天然气地球科学 >

2023 , Vol. 34 >Issue 12: 2124 - 2135

DOI: https://doi.org/10.11764/j.issn.1672-1926.2023.10.007

天然气地质学

珠江口盆地白云凹陷现今地温场特征及构造—热演化史

  • 汪旭东 , 1, 2, 3 ,
  • 邱楠生 1 ,
  • 彭光荣 2, 3 ,
  • 张向涛 2, 3 ,
  • 李孔森 , 2, 3 ,
  • 常健 1 ,
  • 张应鳞 2, 3 ,
  • 何青松 1
展开
  • 1. 中国石油大学（北京）油气资源与工程全国重点实验室，北京 102249
  • 2. 中海石油（中国）有限公司深圳分公司，广东 深圳 518054
  • 3. 中海石油深海开发有限公司，广东 深圳 518054
李孔森（1986-），男，广东阳春人，硕士，工程师，主要从事构造地质和油气成藏研究. E-mail： .

汪旭东（1986-），男，安徽望江人，硕士，高级工程师，主要从事石油天然气地质综合研究. E-mail： .

收稿日期: 2023-08-10

  修回日期: 2023-10-11

  网络出版日期: 2023-12-13

收起

Characteristics of geothermal field and tectono-thermal evolution in Baiyun Sag， Pearl River Mouth Basin

  • Xudong WANG , 1, 2, 3 ,
  • Nansheng QIU 1 ,
  • Guangrong PENG 2, 3 ,
  • Xiangtao ZHANG 2, 3 ,
  • Kongsen LI , 2, 3 ,
  • Jian CHANG 1 ,
  • Yinglin ZHANG 2, 3 ,
  • Qingsong HE 1
Expand
  • 1. State Key Laboratory of Petroleum Resources and Prospecting，College of Geosciences，China University of Petroleum，Beijing 102249，China
  • 2. Shenzhen Branch of CNOOC （China） Co. Ltd. ，Shenzhen 518054，China
  • 3. CNOOC Deepwater Development，Shenzhen 518054，China

Received date: 2023-08-10

  Revised date: 2023-10-11

  Online published: 2023-12-13

Supported by

The China National Offshore Oil Corporation Limited “14th Five-Year Plan” Major Science and Technology Project(KJGG2022-0103-03)

Fold

摘要

白云凹陷已成为珠江口盆地最重要的深水勘探靶区，但其复杂的高、变地温特征制约了进一步油气勘探与资源评价。利用大量实测岩石热导率和生热率数据，建立岩石热物性柱，并结合实测钻孔温度、低温热年代学参数及地球动力学方法，系统研究了白云凹陷现今地温场和构造—热演化史。251个岩心样品的岩石热导率介于1.131~4.478 W/（m·K）之间，平均为2.258 W/（m·K）；106个样品的岩石生热率介于0.868~1.735 μW/m3之间，平均为1.499 μW/m3。白云凹陷岩石热导率从韩江组至文昌组逐渐增大，而岩石生热率随深度增加而减小。白云凹陷现今大地热流介于66.6~139.1 mW/m2之间， 平均为89.7±14.7 mW/m2，表现为由西北向东南逐渐增大的特征。同时，白云凹陷1~5 km埋深处地层温度随深度增加而逐渐增大。6个基底样品的低温热年代学参数联合反演揭示出白云凹陷各构造单元经历了不同的古温度史，这主要与区域性构造抬升—沉降作用与基底热流变化有关；地球动力学模拟明确了白云凹陷新生代以来经历的始新世和中新世2期拉张事件，并造成基底热流迅速增大。研究首次系统地阐明了白云凹陷现今地温场特征及其构造—热演化史，对区域构造演化和下一步深水油气勘探具有重要的指导意义。

关键词： 珠江口盆地; 白云凹陷; 岩石热导率; 岩石生热率; 现今地温场; 构造—热演化史

本文引用格式

汪旭东 , 邱楠生 , 彭光荣 , 张向涛 , 李孔森 , 常健 , 张应鳞 , 何青松 . 珠江口盆地白云凹陷现今地温场特征及构造—热演化史[J]. 天然气地球科学, 2023 , 34(12) : 2124 -2135 . DOI: 10.11764/j.issn.1672-1926.2023.10.007

