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1、2021什么是地表温度 地表温度史与石油的形成地表温 度史 与 石 油 的形成C E. .Me ltonA A G ia.rdin i摘 要已 知 石 油储 集层 所 处 的深 度 可 达 一 万 米,其 年 龄可 达七 亿 年,.由 于 温 度 在 石油 形 成 过 程 中起着 重 要 作.用,因此.,要对 该范 围 内的 温 度 史进 行分 振 根 据 地 质 记 录,.人们 已 测 算 出 了 现 代 及 距 今2 亿 年 的 平 均 地 5x表温度将 所 测 数 据 代 入 牛 顿 冷 却定律.计 算 出 地 表 / 空 间 系统 的 热 传递 常 数 值 为 2 6 3已 绘 制 出
2、高、0 l一 1/ 1 年 由此 又,.推算 出,地 表 平 均 冷 却 速 率 大约 为 每 十 亿 年 7 、中6、低 纬 度 区 各 地 质 时期 中 的 平 均地 表 温为 旅 证 这 些 数 据 的 准 确性s 一C度分布 图这 三 个 纬 度 区 的 初 始 地 表溢 度 为 1 3。.64 1.6和、5 9.对冷 却 曲.线 进 行 了 两 项 测试二,第一,a s u 速 用 地 慢 水蒸 汽排 出 的 速 率 常数 和 C l u i,a l p ey r o肠。n公 式计 算 各 地 质时期 中地 表 水 的 喂 集 及 其 平 均 温 度计 算结果与 含 水 沉 积 物冰
3、 川作 用 及 生 物发展 史 的 地质资 料 相 一 致,第所 算 得 的地 表 热 量 特 征值 同 已 公 布 的 地 慢 地 热 数 据 比 较,。误 差 不 超过,2从 用 以 表 示 地壳 平 均 地 热。梯度 的 地 表 平 均 冷 却 速率来 看,七 亿年前埋深 一 万 米 的 石 油 储 层 温 度 变 化小 于 1 0较 年 轻 或较浅 ( 或 又。年 轻 又 浅 ) 层 的储 层 温 度 变 化 值 可 能 更 小 一 些于:这些 结果 表明储 层 年龄 对 于 石 油 形 成 过 程 的 重 要 意 义 在储层越老使 其 内 部 条 件 发 生 变 化 的 埋深 或 岩
4、浆 活 动 等 地 质 变 化 的机 会 也 就 越 多引通 常 认为,言在 石 油 中发 现 的 大 量 化 合 物 是 由一 些母 质 通 过 一 系 列 复 杂 的 化学 反应 演 化 而和T i,成的段一。Hb o。s o nrt as o( o1 9 75)。对 有 关 石 油 成 因的 现 有 资 料和 观 点 进 行 了归 纳n,。形成 石 油:的 反应 有 时 被 统 称 为 成 熟 过程n r 此 过 程 可 分 为 三个热 演化 阶段 ( K i g h o1 983 )成岩 阶,一。0一4 5 , ,生 成 生 物成 因 气,热 解 阶段一一45,“一1 6 0,在 较
5、低 温 度 下生 成 含气 重 油160。一 中 到轻 油干气高 温下 则生 成 含 或 不 含湿气 的 凝 析 油。除温 度 外 对 石 油 形 成有 着 重 要意 义 的 其 它 变 量 还 有 时 间 母 质 的 富 集 梯度、变质 阶 段一2 5 0 左右、生成化 学势,梯度 及 催 化 作 用 既 然 已 知 石 油 储 层 所 处 的 深 度约 达 一 万 米么,其 形 成年 代 从晚 前 寒 武 纪 延 至晚 新 生 代。那,考 察一 下这 段 时 间 周 期 中地 壳 剖面 的 温 度 史 是 有益 的。可 以 把 地 质 记 录 作为 原 始 资料 当然,。通 过定 量 分
