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     

纵贯青藏高原的亚东-柴达木热流大断面

中国境内为数众多的地学断面(GGT)中,纵贯青藏高原的亚东-格尔木断面以其独特的陆-陆碰撞造山隆升的构造演化环境,以及厚壳与热壳相容并存的地球物理场特征而举世瞩目。其中大地热流测量结果,建立了全球海拔最高的纵贯“世界屋脊”的热流大断面,自南向北延展近1300km,由普莫雍湖(q=91mW/m~2,热流平均值,下同)、羊卓雍湖(q=146mW/     

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。     

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.     

地球内部热散失量分布的非对称性

采用Pollack等人 1993年给出的全球热流场 12阶球谐系数 ,求出南、北半球以及0°半球、180°半球的平均热流值和热散失量 .计算结果表明 ,南半球平均热流值为 99 3mW·m^-2 ,显著高于北半球平均热流值(74 0mW·m^-2 ) ;0°半球的平均热流值 (94 1mW·m^-2 )也高于 180°半球 (79 3mW·m^-2 ) .南半球的地幔热散失量达 22.1× 10¹²W ,是北半球地幔热散失量(10.8×10¹² W )的两倍;0°半球的地幔热散失量为16.9×10¹² W ,与180°半球的地幔热散失量16.0× 10¹²W相近 .大陆与海洋在全球的非对称分布是导致地球内部热散失量具有半球非对称性的原因 .热散失量的非对称分布是地质历史中的长期现象.     

中国大陆科学钻探先导孔地热测量

中国大陆科学钻探先导孔的地温测量结果表明,深钻靶区地温梯度介于１９－２６℃／ｋｍ,较大陆地区平均值（２５－３０℃／ｋｍ）偏低,与德国大陆超深钻（２１－２８℃／ｋｍ）相近．４２块钻孔岩芯热导率测试显示,曾经深俯冲的超高压变质岩石具有异常高的热导率,平均（３．９４± １．２６） Ｗ/ｍＫ,高于上地壳平均热导率值５０％以上．实测热流值为 ７６－８０ ｍｗ/ｍ２,高于全球大陆地区平均热流值（６５ ±１．６） ｍＷ／ｍ２和中国大陆地区平均热流值（（６１±１５．５）ｍＷ／ｍ２）及相邻苏北盆地地表热流平均值（６８ｍＷ／ｍ２）,但略低于德国大陆超深钻在 １０００ ｍ以下的热流值（８５ｍＷ／ｍ２）．研究区较高的热流值系地壳上部热导率的横向不均一所致,即热流由较低热导率的周边地区向较高热导率的超高压变质体汇聚的结果．较低的地温梯度决定了深钻靶区较低的深部温度,苏鲁地区从地热角度看也是合适的大陆深钻地区．     

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.     

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。     

大别山道士冲地区辉石岩锆石的氧同位素组成:壳幔相互作用的新信息

利用离子探针技术测定了大别山道士冲地区燕山期（约145Ma）辉石岩中锆石的氧同位素组成,结果表明,无论是单个锆石内部还是不同锆石之间,氧同位素比值都是均一的,表现出富集18O的特征:δ18O值为7.66‰±0.46‰（1SD,1σ=0.10,n=22）.高δ18O值特征表明辉石岩的幔源母岩浆经历了与地壳物质的相互作用,结合前人的地球化学研究来看,壳幔相互作用的方式是源区混合而不是地壳混染.壳幔相互作用的发生和辉石岩母岩浆的形成都是在燕山期,时间间隔最多为几百万年.参与壳幔相互作用的地壳端元是基性下地壳,辉石岩母岩浆中可能含有相当大比例（>37％）的基性下地壳组分.     

部分苯酚衍生物生物降解性的2D和3D-QSBR研究

应用B3LYP/6-311G**水平计算得到的量子化学参数,在实验数据的基础上,建立了部分苯酚衍生物生物降解性能(二氧化碳生成量(PCD))的定量结构-生物降解性相关模型(2D-QSBR),该模型包括分子平均极化率(α)和熵(SΘ)两个参数,其中α对PCD的影响更为显著,模型的相关系数R2=0.933,交叉验证相关系数q2=0.894.该结果优于midix,6-31G*计算水平下得到的2D模型,此外,应用基于分子模拟技术的比较分子相似性指数(CoMSIA)方法,建立了3D-QSBR模型,模型的R2=0.964,q2=0.716,化合物的氢键供受体特性对降解能力的影响较为显著,其次是化合物的疏水性.结果表明,2D和3D-QSBR模型都具有良好的稳定性和预测能力,可以预测同类化合物的PCD值.     