Abstract

Baiyun Sag has become the most important deepwater exploration target in the Pearl River Mouth Basin. However， its complex high-variate geothermal characteristics have severely constrained further oil and gas exploration and resource evaluation. In this study， the present-day geothermal field and tectono-thermal evolution histories of Baiyun Sag were systematically studied based on measured rock thermal conductivity and heat generation data， borehole temperatures， low-temperature thermochronometer and geodynamic methods. The thermal conductivity of 251 core samples ranges from 1.131 to 4.478 W/（m·K）， with an average of 2.258 W/（m·K）， while the heat generation rate of 106 samples ranges from 0.868 to 1.735 μW/m³， with an average of 1.499 μW/m³. The thermal conductivity in Baiyun Sag gradually increases from Wenchang Formation to Hanjiang Formation， while the heat generation rate increases with depth. The present-day heat flow in Baiyun Sag ranges from 66.6 to 139.1 mW/m²， with an average of 89.7 ± 14.7 mW/m²， showing a gradual increasing trend from northwest to southeast. The formation temperature at depths of 1-5 km increases with depth. The thermal inversion with the low-temperature thermochronological data of six basement samples revealed that each tectonic units in Baiyun Sag experienced unique temperature path， which was mainly related to regional tectonic uplift-subsidence and basement heat flow variation. Geodynamic simulations further indicate two extensional events in Baiyun Sag occurred in the Eocene and Middle Miocene， which resulted in a rapid increase in the basement heat flow. This study systematically elucidates the present-day geothermal field characteristics and tectono-thermal evolution history of Baiyun Sag， which is of great significance for regional tectonic evolution and future deepwater oil and gas exploration.

Key words： Pearl River Mouth Basin; Baiyun Sag; Rock thermal conductivity; Rock heat generation rate; Present-day geothermal field; Tectono-thermal evolution history

0 引言

珠江口盆地是南海北部最大的中—新生代沉积盆地，其深水区油气勘探近年来接连获得重大突破。其中，白云凹陷及其周缘已成为珠江口盆地深水区油气勘探开发的最重要区域，已发现荔湾3-1、流花21-2等多个深水油气田，反映了良好的油气成藏条件［1-2］。但复杂的高、变地温特征制约了白云凹陷下一步的油气资源勘探与评价。
沉积盆地现今地温场及热历史是控制油气生成与赋存相态最关键的因素，因此开展相关研究对资源评价和油气勘探开发具有重要的科学意义。沉积盆地现今地温场研究内容主要包括大地热流、地温梯度、定深温度、深部热岩石圈结构等；沉积盆地热历史主要是利用地球动力学或古温标方法重建沉积盆地古热流史或古地温梯度史，并结合埋藏史、岩石热物性等参数研究地层曾经历过的古温度。另外，岩石热物性参数（包括岩石热导率和生热率）是研究沉积盆地大地热流、深部热状况、岩石圈热结构及盆地热历史恢复最重要且必不可少的参数［3］。一些学者曾针对珠江口盆地和白云凹陷地温场及其热历史开展过相关研究［4-13］。饶春涛等［4］最早分析校正了珠江口盆地20口井共53个岩心热导率，并计算得到珠江口盆地的平均热流为67.77 mW/m2；HE等［13］通过建立多期拉张模型揭示了南海盆地古热流演化史。胡圣标等［9］则较为系统地阐述了珠江口盆地现今地温场和构造—热演化史；对于白云凹陷，黄玉平等［12］仅探讨了其现今地温梯度和大地热流平面分布特征，而缺乏对岩石热物性参数和定深温度的系统分析；而龙祖烈等［10］和胡杰等［11］主要利用地球动力学方法分析了白云凹陷新生代以来的拉张期次和古热流史，缺乏古温标数据的佐证。
针对这些科学问题，本文研究通过系统采集白云凹陷重点层系岩心样品开展岩石热导率和生热率测试与分析，建立研究区岩石热物性柱，从而为现今地温场和热历史研究奠定基础；基于实测温度和一维热稳态传导方程计算了白云凹陷现今大地热流及定深地层温度；以现今地温场作为约束条件，利用地球动力学和古温标方法对白云凹陷重点剖面及样品开展了构造—热历史模拟，明确了白云凹陷新生代以来的古热流史。本文研究不仅为白云凹陷现今地温场研究提供了丰富的基础参数，而且对热历史研究和油气勘探具有重要的科学意义。

