南海北部大陆边缘的热流与岩石圈热结构研究

大陆边缘的热流与岩石圈热结构研究对于探讨大陆岩石圈张裂的地球动力学过程及大陆边缘盆地的深水区油气勘探均具有重要意义。近年来，国际上众多研究表明离散型大陆边缘存在热流异常，这一发现因有悖于传统的认识而备受关注。因故，极有必要全面研究南海大陆边缘的热流特征。本项目以南海北部大陆边缘为研究区，拟开展：（1）结合近来油气勘探中的钻孔温度数据与实测岩石热物性参数，获取南海北部大陆边缘一批新的高质量钻孔热流数据；重新评估和整合已有的热流数据，全面勾勒该区的地表热流特征；（2）深入研究南海北部大陆边缘的地幔热流、莫霍面温度，揭示研究区的岩石圈热状态；（3）利用有限元数值模拟技术，探讨引起南海北部大陆边缘热异常的深部机制和主控因素。进而验证Lucazeau 等（2008）提出的离散型大陆边缘热异常假说。上述研究不仅能为南海大陆边缘研究提供基础地热数据，也能为南海北部陆架盆地深水油气勘探及资源评价提供依据。

大陆边缘是衔接大陆和大洋的过渡单元，记录了大陆岩石圈从张裂到海底扩张以及大洋岩石圈板块向大陆俯冲消亡的过程。此外，大陆边缘还发育众多沉积盆地，是世界深水油气及天然气水合物勘探的主要场所。南海位于在欧亚、印-澳及太平洋三大板块交汇处，是西太平洋地区最大的边缘海，构造位置特殊，构造变形复杂，油气潜力巨大。深入研究该区的热流和岩石圈热结构，不仅能为探讨华南大陆岩石圈变形提供地热约束，还能为南海北部海域盆地构造-热演化及油气资源评价提供科学支撑。..利用来自莺歌海和琼东南盆地新钻孔的地层温度，本项目获得了一批新钻孔热流数据；进而整合该区已有的各式热流数据，系统研究了南海北部大陆边缘的热流分布特征。研究表明该区具有高热流背景（平均值74±15.3 mW/m2），高于中国大陆和近海其他含油气盆地，热流总体沿着NW-SE方向由浅水陆架区向深水海盆区逐步升高。此外，各盆地的热流具有明显差异，与地壳减薄程度及构造差异演化、局部热事件和沉积过程等有关。结合本项目汇编的最新地热数据，我们还估算了南海北部大陆边缘天然气水合物稳定带的厚度，讨论其分布特征和主控因素。..横穿华南陆块、大陆边缘和南海海盆的岩石圈深部热结构剖面表明，从克拉通→大陆边缘→海盆，地壳和岩石圈逐渐减薄、地表热流（Q0）逐渐增加、地幔热流（Qm）及地幔热流对地表热流的贡献（Qm/Q0）也逐渐增大，深部热状态逐渐升高。这是地壳减薄导致放射性生热贡献减小、深部热物质上涌使得地幔热流增加的结果。该剖面的岩石圈流变学分析则表明，华南陆块和扩张陆壳区的岩石圈强度较高，而洋—陆过渡带和洋盆区的岩石圈强度较低，与基于小波变换技术反演给出的华南岩石圈有效弹性厚度（Te）的区域分布相一致。此外，华南大陆边缘的地壳垂向上表现出分层变形特征：上—中地壳表现为脆性，以简单剪切为主，下地壳以韧性的流动变形为主，华南地区的地震震源深度分布支持该变形模式。岩石圈的流变分层控制了华南大陆边缘与深度相关的岩石圈伸展及随后的南海海底扩张过程。..与国际上近期观测到的被动大陆边缘热流骤增相比，南海北部陆缘的热流和深部温度虽高，但其洋—陆转换带并无骤增趋势，而是逐步增加，深部也不存在显著的热异常。我们推测南海北部大陆边缘的热流格局应不受小尺度地幔对流的影响，而为稳态岩石圈厚度往深海盆地递减的自然产物。这一认识尚需后续的高分辨率海底热流探测剖面进一步提供支撑。