沁水盆地地温场特征及其与煤层气分布关系

根据20口井的温度数据得到沁水盆地平均地温梯度为(28.2±1.03)℃/km．测试了39个岩石样品的热导率数据，计算了20个大地热流值．沁水盆地现今热流变化于44.75～101.81 mW/m~2之间，平均为(62.69±15.20)mW/m~2．运用Thermodel for Windows 2004软件对沁水盆地的古地温史进行了模拟，并得到了沁水盆地晚侏罗—早白垩世最大埋深时的平均古热流，北部为158.41 mW/m~2，中部为119.57 mW/m~2，南部为169.43 mW/m~2．恢复了地层的埋藏史，揭示了地层沉积结束和剥蚀开始的年龄为108～156 Ma，地层的剥蚀厚度北部为2603 m，中部为2291 m，南部为2528.9 m．其古地温场的分布格局为“南北高，中部低”，这在时间和空间上和煤层气的含气量分布相一致，初步显示古地温场对沁水盆地煤层气的形成具有控制作用．     

中国满洲里-绥芬河热流断面

中国满洲里-绥芬河地学断面是中国岩石圈委员会为实施全球地学断面(GGT)计划而拟定的我国境内11条地学断面之一,目的是查明东亚大陆边缘我国东北地域的岩石圈结构,以便有助于建立西太平洋大陆边缘岩石圈地球动力学模型.中日合作新得出7个可信的热流数据,加上在海拉尔盆地和松辽盆地已测得的28个热流数据,沿本断面域及其邻区共获得35个大地热流数据,建立东亚大陆边缘横穿我国东北地域的热流断面.     

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．     

下扬子地壳P波速度结构: 符离集-奉贤地震测深剖面再解释

利用适于地壳速度结构重建的有限差分反演技术和RayInvr技术, 解释了下扬子地区符离集-奉贤地震测深剖面密集的宽角反射/折射地震资料, 重建研究区地壳上地幔顶部P波速度结构. 该剖面速度模型在纵向上大致可分上地壳、中地壳和下地壳三部分, 横向上可划分为6个块体. 研究区速度分布符合稳定地台的速度结构特征. 上地壳总厚度10.5~13.0 km, 速度横向变化剧烈, 底部速度可达到6.2 km·s^-1. 中地壳下部及下地壳上部速度分布横向不均匀性显著. 中地壳上部和下部、下地壳及上地幔顶部的P波速度值度值分别在5.9~6.2, 6.3~6.4, 6.6~7.0和8.06~8.30 km·s^-1左右. 莫霍界面深度为30~36 km. 郯庐断裂带域两侧中上地壳速度结构明显不同, 而下地壳未见明显的速度异常和界面形态异常显示. 推测郯庐断裂嘉山段在中生代曾经切割整个地壳, 后由于造山带伸展及壳内均衡作用等, 使得断裂特征在弹性中上地壳中得以保留, 而在粘塑性下地壳中的断裂迹象则逐渐消失. 镇江附近5级以上地震与延伸至下地壳的深大断裂有关, 其地震成因可能是来自岩石圈的能量容易沿深大断裂传输至中上地壳, 在构造有利的位置积聚, 最终诱发地震.     

地幔通道流:青藏高原大规模生长的深部机制

地处喜马拉雅造山带后陆区的青藏高原,其成因与生长一直存在争议.基于前人资料和我们的综合研究发现,西起西昆仑,东经北羌塘和昆仑山口,向南折向芒康-大理,直抵红河-哀牢山,发育一条跨越青藏高原不同构造单元的长达数千公里的巨型高热流带,并显示由高原内部向东北部边缘迁移之势.沿此巨型高热流带,岩石圈地幔部分熔融产生的钾质镁铁质岩-煌斑岩群(42～32 Ma)和钾质碱性岩-碳酸岩(27～7 Ma)、软流圈减压熔融产生的洋岛玄武岩(ocean island basalts, OIB)(16～1 Ma),以及中下地壳熔融产生的钾质长英质岩(40～0.3 Ma)呈群聚式断续展布;以峰期麻粒岩相变质为特征的高温深变质带与大型走滑断裂带(40～17 Ma)相伴发育;下地壳麻粒岩包体具有高达800°C的变质温度,地幔橄榄岩包体显示地幔垂直流动特征;地球物理探测所揭示的6个大型低速异常体呈群聚式、等间距、断续式展布.我们提出:印度大陆岩石圈地幔俯冲触发了亚洲大陆软流圈涌动,后者沿后陆区若干地幔通道垂直上涌,热蚀并吞噬地幔岩石圈,直抵地壳底部.这些"地幔通道流"源于400 km深处,形成于晚(硬)碰撞以来(≤40 Ma),不仅为维持青藏高原隆升提供了深部热能,而且为高原地壳生长输送了新生幔源物质,同时引发中下地壳塑性流变和侧向流动,并驱动青藏高原向北东方向侧向生长.     