1 地质概况

珠江口盆地位于南海北部大陆边缘北纬18°30′至23°00′与东经111°30′至118°00′之间，东临东沙群岛和台湾岛，西邻海南岛，南临西沙群岛，呈北东—南西向展布，长800 km，宽100~300 km，面积约为175 000 km2，是我国非常重要的含油气盆地之一。珠江口盆地构造格局具有明显“东西分块、南北分带”特征，根据地形可进一步划分为北部隆起带、北部坳陷带、中央隆起带、中央坳陷带、南部隆起带、南部坳陷带等“三隆三坳”6个次级构造单元［6］。位于中央坳陷带的珠二坳陷主要由白云凹陷、开平凹陷和顺德凹陷组成［图1（a）］。其中白云凹陷西接云开低凸起，东邻东沙隆起，北接番禺低隆起，南连荔湾凹陷，总体上为东西走向，面积约为15 000 km2［7，14］［图1（b）］。该凹陷可进一步划分为白云主洼、白云东洼、白云西洼及白云南洼等4个次级洼陷［12］。白云凹陷位于陆坡以下区域，水深200~2 000 m，地壳厚达18~29 km。
图1 珠江口盆地构造单元划分 （a）和白云凹陷位置 （b）

Fig.1 Tectonic units division（a） in the Pearl River Mouth Basin and location of Baiyun Sag （b）

白云凹陷新生代以来主要经历了多幕式裂谷期（古近纪）、区域热沉降期（早—中中新世）、新构造活动期（晚中新世至今）等3个构造演化阶段［15］。白云凹陷基底为中生界火山岩和变质岩；其上由老到新依次发育始新统文昌组和恩平组，渐新统珠海组，中新统珠江组、韩江组和粤海组，上新统万山组等［12］（图2）。文昌组沉积时期，白云凹陷处于陆相断陷湖泊充填阶段，岩性主要为泥岩、页岩、细砂岩及粉砂岩，在白云东洼还可见到褐灰色凝灰岩沉积；白云凹陷在恩平组沉积时期主要发育河流平原相、泛滥平原相和滨浅湖相，以沉积富含有机质泥岩为主，是一套重要的烃源岩。珠海组沉积时期，白云凹陷处于拗陷沉降阶段，发育大型陆架—陆架边缘三角洲［16］。中新世以来，伴随着南海扩张，白云凹陷一直处于拗陷演化阶段，接受海相沉积；晚期又受新构造运动影响，再次进入活化演化阶段，接受了厚达15 km的新生界沉积物［17］。
图2 白云凹陷地层柱状图及岩石热物性柱

Fig.2 Stratigraphic column of Baiyun Sag with the rock thermophysical column

2 岩石热物性分析

2.1　岩石热导率

本文研究在白云凹陷及周缘采集了30口钻井251件岩心样品开展岩石热导率测试与分析。采样层位包括文昌组（5件）、恩平组（18件）、珠海组（39件）、珠江组（179件）和韩江组（6件），岩性主要为砂岩、泥岩及灰岩。岩石热导率测试采用的仪器是德国TCS（Thermal Conductivity Scaning）光学扫描热导率测试仪，该设备的测量范围为0.2~25 W/（m·K），测试分辨率为0.001 W/（m·K），测量误差在±3%以内。光学扫描技术是利用聚焦的、可移动的、连续工作的热源结合红外温度传感器对被研究样品的平面或圆柱表面（沿圆柱轴）进行扫描。热导率值的测定是基于标准样品（具有已知热导率）的过高温度与一个或多个未知样品在可移动集中热源加热下的过高温度的比较。未知样品的热导率是通过使用标准热导率值对过高温度进行比较的结果来计算的。其具体计算公式为：
K x = K 0 × ∆ T 0 ∆ T x  
式中： K x、 K 0分别为待测样品和对照组标样的热导率，W/（m·K）；Δ T x、Δ T 0分别为待测样品和对照组标样的温度增量变化，℃。
本文测试所有样品的岩石热导率介于1.131~4.478 W/（m·K）之间（图3）。其中，砾岩热导率介于2.008~4.478 W/（m·K）之间，中—粗砂岩热导率介于1.131~3.578 W/（m·K）之间，细砂岩热导率介于1.733~3.668 W/（m·K）之间，粉砂岩热导率介于2.009~3.472 W/（m·K）之间，灰岩热导率介于1.813~2.868 W/（m·K）之间，泥岩热导率介于1.688~2.799 W/（m·K）之间。影响岩石热导率的因素主要包括矿物成分、物性特征等。通常，从砾岩—砂岩—泥岩过渡，岩石热导率逐渐减小，与本文研究测试结果一致。另外，地层随着压实作用增强，孔隙度减小，其导热能力增强。通过统计计算发现［图3（b），表1］，白云凹陷韩江组样品平均岩石热导率仅1.942 W/（m·K），而文昌组平均热导率已达2.325 W/（m·K），呈现出地层越老，岩石热导率越大的特征。
图3 白云凹陷岩石热导率与深度关系（a）和白云凹陷不同地层平均岩石热导率对比（b）