6、析 达 到这 一 目的果 带 来一 些不 准 确 因 素。然 而 要 作一 些简化 性 的 假 设,这 样 的 假 设 将会 给 计 算 结后 者 的准 确 性 将 通过 它 们 与 地 质 记录 中证 据 的 对 比 得 到 评 价几 种假 设可 以 假设,地 球现 在 是。,并 且一 直 是 横 向 均质 的。,但 现 今 的 地质 观 察 和 地质 记录 表 明,事实 并非 如此,本 文 的 目的 仅 限于 研 究 整 个 地 球 表面 在 各 地 质 时 期 中 的 平均温 度 值,。在此限定范 围 内 这 个 均 质 的 假 设 是 合 理 的 第 二 个 假 设 : 在 整 个 地
7、质 时 期 地球 是 逐 渐 冷 却的90这 一假 设 所 依 据 的 是:地 球内部放射 性 物 质 的 存在,放 射 性 衰 变 特 性 以 及 大 部 分 地 壳 是 由 火 成 物质 构 成 的 这 一 事 实:。第 三 个假 设时切,在 整个 地质 时 期 中:,地 球 外 围 空 间 的 温 度 为一 个 常 数 值,即 一 2 9 此假 6。设 是建 立 在 地 质 记录 基 础 上 的地 质 记录 表 明大 部分 地质 时期 中,有 一个 适 当 的温度 稳 定由 距 今 约 3 亿 年 时 的 含 水 沉 积 物 及 3 亿 年 时 形 成 的 登 层 石 也 许 是这 一
8、温 度 稳 定 性 的 最 8 5。好证 据 : 第 四 宁假 设地 球 从 其发 展 的 早 期 起。,一 直 是作 为 一 个 大 体 上 封 闭 的 热 动 力 系 统 而 存 在着。然而,氢。、氦一 类 的 轻 元 素 常常逸散 但是,也经 常有 陨 石 坠 落 到 地 球 上。,因此,严 格说 来,这 一 假 设 与 实 际不 符和 大气 层 水这 种交 换的 相 对 量 值 很 小.此外,本文 中 主 要 涉 及 的 是 地 表 水1 现 在 存 在 于 地 球 上 的 大量 的 水 (。球 上 水 的 相 对 耗 损 量 可 以 忽略 不 计 大体 上 的 封 闭系 统,吨 )
9、可 作 为 一个 有 力 的 证据 , 说 明 地 既 然可 以 把 整个 地 质 时 期 中 地表 / 大 气层 水 系 看 作 一 个4x10吕也 就可 以 把 整 个地 球 看 作 一 个 大 体 上 封 闭 的 热 动 力 系 统,。第五 个 假设于平 衡 状 态,:从 很早的 地史时期 起地 球一 直 处 于 基本 稳定 状 态。对 上 地慢 中的 物质 及地慢 冷 却 过 程 的 研究 使 这 一 假 设得 以 证 实因 为 可 以 认为一 种 处 于 稳 定 状态 的 体 系 大 体上 处。所 以 可 以 相 当有 把 握地把 热动 力 原 理 运 用于 分 析工 作,为 了 保
10、 证 上 述条 件海盆、要求 所 进 行 的热 分 析 达 到一 定 的 精 度,、分 析 结果 必 须 限于 地 质 时 代,、中 全球性 广 阔 的 纬 度 区 域 平 均 高 程 上 的 地 表温度 平均 值火 山作 用、小 于 百 万 年 的 时 代单 元 中 由大 陆,曝晒气 候 等 变 迁 引 起 的 局部 及 区 域 性 效 应 必 须 予 以 排 除。因 为我 们 假 设。的 是 地球 在横 向 上 是 均 质的 , 通 过 对 冰 川 前缘 的 研 究可 导 出一 个 例 证,说 明 分析 中可 能 预 料 的一 些 情 况,关于 冰 川前缘 前移 或后 退 过 程 中 的
11、平 均 温 度状 况本 项 研 究无 法 加 以 精 确 说 明 则 有 可 能 测 算 出来但 对 于 极地 或 中 纬度。区 平均 地 表高程 冰 川 作 用 地 质 时 期 中 的 平 均 温 度温 度分 析根 据定 义,一 个 封 闭 的热动 力 系 统 可 以 与 外 界 交 换 能 量,但不 能 交 换 物质。地 球 被 解释为 一 个不 断 冷 却 着 的 地 球 定 律加 以 验 证。指 的 是 它 具 有 一个 向 空 间 传 导 的热源:这一 情 况可 以 用 牛顿 冷 却该 定 律 以 下式 表 示一入” 【 dt:( 1 ): 与 t ) 中的 绝 对 温 度,式中,T
