地下水二氧化硅温标温度资料,找出了二者的线性关系。于1980年又做了进一步讨论,指出根据水中二氧化硅含量,运用经验公式可以计算出当地的大地热流值,并称这种大地热流值为硅热流值(silica heat flow),以便与用传统办法实测的大地热流值相区别。式中[SiO_2]为地下水中二氧化硅浓度,以毫克升~(-1)表示,Tsio_2为水溶解二氧化硅达平衡时的温度,以℃表示;T_0为当地多年平均气温,以℃表示;m是与地下水循环的最小平均深度相关的值,等于0.67℃米~2毫瓦~(-1)。本文根据川西的1089个地下的二氧化硅含量数据,用这种方法计算出川西硅热流值。每一经纬度网格求一个平均值,共31个,进而做出硅热流等值图,并就图形与地质背景的关系做了初步讨论。最后讨论了这一方法的适用性和移植到我国其他地区的可能性。     

中国第Ⅳ号地学断面大地热流研究

中国第Ⅳ号地学断面是全球地学断面的一个组成部分,该断面西起青海门源,经陕西商县,东止于福建宁德,全长2220km,以北西走向穿越中国祁连褶皱系、中朝准地台、秦岭褶皱系、扬子准地台、华南褶皱系和东南沿海褶皱系等六个一级大地构造单元和13个二级构造单元,构造十分复杂(图1)。为揭示该断面大地热流的分布与区域地质构造的关系,进而探讨岩石圈的结构、性质、动力学及演化,我们在断面的西段和中段开展了钻孔测温和岩芯热导率的测试,取得了一批新的大地热流数据。     

西藏热流数据最新报道

1982年在藏南的羊卓雍湖和普莫雍湖获得了青藏高原首批热流数据(平均热流值分别为146mW/m~2和91mW/m~2),在此基础上不仅成功地概括出了藏南多层次异常壳-幔热结构,并探讨了青藏高原隆升的构造热演化机制。自1986年执行两项国家自然科学基金项目的过程中,获得了一批新的热流数据。文中分别报道(1)罗布莎等四个地区测得的钻孔热流数据;(2)青藏各大地块不同岩类的放射性生热率数据。     

青藏大地热流和高原南部的地体构造热演化模型研究

一、综合构造热演化研究的意义 文献[1]首次报道了亚东至柴达木断面中13个测点(区)的热流值。经过进一步系统分析和核实,这批数据连同热流测点的经纬度、井号、线性段的深度、温度梯度G和岩石平均热导率,以及热流的类型和质量分级等资料,一并汇总在表1中。 文献[2]中对青藏热流的剖面分布特征,以及壳幔热结构南北不均一性的地热-地球物理证据,作了较为系统的论述。本文将在此基础上,进一步以近南北向断面上实测热流作为制约     

一种具有时空高分辨率的整体式热流传感器

为在激波风洞中测量尖锐前缘等曲率半径很小处的表面热流率,俞鸿儒提出一种整体式热流传感器.与传统的热流传感器相比,整体式热流传感器空间分辨率提高了一个数量级,感应元件的最小尺寸仅为直径0.1 mm,可以测量R0.5 mm的球锥驻点热流.通过双组元电子束物理气相沉积的方法,制备康铜薄膜,形成整体式热流传感器的接点层.并利用数值计算,分析了传感器结构对测量精度的影响.激波风洞试验结果表明,本文制备的整体式热流传感器频响约100 kHz,测量重复性误差小于10%.     

槽式集热器集热管外热流分布均匀性的量化评价方法

定量化描述槽式集热器中集热管外热流分布的均匀程度,对于集热器的优化设计有着重要的意义.工程领域中,现有的均匀性评价指标往往只计及物理量在数值上的分布特征,没有考虑物理量在空间相对位置上的分布特征.本文将"均匀度"分解成"均度"和"匀度"两个子指标,从物理量的数值及其相对位置两个层面较为全面地对热流这一物理量分布的均匀程度展开定量化描述.通过对特殊分布和4种典型的集热器中集热管外热流分布的均匀性进行量化评价,验证了该指标的合理性以及在管外热流分布均匀性量化分析中的有效性.同时,新指标具有严格有界、无量纲等特征,便于在集热器的优化设计中使用,同时在其他工程领域也具有应用潜力.     