Fig.3 Correlation of the rock thermal conductivity in Baiyun Sag with the depth（a） and comparison of the average rock thermal conductivity in different layers of Baiyun Sag （b）

表1 珠江口盆地白云凹陷地层岩石热导率柱

Table 1 Thermal conductivity of the sedimentary strata in Baiyun Sag, Pearl River Mouth Basin

层位 岩性 岩心样品数 深度/m 热导率/［W/（m·K）］ 调和平均热导率/［W/（m·K）］
韩江组 砂岩 6 1 624~2 112 1.151~2.709 1.942
珠江组 砂岩 140 2 531.3~3 757.7 1.131~3.668 2.173
泥岩 29 2 527.3~3 396.6 1.688~3.444
灰岩 9 2 925~3 196.1 1.813~2.365
粉砂岩 17 2 556~3 380 2.069~3.472
珠海组 砂岩 19 3 184.8~3 218.6 1.711~2.477 2.225
泥岩 8 3 507.3~3 216.9 2.075~2.389
灰岩 5 3 207.9~3 217 2.044~2.285
粉砂岩 7 3 149.4~4 114.7 2.009~2.431
恩平组 砂岩 9 3 729.3~4 630 2.145~2.291 2.204
泥岩 3 3 738.5~4 629 2.166~2.659
文昌组 粉砂岩 3 3 744.8~3 763 2.071~2.339 2.325
泥岩 2 3 218.5~3 749.4 2.209~2.276

2.2　岩石生热率

岩石生热率（A）是单位体积岩石中所含放射性元素（主要为铀、钍、钾等3种元素）在单位时间由衰变所释放的能量，单位为μW/m3。岩石生热率一般通过测量岩石中铀、钍和钾含量计算得出［18-20］。本文研究采用RYBACH［19］ 的公式（2）计算岩石热导率：
A ＝0.01ρ(9.52C U＋2.56C Th＋3.48C K)
式中：A为岩石放射性生热率，μW/m3；ρ为岩石密度，g/cm3；C U、C Th和C K分别为岩石中铀含量（μg/g）、钍含量（μg/g）和钾含量（wt%）。
本文研究共测试了韩江组、珠江组、珠海组、恩平组及文昌组106件样品（深度跨度为1 282~4 628 m，岩性包括砂岩、泥岩、灰岩）的岩石生热率（详细数据可联系作者），其平均值为1.499 μW/m3。不同岩性的岩石生热率存在较大差异（表2）。其中，灰岩生热率平均为0.947 μW/m3，砂岩生热率平均为1.478 μW/m3，泥岩生热率平均为1.613 μW/m3。图4表明白云凹陷不同岩性生热率普遍具有随着深度增加而逐渐减小的特征。不同层位的平均岩石生热率也存在差异。其中，珠海组岩石生热率最大，为1.704 μW/m3，而文昌组岩石生热率最小，仅1.126 μW/m3。
表2 珠江口盆地白云凹陷岩石生热率

Table 2 Rock heat generation rate of the sedimentary strata in Baiyun Sag, Pearl River Mouth Basin

