[发明专利]古热岩石圈厚度的确定方法及装置

说明书

本发明公开了一种古热岩石圈厚度的确定方法及装置，其中，该方法包括：获取研究区中各构造层的岩石热导率和岩石生热率；利用地层回剥技术构建研究区在预设地质时期的古构造层模型，并根据古构造层模型确定各构造层厚度；根据镜质体反射率实测值模拟获得各构造层的古地表热流值；根据古地表热流值、岩石生热率和构造层厚度计算各构造层的顶界热流值；根据顶界热流值、构造层厚度、岩石热导率和岩石生热率，确定地球浅部一维热传导地温线；确定地球浅部一维热传导地温线与地幔绝热线相交的深度，作为古热岩石圈的厚度。本发明可得到古地表热流和古地层厚度，进而计算古热岩石圈的厚度，解决了现有技术中无法确定古热岩石圈厚度及演化的问题。

技术领域

本发明涉及地热学与地球物理技术领域，尤其涉及一种古热岩石圈厚度的确定方法及装置。

背景技术

地球由浅到深可划分为地壳、地幔和地核三部分。岩石圈是指地球浅部相对于软流圈而言坚硬的岩石圈层，为地震高波速带。岩石圈主要包括地壳的全部和上地幔的顶部，由花岗质岩、玄武质岩和超基性岩组成。在地质专业领域，根据不同的物理化学性质或参数，人们又赋予岩石圈不同的称谓和意义，如地震学岩石圈、化学岩石圈、热岩石圈等。

本发明涉及到的热岩石圈是指软流圈上部以热传导方式进行热传递的岩石圈层。如图1所示，热岩石圈与下伏软流圈具有不同的热传递方式，在热岩石圈内部以热传导为主，而下伏软流圈以热对流为主。热岩石圈厚度(即热岩石圈底界)是很重要的一个地质参数，指的是地球浅部一维热传导地温线与地幔绝热线相交的深度。研究表明，热岩石圈厚度是随着地质历史的演化而不断变化的。目前，有学者提出了现今热岩石圈厚度的计算方法，并成功地应用于我国华北地区。

但是，目前关于古热岩石圈厚度及演化的相关研究还很少，对于古热岩石圈厚度的恢复问题，目前尚未提出有效的解决方案。恢复古热岩石圈厚度及演化史不仅能正确认识地球深部地温场变化规律，为区域地质勘探、地热田开发、火山及地震活动提供指导与预测，而且可有效地揭示克拉通盆地岩石圈减薄与增厚过程，从而为研究地球动力学演化机制开拓新思路。

发明内容

本发明提供了一种古热岩石圈厚度的确定方法及装置，以至解决现有技术中无法确定古热岩石圈厚度及演化的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种古热岩石圈厚度的确定方法，包括：获取研究区中各构造层的岩石热导率和岩石生热率；利用地层回剥技术构建所述研究区在预设地质时期的古构造层模型，并根据所述古构造层模型确定各构造层厚度；根据镜质体反射率实测值，模拟获得所述研究区的各构造层的古地表热流值；根据所述古地表热流值、所述岩石生热率和所述构造层厚度计算各构造层的顶界热流值；根据各构造层的所述顶界热流值、所述构造层厚度、所述岩石热导率和所述岩石生热率，确定地球浅部一维热传导地温线；确定所述地球浅部一维热传导地温线与地幔绝热线相交的深度，作为古热岩石圈的厚度。

在一个实施例中，根据所述古构造层模型确定各构造层厚度，包括：根据所述古构造层模型读取地层厚度；对于未经历过构造抬升剥蚀的地区，将读取的所述地层厚度作为所述构造层厚度；对于经历过构造抬升剥蚀的地区，采用古地温梯度法计算剥蚀量，将所述地层厚度与所述剥蚀量的和作为所述构造层厚度。

在一个实施例中，采用古地温梯度法计算剥蚀量，包括：采用以下公式计算所述剥蚀量：ΔZ＝(T_u-T₀)/(dT/dZ)，其中，ΔZ表示剥蚀量，T_u表示不整合面处的古温度，T₀表示古地表温度，dT/dZ表示古地温拟合直线的斜率，即古地温梯度。

在一个实施例中，根据镜质体反射率实测值，模拟获得所述研究区的各构造层的古地表热流值，包括：构建所述研究区的钻孔沉积埋藏史；输入所述镜质体反射率实测值；调试古地表热流，使得镜质体反射率模拟值与所述镜质体反射率实测值不断接近，当两者最接近时，确定对应的古地表热流为该构造层的古地表热流值。