南海北部陸緣瓊東南盆地深水區(qū)現(xiàn)今地?zé)崽卣?/h1>
2023-01-06 07:28:54李香蘭劉紹文朱繼田李旭東熊小峰尹宏偉
高校地質(zhì)學(xué)報(bào) 2022年6期
吳 迪，李香蘭，劉紹文, ，朱繼田，李旭東，熊小峰，尹宏偉
1. 南京大學(xué) 海岸與海島開(kāi)發(fā)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，地理與海洋科學(xué)學(xué)院，南京 210023；2. 中國(guó)南海研究協(xié)同創(chuàng)新中心，南京 210093；3. 中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司，南海西部石油研究院，湛江 524057；4. 南京大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，南京 210023
沉積盆地?zé)狍w制研究是指根據(jù)盆地的熱量生成和運(yùn)移，分析盆地的熱狀態(tài)、熱結(jié)構(gòu)以及熱演化過(guò)程。沉積盆地?zé)狍w制是大陸邊緣構(gòu)造研究的重要組成部分。一方面，巖石圈的流變學(xué)和強(qiáng)度等力學(xué)性質(zhì)均與其熱狀態(tài)密切相關(guān)（Watts et al., 2003;Hyndman et al., 2009; Cloetingh et al., 2011）， 而 流變學(xué)控制了大陸巖石圈裂解的樣式和動(dòng)力學(xué)過(guò)程（Behn et al., 2002; Gueydan et al., 2008）。另一方面，沉積盆地的構(gòu)造演化也與地球內(nèi)部的熱力學(xué)過(guò)程密切相關(guān)，不同類型的盆地具有不同的構(gòu)造-熱體制（Cloetingh et al., 2011）。因此，盆地?zé)狍w制的研究可以為盆地的成因機(jī)制與演化過(guò)程提供重要的地?zé)嶙C據(jù)。此外，油氣的生成、遷移和保存更是與溫度有直接關(guān)系（Tissot et al., 1978; 王良書和施央申，1989 ；Barker, 1996; F?rster et al., 1999; 邱楠生等，2004; Makhous et al., 2005; 汪集暘等，2015）。
全球油氣勘探已進(jìn)入深水、深層等新階段，南海北部大陸邊緣新生代張裂盆地油氣潛力大，是全球典型的深水油氣勘探選區(qū)，目前已取得重要進(jìn)展，得益于高溫高壓天然氣成藏新理論、勘探新技術(shù)、新方法的攻克，成功發(fā)現(xiàn)并評(píng)價(jià)一系列大中型優(yōu)質(zhì)氣田，在瓊東南盆地松南寶島凹陷深水區(qū)、珠江口盆地陽(yáng)江凹陷新區(qū)等相繼取得重大勘探突破（謝玉洪等，2016；謝玉洪和高陽(yáng)東, 2020）。瓊東南盆地作為南海北部主要含油氣盆地之一，已發(fā)現(xiàn) L17、L25和L13等大氣田，是中國(guó)海洋深水油氣勘探的主力區(qū)塊。瓊東南盆地?zé)狍w制的深入研究能為該區(qū)油氣資源潛力評(píng)價(jià)提供重要的科學(xué)依據(jù)和關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。
已有許多學(xué)者開(kāi)展了對(duì)包括瓊東南盆地在內(nèi)的南海北部沉積盆地的熱體制的研究，包括地溫梯度、大地?zé)崃骱蜆?gòu)造—熱演化等，并取得相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展（李雨梁和黃忠明，1990；龔再升和李思田, 2004；Yuan et al., 2009; 米立軍等, 2009; 單競(jìng)男等, 2011;Wang et al., 2014; 唐曉音等, 2014; 施小斌等, 2015;2017）。前人相關(guān)工作主要集中在淺水區(qū)（水深＜300 m），由于深水區(qū)（水深＞300 m）數(shù)據(jù)采集難度大、成本高、數(shù)量少，因而對(duì)于深水區(qū)地溫場(chǎng)特征的認(rèn)識(shí)不足，制約了對(duì)瓊東南盆地區(qū)域地?zé)崽卣鞯恼w認(rèn)識(shí)。瓊東南盆地深水區(qū)先后報(bào)道了30個(gè)熱流數(shù)據(jù)，其中，Shi等（2003）等早期報(bào)道了17個(gè)熱流數(shù)據(jù)，隨后徐行等（2006）報(bào)道了7個(gè)熱流數(shù)據(jù)，李亞敏等（2010）報(bào)道了2個(gè)熱流數(shù)據(jù)，近期施小斌等（2015）又新報(bào)道4個(gè)熱流數(shù)據(jù)。隨著瓊東南盆地深水油氣勘探的加速和進(jìn)展，深水區(qū)獲得了一批新的鉆孔溫度數(shù)據(jù)。本研究新增了瓊東南盆地21口鉆井的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)，其中包含10口淺水區(qū)鉆井和11口深水區(qū)鉆井，通過(guò)對(duì)其測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)開(kāi)展校正和統(tǒng)計(jì)分析，并結(jié)合該地區(qū)新近測(cè)試的巖石熱物性參數(shù)，獲得了21個(gè)新的大地?zé)崃鲾?shù)據(jù)，據(jù)此討論了該區(qū)的地溫梯度及熱流分布特征，分析了影響瓊東南盆地地溫場(chǎng)特征的主要因素，最后估算深部?jī)?chǔ)層溫度。這些成果可為瓊東南盆地油氣資源潛力評(píng)價(jià)提供新的科學(xué)支撐。
1 地質(zhì)背景
南海位于歐亞板塊、印度—澳大利亞板塊和太平洋—菲律賓海板塊等多板塊交匯地帶，是西太平洋最大的邊緣海之一，具有復(fù)雜的構(gòu)造演化歷史（孫珍等，2006；李家彪等，2011；王穎等,2013）。南海南、北部共軛大陸邊緣發(fā)育一系列新生代拉張盆地，瓊東南盆地位于南海西北部大陸邊緣，東為西沙海槽，西為鶯歌海盆地，北為海南隆起，南為永樂(lè)隆起，是一個(gè)NE-SW方向延伸的新生代張裂型盆地（朱繼田等, 2011）。盆地歷經(jīng)古近紀(jì)的張裂作用、新近紀(jì)的裂后坳陷作用以及晚中新世以來(lái)的快速構(gòu)造沉降作用，具有典型的“斷—坳”雙層結(jié)構(gòu)（謝文彥等, 2007；張功成等, 2007；雷超等, 2011；宋洋等, 2011；趙民等,2010），盆地平面上呈現(xiàn)南北分帶特征，由北向南可分為4個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元：北部坳陷區(qū)、中部隆起區(qū)、中央坳陷帶、南部隆起區(qū)（圖1）。根據(jù)斷裂組合和隆坳格局，每個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元可細(xì)劃分為若干次級(jí)隆起和凹陷構(gòu)造單元。