层位 岩性 生热率平均值/（μW/m3） 岩心样品数 深度范围/m 加权平均生热率/（μW/m3）
韩江组 泥岩 1.565 12 1 441~3 100 1.565
珠江组 砂岩 1.539 14 2 407~3 507 1.575
泥岩 1.609 20 2 282~3 940
灰岩 1.233 3 2 321~3 486
珠海组 砂岩 1.735 13 2 765~5 161 1.704
泥岩 1.463 25 2 655~5 032
灰岩 0.868 6 1 282~4 844
恩平组 砂岩 1.321 9 3 460~4 628 1.283
泥岩 0.94 1 4 628
文昌组 砂岩 1.126 3 3 310~3 405 1.126
图4 白云凹陷不同岩性生热率与深度关系

Fig.4 Relationship between heat generation rate and depth of different lithology in Baiyun Sag

3 现今地温场特征

本文研究重点对白云凹陷大地热流和1~5 km定深温度开展了细致研究。在计算这些参数时，除需要岩石热物性数据外，还需要实测的钻孔测温数据。本文共搜集整理了107口钻井测温数据（主要为试油温度和井底温度；井位见图1）。通常，试油温度普遍被认为最接近地层真实温度，所以无需校正［21］；但井底温度则由于受泥浆循环因素影响，通常需要校正才能使用。本文采用WAPLES等［22-23］提出的计算方法对井底温度进行了校正。
对于试油和井底温度，本文采用CHAPMAN等［24］提出的热阻法计算白云凹陷大地热流，其计算公式为：
q s = T s - T o ∑ i = 0 n ∆ Z i K i
式中：q s为大地热流，mW/m2；ΔZi 为相邻构造层间的深度差，km；Ki 为Zi 深度处地层热导率，W/（m·K）；T s为试油温度，℃；T 0为近地表恒温带温度，14 ℃。
白云凹陷大地热流值介于66.6~139.1 mW/m2之间，平均值为89.7±14.7 mW/m2（图5）。白云凹陷大地热流在平面上整体表现为由西北向东南逐渐增大的特征（图5）。白云凹陷西北侧的恩平凹陷和番禺地隆起大地热流普遍小于70 mW/m2，白云凹陷主体大地热流介于70~110 mW/m2之间，而云荔低隆起和荔湾凹陷大地热流已超过120 mW/m2，属于高异常热流区。珠江口盆地现今大地热流介于41.0~121.0 mW/m2之间，平均值为71.6±13.4 mW/m2［9］。因此，白云凹陷在珠江口盆地中属于高热流区。在珠江口盆地，大地热流由北向南（从陆架到陆坡）逐渐增高，与中新世以来的地壳厚度强烈减薄有关［25］。
图5 白云凹陷及周缘现今大地热流平面分布

Fig.5 Distribution of present-day heat flow in Baiyun Sag and adjacent areas

在此基础上，本文根据实测的岩石热物性参数和计算的大地热流值，利用一维热稳态传导方程计算了白云凹陷107口钻井1~5 km深度地层温度，并绘制了平面分布图（图6）。
T Z=T S+(q 0 Z)/K-(AZ 2)/2K
式中：q 0为海底热流，mW/m2；Z是深度，km；A为计算深度段的平均生热率，μW/m3；K是计算深度段的平均热导率，W/（m·K）；T S为海底温度，℃。据CHI等［26］的公式计算得到。
图6 白云凹陷1~5 km埋深处温度平面分布

Fig.6 Horizontal distribution pattern of the formation temperature at depths of 1-5 km in Baiyun Sag

白云凹陷1 km埋深处地层温度介于41.5~67.4 ℃之间。地层温度在平面上表现为由白云主洼向东北和东南方向逐渐升高，与大地热流平面特征存在差异。这说明除大地热流外，地层厚度和岩石热物性也是影响地层温度展布的最重要因素。白云凹陷2 km埋深处地层温度介于74.7~124.6 ℃之间。除个别异常温度区外，地层温度整体上由西北向东南逐渐升高。白云凹陷3 km埋深处地层温度介于105.2~184.4 ℃之间，整体上从西北向东南逐渐升高，与大地热流分布特征相似。白云凹陷4 km和5 km埋深处地层温度分别介于135~243 ℃和164.6~302.9 ℃之间，其平面分布特征与3 km相似。这说明在白云凹陷深部，大地热流是控制地温场最重要的参数。
另外，局部异常的高温或低温区与区域性的火山、断裂、底辟等活动有关［27-28］。

