花崗巖侵入體-泥質(zhì)圍巖熱傳輸過程的數(shù)值模擬及其地質(zhì)意義：以粵東典型接觸帶剖面為例.docx

1、2013年6月，第19卷，第2期，307-315頁June2013,Vol.19,No.2,p.307-315高校地質(zhì)學(xué)報(bào)GeologicalJounialofChinaUniversities花崗巖侵入體-泥質(zhì)圍巖熱傳輸過程的數(shù)值模擬及其地質(zhì)意義：以粵東典型接觸帶剖面為例馬野牧，陸現(xiàn)彩*,張雪芬，李曉昭，胡文土宣，汪愷內(nèi)生金屬礦床成礦機(jī)制研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，南京210093摘要：巖漿侵入作用可以引發(fā)水-巖反應(yīng)和多種形式的變質(zhì)作用和金屬富集，當(dāng)侵入至富含有機(jī)質(zhì)的泥質(zhì)圍巖時(shí)，其熱效應(yīng)不僅會(huì)造成熱接觸變質(zhì)、改變圍巖的成巖作用.還會(huì)促進(jìn)圍巖中炷源巖的生炷作用。熱傳輸模型研

2、究是定杭-半定量考察巖漿侵入體及其圍巖熱演化的重要1：具之一。本文選取粵東典型的花崗巖-泥巖接觸帶剖面.在開展地質(zhì)地球化學(xué)研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了二維熱傳輸模型分析。模擬結(jié)果與地質(zhì)基本一致，發(fā)現(xiàn)巖漿侵入能夠顯著提高接觸借圍巖和上覆圍巖的地溫，其中側(cè)向傳輸?shù)姆秶邢?根據(jù)多個(gè)規(guī)模不等的花崗巖巖體熱傳輸模型分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)小型侵入體的熱影響范圍與其侵入體規(guī)模正相關(guān)，但對(duì)于大型侵入體而言，其側(cè)向影響范圍一般在2.5km左右。本文研究成果對(duì)認(rèn)識(shí)與巖漿活動(dòng)有關(guān)的成礦作用和油氣成藏作用有若重要意義。關(guān)鍵詞：花崗巖侵入體；熱傳輸；數(shù)值模擬；熱演化；粵東中圖分類號(hào)：P6I8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-7493

3、(2013)02-0307-09ANumericalSimulationoftheHeatTransferinGraniteIntrusion-MudstoneContactZoneandItsGeologicalImplication:ACaseStudyfromEasternGuangdongProvince,ChinaMAYemu,LUXiancai,ZHANGXuefen,LIXiaoZhao,HUWenxuan,WANGKaiStateKeyMoratoryforMineralDepositsResearch,Schoo!ofEarthSciencesandEngineering,N

4、anjingUniversity,Nanjing210093,ChinaAbstract：Magmaticintrusioncannotonlytriggermassivewater-rockinteractionsandvariousformsofmetalenrichment,butmayalsoleadtothermalcontactmetamorphismandaffectthediagenesisofrocks.Wheninvadingintoorganicmatterenrichedmudstone,itcanpromotehydrocarbongenerationofsource

5、rocksduetoitsthermaleffects.Theheattransfermodelisoneoftheimportanttoolsforinvestigatingmagmaintrusionandthermalevolutionofitswallrocks.Inthisstudy,geologicalinvestigationandnumericalsimulationbyemployinga2-Dheattransfermodelwereperformedibrtwotypicalgranite-mudstonecontactsineasternGuangdongProvinc

6、e.Thethermalevolutionofwallrocksdisclosedbynumericalsimulationiswellconsistentwiththetemperatureidentifiedbyvitrinitereflectanceandmetamorphicminerals.ThedimensionofintrusionisFoundtobeakeyfactorcontrollingtheheat-affectedarea.Magmaintrusionoftensofsquarekilometersmaycauseprominentheateffectsinthear

7、ea.Therangeofheat-affectedareainlateraldirectionisalx)ut2.5kmatmost.Ourfindingsareofimportantsignificanceonmagmaticactivityrelatedtometallogenesisandpetroleumgeneration-accumulation.收稿日期：2012-08-26；修回日期：2012-()9-04基金項(xiàng)目：本研究獲自然科學(xué)基金頊目(40973029)和中石化前瞻性研究課題“中國(guó)東南部巖漿作用對(duì)油氣成藏的影響研究”(G0800-07-ZS-177)聯(lián)合資助作者簡(jiǎn)介：馬