圖1 瓊東南盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐謭DFig. 1 Sketch showing the structure and subdivision of the Qiongdongnan Basin
盆地地層從上至下分別為第四系樂(lè)東組，上新統(tǒng)鶯歌海組，中新統(tǒng)黃流組、梅山組和三亞組，漸新統(tǒng)陵水組和崖城組，其中下漸新統(tǒng)崖城組為海陸過(guò)渡相和淺海相沉積，上漸新統(tǒng)陵水組為濱?！獪\海相沉積，中新世以來(lái)主要為濱海—淺海、半深?！詈３练e（朱繼田等, 2011）。盆地主要發(fā)育漸新統(tǒng)崖城組和中新統(tǒng)梅山組—三亞組兩套主力烴源巖（謝玉洪和高陽(yáng)東, 2020）。
2 數(shù)據(jù)與方法
地層溫度、地溫梯度和大地?zé)崃魇强坍媴^(qū)域地溫場(chǎng)特征的主要參數(shù)。準(zhǔn)確的地層溫度是計(jì)算地溫梯度和大地?zé)崃鞯幕A(chǔ)。常見(jiàn)的鉆井測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)主要包括鉆孔系統(tǒng)連續(xù)測(cè)溫（也即溫度測(cè)井）和地層試油溫度，后者包括鉆桿試油溫度（DST）和孔底溫度（BHT）等，其中穩(wěn)態(tài)的系統(tǒng)連續(xù)測(cè)溫和DST一般可認(rèn)為近似代表地層真實(shí)的環(huán)境溫度。
本研究中所使用的鉆孔測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)主要為電纜測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)（MFT），因鉆孔所在地層受鉆井液循環(huán)等擾動(dòng)，所測(cè)溫度值往往低于實(shí)際地層溫度，需要進(jìn)行相應(yīng)溫度校正，才能用于地溫梯度和熱流的計(jì)算。根據(jù)鉆井完井地質(zhì)報(bào)告，在一段靜井時(shí)間內(nèi)，多次重復(fù)測(cè)量的鉆井孔底溫度，可用Horner（1951）校正法進(jìn)行溫度校正，獲得相對(duì)可靠的地層溫度。Horner校正法的基本公式如下：
其中，T測(cè)為鉆井孔底不同靜井時(shí)間的實(shí)測(cè)溫度，te為測(cè)溫時(shí)停鉆后時(shí)間，即完鉆后靜井時(shí)間，tc為鉆井液循環(huán)時(shí)間，也就是達(dá)到完鉆深度的最后一段鉆井作業(yè)的時(shí)間，P為常數(shù)，與地層深度和巖石物性有關(guān)，不同深度和不同井位的P值可能不同。本次研究共收集到21口鉆井的有效電纜測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)，其中包含10口淺水區(qū)鉆井和11口深水區(qū)鉆井。校正后的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)結(jié)合海底溫度及鉆孔深度，即可得到鉆井點(diǎn)的平均地溫梯度。
大地?zé)崃鳎≦）是指地球內(nèi)部向地表傳輸并在單位面積上散發(fā)的熱量，反映了地球內(nèi)部各種動(dòng)力學(xué)過(guò)程的能量平衡。大地?zé)崃髦翟跀?shù)值上等于地溫梯度與地層熱導(dǎo)率（K）的乘積：
其中，Q為大地?zé)崃髦担╩W/m2）；K為地層熱導(dǎo)率（W/m·K），與地層物性相關(guān)，為地溫梯度G（℃/km）。公式前的負(fù)號(hào)，代表大地?zé)崃鞯膫鬟f方向和地溫梯度方向相反。課題組團(tuán)隊(duì)已完成瓊東南盆地代表性地層巖石熱物性測(cè)試，給出了盆地的平均熱導(dǎo)率為2.11±0.55 W/（m·K），平均巖石生熱率為1.98±0.88 μW/m3（蔡黎等, 2019）。本次研究中，我們將前人已有的相關(guān)巖石熱物性數(shù)據(jù)和本次實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)匯總，建立了瓊東南盆地地層熱物性參數(shù)系列柱（表1）。結(jié)合該地區(qū)巖石熱物性數(shù)據(jù)和地溫梯度數(shù)據(jù)，計(jì)算獲得了21口鉆井的熱流值。
表1 瓊東南盆地地層平均熱物性Table 1 Average formation thermal properties of the Qiongdongnan Basin
結(jié)合上述巖石熱導(dǎo)率數(shù)據(jù)和校正后的地層溫度，本研究新增計(jì)算W1等21口鉆井的地溫梯度及大地?zé)崃髦?。在此基礎(chǔ)上，匯編該地區(qū)前人已發(fā)表的相關(guān)地?zé)釘?shù)據(jù)（米立軍等，2009；施小斌等，2015；Shi et al., 2003；徐行等，2006；李亞敏等，2010），編制了目前瓊東南盆地?cái)?shù)據(jù)覆蓋最為全面的新一輪地溫梯度分布圖和熱流分布圖。
深部?jī)?chǔ)層溫度對(duì)于油氣保存條件評(píng)價(jià)具有重要意義，是盆地地溫場(chǎng)研究的重要內(nèi)容之一。由于溫度測(cè)井的成本以及鉆孔分布的不均一性等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，結(jié)合實(shí)測(cè)的巖石熱物性參數(shù)和熱傳導(dǎo)方程解析解估算深部溫度，是研究深部?jī)?chǔ)層溫度一個(gè)重要的手段。一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)方程求取深部溫度的計(jì)算公式如下（Chapman, 1986）：
其中，Tz為深度z（km）處的溫度，T0為地表溫度，這里取底水溫度（BWT），也即海底溫度；Q0為鉆孔的實(shí)測(cè)海底熱流（mW/m2），K為地層熱導(dǎo)率（W/m·K），A為地層生熱率（μW/m3）。
袁玉松等（2007）提出擬合南海地區(qū)水深小于600 m時(shí)的平均海底溫度經(jīng)驗(yàn)公式：
施小斌等（2015）提出擬合南海地區(qū)水深600~2800 m時(shí)的平均海底溫度計(jì)算公式：