4 白云凹陷构造—热演化史

4.1　古温标反演

本文研究在W1、W2、W3、W4、W5、W6等6口钻井采集了基底样品，并测试了锆石（U-Th）/He、磷灰石（U-Th）/He、磷灰石裂变径迹等多种低温热年代学年龄。由于各种低温热年代学年龄具有多解性，其蕴含的热信息需要用热史模拟方法来揭示。本文研究热史模拟是用QTQT软件完成的［29］。这主要是因为：①QTQT使用启发式算法，更稳健；②能同时使用多种古温标；③能一次模拟一个剖面；④能在不添加约束条件下模拟二次加热。QTQT的反演结果为一系列可能的或等效的热史路径，这些可能的热史路径构成了一个概率分布带，带的宽度和离散度取决于热史的复杂程度，热史越复杂，分布带越宽，不确定性也就越大。样品温度主要受埋藏及地温梯度（基底热流）的影响。裂陷期，岩石圈拉张减薄，盆地基底热流上升，且沉积速率高就会导致样品温度上升快；裂陷之后的热沉降过程会造成基底热流降低，但如果叠加埋藏作用也可以导致样品增温。
本文对比分析了6个基底样品的热史（图7）。白云凹陷北部W1井区自文昌组沉积末期（38 Ma）至今持续沉降，基底样品温度开始上升，这主要与埋藏作用有关；W2井区则在珠海组沉积末期（23 Ma）才开始接受沉积，基底样品温度逐渐升高；白云凹陷东部W3井区早始新世之前一直处于快速隆升剥蚀状态，基底样品温度逐渐降低，晚始新世，随着持续沉降，样品温度逐渐升高，但存在分段性，这可能与基底热流变化有关。白云凹陷东南部W4和W5井区早期热史存在较大差异，但基底样品都是在约13.8 Ma达到最高温度，之后受热衰减与埋藏抵消影响，温度稍微降低；白云凹陷东南端W6井区基底样品在约27 Ma达到最高古地温，这可能与当时的岩浆活动有关。总体上，各个钻井样品的热史模拟结果存在较大差异，这说明白云凹陷不同地区不仅经历了差异性的构造沉降演化过程，而且其基底热流演化也存在变化。
图7 白云凹陷典型基底样品热史模拟结果

Fig.7 Thermal histories of the typical basement samples in Baiyun Sag

4.2　地球动力学模拟

本文采用非瞬时有限伸展模型开展地球动力学模拟［13］。该模型假设岩石圈水平方向上的伸展导致垂向上的减薄，热的软流圈物质上涌补偿缺失的岩石圈，温度场随之升高，伸展结束后由于热衰减导致盆地进一步沉降。在做反演计算时，通过不断的调整伸展速率建立不同的沉降曲线，并与回剥得到的构造沉降曲线对比，在一定迭代次数内选取最佳的拟合即得到盆地的构造—热演化史。数值模型采用质点网格有限差分法实现，相对以往的模型有了更高的精度，并且可以实时追踪模型中任何一点的温度、压力以及速度演化信息。伸展过程中岩石圈的热演化主要受控于平流传热，而在伸展结束后岩石圈温度场的演化依赖于传导传热作用。
本文研究在白云凹陷共收集了17条测线开展相关研究（图1）。模拟结果揭示出，白云凹陷新生代以来主要经历了2期拉张过程（图8）。第一期发生于始新世（47.8~33.9 Ma），白云凹陷经历了强烈地裂谷作用，其中白云西洼和主洼拉张速率最快，白云凹陷中部基底热流快速上升至~82 mW/m2；第二期发生于中新世（23~13.8 Ma），此次拉张在白云凹陷南部更强烈，白云凹陷主体在13.8 Ma达到最高古基底热流，其中白云主洼中部基底热流高达约120 mW/m2，此后进入热沉降阶段，基底热流值一直缓慢下降。白云凹陷西南部现今大于100 mW/m2的基底热流可能仍记录了第二期的强烈拉张作用。
图8 白云凹陷典型剖面沉降史（a）和白云凹陷典型剖面基底热流演化史（b）