8、野牧：男,1982年生.博士研究生，主要從事沉積盆地巖漿活動(dòng)研究；,通訊作者：陸現(xiàn)彩.教授；E-mail:xcljunKeywords：Graniteintnision;heattransfer;numericalsimulation;EasternGuangdongCorrespondingauthor:LUXiancai,Professor;E-mail:xcljun眾所周知，巖漿活動(dòng)的熱效應(yīng)不僅會(huì)引起圍巖的接觸變質(zhì)，在巖漿成因流體的作用下還可在接觸帶及其臨近圍巖中引發(fā)多種金屬的富集成礦作用。若圍巖為富含有機(jī)質(zhì)的細(xì)碎屑巖，巖漿帶來的巨大熱量亦可促進(jìn)其油氣生成（Galushkin,1997;

9、Chenetal.,1999）,如澳大利亞Gunnedah盆地的Napperby地層受侵入巖漿的影響在埋深800m處就進(jìn)入了生炷門限，遠(yuǎn)淺于3200m的正常深度（Othmanelal.,2001）。楊文寬（1982）從熱平衡的角度定量估計(jì)了巖漿余熱對(duì)地溫和有機(jī)質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)r巖漿活動(dòng)的規(guī)模、侵入時(shí)間以及形態(tài)、物質(zhì)成分乃至圍巖的熱學(xué)性質(zhì)、等因素對(duì)油氣形成和演化都具有-定影響，著重指出了巖漿作用改造盆地?zé)峤Y(jié)構(gòu)的重要性。在我國(guó)東部新生代盆地和塔里木盆地等油氣產(chǎn)區(qū)內(nèi)，發(fā)育有多期多階段的巖漿作用（金之鈞等，2007）,因此，系統(tǒng)評(píng)價(jià)巖漿作用的熱傳輸效應(yīng)有著重要的地質(zhì)意義。隨若計(jì)算模擬技術(shù)的發(fā)展，利用數(shù)值

10、模擬獲得地質(zhì)過程的定量-半定量信息成為可能，學(xué)者們先后建立了不同形式的侵入體熱傳輸模型，并被廣泛應(yīng)用于煤、油氣和其他資源的勘探中（Jaeger,1957;Peacock,1989,1990;Barkeretal.,1998；Dutrowetal.,2001；Jonesetal.,2007；FjeldskaaretaL.2008;王民等,2010;Wangetal.,2010）。巖漿侵入的一維模型主要應(yīng)用于規(guī)模較?。◣酌祝┑那秩霂r席，因其側(cè)向熱傳輸相對(duì)于垂直方向而言可以被合理地忽略，因此常假設(shè)傳熱僅發(fā)生在垂直方向（Fjeldskaaretal.2008；Wangelal.,2010）；而對(duì)于規(guī)模

11、較大的、形態(tài)不規(guī)則、熱傳輸方向存在空間變化的巖漿活動(dòng)，簡(jiǎn)單的一維方向熱傳輸方程不能描述地質(zhì)事實(shí)，必須構(gòu)建二維或三維空間上的熱傳導(dǎo)模型（Wangetal.,2011）。國(guó)內(nèi)對(duì)侵入體熱傳輸模型的研究集中在1990年以后，如王大勇等采用不同熱傳輸模型模擬如澳大利亞Gunnedah盆地Bellata-l井，惠民凹陷夏38井侵入體-圍巖接觸帶熱影響情況，定齦分析了孔隙水汽化對(duì)侵入體相鄰圍巖熱演化的影響程度和范圍，得到的結(jié)果當(dāng)鏡質(zhì)體反射率、古地質(zhì)溫度計(jì)方法等結(jié)果一致（王大勇等,2011,2012）o盡管在巖漿巖-圍巖接觸帶的熱傳輸模型研究方面取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，但在大規(guī)模巖漿巖分布區(qū)的古地溫研究中還鮮有應(yīng)用

12、。中生代以來，中國(guó)東南部廣泛的巖漿活動(dòng)對(duì)地?zé)釄?chǎng)產(chǎn)生了重要的影響（周江羽等，1997）,對(duì)其成巖成礦意義已得到深入研究，發(fā)現(xiàn)了異常高的大地?zé)崃髦担珟r漿活動(dòng)影響地溫梯度的機(jī)制特別是加速圍巖熱演化的探討不多（馮喬和湯錫元，1997）0鑒于該區(qū)出露有多處巖漿侵入體-圍巖接觸帶，本研究以粵東地區(qū)典型的花崗巖-泥質(zhì)圍巖接觸帶開展了地質(zhì)調(diào)查和數(shù)值模擬研究，通過分析接觸帶剖面的熱接觸變質(zhì)礦物和泥質(zhì)圍巖的鏡質(zhì)體反射率，對(duì)花崗巖侵入體的熱影響進(jìn)行了半定量分析，較系統(tǒng)地揭示了巖漿侵入體的熱傳輸過程及熱效應(yīng)。1花崗巖接觸帶的地質(zhì)學(xué)特征粵凍地區(qū)位于華南板塊東南緣.政和-大浦?jǐn)嗔褞隙?，燕山期花崗巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，出露的國(guó)

