中国南方和北方古地热史模拟
1.开封凹陷地热史模拟
开封凹陷地热史模拟(1)
在古温标法中，热历史反演是基于埋藏史；在构造热演化法中，沉降史是标定模型参数的基础数据。此外，当地层存在剥蚀时，可以通过古温标确定剥蚀厚度，进而重建地质历史，因此热历史恢复过程包括地质历史恢复。根据地层分层和岩石物性资料，利用地质历史模拟器恢复了邓5井和姬神1井的地质历史，包括沉积埋藏史和沉降史(图5-27和图5-28)。邓5井地层经历了135 ~ 105 Ma(早白垩世)和55 ~ 30 Ma(古近纪)两次快速沉降过程，在105 ~ 30 Ma处于抬升剥蚀阶段。姬神1井情况类似，但早白垩世沉降不大。
图5-27邓5井地质历史复原图
a-地层埋藏史；b-盆地沉降史；c-沉积侵蚀速率；直流电孔隙度分布
(2)开封凹陷地热史模拟。
根据登5井和姬神1井的镜质体反射率资料，利用热历史反演模拟器恢复了热历史。结果表明，开封凹陷最高古热流为78.1mW/m2，出现在105Ma(早白垩世)左右(图5-29)。自早白垩世以来，经历了一个热流逐渐降低的过程，目前平均地热流值为52.2mW/m2。
图5-28姬神1井地质历史恢复图
a-地层埋藏史；b-盆地沉降史；c-沉积侵蚀速率；直流电孔隙度分布
图5-29开封凹陷古热流随时间的变化趋势
根据恢复的地质历史和热历史资料，利用地热历史模拟器恢复了邓5井和姬神1井的地层温度历史和样品温度历史(图5-30，图5-31)。模拟结果表明，这两口井的地层温度和Ro样品温度在早白垩世和古近纪经历了两次较大的升温过程。
开封凹陷地质历史恢复和热历史恢复结果表明，开封凹陷分别在早白垩世和古近纪经历了一次快速沉降，分别反映了早白垩世和古近纪的两次裂陷事件。
图5-30邓5井地热历史恢复图
a-地层的地热史；b——样品的地热历史
2.周口凹陷地热史模拟。
(1)周口凹陷地热史模拟
根据周19井、南6井、南9井的地层分层数据和岩石物性数据，利用地质历史模拟器恢复了地质历史(包括沉积埋藏史和沉降史)，结果见图5-32 ~图5-34。
图5-31井姬神1井地热历史恢复图
a-地层的地热史；b——样品的地热历史
图5-32 19井采收率图。
a-地层埋藏史；b-盆地沉降史；c-沉积侵蚀速率；直流电孔隙度分布
图5-33南6井地质历史恢复图
a-地层埋藏史；b-盆地沉降史；c-沉积侵蚀速率；直流电孔隙度分布
图5-34南9井地质历史恢复图
a-地层埋藏史；b-盆地沉降史；c-沉积侵蚀速率；直流电孔隙度分布
这三口井代表了不同的构造演化历史。周19井在古近纪经历了一次快速沉降过程。南6井在三叠纪末经历了一次快速沉降过程，之后处于抬升剥蚀阶段，在古近纪经历了一次快速沉降过程。南9井分别在早白垩世和古近纪经历了一次快速沉降过程。
(2)周口凹陷地热史模拟。
根据采集的周19井、南6井、南9井、7井和11井的资料，利用Ro热历史模拟器恢复了热历史。结果表明，周19井恢复的最高古热流值为64.5mW/m2，约为47Ma(古近纪)。从白垩纪到古近纪，热流逐渐增加(图5-35)。南6井恢复的最高古热流(67.2mW/m2)出现在220Ma左右(三叠纪末)，之后热流继续降低(图5-36)。南9井恢复的最高热流(83.4mW/m2)出现在约105Ma(早白垩世)，之后热流呈下降趋势(图5-37)。
图5-35 19井古热流随时间变化趋势
图5-36南6井古热流随时间变化趋势
根据恢复的地质史和热史资料，利用地热史模拟器恢复了周19井、南6井和南9井的地层温度史和样品温度史，结果见图5-38 ~图5-40。显然，周19井的地层温度和Ro样品温度在古近纪经历了较大的波动，南6井的温度在三叠纪末经历了较大的升温，而南9井的主要升温发生在早白垩世。
图5-37南9井古热流随时间变化趋势
图5-19井第38周地热历史恢复图
a-地层的地热史；b——样品的地热历史
图5-39南6井地热历史恢复图
a-地层的地热史；b——样品的地热历史
图5-40南9井地热历史恢复图
a-地层的地热史；b——样品的地热历史
沈州7井Ro热史反演结果显示，沈州7井恢复的最高古热流约为136Ma(早白垩世)，之后热流随着地层的抬升逐渐降低(附图5-41)。沈州10井镜质体反射率热历史反演结果表明，沈州10井所能恢复的最高古热流值出现在117Ma(早白垩世)左右，热流值为100mW/m2，之后随着地层的抬升热流值逐渐降低(图5-42)。
图5-41沈州7井古热流随时间变化趋势
图5-42 10井古热流随时间变化趋势。
(3)周口凹陷构造-热演化特征。
周口坳陷的地质历史恢复和热历史恢复结果表明，周口坳陷不同地区的构造演化历史不同，但中生代以来发生过三次构造-热事件。
三叠纪末，华北板块与扬子板块之间发生了强烈的陆陆碰撞造山作用，导致该区构造变形强烈，局部地温场增大，南6井古热流增至67.2mW/m2。
早白垩世，在华北岩石圈深部伸展减薄的背景下，郯庐断裂带走滑运动达到高潮，该区剪切拉张和裂陷作用强烈，导致地温场普遍升高。结果，南9井古热流达到83.4mW/m2，沈州7井古热流达到93mW/m2，沈州10井古热流达到100 MW。
古近纪，在华北岩石圈深部伸展减薄的背景下，在印度板块和太平洋板块的共同作用下，研究区先存的NWW向断裂做左旋剪切平移运动，而郯庐断裂系中的夏邑-杨过-麻城断裂做右旋剪切运动，再次发生大范围的伸展和裂陷，地温场再次上升，周19井古热流达到64.5mW/m2。