12、t 与 T 表 示 某 给定 地 区 在 两 个 时 期 (以t一:入为 地 表 /。空 间系 统 的( 表 示 之 ) 根 据 此 定律 测 算 的 冷 却 速 率 是一 个 指 数 假 如 认 为 在 两 个 地 质 热传递 常数 , 时期之 间 地 表 的 平 均 冷 却 速率一 直 是 连 续 的 和 匀称 的 而 在 这 两 个 时 期 中某 特 定 纬 度 区 内 平。均地表 温 度也 可 以 测 算 出 来,那 么 就 可 以 测 得 这一 热 传 递 常数 值,。可 以 用一 个 现 今 平 均 地 表温 度 值 代表 近代 地质 时 期 中 的 平均 地 表 温 度 地质 记
13、录 表 明 与现代相 比 更 新世 曾 发生 过 较 大 规模 的 冰 川 作 用 这 说 明 地 球在 那 个 时 候 就 冷 却 了下 来,。由此可 以 说,现 在 的 平 均 地表 温 度 必 定 很接 近 于 过 去 四 至 五百 万 年 中 的 平 均值,。由于 水 的 凝结和 冻结 温 度 是 一定 的分析有 用的 参 考 事 件 可 以假 设,所 以 最 初 出现 于 地 表 上 的 液 态 水 与 冰 则成 为 对 这 一,一i凝结 和 冻 结 起初 都 发生在 极地 纬 度 区 内、 因 此现 代 极地,纬度区的标 准海 平面 上 的 平 均温度 可 看作 是 地球 在近 代
14、地 质时 期 中的 最 低 地表温 度估 计为19.我们 还 需要 知 道一 个 更 早 的 地 质 时期 中同 纬度 区 的 第 二个 平均 地表温 度 值 在 极 地 纬度 区 以 及 中 纬度 高 鸽 区 内 现 在 还在 发 生着 大 规模 的 冰川作 用 地质 资料 中记 载有 过 势 去 几 个 地质 时期 中的 大 规模 冰 川作 用 的 证 据 最 早 发 生 在 距 今 约 二 十 五 亿 年 的 元 古 代,。可是,。,1 973 ) u g o n 如 果 最 早 的 冰 川 作 用 确实 发生 在距 今 二十 五亿 年 时 那 么 就 有 可 能作 出 : 这 样的 推
15、 断 逐 渐 冷 却 着 的 地球 在 高 纬 度 区 的 平 均 地表 温度 的 上 限 为 。 这 是 因为 如 果(Y,。,。,平 均地表 温 度 超过 0 o (C。 .,冰 川 体就 不 可 能 长 期 存 在,。现代 中纬度 区谷 地 冰 川 的 均 衡 温 度 为,e bck,18 ) 9 0可 以 支 持这 一 论 点一。然而o n,由 于 发 现在 现 今 的 高 纬 度 区 冰 盖堆 集1 981 ),带中,地表 以 下 数 米处 的 温 度 为3 ( P。ae s t r人 们就 把,一2 这一 平均 温 度看 作 是 这一 区 域 中 冰 川 生 长 的 上 限温 度根
16、 据 这 一 观 点 可 以断 定一,距 今 二 十 五 亿 年 时 最早 的。大规 模冰 川 作如 上所 述,即p 将 开 始 之 前 的 高 纬 度 区 的 平 均 地 表 温 度 为业 已 饰定。2 ,在 极地 纬 度 区 标 准 海 平 面 上一近 代 地 质 时 期 与 距 今 二 十 五 亿年 时,的 地 表 温 度分 别 为 一 1 和 92 ,将 这 两 个数 值 代 入 牛 顿 冷 却 公 式1 )“可 求 得地 表 / 空 间 系统 的热传递 常 数 值 以 ) (。综合 等 式 (久 s 2则得 出,:由此 得 出表 1黯.,=一x “年,( 2 )入“ 2 6 3x10