13、巖以侏羅一白堊系地層為主（廣東省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1988;黎漢明,1995;Swelletal.,2000）o在充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，本研究選取了靠近汕尾圓墩村的稔山坪花崗巖體-圍巖接觸帶（剖面線長(zhǎng)：3.3km,圖la）和惠來葵譚的河田花崗巖體-圍巖接觸帶（剖面線K:5.1km,圖lb），兩剖面圍巖有較為連續(xù)的泥質(zhì)巖石，并且均有較好的出露，風(fēng)化相對(duì)較弱，有利于獲得新鮮的樣品。兩巖體均為燕山早期（晚侏羅世）同熔型花崗巖侵入體，與（粉砂質(zhì)）泥質(zhì)圍巖呈侵入接觸，接觸變質(zhì)作用明顯。接觸帶圍巖地層主要為下侏羅統(tǒng)金雞組（JJ）層系，整合于上三疊統(tǒng)地層之上。該地層主要分布于粵北曲江、翁源和粵東區(qū)的河源一海豐一揭西一

14、線（廣東省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1988）?；洊|地區(qū)的金雞群層厚達(dá)到2023m,為一套海相、花巖目叫閔，痢入體斷M地層界限海岸線省界政和.大埔斷裂利面位置花巖目叫閔，痢入體斷M地層界限海岸線省界政和.大埔斷裂利面位置中晚泥盆世Wi艘世晚潦此早侏羅世中侏羅世晚侏羅世圖I研究區(qū)地質(zhì)簡(jiǎn)圖Fig.I（HH）|<>giralnuipof（hrstudyarea海陸交a相、陸相交屑沉積巖系和陸相火山巖系，其中部分細(xì)碎屑巖層富含沉積有機(jī)質(zhì)，有機(jī)碳含植可高達(dá)2.5O%5.71%。1.1汕尾圓墩稔山坪花崗巖體-圍巖接觸帶在圓在稔山坪花崗巖體-圍巖接觸帶剖面（圖2）巖體為燕山甲期中粒鉀K花崗巖（圖3a）,圍巖為

15、金雞組暗色薄層泥巖夾薄層砂巖。近接觸帶圍巖已發(fā)生熱接觸變質(zhì)形成角頁巖、紅柱石角巖（圖3b.（）向圍巖方向依次為變余中粒砂巖、變余粉砂質(zhì)泥巖。其中變余粉砂質(zhì)泥巖呈微細(xì)層理,只變品斑狀結(jié)構(gòu).仰觀察到礦物相轉(zhuǎn)變和定向分布的絹云母等.石英粉砂周圍沉淀布玉碗（圖3d）。變余中粒砂巖的碎屑以石英、鉀長(zhǎng)石、斜K石中砂為主.見有白云母片和硅質(zhì)巖巖屑.硅質(zhì)膠結(jié)為主，另見存較多的絹云母、綠泥石等（圖3e）。更遠(yuǎn)處（距接觸帶3.0km）為變余泥質(zhì)中砂巖.而:結(jié)晶或變品作用不明顯（圖3f）1.2惠來青坑河田巖體-吉水門組泥質(zhì)圍巖接觸帶河田巖體-圍巖接觸帶出露較好.可同時(shí)觀察到內(nèi)、外接觸帶（圖4）o侵入體為燕山早期粗粒