其中，Z為水深（m），由于本文獲取的鉆井?dāng)?shù)據(jù)中水深最大為1714 m，所以這兩個(gè)公式即能滿足所有的計(jì)算要求。本研究中所用到的海底溫度根據(jù)水深不同分別采用以上兩個(gè)公式進(jìn)行計(jì)算。
基于上述方法和前面獲取的巖石熱物性及相應(yīng)的鉆孔熱流為約束，我們分別計(jì)算出了盆地內(nèi)T30（鶯歌海組底界面）、T40（黃流組底界面）、T50（梅山組底界面）、T60 （三亞組底界面）、T70 （陵水組底界面）的平面溫度分布（甘軍等, 2019）。
3 結(jié)果
圖2為瓊東南盆地部分鉆孔的溫度校正示意圖，圖中擬合方程的截距即為校正溫度，校正后的溫度普遍比原始溫度要高出10℃左右（圖3），這一結(jié)果與前人的溫度校正范圍基本一致（F?rster et al., 1999；施小斌等，2015）。校正后的溫度具有較高的可信度，可用于穩(wěn)態(tài)地溫場(chǎng)相關(guān)研究。
圖2 瓊東南盆地鉆井校正溫度求解示意圖Fig. 2 Schematic illustration of the bottom temperature correction of the drilling holes in the Qiongdongnan Basin
圖3 鉆孔校正前后溫度對(duì)比Fig. 3 Temperature comparison before and after borehole correction
本研究新增計(jì)算W1等21口鉆井的地溫梯度及大地?zé)崃髦担ū?）。其中，10口淺水區(qū)鉆井平均地溫梯度為38℃/km，平均熱流為64.7 mW/m2；11口深水區(qū)鉆井平均地溫梯度為45.3℃/km，平均熱流為77 mW/m2。
表2 瓊東南盆地新增大地?zé)崃鲾?shù)據(jù)Table 2 The newly acquired heat flow data of the Qiongdongnan Basin
截止目前，瓊東南盆地的地溫梯度和熱流數(shù)據(jù)共計(jì)117個(gè)，研究區(qū)地溫梯度分布范圍為26.2~59.6℃/km，多數(shù)集中于30~50℃/km，占比達(dá)90%，平均值為39.4±4.86℃/km。筆者利用反距離權(quán)重法（Inverse Distance Weight-IDW）進(jìn)行插值處理，繪制了瓊東南盆地地溫梯度分布圖（圖4）?？梢钥吹?，淺水區(qū)地溫梯度顯著低于深水區(qū)地溫梯度值，也即具有“北低南高”的空間分布格局，同時(shí)盆地東部的長(zhǎng)昌凹陷表現(xiàn)為高值異常區(qū)。盆地的地溫梯度分布具有顯著的橫向不均一性。
圖4 瓊東南盆地地溫梯度分布圖Fig. 4 Geothermal gradient distribution of the Qiongdongnan Basin
具體而言，淺水區(qū)（76個(gè)）地溫梯度數(shù)據(jù)分布范圍為26.2~41.6℃/km，多數(shù)集中在30~40℃/km區(qū)間內(nèi)，平均值為36±2.87℃/km。深水區(qū)的41個(gè)地溫梯度值分布范圍為37.3~59.6℃/km，多數(shù)集中在40~50℃/km范圍內(nèi)，平均值為45.6±3.54℃/km，比淺水區(qū)平均值高出近10℃/km。
長(zhǎng)昌凹陷共有10個(gè)地溫梯度數(shù)據(jù)，其值分布范圍為43.9~59.6℃/km，平均值為50.1±3.46℃/km，高出淺水區(qū)平均地溫梯度值14℃/km，高出深水區(qū)平均地溫梯度值4.5℃/km。
瓊東南盆地的大地?zé)崃髦到橛?0~120 mW/m2之間，其中有95個(gè)熱流數(shù)據(jù)集中在60~90 mW/m2范圍內(nèi)，數(shù)量占比達(dá)81%，平均為73.2±8.67 mW/m2，顯示盆地現(xiàn)今熱流整體偏高。此外，筆者按反距離權(quán)重法插值繪制了瓊東南盆地大地?zé)崃鞣植紙D（圖5）。結(jié)果顯示，研究區(qū)大地?zé)崃髌矫嫔铣尸F(xiàn)出明顯的“北低南高、東高西低”的分布特征，也即北部淺水區(qū)大地?zé)崃飨啾扔谀喜康纳钏畢^(qū)大地?zé)崃髅黠@偏低，東部的長(zhǎng)昌凹陷為區(qū)域高值異常區(qū)。
圖5 瓊東南盆地現(xiàn)今大地?zé)崃鞣植紙DFig. 5 Heat flow distribution of the Qiongdongnan Basin
淺水區(qū)共有76個(gè)熱流數(shù)據(jù)，最小值為50.6 mW/m2，最大值為78 mW/m2，多數(shù)熱流值集中在60~78 mW/m2范 圍 內(nèi)， 平 均 值 為 67.5±5.48 mW/m2（表3）。深水區(qū)共有41個(gè)熱流數(shù)據(jù)，最小值為70.8 mW/m2，最大值為120 mW/m2，大多數(shù)熱流集中在70~90 mW/m2范圍內(nèi)，平均值為 83.8±7.26mW/m2，比淺水區(qū)熱流平均值高約16 mW/m2。東部的長(zhǎng)昌凹陷共有10個(gè)熱流數(shù)據(jù)，分布范圍為89~112 mW/m2，平均值為94.5±6.4 mW/m2，比淺水區(qū)平均值高約27 mW/m2，比深水區(qū)平均值高約12 mW/m2。
表3 瓊東南盆地分區(qū)地溫梯度與熱流特征值匯總Table 3 The geothermal gradient and heat flow of the Qiongdongnan Basin
我們也據(jù)此估算了盆地T30-T70層系的溫度狀態(tài)，這里以T30界面為例說(shuō)明盆地深部地層溫度的分布特征（圖6）。T30層系高溫區(qū)域出現(xiàn)在盆地西部的崖南地區(qū)，預(yù)測(cè)溫度為46~174℃，平均溫度為122℃；低溫出現(xiàn)在松南地區(qū)，其溫度為37~91℃，平均為69℃；其他區(qū)域平均溫度為83℃，整體表現(xiàn)出“西高東低”的特征。需要說(shuō)明的是，雖然盆地東部的地溫梯度和熱流都明顯高于西部，但T30界面的溫度卻表現(xiàn)為西高東低的特征。這是因?yàn)榕璧匚鞑康貐^(qū)的T30平均埋深為2798 m，而東部平均埋深僅為1410 m，東、西部T30地層的差異埋深是其主控因素，超過(guò)了區(qū)域基底差異熱流的影響（甘軍等，2019）。
圖6 瓊東南盆地T30界面溫度估算分布圖（甘軍等，2019）Fig. 6 estimated deep temperatures for T30 formation within the Qiongdongnan Basin
4 討論
4.1 瓊東南盆地?zé)釥顟B(tài)特征