17、一“/年、。( 3 ),与 地 球 形成 后 二 十 三 方 五 千 年 时 排 出的 水 蒸 气 初 始凝 聚作 用 有 关 的过 去 四 十六亿 七 千 万 年 中 极 地 地 表 平 均沮 度现 今海 平 面 高 程 上 的 大 气 圈 水 一 气 压 力 以 及 海洋 质 最 的 计算值时间 ( 1 0 亿年 )4 4 3 32。极地 地 表 温 度()13 8。大 气圈 水 一气 压 力 ( 大 气压 )1 1。(海洋 质 量 x 1 0 呈“ 吨)676 7 16x102.微里U1 八 U n1。0 5 05一一 一 一 一。2 x 10,n O1 4 7 3 2 1 9 0 7
18、5。5。9x10103。1 5 2 0二 58。76x x x3,。10 10一2。05 9<63s1 5。< <<6 x l o1 0。12 315。6 66xx1010 10 10。盆1 21 4。0。56.现代未 来0。一19 0二。.<x.1 6.5。一 2 25<6x5大 气 圈 中其 它 气 体 未 予 考 虑N:、A r 与C O : 的 排 出邃 率 由M e l t o和G ia rd i n i ( 19 . 2 ) 所 提 供二 由 地质 记录 获 得 的校 准沮 度由于 在 几 乎 整个 地 史过程 中,地 球被 认为一 直处 于 稳
19、 定状 态。,因此,现在可 以 运 用 牛 顿.公 式 计 算 出 初 始 地 质 时 期 中极 地 纬 度 区 的 平均 地 表 温度 设 时间 为 距 今4 6 7 :n ( ) = : 6 3 x 1 0 “ z年 ( 4 0 7 x i o , 年 ) 二 丝x10.年 则( 4 ),骥 军OU二、.一.及T ( 初始 温崖 )=256一6 KO,或1 3.6 。( 5)5上 述 极 地 纬度 区 标 准海 拨 上 的平 均地 表 温 度 值 的 计算 时 间 间 隔为亿年,从 初始 地 质 时1,期 ( 距今 4 6 7 表 示于 图1.片。0 1.年),一 直 计 算到 现代 及
20、未 来 的。5亿年1。计算 结 果 列 于 表并 用 图解 法中另外,我们 还设 想 出一 个 平 均 地 表温 度 恒 定纬 度等 差 值图由 此 很 容易 看 出,在图。1中 绘制 了 中,纬 度 与 赤 道纬 度 区 的 整 个地 质 时 期 的温 度 曲线 图线相 当接 近于 直 线中 各曲 线表 示 的 是 指 数 值7 /,但这 些 曲地 球 表 面 的冷 却速 率 为。 。0 1 亿年在地 质 资料 中,有 些数 据 可 作为验 证 计 算数 值 的依 据s u a例如M 。 叮b at h等人 ( 1 9 73 ) 发。现格 陵 兰 西 南 部 的 I 值 ( 每年 3.杂 岩
21、 的沉 积 年 龄为 3 亿 年 8。这 是 迄 今 所 知 的 最老 的 沉 积 物,显然,那一 时期 地 表 上 存 在过 大 量的 水4x利 用最 低 地 表 温 度 ( 见 表 1 ) 和 地 慢 排 出水蒸 气 的 速率 常 数 与G i。l o. ,据M, ,e lto na rdi n i,1 952 )可 以 计 算 出 在地 质 时期 中 排 出 的 水 在 地s表 液 体 和 大 气 圈 水 气 间的 分 配 情况d PP_计算 中可 以 运 用 C a l uiu s一l Cper n y o 水 的平 衡 等式( 6 ):HdT: , ,T式中,P 为 被排 出 的 水