16、黑云母鉀長(zhǎng)花崗巖.邊緣相呈似斑狀結(jié)構(gòu).似斑品為鉀K石，副礦物主要為鈦鐵軾化物、錯(cuò)石、楣石等（圖5a），向巖體內(nèi)部黑云母含扯降低,轉(zhuǎn)變?yōu)橹?粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，礦物組成基本穩(wěn)定（圖5b）,內(nèi)接觸帶內(nèi)中鐵鋁榴石較多，外接觸帶的吉水門組泥質(zhì)巖石熱烘烤變質(zhì)顯著,交代作用不明顯，距接觸帶300m內(nèi)圍巖均變質(zhì)為K英質(zhì)角巖.見有變質(zhì)成因的紅柱石、石都子石、綠泥石和絹云母等（圖5,）o向遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)變?yōu)楦昏F質(zhì)紅柱石角巖，出現(xiàn)紅柱石變斑晶，基質(zhì)主要:由石英、斜長(zhǎng)石和絹云母組成（圖5d）,并含有5%左右的鐵軾化物漸遠(yuǎn)處（80（）m左右）為含碳質(zhì)粉砂質(zhì)泥巖，弱顯層理，可見定向排列的絹云母和斑點(diǎn)狀碳質(zhì)（圖5）;至3km處的灰質(zhì)泥

17、巖則未見熱變質(zhì)作用的影響（圖5f）o在兩個(gè)接觸帶剖面中.角巖中的紅柱石為典型的熱接觸變質(zhì)成因礦物.形成溫度一般在52OY-6OO3C之間（HollandandPowell,1998）.另外接觸帶<)2(X)mE3圜窗國(guó)日E71E角頁巖紅柱石角巖4呻渺巖粉砂廊岫枷治采樣點(diǎn)圖2位山坪巖體-圍巖接觸帶地質(zhì)制面示苴圖Fig.2Siheinalicpn»filr«»ftli«*ft*nshai)weigranite*plul<»n-uallrxwkeonlactzone譚村坑(時(shí)中粒件長(zhǎng)花瞄;(h)角頁巖：(<)紅柱石角力；(d)變余粉

18、砂成泥巖；(。)變余中粒砂巖：(D變余翰砂巖(a)mrdiumgrainedK-fe|<ls|iargninilr;(b)angularshale：(c)andalusilehonifelH；(<l)sillymu(l«l<Hir:(。)n»-<lium-grain«*<i心nd、toi»：(f)圖3山坪花崗巖體-圍巖接觸帶$微鏡照片(正交偏光A,B：4x25.C-F:10x25,取樣位置站圖2)Fig.3Micrograph、lh«*z”nrMtweenK<inshanweigraniteandwallr(

19、M-kinYuandun(orthoHialpnlarizution.photoAun<lB：4x25.pholnCIoF:10x25.Mimplinglocation»h<»wninFig.2)245°0500mE2圈匿目宙國(guó)西目鉀K花id宕長(zhǎng)萸質(zhì)角巖燈柱石角巖粉砂巖依質(zhì)混巖坡fl肪取樣點(diǎn)接岫界線圖4河田巖體-，巖接觸帶地質(zhì)剖而示意圖Fig.4Schrinaticprofileoftin*Hetianphiton-wallnx'kcontactzone(a)似Bf狀卸花尚巖:(b)中-粗粒黑云悖長(zhǎng)花崗巖;(時(shí)長(zhǎng)英成角巖；(d)富帙質(zhì)紅柱石角冷

20、(。)球質(zhì)粉砂質(zhì)混樸；0)灰質(zhì)泥巖(”)K*frl<1*|ur(M>q4iyrili<*grimilr;(bimr<liiim*gn«ii»r<ll>i<4ilrk-(rld>|Mrgninilr;(c)(fkirrork:(d)Imn-rirhamlaliKilfwimfrk;()CArlMHiar-ftMJ*MltymiMUkHW；(0grayiniKkhMir圖5忠來葵漂片坑河HI巖體圍巖接觸帶顯微鏡照片(正交館光4x25.JR樣位元姓?qǐng)D4)Fig.5Mirn)graph>ofthecontaclzomlietut

21、fiillftiangraniteandr<M-kujdlinQingkrng(|M»l.ihzation.4x25,dimplingl<M*Alior>*lxmninFig.2)廣東煤用地質(zhì)W.IW4.廣東二登紀(jì)含煤地層沉枳環(huán)境及聚燥規(guī)律研究報(bào)告.廣泛存在的絹云母（低級(jí)變質(zhì).形成溫度：200Y-35O3C（Cinziaetal.,2003）和綠泥石的形成均以有溫度指示意義隨若離接觸帶距離增大.紅柱石、葡萄石等高溫礦物逐漸消失.但仍見大技的絹云母和綠泥石由于河田巖體規(guī)模比稔山坪巖體小.熱影響范圍亦小，及至1.8km處，不再觀察到熱變質(zhì)成因礦物的記錄接觸帶泥質(zhì)巖石的有