本研究獲得了瓊東南盆地一批新的熱流數(shù)據(jù)。相較于前人的結(jié)果，如Yuan等（2009）指出瓊東南盆地平均熱流值為72.9±14.2 mW/m2，米立軍等（2009）指出南海北部（包含珠江口盆地和瓊東南盆地）淺水區(qū)平均熱流值為66±9.8 mW/m2，深水區(qū)平均熱流值為77.5±14.8 mW/m2，唐曉音等（2014）指出瓊東南盆地平均熱流值為71.1±13 mW/m2，上述結(jié)果與本次研究所得瓊東南盆地最新平均熱流值（73.2±8.67 mW/m2）十分接近。
據(jù)本文最新統(tǒng)計(jì)，瓊東南盆地大地?zé)崃髦灯骄鶠?3.2±8.67 mW/m2，高于中國(guó)大陸地區(qū)（61±15.5 mW/m2）（汪集暘等，2015）。與中國(guó)近海其他地區(qū)相比，也普遍高出5~10 mW/m2左右，是一個(gè)典型“熱盆”（表4）。比如，南黃海南部坳陷的熱流值介于65~74 mW/m2之間，平均值為69 mW/m2（楊樹春等，2003），東海陸架地區(qū)熱流變化范圍為55~88 mW/m2，平均值為71 mW/m2（Yang et al.,2004；許薇玲和樂(lè)俊英, 1995），臺(tái)灣東北部熱流值變化范圍為3~170 mW/m2，平均熱流值為64 mW/m2（Shyu et al., 2006, 1998）。
表4 瓊東南盆地與其他典型盆地?zé)釥顟B(tài)對(duì)比Table 4 Comparison of geothermal regime between the Qiongdongnan Basin and Other Typical Basins
另外，瓊東南盆地的現(xiàn)今地溫梯度平均為39.4±4.86℃/km，與東部的松遼盆地（38℃/km）等“熱盆”相當(dāng)（王鈞等，1990；Jiang et al., 2019），高于東海盆地（33℃/km；Yang et al., 2004）以及南黃海南部（29℃/km；楊樹春等，2003），遠(yuǎn)高于中國(guó)中西部地區(qū)克拉通盆地，如塔里木盆地（22℃/km；劉紹文等，2017）、四川盆地（23℃/km；袁玉松等，2006）等。因此，就地溫梯度而言，該盆地也表現(xiàn)出高溫特征。
4.2 影響瓊東南盆熱狀態(tài)的主要因素
瓊東南盆地的大地?zé)崃鲝臏\水區(qū)到深水區(qū)逐漸增高，體現(xiàn)了典型被動(dòng)陸緣熱狀態(tài)特征。地球物理探測(cè)表明，南海北部巖石圈新生代伸展拉張使得巖石圈厚度和地殼厚度從大陸架到大陸坡及大洋盆地不斷減薄，大陸架和上陸坡地殼厚度為26~28 km，洋盆處的洋殼厚度僅為5~7 km（姚伯初等，1994）。相應(yīng)地，莫霍面深度也從淺水到深水逐漸減小，深部地幔熱物質(zhì)上涌，帶來(lái)大量的深部熱量，從而導(dǎo)致南部深水區(qū)基底熱流值高于北部淺水區(qū)。顯然地，盆地所處的構(gòu)造背景決定其熱狀態(tài)的高低。對(duì)于新生代裂谷或張裂盆地，其熱流值偏高（＞70 mW/m2）；而對(duì)于古老的克拉通盆地而言，其熱流較低（＜50 mW/m2；汪集暘等，2015）。
此外，造成盆地淺水區(qū)熱流值偏低的另一重要原因可能是沉積物的熱披覆效應(yīng)。沉積物熱披覆作用是指較冷的低熱導(dǎo)率沉積物持續(xù)以較快速率堆積在高熱導(dǎo)率地層或基底上，后期沉積的低熱導(dǎo)率沉積物來(lái)不及充分受熱升溫，導(dǎo)致其地溫梯度和熱流值降低，且沉積速率越大，沉積物熱披覆效應(yīng)越強(qiáng)，基底熱流降低得越明顯（汪集暘等，2015；施小斌等，2017；Zhang, 1993; Hutchison, 1974; Wang et al., 2007）。圖7為瓊東南盆地T30界面深度圖，可以明顯看到盆地西部崖南凹陷區(qū)的上覆沉積物厚度遠(yuǎn)高于東南部深水區(qū)。這也使得盆地西部的熱流要低于東部地區(qū)。
圖7 瓊東南盆地T30界面深度圖Fig. 7 Burial depth of the T30 interface in the Qiongdongnan Basin
最后，局部的巖漿活動(dòng)也能顯著影響盆地?zé)崃鲌?chǎng)分布。吳世敏等（2001）統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)：南海北部陸緣巖漿活動(dòng)集中在57~40 Ma、27~17 Ma及8 Ma 以后3個(gè)階段，新生代期間發(fā)生在瓊東南盆地的活躍的巖漿活動(dòng)主要分布于盆地東南部，其中，中央坳陷區(qū)的寶島凹陷和長(zhǎng)昌凹陷巖漿活動(dòng)較為強(qiáng)烈（汪集暘等，2015；Yuan et al., 2009; 施小斌等，2015；徐行等，2011；唐曉音等，2013），施小斌等（2015）發(fā)現(xiàn)瓊東南東部鉆孔BD23-1-1的鉆孔資料揭示有凝灰?guī)r存在，且在地震剖面上識(shí)別出了眾多中、晚中新世以來(lái)的巖體侵入體，并提出該時(shí)期的巖漿活動(dòng)，對(duì)中央坳陷區(qū)現(xiàn)今熱狀態(tài)格局能夠帶來(lái)10~25 mW/m2的增加。唐曉音等（2013）也指出中央坳陷區(qū)的長(zhǎng)昌凹陷內(nèi)部分布著多個(gè)錐狀火成巖侵入體。這些巖體主要是中—晚中新世以來(lái)巖漿活動(dòng)的結(jié)果。此外，徐行等（2006）強(qiáng)調(diào)該區(qū)斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，且部分?jǐn)嗔熏F(xiàn)今仍在活動(dòng)，深部的水熱流體經(jīng)斷裂構(gòu)造形成的通道向上輸送，從而影響局部熱流分布。
5 結(jié)論
本文結(jié)合瓊東南盆地電纜測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)的校正和地層熱物性數(shù)據(jù)實(shí)測(cè)，獲得了盆地區(qū)21口鉆井的大地?zé)崃髦?，并繪制了盆地最新地溫梯度和大地?zé)崃鞣植紙D，據(jù)此討論了盆地的熱狀態(tài)屬性及其主控因素。研究得到以下結(jié)論。
（1）瓊東南盆地具有較高的熱狀態(tài)，表現(xiàn)為一個(gè)典型的“熱盆”。熱流主要集中在60~90 mW/m2范圍內(nèi)，平均熱流值為73.2±8.67 mW/m2，地溫梯度多數(shù)集中于30~50℃/km，平均地溫梯度值為39.4±4.86℃ /km。
（2）瓊東南盆地地?zé)釄?chǎng)在平面分布上呈現(xiàn)出“北低南高、東高西低”的分布特征，這與巖石圈差異拉張減薄及沉積物的熱披覆效應(yīng)有關(guān)，盆地東部的長(zhǎng)昌凹陷內(nèi)局部熱流高值異常推測(cè)與后期巖漿侵入和斷裂構(gòu)造等有關(guān)。