北半球高空大气参数波动对临近空间飞行热环境的影响

真实的大气参数随时间和地理位置变化,而且有随机性的大气波动叠加,处于波动状态,造成高超飞行器大气层飞行面临的真实热环境,远比标准大气模型预测结果复杂得多.在70 km以上大气参数变化尤其复杂.本文利用美国TIMED卫星在2002~2010年8年间对北半球典型纬度地区上空85 km高度大气参数在典型月份期间内的实测统计结果,开展了大气参数分布特性对飞行器热环境具有代表性的驻点热流的影响研究.研究发现大气的波动对高超飞行的热环境有着重要和复杂的影响.同纬度地区4月或7月的热流会偏大,在同一季节,高纬度地区的热流分布往往会大于低纬度地区.在极端情况下,热流会比标准大气参数模型预测的热流高40%以上.     

峨眉山玄武岩喷发在四川盆地的地热学响应

利用石油钻井的系统Ro资料, 采取古热流恢复方法, 得出了四川盆地的热流史. 加里东期之前的热状态较为稳定, 热流值较低. 海西期, 热流开始逐渐增大, 距今259 Ma左右, 盆地热流值达到最高, 多数钻井的最高古热流在60~80 mW/m2之间, 少数钻井经历的最高古热流超过了100 mW/m², 此后热流持续降低直到现今. 其中晚二叠世-晚三叠世为快速降低阶段, 晚三叠世-现今为缓慢降低或相对平稳阶段. 中晚二叠世, 盆地西南及东北存在高热流区域, 这些区域现今被认为是玄武岩喷发区或者隐伏玄武岩的存在区. 高热流值的时间、空间分布与峨眉山玄武岩的喷发及岩浆活动相关性较好. 推断这种高热流异常是由当时的岩浆活动造成的, 热流特征反映了东吴运动期间峨眉山玄武岩喷发时岩浆活动的热效应. 研究结果为峨眉山超级地幔柱的存在和活动提供了地热学方面的证据.     

辽河盆地地热测量

辽河盆地是一个在前中生代基底上发育起来的中、新生代断陷盆地,有人称之为“大陆裂谷”、“裂谷盆地”或“地堑”。地热方面曾报道过一个异常高的热流值(2.24HFU)并引起广大地学界的不同反响。近年来,我们于辽河油田开展系统地热研究的同时,进行了大地热流测量,所得结果与前不同,现报道于下:     

牛顿流体小尺度地幔对流对海底地形与热流的影响

海底地形与热流观测值和岩石圈年龄的关系在小年龄段可用半无限空间冷却模型精确描述, 但在大年龄段存在显著差异. Parsons和McKenzie在20世纪70年代的研究中首次将该差异归因于岩石圈下小尺度地幔对流. 随后科学家们对小尺度地幔对流问题进行了大量研究, 但结果并不一致. 本文根据建立的垂直于大洋中脊的二维热对流有限元数值模型对小尺度地幔对流对海底地形与热流的影响进行了详细研究. 该模型的主要特点是采用开放边界条件, 从而可以避免原有封闭模型因回流问题而产生的复杂效应. 数据结果显示: 对黏性与温度相关的牛顿流体, 小尺度地幔对流可造成海底表面热流的增加, 但对海底地形影响很小. 这主要是由于小尺度对流会造成两种效应: 将地幔内部热量传到岩石圈底部并加热岩石圈从而使表面热流增加; 这一效应的必然结果就是第二效应——加速地幔冷却. 由于两种效应对海底地形的影响相反, 且效果相当, 所以小尺度地幔对流对地形几乎不产生影响.     

我国首次建成二套程控数字化岩石热导仪

岩石热物理性质测试是理论地热学和应用地热学研究的基础实验手段。自1976年建成地热-Ⅰ型稳定平板岩石热导仪以来,我所地热实验室为矿山地热研究,油田区地热研究,地热资源的开发利用,以及大地热流测量等应用和理论研究提供了2000余个岩石热导率数据。为进一步开展松软、弱胶结、孔隙饱水和小直径钻孔岩芯样品的热导率测试,形成多性能测量系统,同时引进微电脑、数字仪表等先进装备,开发程控数据处理技术,建立一套精度高     

金属纳米薄膜中稳态非傅里叶导热的实验

作为传热学理论的基本规律,傅里叶定律对于常规条件下的导热都是适用的.针对瞬态条件下的热波现象和非傅里叶导热已有不少理论和实验研究.近年来,热质理论指出在低温、极高热流密度的稳态条件下也会出现非傅里叶导热现象,其物理本质是热质惯性力作用不可忽略的体现.利用液氦制冷系统,在低温环境中对大电流加热条件下金属纳米薄膜中的导热过程进行实验研究,实验中可以产生高于1×1010Wm-2的热流密度.通过对不同金属纳米薄膜样品的重复测量,结果显示金属纳米薄膜平均温度明显高于傅里叶定律的预测值,并且温差随着热流密度的增加、环境温度的减小而逐渐增加,表明非傅里叶导热现象的存在,同热质理论的预测规律一致.