22、機(jī)巖石學(xué)分析&明.接觸帶剖面中的泥巖總體上具有高成熟特征。鏡質(zhì)體顆粒的邊界模糊.少數(shù)出現(xiàn)微?；卣鳎何覀兓鵉鏡質(zhì)體反射率測(cè)定利用easy凡方法恢復(fù)了圍巖地層經(jīng)歷的最高占地溫easy昆，方法的計(jì)算公式（Peac<Mk.l990）為：7；*=In（/?.）+I.I9/0.00782。其中,X為巖石經(jīng)歷的最高溫度（T）"“為鏡質(zhì)體反射率（%）本研究的鏡質(zhì)體反射率利用IMSP-50W.微光度汁分析，由中石化勝利石油分公討地質(zhì)科學(xué)研究院完成.檢測(cè)依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5124-1995,分析結(jié)果見表1表1河田巖體-圍巖接觸帶泥質(zhì)圍巖的鏡質(zhì)體反射率(/?.)測(cè)量數(shù)據(jù)Table1Mea

23、suredvitrinitereflectances(/.,)ofthewallrocks序號(hào)QK-IQK-2QK-3QK-4QK-5VK-6ffjfi(%)6.014.865.775.144.971.41rcc)382354376362357196接觸帶圍巖的鏡質(zhì)體反射率（凡,）基本在4.0%之I：（除距接觸帶成遠(yuǎn)的樣品QK-6外）.均達(dá)到K過成熟狀態(tài)接觸帶內(nèi)這種高成熟度特征可能在要由巖漿活動(dòng)造成.而較遠(yuǎn)處的QK6樣品代表的熱演化程度應(yīng)主要受區(qū)域構(gòu)造演化控制，因?yàn)槔頄|地區(qū)的煤線和煤層亦接近或達(dá)到無煙煤煤階這與侏羅系地層經(jīng)歷了深埋藏、強(qiáng)剝蝕有關(guān)結(jié)合變質(zhì)礦物和鏡質(zhì)體反射率測(cè)定結(jié)果，距離接觸帶4k

24、m內(nèi)的圍巖經(jīng)歷的最高溫度均在3503C之上，而更遠(yuǎn)處泥巖的心低于3（）（）Y.說明熱影響的范圍是有限的尤其需要指出的是，后期的斷層活動(dòng)會(huì)顯*改變接觸帶熱演化剖面的特征.斷裂活動(dòng)能直接改變泥質(zhì)圍巖與花崗巖體的接觸關(guān)系.切斷熱傳導(dǎo)路徑。2接觸帶熱傳輸過程的數(shù)值模擬當(dāng)熾熱的巖漿侵入到相對(duì)低溫的細(xì)碎屑沉積地層時(shí)，巖漿冷卻釋放的熱虻可驅(qū)動(dòng)多種形式的地質(zhì)地球化學(xué)過程，包括變質(zhì)礦物的形成和有機(jī)質(zhì)成熟度的提高，但礦物和有機(jī)質(zhì)僅僅能夠記錄地層經(jīng)歷的最高溫度.難以精細(xì)反映圍巖的熱演化歷史.而巖漿-闈巖剖面熱傳輸模型研究可提供更為豐富的熱演化信息（Peacock,1990；Galushkin,1997）0本研究以惠

25、來葵譚青坑河田巖體吉水門紐接觸帶進(jìn)行r計(jì)算模擬研究.并在進(jìn)行驗(yàn)證的基礎(chǔ)上.對(duì)華南地區(qū)花崗巖分布區(qū)的熱演化特征進(jìn)行了探索性研究。2.1二維熱傳輸方程本研究在Carslaw和Jaeger（1959）與Wang等（2007）建立的模型基礎(chǔ)上建立了巖漿侵入體二維的熱傳輸模映。為r使用數(shù)學(xué)模型描述這一熱傳輸過程.一般假設(shè)：（1）巖漿侵入的時(shí)長(zhǎng)相對(duì)于巖漿冷卻過程是可忽略的（Barkeretal.,1998）；（2）在巖漿侵入和冷卻過程中，沒有質(zhì)所損失，巖漿揮發(fā)份釋放造成的質(zhì)量和能牡損失可不予考慮；（3）侵入體和圍巖的熱物理參數(shù)叮視為常數(shù),隨溫度的變化可忽略；（4）鑒于泥質(zhì)巖石礦物組成相對(duì)均一，假設(shè)圍巖的熱