致謝：研究過(guò)程中在基礎(chǔ)資料方面收集得到了中海石油湛江分公司勘探研究院的大力協(xié)助，相關(guān)物性測(cè)試在核工業(yè)北京地質(zhì)測(cè)試分析中心、中國(guó)石化華東油氣分公司實(shí)驗(yàn)研究中心和西安交通大學(xué)地?zé)釋?shí)驗(yàn)室完成。
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吳 迪，李香蘭，劉紹文, ，朱繼田，李旭東，熊小峰，尹宏偉
1. 南京大學(xué) 海岸與海島開(kāi)發(fā)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，地理與海洋科學(xué)學(xué)院，南京 210023；2. 中國(guó)南海研究協(xié)同創(chuàng)新中心，南京 210093；3. 中海石油（中國(guó)）有限公司湛江分公司，南海西部石油研究院，湛江 524057；4. 南京大學(xué) 地球科學(xué)與工程學(xué)院，南京 210023
沉積盆地?zé)狍w制研究是指根據(jù)盆地的熱量生成和運(yùn)移，分析盆地的熱狀態(tài)、熱結(jié)構(gòu)以及熱演化過(guò)程。沉積盆地?zé)狍w制是大陸邊緣構(gòu)造研究的重要組成部分。一方面，巖石圈的流變學(xué)和強(qiáng)度等力學(xué)性質(zhì)均與其熱狀態(tài)密切相關(guān)（Watts et al., 2003;Hyndman et al., 2009; Cloetingh et al., 2011）， 而 流變學(xué)控制了大陸巖石圈裂解的樣式和動(dòng)力學(xué)過(guò)程（Behn et al., 2002; Gueydan et al., 2008）。另一方面，沉積盆地的構(gòu)造演化也與地球內(nèi)部的熱力學(xué)過(guò)程密切相關(guān)，不同類型的盆地具有不同的構(gòu)造-熱體制（Cloetingh et al., 2011）。因此，盆地?zé)狍w制的研究可以為盆地的成因機(jī)制與演化過(guò)程提供重要的地?zé)嶙C據(jù)。此外，油氣的生成、遷移和保存更是與溫度有直接關(guān)系（Tissot et al., 1978; 王良書和施央申，1989 ；Barker, 1996; F?rster et al., 1999; 邱楠生等，2004; Makhous et al., 2005; 汪集暘等，2015）。
全球油氣勘探已進(jìn)入深水、深層等新階段，南海北部大陸邊緣新生代張裂盆地油氣潛力大，是全球典型的深水油氣勘探選區(qū)，目前已取得重要進(jìn)展，得益于高溫高壓天然氣成藏新理論、勘探新技術(shù)、新方法的攻克，成功發(fā)現(xiàn)并評(píng)價(jià)一系列大中型優(yōu)質(zhì)氣田，在瓊東南盆地松南寶島凹陷深水區(qū)、珠江口盆地陽(yáng)江凹陷新區(qū)等相繼取得重大勘探突破（謝玉洪等，2016；謝玉洪和高陽(yáng)東, 2020）。瓊東南盆地作為南海北部主要含油氣盆地之一，已發(fā)現(xiàn) L17、L25和L13等大氣田，是中國(guó)海洋深水油氣勘探的主力區(qū)塊。瓊東南盆地?zé)狍w制的深入研究能為該區(qū)油氣資源潛力評(píng)價(jià)提供重要的科學(xué)依據(jù)和關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。
已有許多學(xué)者開(kāi)展了對(duì)包括瓊東南盆地在內(nèi)的南海北部沉積盆地的熱體制的研究，包括地溫梯度、大地?zé)崃骱蜆?gòu)造—熱演化等，并取得相當(dāng)?shù)倪M(jìn)展（李雨梁和黃忠明，1990；龔再升和李思田, 2004；Yuan et al., 2009; 米立軍等, 2009; 單競(jìng)男等, 2011;Wang et al., 2014; 唐曉音等, 2014; 施小斌等, 2015;2017）。前人相關(guān)工作主要集中在淺水區(qū)（水深＜300 m），由于深水區(qū)（水深＞300 m）數(shù)據(jù)采集難度大、成本高、數(shù)量少，因而對(duì)于深水區(qū)地溫場(chǎng)特征的認(rèn)識(shí)不足，制約了對(duì)瓊東南盆地區(qū)域地?zé)崽卣鞯恼w認(rèn)識(shí)。瓊東南盆地深水區(qū)先后報(bào)道了30個(gè)熱流數(shù)據(jù)，其中，Shi等（2003）等早期報(bào)道了17個(gè)熱流數(shù)據(jù)，隨后徐行等（2006）報(bào)道了7個(gè)熱流數(shù)據(jù)，李亞敏等（2010）報(bào)道了2個(gè)熱流數(shù)據(jù)，近期施小斌等（2015）又新報(bào)道4個(gè)熱流數(shù)據(jù)。隨著瓊東南盆地深水油氣勘探的加速和進(jìn)展，深水區(qū)獲得了一批新的鉆孔溫度數(shù)據(jù)。本研究新增了瓊東南盆地21口鉆井的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)，其中包含10口淺水區(qū)鉆井和11口深水區(qū)鉆井，通過(guò)對(duì)其測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)開(kāi)展校正和統(tǒng)計(jì)分析，并結(jié)合該地區(qū)新近測(cè)試的巖石熱物性參數(shù)，獲得了21個(gè)新的大地?zé)崃鲾?shù)據(jù)，據(jù)此討論了該區(qū)的地溫梯度及熱流分布特征，分析了影響瓊東南盆地地溫場(chǎng)特征的主要因素，最后估算深部?jī)?chǔ)層溫度。這些成果可為瓊東南盆地油氣資源潛力評(píng)價(jià)提供新的科學(xué)支撐。
1 地質(zhì)背景
南海位于歐亞板塊、印度—澳大利亞板塊和太平洋—菲律賓海板塊等多板塊交匯地帶，是西太平洋最大的邊緣海之一，具有復(fù)雜的構(gòu)造演化歷史（孫珍等，2006；李家彪等，2011；王穎等,2013）。南海南、北部共軛大陸邊緣發(fā)育一系列新生代拉張盆地，瓊東南盆地位于南海西北部大陸邊緣，東為西沙海槽，西為鶯歌海盆地，北為海南隆起，南為永樂(lè)隆起，是一個(gè)NE-SW方向延伸的新生代張裂型盆地（朱繼田等, 2011）。盆地歷經(jīng)古近紀(jì)的張裂作用、新近紀(jì)的裂后坳陷作用以及晚中新世以來(lái)的快速構(gòu)造沉降作用，具有典型的“斷—坳”雙層結(jié)構(gòu)（謝文彥等, 2007；張功成等, 2007；雷超等, 2011；宋洋等, 2011；趙民等,2010），盆地平面上呈現(xiàn)南北分帶特征，由北向南可分為4個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元：北部坳陷區(qū)、中部隆起區(qū)、中央坳陷帶、南部隆起區(qū)（圖1）。根據(jù)斷裂組合和隆坳格局，每個(gè)一級(jí)構(gòu)造單元可細(xì)劃分為若干次級(jí)隆起和凹陷構(gòu)造單元。