22、 蒸 气 压 力H为 已 确定 的 水蒸 发 作 用 烙 值,T 为 绝 对 温度,。表温 度 大 体 上 为 一 恒 定 按 式 值。由于 冷 却 速 度 很 低。每 1 亿年 0( 6 )7 所 以 在最 初的 数 百 万 年 中6 6,.26 8.6OK这 一 初始 地.所算 2 8OK 条 件下 的 气 / 掖平 衡的蒸 气 压力为 。 0 1 5 78x吕 。 l 。 吨.个大 气压全 球 范 围 内 的 大 气 圈 水 蒸 气压 力, ,可 能为。在 每年 排 气 率 为 30 1“。4x. l o吨的 情 况 下这 一 平衡 蒸 气 压 力 将 由 初 始 时 期持 续到 以 后
23、 的 2 在 地 球 最 冷的 地 区 开始 的。35x年 液态 水 的 初始 凝 结,可 能就 是 在 那 一 时 期在 此 后的 地质 时期 中大 气 圈 与 地表 之 间水的 分 布 计 算 结 果 列 于 表 1 情 况 完 全 一致。用 此 法测 算 的 地表 水 聚 集 情 况 与 含 水 沉 积 物 的 地质 记 录 反映 的到 了 距 今 3 亿 年时 8 的 海 水量 已 有 约 3x,地 表上。0 1 ”吨。这。些水可 以 在 平 坦的 地 壳 表 面 上 形 成一 个 6 0 米深 的 水层 但 是,的 5 7大O 肠 侧约在 距 今3 8 亿年 前沉积 作 用。,在 起
24、伏 不 平、的 地 形 上 已 发生 过 侵 蚀,搬运 和并 持 续了 很 长 一 段 时,间 到 了 2 5 亿 年前地表 上 的 水。大约有 7xi o7吨这 些 水如 果,漫过一 个平 坦 的 地壳会在 地 表 足5, 上形 成一 个 1 4 0 0 米 深 的 水 层飞 一1 言 矿 一偏 一飞 笼 一 交,: 。 艺5 10 1寸 住 。 年) 间 忆成,现在一,专札以 在 高 纬 度 区形 成一 个 同 样 深度的 辽 阔的 冰 盖 层。而且,如果 那一图 1时 已存在 一 个 与 现 代相 类 似 的 大在 地 球 形 成 后 2 3 x l 护 年 时 被 排 出 的 水 气初
25、 始 5 凝 结 基拙 上 的 地 球 冷 却 史,。气 圈温度下 降 速 率 ( k m 高度 ),0 1 /衰 示 极 地 纬 度 区 的 曲 线 上 的 各 点 是 计算 值表 示 中纬 度 与 赤琪 纬 度区 的 曲 续 上 的 等 值 点 是 依 据下 述 很 设 而 绘 砚 : 现 今存 在 的 扭 皮 一 纬较 低 纬度 区 内 升高。度 差 与过 去 的 相 同,。,了的 陆 地 就 会 大 大冷 却 而 形 成 阿目 中 黑三 角 表 示 赤 道 饭 海 平 面 年平 均 温 度 黑 方 块 表示 中 纬 度 区 海 早 面 年 平 均 沮度 黑 圈 点 我示极 绝纬 度 区
26、 海 平 面 年 平 均 沮 度.。尔卑 斯冰川地质 记录 中与 生 物有 关的 资 料表 明在 年 前扩 亚 洲 和 北 美 为2 。亿年 前,叠 层 石在 澳 大 利亚 形 成于 3 亿年 前 在 中 非 为3 。 5 亿与S;e v e r,( Pre s s9 2 1 8 )。由 此推 断 出,.水生 生物 开始 出现于 距 今 约 4 亿 年 并 随 着地 质 时 代 的 推移 而扩 展 0 度 同藻 类生 物 的 演 化记 录 完 全 相 符 , 而且 也同 总 的 生 物 记 录 相 符 温。所 测 算 的 地 表 水聚 集 量 及相 应 的 平均 地 表。对 于 所 测 算 的
27、 地 表 温 度演 变历 史 的 准 确性,还 可 以 用 另一 种。方 法 加 以 验 证 表 1 中的 数 据所 依 据 的 是 近 代 地质 时 期 极 地 纬 度 区和 距 今2 5 亿 年 时 的 参 考 温 度 别为一,护2 口o分9 1 和,一2,以这 些 数据为 基 础2.测 得 液态 水 的 初 始 凝。结 时 间为 初 始 地 质时 期 之 后 的4 x0 1年 另 一 方 面 如果 确 定1.,出液 态 水的 初始 凝 结 发 生 于 此后 、钓 任一 时 间,则 可 通 过 水蒸气 的时间 (10 4 年 乙 )。地 慢 排 气速 率 常数 洲 算 出那 一 时 期 的