26、傳輸性質(zhì)是各向同性的；（5）鑒于泥質(zhì)巖石的低滲透率，不考慮孔隙水的對(duì)流傳熱，熱傳導(dǎo)是主要的熱散失方式；（6）巖漿在冷卻過程中.采用逐段釋放的連續(xù)結(jié)晶模形，該模型為簡(jiǎn)單熱傳導(dǎo)模型（HollandandPowell,1998）,核心方程如下:萼=（+斗8影（w八骨喙（x.y,D公式中7為溫度（?。?，"為密度（kg/m）,"為比熱（kJ/（kgT）,&為熱導(dǎo)率（W/（mT）.q表示結(jié)晶熱（KJ/kg）.為巖漿的結(jié)晶溫度區(qū)間大?。↘）為傳輸時(shí)間,“y分別為側(cè)向的相互垂直的兩個(gè)熱傳輸方向。2.2邊界條件和模型參數(shù)根據(jù)前人經(jīng)驗(yàn)和本研究野外調(diào)代，把側(cè)向邊界定為數(shù)倍于侵入巖體規(guī)模之

27、外。如圖6所示，模型的側(cè)向邊界距侵入體邊緣17km,即邊界距巖體為3倍于侵入巖寬度.該邊界為絕熱邊界，即不與外部圍巖發(fā)生熱交換。地面溫度R為15T.地溫梯度（"）為0.02Y/m.則深度的溫度，的溫度公式為T=Tq+D,xH上下邊界為固定熱流邊界，熱流大小由地溫梯度和圍巖熱導(dǎo)率決定。以河田花崗巖體一圍巖接觸帶為例進(jìn)行數(shù)值模擬研究。河田巖體的年齡是142Ma（周新民等.2007）.圍巖為早侏羅世吉水門組，推測(cè)上覆地層的厚度累計(jì)可達(dá)5900m.即可視侵入深度為5900m。巖體的規(guī)模較難確定，周新民等（2007）估計(jì)河田巖體橫向延展為6km.縱向厚度6km巖漿結(jié)晶熱為350kj/kg（Pe

28、acock,1989;Barkeretal.,1998）,根據(jù)Watson和Haeeison（1983）提出的錯(cuò)石飽和溫度計(jì)算可得東南部燕山早期花崗巖成巖溫度為740-840*：.本研究將巖漿的侵入溫度設(shè)為840ro參號(hào)前人研究（任紀(jì)舜等.198（）;王鈞等，1986;房洪峰等，2010）,設(shè)定侵入時(shí)的初始地溫梯度為20r/km.地表溫度為20ro侵人體和闈巖的密度均設(shè)定為2.7xl（）6g/m'Fig.6Modeldiagram圍巖和巖體的熱導(dǎo)系數(shù)和比熱容是決定熱傳輸效率的關(guān)鍵參數(shù)，本研究利用TCProbe.DiamondDSC6儀器測(cè)定了接觸帶主要巖石類型的熱物理參數(shù)，測(cè)試條件為常

29、溫，巖石樣品磨平后拋光.分析結(jié)果作為計(jì)算模型的輸入?yún)?shù)（表2）o雖然巖石的熱物理參數(shù)具有一定的溫度依賴性（TouloukianandJudd,1981），但鑒于大部分熱物理參數(shù)隨溫度變化幅度較小.II.不同巖牲的溫度依賴性差異很大.甚至依賴關(guān)系完全相反.因此.忽略這種溫度依賴性對(duì)模擬結(jié)果影響應(yīng)不大（Wangetal.2010；王大勇等.2012）o本研究樣品號(hào)導(dǎo)熱系數(shù)W7（m-T）比熱容KIAkg-T)QK-3花崗巖接觸帶1.450.81QKS紫紅色角巖1.530.69QK-7為灰色布巖化混巖0.930.86QK9灰門色粉砂版泥巖1.240.83心丹灰色混巖（烘烤帶）0.970.83LS-I0

30、躍黑色族成泥巖0.«10.8015-15灰色碳質(zhì)涅巖0.690.8715-21灰色泥巖0.670.83樣品號(hào)導(dǎo)熱系數(shù)W7（m-T）比熱容KIAkg-T)QK-3花崗巖接觸帶1.450.81QKS紫紅色角巖1.530.69QK-7為灰色布巖化混巖0.930.86QK9灰門色粉砂版泥巖1.240.83心丹灰色混巖（烘烤帶）0.970.83LS-I0躍黑色族成泥巖0.«10.8015-15灰色碳質(zhì)涅巖0.690.8715-21灰色泥巖0.670.83袤2研究剖面中典型巖石樣品的熱物理參數(shù)Table2Measuredthermalphysicalparametersofthetyp