南黄海南部盆地地温场特征及热-构造演化

利用南黄海南部盆地现有钻井测温资料及岩石样品热导率的测定, 计算了8口井的大地热流值, 编制了盆地不同深度现今地温趋势图. 研究结果表明: 南黄海南部盆地现今地温梯度介于24.7~32℃/km之间, 平均为28.6℃/km. 大地热流介于65~74 mW/m²之间, 平均为69 mW/m². 该数据填补了南黄海南部地区热流测量的空白. 热史恢复结果表明, 南黄海南部盆地从古生代到中生代古热流持续增高, 在中生代末经历最高古热流, 在新生代则开始冷却. 构造沉降史分析显示, 南黄海南部盆地经历了至少4次快速沉降与缓慢沉降的更迭, 显示了较为强烈和频繁的构造活动且性质复杂.     

Sylow2-子群为交换的有限单群的刻划

对Sylow 2-子群为交换的有限单群,J.H.Walter证明了如下有名的定理。引理1 若F是Sylow 2-子群为交换的有限非abel单群,则下述结论之一成立: (1) F≌PSL(2,q),q>3,q≡3,5(mod 8)或q=2~n,n≥2; (2) F≌J; (3) F≌R(q),q=3~(2m+1),m≥1。设G是有限群,x_e(G)为G中所有元的     

超慢速扩张洋中脊NTD的蛇纹石化地幔:海底广角地震探测

非转换断层不连续(NTD)在超慢速扩张洋中脊高频度出现,其地壳速度结构与相邻的岩浆扩张中心(NVR)差别明显.结合表层断层多和减薄的地壳,说明NTD在超慢速洋中脊扩张理论、热液活动甚至矿产资源方面有十分重要的意义.本文使用2条海底广角地震测线的数据,使用射线追踪正反演的方法,获得了西南印度洋中脊28~29扩张段之间NTD下方的地壳及上地幔速度结构.结果表明:(1)NTD下方地壳较薄(3.2~4.5 km),洋壳层2厚约2.0 km,洋壳层3较薄(1.0 km)甚至缺失;(2)洋壳层2表层速度横向差异大,表明存在较多断裂;(3)洋壳层3出现低速区,成因可能是受浅部大断裂或地幔蛇纹石化作用影响;(4)上地幔顶部速度存在低速异常(7.2 km/s),结合NTD地壳较薄(5 km)和表层断裂多的特征,认为是上地幔发生大规模蛇纹石化作用导致低速,为进一步理解和区分莫霍面与蛇纹石化前缘(Serpentinization Front)提供了一个很好的例证.     

4f电子间的相互作用与镧系元素第3～6电离势

镧系元素的第3、4、5、6电离势随4f电子呈双颠峰变化,休格尔(J.Sugar)和里德尔(J.Reader)按电子结构能级间的能量关系,把它们写为下面的形式: I= E(4f~(q∞s))-E(4f~(q 1))=[E(4f~(q∞s))-E(4f~(q6s))] [E(4f~(q6s))-E(4f~(q5d))] [E(4f~(q5d))-(4f~(q 1))]=T δ △E SD.他们并用半经验的方法计算了第3、4、5电离势.我们在此基础上外推计算了第6电离势. 前面的工作已指出,T值与q间较好地     

非均匀热流下R245fa/R134a两相流型及换热特性

针对有机工质在非均匀热流边界条件下的气液相变问题,基于质量分数配比为0.7:0.3的非共沸工质R245fa/R134a,建立了非均匀热流下10 mm内径水平管内的两相流动沸腾换热实验系统.实验工况为质量通量175～373kg/(m²s),热流密度9.95～47.57 kW/m².利用高速摄像仪和图像处理技术,对观察到的泡状流、塞状流、分层流和环状流4种流型进行了灰度值分析,并分别绘制了非均匀加热和均匀加热时的流型图.基于流型分析了干度、质量通量、热流密度和饱和温度对两相换热系数的影响,并将实验数据与4种现有关联式进行对比.结果表明,在相同的加热量下,相比于均匀加热条件,非均匀加热条件下流型由间歇流转变为环状流时的初始干度更低;换热系数在低干度区随干度变化较小,而在干度较高的环状流区域随干度增大而增大.此外,换热系数随质量通量、热流密度增大而增大,而饱和温度对对流沸腾区换热系数的影响不大,对核态沸腾区有一定影响.在非环状流区域4种换热关联式的预测能力都表现较差,而在环状流区域Sun&Mishima关联式的预测精度相对最高.