28、 大气 圈 水蒸 气 压 力 将 这一压 力 值代 入r o nC lau sit,s 一C la p e y-图2地 球 的 冷 却 史 ( 设排 出 的 水 蒸 气初 始 凝 结 发生 于 距 今4 亿 年 时 ) 2.公式,就 可 计算 出 水 凝 结 时。的 平衡 温 度、我 们 还 对一 个 假 设比 表 极 地 纬度 的 曲 线 的 圆 点 为 计算 值代 表中纬度与赤道纬 度的 曲 线:的 距 今 4 2 亿 年( 即 介 于 已 知 最 老上 的 等值 点 系 根 据 这 样 一 种 假 设而 绘 制去 的祖 同.现 今 的滋 度 一 纬 度 差 异 与 过图中 符 号 说 明
29、 见 图1、的 含沉 积 物年 龄 与 地 球 年 龄的 中值 ) 的 初始 凝 结作用 情 况进 行计 算。,计 算结 果 列 于 表2,而 极 地纬 度,中纬 度 和 赤 道 纬 度 区的 相 应 的 冷 却 曲线 示 于 图 2 尽 管 地 表 水 的聚 集 情 况 与 有关 含水沉 积 物 的 地质 记 录相 一 致至 于说 在极 地 纬 度 区 平均。温 度为时,在 距今 2 亿 年 5 , 地 纬度 区 的 平 均 地 表 温 度 可 能 为 1 3 , 这 样 的 温度 太 高 不可 能 发 生 冰 川作 用 对 于 极。5 8 的 距 今 3 5 亿年 时 是 否 有 藻 类
30、生 物 存 在e n,现 在 尚无 法 肯 定同时,19 8 3 i de 等 ) 来说 矛 盾 没 有这 么 大 距 今 1 至 0 晚元 古 代冰 川 作 用 ( C r t t n 平 均 极 地温 度 ( 计 算 值为 2 7 一 3 ) 可 以 适于 升 起的 陆 地 上冰 川 作 用 的 存 在。,5,亿年 期 间的但 地质 记 录表明 牟,那 时的 冰 层 已 延 伸 至 海 中.。这 些不 一致 的情 况 说 明,水 的 初始 凝 结 时 期 不 是距 今 42 亿,而 是 2 4 x 10 年 上 述测 试 是 针 对 地 质 记录 而进 行 的”。 。但 对于 地 表 温
31、度分 析也 可 以 依 据所 测得 的 地球 地 为基 础,慢 温 度 数据 加 以 验 证T 盯 。 o t 和 S 比u e t ( 1 9 8 2 ) t e b r运 用 一 种 完全 不同 的 热动 力 方 法计 算 了地慢 的 平 均 冷 却 速 率10亿年。他 们 以 现代 的平均 地慢 温 度,2,523 计 算 的 数值 为 6 2 l由 于 地 球 的 整 个内 部 结 构 是 一 个 同 心 层。从 地慢通 过 上 覆 层 的 平 均 热 流 量 必 定 处 于 平 衡运 用Tu r c状态我 们 可 以 根 据 已 测得 的 现 代 地慢 温 度.,t ote 一 o
32、Shu bert.0 冷 却速 率 ( 6 / 1 亿 25“ 。年 ) 计算 出 距 今 4 6牛顿 公 式,7亿 年 时 的 地慢 温度。这段 时 期 中 的 温 度 变 化 为2 8 9将 这 些 数 据代 入,得出。n ) 产是 普 是器 号:=一入 4 67 (。x10.年)( 7 )由此 得 出热 传 递 常 数 值入= 2。59x10一二/年、( 8 )表2过 去 4 亿 年 中 平 均 极 地 地 表沮度 2 极 地 地表 温 度(o ) C24 0224 185现 今海平 面 大 气 圈 水燕 气 压 力 及 海 洋 质 t( 设 初 始水 蒸 气 凝 结 作 用 发 生 于