31、icalrocksinthestudiedprofile注：分析測(cè)試Ih南京大學(xué)一年朱石色地勘赫地下空間與地質(zhì)環(huán)境研究所完成10俾)1005001000500010000500001X10*SXI0-1X10sxio*1X10*2.4X10囹巖#接II帶W*m）圖7河田巖體侵入闈巖橫向熱傳輸過程模擬結(jié)果Fig.7Ching-sinthermalprofile<*hiiw<IbyhrattransferfmmihrHrtianinlnwivr采用r基于有限是分法求解熱傳導(dǎo)偏微分方程，計(jì)算的時(shí)間步長(zhǎng)為7（I.空間網(wǎng)格的寬度為l（X）m02.3結(jié)果和校驗(yàn)利用二維熱傳輸模型模擬計(jì)算了河田巖

32、體-吉水門組接觸帶的熱傳輸過程汁算模擬結(jié)果表明，巖漿侵入體向圍巖方向的熱傳輸過程持續(xù)了24Ma（圖7）；但是,熱ht的傳輸主要集中在侵入后的1Ma內(nèi)，之后的熱影響強(qiáng)度和范圍均大幅減弱由圖8可知，侵入體之上地層的地溫梯度顯片上升.地層經(jīng)歷的最高溫度遠(yuǎn)高于初始溫度.在埋深小于80（）m處即可達(dá)到生油門限溫度。圖9反映了巖體側(cè)向熱傳輸?shù)臓顩r，可以看出圍巖經(jīng)歷的最高溫度比初始地溫高20T的范圍可遠(yuǎn)至距離接觸帶IIkm處，這一寬度約為巖體寬度的2倍將計(jì)算模擬得到的圍巖經(jīng)歷的最A(yù)溫度（九）與熱變質(zhì)礦物形成溫度、鏡質(zhì)體反射率溫度計(jì)分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)照（圖9）發(fā)現(xiàn)二維計(jì)算模擬結(jié)果與地質(zhì)分析結(jié)果基本-致.僅在近接觸

33、帶處的計(jì)算模擬結(jié)果高于鏡質(zhì)體反射率對(duì)應(yīng)的溫度，這可能與鏡質(zhì)體反射率不適用于高溫階段（高于水的超臨界溫度）有關(guān)（BarkerandPawlewicz,1994；WangetaL,2007）o綜上所述，通過基于二維模型的數(shù)值計(jì)算能夠獲得較為可靠的古地溫?cái)?shù)據(jù)。3花崗巖分布區(qū)的巖漿熱影響初探3.1巖體規(guī)模與熱影響距離在簡(jiǎn)單熱傳導(dǎo)二維模型得到驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，研究了不同規(guī)模、不同侵位深度的巖體對(duì)圍巖熱IIIII>I»0100200M0400500600溫度(°C)IIIII>I»0100200M0400500600溫度(°C)圖8河用巖體推向I：方熱效應(yīng)影

34、響Fig.8Verticalthermaleffrftalw>v<*ihpHrtianintnisivr550-550-S模Kim瀕HM碰T：廠HUKA>irWM.V«A450-2S0-0200040006000800010000I200C圖巖距接觸部距離何）圖9河川侵入體的二維傳輸模廨計(jì)算結(jié)果勺鏡成體反射率計(jì)算溫度的對(duì)比Fig.9（j>m|M<risionof2-1）thermallnms|N>rtriKwielandcalculatedvilrinilerr（lectanceIrinperaturroftheHelianintrusive演化的

35、改變。本文針對(duì)華南地區(qū)花崗巖廣泛分布、規(guī)模和埋深差異較大的地質(zhì)特點(diǎn).根據(jù)孫濤（2006）整理的資料，作者選取了36個(gè)巖體進(jìn)行了數(shù)值模擬，巖體出露寬度在2-30km之間。將數(shù)位模擬結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)，獲得了巖漿侵入體規(guī)模與熱影響范圍之間的關(guān)系（圖10）0結(jié)果表圖10不同規(guī)模巖漿侵入體的熱影響距離和強(qiáng)度Fig.1（）Dislaiweaflecte<lbyheatandintensity<»f（lifTrrrn!magmainlmsions明：巖漿侵入的側(cè)向熱影響范圍隨巖體規(guī)模增大而發(fā)生的變化是有規(guī)律的在巖體規(guī)模小于10km時(shí).影響范圍隨巖體規(guī)模增大而呈顯著的線性增長(zhǎng);但是，當(dāng)巖