圖1 瓊東南盆地構(gòu)造單元?jiǎng)澐謭DFig. 1 Sketch showing the structure and subdivision of the Qiongdongnan Basin
盆地地層從上至下分別為第四系樂(lè)東組，上新統(tǒng)鶯歌海組，中新統(tǒng)黃流組、梅山組和三亞組，漸新統(tǒng)陵水組和崖城組，其中下漸新統(tǒng)崖城組為海陸過(guò)渡相和淺海相沉積，上漸新統(tǒng)陵水組為濱?！獪\海相沉積，中新世以來(lái)主要為濱海—淺海、半深?！詈３练e（朱繼田等, 2011）。盆地主要發(fā)育漸新統(tǒng)崖城組和中新統(tǒng)梅山組—三亞組兩套主力烴源巖（謝玉洪和高陽(yáng)東, 2020）。
2 數(shù)據(jù)與方法
地層溫度、地溫梯度和大地?zé)崃魇强坍媴^(qū)域地溫場(chǎng)特征的主要參數(shù)。準(zhǔn)確的地層溫度是計(jì)算地溫梯度和大地?zé)崃鞯幕A(chǔ)。常見(jiàn)的鉆井測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)主要包括鉆孔系統(tǒng)連續(xù)測(cè)溫（也即溫度測(cè)井）和地層試油溫度，后者包括鉆桿試油溫度（DST）和孔底溫度（BHT）等，其中穩(wěn)態(tài)的系統(tǒng)連續(xù)測(cè)溫和DST一般可認(rèn)為近似代表地層真實(shí)的環(huán)境溫度。
本研究中所使用的鉆孔測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)主要為電纜測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)（MFT），因鉆孔所在地層受鉆井液循環(huán)等擾動(dòng)，所測(cè)溫度值往往低于實(shí)際地層溫度，需要進(jìn)行相應(yīng)溫度校正，才能用于地溫梯度和熱流的計(jì)算。根據(jù)鉆井完井地質(zhì)報(bào)告，在一段靜井時(shí)間內(nèi)，多次重復(fù)測(cè)量的鉆井孔底溫度，可用Horner（1951）校正法進(jìn)行溫度校正，獲得相對(duì)可靠的地層溫度。Horner校正法的基本公式如下：
其中，T測(cè)為鉆井孔底不同靜井時(shí)間的實(shí)測(cè)溫度，te為測(cè)溫時(shí)停鉆后時(shí)間，即完鉆后靜井時(shí)間，tc為鉆井液循環(huán)時(shí)間，也就是達(dá)到完鉆深度的最后一段鉆井作業(yè)的時(shí)間，P為常數(shù)，與地層深度和巖石物性有關(guān)，不同深度和不同井位的P值可能不同。本次研究共收集到21口鉆井的有效電纜測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)，其中包含10口淺水區(qū)鉆井和11口深水區(qū)鉆井。校正后的測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)結(jié)合海底溫度及鉆孔深度，即可得到鉆井點(diǎn)的平均地溫梯度。
大地?zé)崃鳎≦）是指地球內(nèi)部向地表傳輸并在單位面積上散發(fā)的熱量，反映了地球內(nèi)部各種動(dòng)力學(xué)過(guò)程的能量平衡。大地?zé)崃髦翟跀?shù)值上等于地溫梯度與地層熱導(dǎo)率（K）的乘積：
其中，Q為大地?zé)崃髦担╩W/m2）；K為地層熱導(dǎo)率（W/m·K），與地層物性相關(guān)，為地溫梯度G（℃/km）。公式前的負(fù)號(hào)，代表大地?zé)崃鞯膫鬟f方向和地溫梯度方向相反。課題組團(tuán)隊(duì)已完成瓊東南盆地代表性地層巖石熱物性測(cè)試，給出了盆地的平均熱導(dǎo)率為2.11±0.55 W/（m·K），平均巖石生熱率為1.98±0.88 μW/m3（蔡黎等, 2019）。本次研究中，我們將前人已有的相關(guān)巖石熱物性數(shù)據(jù)和本次實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)匯總，建立了瓊東南盆地地層熱物性參數(shù)系列柱（表1）。結(jié)合該地區(qū)巖石熱物性數(shù)據(jù)和地溫梯度數(shù)據(jù)，計(jì)算獲得了21口鉆井的熱流值。
表1 瓊東南盆地地層平均熱物性Table 1 Average formation thermal properties of the Qiongdongnan Basin
結(jié)合上述巖石熱導(dǎo)率數(shù)據(jù)和校正后的地層溫度，本研究新增計(jì)算W1等21口鉆井的地溫梯度及大地?zé)崃髦?。在此基礎(chǔ)上，匯編該地區(qū)前人已發(fā)表的相關(guān)地?zé)釘?shù)據(jù)（米立軍等，2009；施小斌等，2015；Shi et al., 2003；徐行等，2006；李亞敏等，2010），編制了目前瓊東南盆地?cái)?shù)據(jù)覆蓋最為全面的新一輪地溫梯度分布圖和熱流分布圖。
深部?jī)?chǔ)層溫度對(duì)于油氣保存條件評(píng)價(jià)具有重要意義，是盆地地溫場(chǎng)研究的重要內(nèi)容之一。由于溫度測(cè)井的成本以及鉆孔分布的不均一性等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，結(jié)合實(shí)測(cè)的巖石熱物性參數(shù)和熱傳導(dǎo)方程解析解估算深部溫度，是研究深部?jī)?chǔ)層溫度一個(gè)重要的手段。一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)方程求取深部溫度的計(jì)算公式如下（Chapman, 1986）：
其中，Tz為深度z（km）處的溫度，T0為地表溫度，這里取底水溫度（BWT），也即海底溫度；Q0為鉆孔的實(shí)測(cè)海底熱流（mW/m2），K為地層熱導(dǎo)率（W/m·K），A為地層生熱率（μW/m3）。
袁玉松等（2007）提出擬合南海地區(qū)水深小于600 m時(shí)的平均海底溫度經(jīng)驗(yàn)公式：
施小斌等（2015）提出擬合南海地區(qū)水深600~2800 m時(shí)的平均海底溫度計(jì)算公式：
其中，Z為水深（m），由于本文獲取的鉆井?dāng)?shù)據(jù)中水深最大為1714 m，所以這兩個(gè)公式即能滿足所有的計(jì)算要求。本研究中所用到的海底溫度根據(jù)水深不同分別采用以上兩個(gè)公式進(jìn)行計(jì)算。