33、 距 今 4 亿 年 时 ) 2 e 时0 44间 亿年 )。大气 圈水 蒸 气 压 力( 大气 压 )33 0。(梅 洋 质量 x 10 1 “ 吨) 微量0 0 01 声 , 占 1 n U 八 1 。2 05。25 O。1 35 55月 任 U 乙 n 八 U 斤 Q3。11 0,。3。014 71 134。2。2 5 2 0。1 6 1。.8 2O辛 1 11 11 5。5327< <。0。5一3<。现代未 来0、190 0 16。5,一41.<N:、0。0 1: 几:犯今句亿年 后大 气压 主 要 由其 它 一 些 排 出 的 组 分 构 成人r 及 C C
34、: 打 出速 牢 数 值 系 由 M 。 i勺G ia rdi i n(t 9 82) 提 供,如 果 这 里 用 以 分 析 地表温 度 变 化 史 的 前 提 和 方 法 都 是 正 确 的 而 且 T u r( 1 9 8 2 ) 用 以 分 析 地 慢 温 度 变 化 史的 前 提 和 方 法 也 是 正 确 的,ct e o t 和 S hube c.rt那么0 1一,用这 两 种 方 法 得 出 的 热r一传 递 常 数 值 应 该 是 相 等 的 两 种 分 析 所得 的 数 值 分 别 为 2误 差 不超 过 2 %。.59 父“y,与263“, 0一 丁r 一 ,。根据 两
35、种 分 析 中所 提 出 的 简化性 设想 的 幅度 来 看,。其 一 致 性是 很 明 显 的。这 一 一 致 性 很可 能 反 映 了 两 种 分 析 的 正 确 性致 之 处 可 以 证实 前 一种 情 况而 不 是 相互 误 差 的 抵 销上述 同 地 质 记 录 的一温 度 分 析 成 果 在 石 油 形 成 过程 研 究 中 的应 用由T ur c ote和S o h u b e r t( 19 8 2 )测 算 的 实 质 上 是 永 恒 的地 慢 冷 却 速 率,以 及本文 报 道 的 实质 上 是 永恒 的 地壳 冷 却速 率之 间 的 平 均 地 热 梯 度在 整 个 地
36、质 时 期 中 基 本上 也 是 一 个 常 数 值5了 / l。 年 亿, 要 求 的 前提 是:。韶 / 亿年 0地 鳗 与 地壳;在上 部地 壳 中1 95 4 ),现 代 地 热 梯度 变 化 的 测 定 值约 为。、一7 0/ 千i 米(S P,c e r,1942i Br c, h平 均 值 约为 2 / 千 米 5r e在 恶 劣 的 长 期 的气 候 变 化 条 件 下。这 一 梯 度变 化值 总 是 稳定的。Bih ( 1045) 推断,更新 世 冰 川 作 用 的 影 响不 到 1 5 %,根 据平 均地 热 梯 度 变 化 和 平 均地 表 冷 却 速 率 转, 下8可
37、以 计 算 出 巳 知 深 度处 的 石 油 储 层 在 相 应页)后 ( 参考 计 算的 理 论 强 度 值) 单元 层 间成 分如 下:,可 以 确定 样品 中 白云 母 分 子 和钠 云 母 分 子 大 致 为。1 : 4(白0 0 云母 和钠 云 母 相 应 为 8 和 2 % )根 据 所 用 图 ( 参 见 图 2 椭 园 l 鉴 定反 射 的 强 度 比 值 确定 )7 白云 母钠 云母K N。.Na7。., 。NaN,/ (K/ (K。+ +Na a) 0 20 ) 0 95。.a 。.:K。 。aN由 此可 见是 一 致的(O H ):.,2 单元 层 间 钾 和 钠 的 总