36、體規(guī)模繼續(xù)增大.寬度大10km時(shí)，熱影響的范圍僅發(fā)生很小的變化，其中.使凡上升4.0%的區(qū)域均小于1.5km,上升2.0%的區(qū)域則最大約為2.5kmo這一結(jié)果與典烈接觸帶地質(zhì)調(diào)查的結(jié)果基本-致，主要原因是巖體釋放的熱段主要是向上傳輸.而非側(cè)向傳輸3.2花崗巖分布區(qū)巖漿熱效應(yīng)的區(qū)域分析有關(guān)中國(guó)東南部花崗巖分布區(qū)內(nèi)沉積地層的熱演化特征受到煤巖學(xué)和石油地質(zhì)學(xué)研究的廣泛關(guān)注。房洪峰等（201。）曾對(duì)永梅坳陷二灸紀(jì)煤系的熱演化特征與熱歷史進(jìn)行了分析，獲得r豐富的第一手資料，根據(jù)鏡質(zhì)體反射率和煤揮發(fā)份產(chǎn)率實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)柬建了永梅坳陷該套炷源巖的熱演化史.繪制r區(qū)內(nèi)的鏡質(zhì)體反射率等位線圖，認(rèn)為燕山期巖漿活動(dòng)對(duì)泥質(zhì)

37、巖石和煤巖的熱變質(zhì)有一定的影響，基于本研究結(jié)果,以永梅坳陷為例，根據(jù)區(qū)內(nèi)巖漿巖的分布范圍，勾畫K侵入體熱影響范圍的可能分布（圖11）,與區(qū)域熱演化研究結(jié)果進(jìn)行對(duì)照。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，本研究結(jié)果與根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)繪制的R“等伉線JI有較好的一致性，主要表現(xiàn)在為實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的低R,.值分布區(qū)均不在本研究勾畫的巖漿活動(dòng)影響區(qū)域，在梅州和彰平西側(cè)、連城與大田之間均存在熱演化程度較低的區(qū)域.盡管三處的花崗巖侵入體均較發(fā)育'由此可知,花崗巖體對(duì)區(qū)域沉積地層的熱影響是有限的,坳陷內(nèi)的24*心等線據(jù)宿洪峰等（2010）株改圖II水梅盆地?zé)嵫莼卣鱂ig.11TlvmialvolutionintheYonginride

38、pression地層的熱演化特征可能受不均勻的區(qū)域抬升關(guān)系更為密切.當(dāng)然也不排除深部存在隱伏侵入體的影響因此，即便在巖漿活動(dòng)較為強(qiáng)烈的區(qū)域也可能存在熱演化程度較低的沉積地層.其中相對(duì)富集有機(jī)質(zhì)的巖層仍可能具有生燉潛力，共至有可能形成具有開發(fā)價(jià)值的油氣聚集。4結(jié)論1）在花崗巖-泥質(zhì)巖石接觸帶內(nèi)熱變質(zhì)作用占主導(dǎo)地位，熱液交代作用和蝕變現(xiàn)象不明顯，受熱變質(zhì)反應(yīng)一般在3km以內(nèi)。2）計(jì)算模擬結(jié)果表明圍巖的熱變質(zhì)范圍與巖體規(guī)模有關(guān)。小型巖體的熱影響范圍隨巖體規(guī)模的增大而增大.但當(dāng)巖體寬度大于10km時(shí).熱影響范圍幾乎不變，使圍巖地層"“上升4.0%的區(qū)域僅在距離接觸帶1.5km的范圍內(nèi).使化上

39、升2.0%的區(qū)域最遠(yuǎn)約為2.5kmo中等規(guī)模巖漿侵入體（出露面積在30kn?左右）的釋熱過程可持續(xù)24Ma.但造成溫度明顯上升的時(shí)間約為1Ma3）根據(jù)數(shù)值模擬和樣品分析數(shù)據(jù)的對(duì)比分析.認(rèn)為屆于簡(jiǎn)單熱傳導(dǎo)二維熱傳輸模型可用于花崗巖-泥質(zhì)圍巖接觸帶熱演化研究，參考文獻(xiàn)（References）:用洪峰.眺弟平.焦也等.2010.永梅坳陷.A紀(jì)煤系的熱演化特征與熱歷史分析JJ.高校地質(zhì)學(xué)報(bào),16(2):155-264.馮喬，湯錫元.1997.巖漿活動(dòng)對(duì)油氣藏形成條件的影響山.地質(zhì)科技情報(bào).16(4)：59-65.廣東省地質(zhì)礦產(chǎn)局.1988.廣東省區(qū)域地質(zhì)志M.北京:地質(zhì)出版社:192-213.306-

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