基于上述方法和前面獲取的巖石熱物性及相應(yīng)的鉆孔熱流為約束，我們分別計(jì)算出了盆地內(nèi)T30（鶯歌海組底界面）、T40（黃流組底界面）、T50（梅山組底界面）、T60 （三亞組底界面）、T70 （陵水組底界面）的平面溫度分布（甘軍等, 2019）。
3 結(jié)果
圖2為瓊東南盆地部分鉆孔的溫度校正示意圖，圖中擬合方程的截距即為校正溫度，校正后的溫度普遍比原始溫度要高出10℃左右（圖3），這一結(jié)果與前人的溫度校正范圍基本一致（F?rster et al., 1999；施小斌等，2015）。校正后的溫度具有較高的可信度，可用于穩(wěn)態(tài)地溫場(chǎng)相關(guān)研究。
圖2 瓊東南盆地鉆井校正溫度求解示意圖Fig. 2 Schematic illustration of the bottom temperature correction of the drilling holes in the Qiongdongnan Basin
圖3 鉆孔校正前后溫度對(duì)比Fig. 3 Temperature comparison before and after borehole correction
本研究新增計(jì)算W1等21口鉆井的地溫梯度及大地?zé)崃髦担ū?）。其中，10口淺水區(qū)鉆井平均地溫梯度為38℃/km，平均熱流為64.7 mW/m2；11口深水區(qū)鉆井平均地溫梯度為45.3℃/km，平均熱流為77 mW/m2。
表2 瓊東南盆地新增大地?zé)崃鲾?shù)據(jù)Table 2 The newly acquired heat flow data of the Qiongdongnan Basin
截止目前，瓊東南盆地的地溫梯度和熱流數(shù)據(jù)共計(jì)117個(gè)，研究區(qū)地溫梯度分布范圍為26.2~59.6℃/km，多數(shù)集中于30~50℃/km，占比達(dá)90%，平均值為39.4±4.86℃/km。筆者利用反距離權(quán)重法（Inverse Distance Weight-IDW）進(jìn)行插值處理，繪制了瓊東南盆地地溫梯度分布圖（圖4）?？梢钥吹?，淺水區(qū)地溫梯度顯著低于深水區(qū)地溫梯度值，也即具有“北低南高”的空間分布格局，同時(shí)盆地東部的長(zhǎng)昌凹陷表現(xiàn)為高值異常區(qū)。盆地的地溫梯度分布具有顯著的橫向不均一性。
圖4 瓊東南盆地地溫梯度分布圖Fig. 4 Geothermal gradient distribution of the Qiongdongnan Basin
具體而言，淺水區(qū)（76個(gè)）地溫梯度數(shù)據(jù)分布范圍為26.2~41.6℃/km，多數(shù)集中在30~40℃/km區(qū)間內(nèi)，平均值為36±2.87℃/km。深水區(qū)的41個(gè)地溫梯度值分布范圍為37.3~59.6℃/km，多數(shù)集中在40~50℃/km范圍內(nèi)，平均值為45.6±3.54℃/km，比淺水區(qū)平均值高出近10℃/km。
長(zhǎng)昌凹陷共有10個(gè)地溫梯度數(shù)據(jù)，其值分布范圍為43.9~59.6℃/km，平均值為50.1±3.46℃/km，高出淺水區(qū)平均地溫梯度值14℃/km，高出深水區(qū)平均地溫梯度值4.5℃/km。
瓊東南盆地的大地?zé)崃髦到橛?0~120 mW/m2之間，其中有95個(gè)熱流數(shù)據(jù)集中在60~90 mW/m2范圍內(nèi)，數(shù)量占比達(dá)81%，平均為73.2±8.67 mW/m2，顯示盆地現(xiàn)今熱流整體偏高。此外，筆者按反距離權(quán)重法插值繪制了瓊東南盆地大地?zé)崃鞣植紙D（圖5）。結(jié)果顯示，研究區(qū)大地?zé)崃髌矫嫔铣尸F(xiàn)出明顯的“北低南高、東高西低”的分布特征，也即北部淺水區(qū)大地?zé)崃飨啾扔谀喜康纳钏畢^(qū)大地?zé)崃髅黠@偏低，東部的長(zhǎng)昌凹陷為區(qū)域高值異常區(qū)。
圖5 瓊東南盆地現(xiàn)今大地?zé)崃鞣植紙DFig. 5 Heat flow distribution of the Qiongdongnan Basin
淺水區(qū)共有76個(gè)熱流數(shù)據(jù)，最小值為50.6 mW/m2，最大值為78 mW/m2，多數(shù)熱流值集中在60~78 mW/m2范 圍 內(nèi)， 平 均 值 為 67.5±5.48 mW/m2（表3）。深水區(qū)共有41個(gè)熱流數(shù)據(jù)，最小值為70.8 mW/m2，最大值為120 mW/m2，大多數(shù)熱流集中在70~90 mW/m2范圍內(nèi)，平均值為 83.8±7.26mW/m2，比淺水區(qū)熱流平均值高約16 mW/m2。東部的長(zhǎng)昌凹陷共有10個(gè)熱流數(shù)據(jù)，分布范圍為89~112 mW/m2，平均值為94.5±6.4 mW/m2，比淺水區(qū)平均值高約27 mW/m2，比深水區(qū)平均值高約12 mW/m2。
表3 瓊東南盆地分區(qū)地溫梯度與熱流特征值匯總Table 3 The geothermal gradient and heat flow of the Qiongdongnan Basin
我們也據(jù)此估算了盆地T30-T70層系的溫度狀態(tài)，這里以T30界面為例說(shuō)明盆地深部地層溫度的分布特征（圖6）。T30層系高溫區(qū)域出現(xiàn)在盆地西部的崖南地區(qū)，預(yù)測(cè)溫度為46~174℃，平均溫度為122℃；低溫出現(xiàn)在松南地區(qū)，其溫度為37~91℃，平均為69℃；其他區(qū)域平均溫度為83℃，整體表現(xiàn)出“西高東低”的特征。需要說(shuō)明的是，雖然盆地東部的地溫梯度和熱流都明顯高于西部，但T30界面的溫度卻表現(xiàn)為西高東低的特征。這是因?yàn)榕璧匚鞑康貐^(qū)的T30平均埋深為2798 m，而東部平均埋深僅為1410 m，東、西部T30地層的差異埋深是其主控因素，超過(guò)了區(qū)域基底差異熱流的影響（甘軍等，2019）。
圖6 瓊東南盆地T30界面溫度估算分布圖（甘軍等，2019）Fig. 6 estimated deep temperatures for T30 formation within the Qiongdongnan Basin
4 討論
4.1 瓊東南盆地?zé)釥顟B(tài)特征
本研究獲得了瓊東南盆地一批新的熱流數(shù)據(jù)。相較于前人的結(jié)果，如Yuan等（2009）指出瓊東南盆地平均熱流值為72.9±14.2 mW/m2，米立軍等（2009）指出南海北部（包含珠江口盆地和瓊東南盆地）淺水區(qū)平均熱流值為66±9.8 mW/m2，深水區(qū)平均熱流值為77.5±14.8 mW/m2，唐曉音等（2014）指出瓊東南盆地平均熱流值為71.1±13 mW/m2，上述結(jié)果與本次研究所得瓊東南盆地最新平均熱流值（73.2±8.67 mW/m2）十分接近。