38、 量 为 0 9。.这与 根 据 化学 分 析结 果所 确定的 晶体 化学 式。.: , 。(K。 ,Na 。. 3 ,Ca。.。3) (A l:.。 :Mg: 3Fe吉 言Fe。 吉 : 5 若 )13.。 :A l。.。 : O: 。.:a 根 据 白云 母 一 钠云 母 休系的 实 验 曲线 所得 到的 N / K (+Na )值 (图 3 )。,其 相应 温度 为。3 50。6 一3e ,这 和 与 云 母 同 时 结 晶的 石英 气 液 包 裹 休 均 一 法 测 温 很 一 致a :表3a给 出 了 南 乌拉 尔金 矿 床 中具 有 不 同 NNaO含量云 母 的 电 子 衍 射研
39、 究 数 据 根据 图 2 所、确定的 N / (+K )a 值 与 晶 胞 参数 的 变化极 为 吻 合 ( b。c和单 斜 角 日 也 就 是 一+,C。s o 日a /值随 着 单 元 层 间 钠 含量 的增 加 而 减 小 ) 同 时 温 度的 狭 窄 区 域 ( 图3 )a。,a 所 确 定的 N a ( N /K ) 值 完全 符 合 固 溶体 离溶0 较 早 研究 的 产 自角 闪 岩 相 变 质 岩的 1 号 样 品+有高 的K O:含量。 。( 在 图 2 上 得 到的 N / NaK 值为 0 7 ) 6.,在 白云 母 一 钠云 母 相 图 上 得 到 的 温度 大 约
40、为 4 5 0,一 46 0,这 个值 高 于所 研 究 的 金 矿 脉 中 白 云 母 一钠 云 母 固 溶 体 离溶 温 度,这 是 合理的今后可 以根 据 大量 已 知 化学 成 分 的 天 然 白云 母 一钠 云母 样品 的 电 子 衍射 分 杭,以及 层间 高 度类 质 同 象 代 替 的 各个 样品 的 结构 测 定 结 果 和 不 同温度 下 白云 母 一 钠 云 母 体系 混 溶 性实验 研究 方 面 的 新 资 料来 进 一 步 精化 上 述 所 提 方 案设计 更 完 善的 白云 母 一 钠 云 母 固 熔 体 有 限。混溶 性 以 及 这种 混 溶 性随 温 度 增高 而
41、 增 大 的 地质温 度 计译 自 ( MoH epa 刀 o r ,二 e e K 二仑二y po a 二T.7,No.2,1985张汉凯译( 上 接 第9 页 ) 5时 间内 的 平 均温 度。如 果 石油 储 层 位 于 地下 一 万 米。,七 亿年 前 的平 均 温 度 可 能 会 比 平 均 地表。温 度 约高 2 6 0明,0 现 在可 能 是 2 5 ,比 较年 轻 的 石 油储 层 温 度 差 可 能 小 些。对于 较 浅 的、较年 轻的 石 油 储 层 来 说由 此可 知但 总的 说来,温度 大 小 和 温 度 差 值 都 比 较 小。相 对 于 时 间 来说,温度 的 微
42、量 变 化 说,年 龄 本 身 对石 油 的形成 或 保 存 都不 会 成 为 障 碍 如果 地 质 时 期 中温 度 基 本 恒 定。,那么,根 据 热 成 熟 的 概念,。储 集层 中石 油 类,型应 主 要取 决 于 其 所 处 的深度 近 的 岩浆 活 动、当然,只 有 地质 环 境处 于 静止 状 态 时。这 一说 法 才 能成 立不 大 可 能 出 现 这种 情 况地 质 记 录 记 下 了大 量 的变 化 证 据、有许 多现 象。,如附放 射 性现 象,。、沉 降与 上 升 作 用变形 与 变质 作 用 等,对 石油 的形成 和 保 存 都有影 响 所以但是,。现 代 地 热 梯度 值 的 变 化 为5 一7 0,表 明这 些 地 质 变 化 的可 能 影 响 , 的 说来 虽然 上 部 地 壳 的 平均温 度史 表 明 时 代老 并不 一 定 影 响 储 集层 的 潜 能 总/ 千米,时 代 越老J 译自ou地 质 情 况 就 会 越 复杂lo,这 就 有 可 能 影 响到 石油 的 潜 能o。r n af Petr oleumGelo g y Vol.7,No.3,p.3 o 3一 3 1 2 ,19 8 4赵福堂译马正马立 祥校第 18 页 共 18 页