據(jù)本文最新統(tǒng)計(jì)，瓊東南盆地大地?zé)崃髦灯骄鶠?3.2±8.67 mW/m2，高于中國(guó)大陸地區(qū)（61±15.5 mW/m2）（汪集暘等，2015）。與中國(guó)近海其他地區(qū)相比，也普遍高出5~10 mW/m2左右，是一個(gè)典型“熱盆”（表4）。比如，南黃海南部坳陷的熱流值介于65~74 mW/m2之間，平均值為69 mW/m2（楊樹春等，2003），東海陸架地區(qū)熱流變化范圍為55~88 mW/m2，平均值為71 mW/m2（Yang et al.,2004；許薇玲和樂(lè)俊英, 1995），臺(tái)灣東北部熱流值變化范圍為3~170 mW/m2，平均熱流值為64 mW/m2（Shyu et al., 2006, 1998）。
表4 瓊東南盆地與其他典型盆地?zé)釥顟B(tài)對(duì)比Table 4 Comparison of geothermal regime between the Qiongdongnan Basin and Other Typical Basins
另外，瓊東南盆地的現(xiàn)今地溫梯度平均為39.4±4.86℃/km，與東部的松遼盆地（38℃/km）等“熱盆”相當(dāng)（王鈞等，1990；Jiang et al., 2019），高于東海盆地（33℃/km；Yang et al., 2004）以及南黃海南部（29℃/km；楊樹春等，2003），遠(yuǎn)高于中國(guó)中西部地區(qū)克拉通盆地，如塔里木盆地（22℃/km；劉紹文等，2017）、四川盆地（23℃/km；袁玉松等，2006）等。因此，就地溫梯度而言，該盆地也表現(xiàn)出高溫特征。
4.2 影響瓊東南盆熱狀態(tài)的主要因素
瓊東南盆地的大地?zé)崃鲝臏\水區(qū)到深水區(qū)逐漸增高，體現(xiàn)了典型被動(dòng)陸緣熱狀態(tài)特征。地球物理探測(cè)表明，南海北部巖石圈新生代伸展拉張使得巖石圈厚度和地殼厚度從大陸架到大陸坡及大洋盆地不斷減薄，大陸架和上陸坡地殼厚度為26~28 km，洋盆處的洋殼厚度僅為5~7 km（姚伯初等，1994）。相應(yīng)地，莫霍面深度也從淺水到深水逐漸減小，深部地幔熱物質(zhì)上涌，帶來(lái)大量的深部熱量，從而導(dǎo)致南部深水區(qū)基底熱流值高于北部淺水區(qū)。顯然地，盆地所處的構(gòu)造背景決定其熱狀態(tài)的高低。對(duì)于新生代裂谷或張裂盆地，其熱流值偏高（＞70 mW/m2）；而對(duì)于古老的克拉通盆地而言，其熱流較低（＜50 mW/m2；汪集暘等，2015）。
此外，造成盆地淺水區(qū)熱流值偏低的另一重要原因可能是沉積物的熱披覆效應(yīng)。沉積物熱披覆作用是指較冷的低熱導(dǎo)率沉積物持續(xù)以較快速率堆積在高熱導(dǎo)率地層或基底上，后期沉積的低熱導(dǎo)率沉積物來(lái)不及充分受熱升溫，導(dǎo)致其地溫梯度和熱流值降低，且沉積速率越大，沉積物熱披覆效應(yīng)越強(qiáng)，基底熱流降低得越明顯（汪集暘等，2015；施小斌等，2017；Zhang, 1993; Hutchison, 1974; Wang et al., 2007）。圖7為瓊東南盆地T30界面深度圖，可以明顯看到盆地西部崖南凹陷區(qū)的上覆沉積物厚度遠(yuǎn)高于東南部深水區(qū)。這也使得盆地西部的熱流要低于東部地區(qū)。
圖7 瓊東南盆地T30界面深度圖Fig. 7 Burial depth of the T30 interface in the Qiongdongnan Basin
最后，局部的巖漿活動(dòng)也能顯著影響盆地?zé)崃鲌?chǎng)分布。吳世敏等（2001）統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)：南海北部陸緣巖漿活動(dòng)集中在57~40 Ma、27~17 Ma及8 Ma 以后3個(gè)階段，新生代期間發(fā)生在瓊東南盆地的活躍的巖漿活動(dòng)主要分布于盆地東南部，其中，中央坳陷區(qū)的寶島凹陷和長(zhǎng)昌凹陷巖漿活動(dòng)較為強(qiáng)烈（汪集暘等，2015；Yuan et al., 2009; 施小斌等，2015；徐行等，2011；唐曉音等，2013），施小斌等（2015）發(fā)現(xiàn)瓊東南東部鉆孔BD23-1-1的鉆孔資料揭示有凝灰?guī)r存在，且在地震剖面上識(shí)別出了眾多中、晚中新世以來(lái)的巖體侵入體，并提出該時(shí)期的巖漿活動(dòng)，對(duì)中央坳陷區(qū)現(xiàn)今熱狀態(tài)格局能夠帶來(lái)10~25 mW/m2的增加。唐曉音等（2013）也指出中央坳陷區(qū)的長(zhǎng)昌凹陷內(nèi)部分布著多個(gè)錐狀火成巖侵入體。這些巖體主要是中—晚中新世以來(lái)巖漿活動(dòng)的結(jié)果。此外，徐行等（2006）強(qiáng)調(diào)該區(qū)斷裂構(gòu)造十分發(fā)育，且部分?jǐn)嗔熏F(xiàn)今仍在活動(dòng)，深部的水熱流體經(jīng)斷裂構(gòu)造形成的通道向上輸送，從而影響局部熱流分布。
5 結(jié)論
本文結(jié)合瓊東南盆地電纜測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)的校正和地層熱物性數(shù)據(jù)實(shí)測(cè)，獲得了盆地區(qū)21口鉆井的大地?zé)崃髦?，并繪制了盆地最新地溫梯度和大地?zé)崃鞣植紙D，據(jù)此討論了盆地的熱狀態(tài)屬性及其主控因素。研究得到以下結(jié)論。
（1）瓊東南盆地具有較高的熱狀態(tài)，表現(xiàn)為一個(gè)典型的“熱盆”。熱流主要集中在60~90 mW/m2范圍內(nèi)，平均熱流值為73.2±8.67 mW/m2，地溫梯度多數(shù)集中于30~50℃/km，平均地溫梯度值為39.4±4.86℃ /km。
（2）瓊東南盆地地?zé)釄?chǎng)在平面分布上呈現(xiàn)出“北低南高、東高西低”的分布特征，這與巖石圈差異拉張減薄及沉積物的熱披覆效應(yīng)有關(guān)，盆地東部的長(zhǎng)昌凹陷內(nèi)局部熱流高值異常推測(cè)與后期巖漿侵入和斷裂構(gòu)造等有關(guān)。
致謝：研究過(guò)程中在基礎(chǔ)資料方面收集得到了中海石油湛江分公司勘探研究院的大力協(xié)助，相關(guān)物性測(cè)試在核工業(yè)北京地質(zhì)測(cè)試分析中心、中國(guó)石化華東油氣分公司實(shí)驗(yàn)研究中心和西安交通大學(xué)地?zé)釋?shí)驗(yàn)室完成。
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