Fig.8 Subsidence histories of the typical profiles in Baiyun Sag（a） and basement heat flow evolution histories of the typical profiles in Baiyun Sag（b）

5 讨论

白云凹陷现今大地热流介于66.6~139.1 mW/m2之间， 平均为89.7±14.7 mW/m2，高于珠江口盆地的平均热流值（71.6±13.4 mW/m2）［9］，属于高热流区。我国西部塔里木盆地和四川盆地现今平均大地热流分别为42.9 mW/m2和53.8 mW/m2 ［30-31］，远低于白云凹陷。而东部渤海湾盆地现今平均热流为66.7 mW/m2 ［32］，略低于白云凹陷。众所周知，塔里木盆地和四川盆地属于古老克拉通盆地，尽管地质历史时期曾经历过复杂的构造运动，但其地温场整体处于逐渐冷却状态，故现今属于“冷”盆。而珠江口盆地形成时代很晚（新生代），且经历过2次强烈的拉张运动，故现今为“热”盆。尽管前人曾对白云凹陷现今地温场进行研究［9，12］，但由于研究区域较大和测温钻孔偏少，其现今热流刻画太粗，与本文相比，无法精细地了解白云凹陷局部地温场特征。从番禺低凸起至白云凹陷中部，地壳厚度逐渐减薄，其热流逐渐升高；而从白云凹陷中部至云荔低隆起，地壳厚度增厚，但热流仍增大，这应该与基底埋深和岩浆活动有关。岩石圈与地壳厚度控制了珠江口盆地现今地温场的总体变化趋势［9］。由于新生代的多期拉张，盆地从北到南（陆坡到陆架）地壳逐渐变薄，大陆架和上陆坡的地壳厚度为30~26 km，下陆坡为22~13 km，洋壳厚度约为8 km。岩石圈厚度与地壳厚度变化趋势一致，热岩石圈在大陆架厚度约为90 km，往陆坡方向减薄，在下陆坡、西沙海槽和洋壳区热岩石圈厚度减薄至60~65 km［33］。大地热流由北向南（由陆至海）逐渐增高的总体趋势与地壳、岩石圈厚度和新生代岩石圈拉张程度相一致。白云凹陷地温梯度不仅在平面上存在差异，而且垂向上也具有随深度增加而逐渐减小的特征［12］。这种变地温场不仅造成不同次洼烃源岩成熟演化期次存在差异，同时垂向上导致烃源岩具有高热快熟的演化特征，随地温梯度升高，烃源岩成熟门限快速变浅，生烃窗口变窄［12］。
本文根据地球动力学模拟揭示出白云凹陷新生代主要经历了始新世（47.8~33.9 Ma）和中新世（23~13.8 Ma）2期热流增大过程。但南海琼东南盆地曾经历过3期加热和2期冷却过程［34］：琼东南盆地西部始新世热流缓慢升高，渐新世持续升高，而东部地区热流升高持续至16 Ma，并在5.4 Ma以来存在一期快速沉降，由西向东加热事件逐渐变弱。需要指出的是，地球动力学模拟得到的是基底热流史，而低温热年代学反演得到的是某个样品所经历的温度史，两者存在明显区别。基底热流主要受控于岩石圈拉张及冷却，温度则受埋藏及地温梯度（热流）共同影响。地球动力学模拟仅以构造沉降作为约束，并将热流变化全部归结于岩石圈的拉张减薄及热均衡调整，更多反映区域和背景热演化，研究精度相对于古温标方法较低。

6 结论

（1）珠江口盆地白云凹陷文昌组、恩平组、珠海组、珠江组及韩江组等5个层系岩石热导率和生热率平均值分别为2.258 W/（m·K）和1.499 μW/m3。地层越老，岩石热导率越大；而岩石生热率则随样品深度增加而逐渐增大。本文建立的白云凹陷热物性柱为该地区现今地温场和热历史重建奠定了基础。
（2）白云凹陷现今大地热流介于66.6~139.1 mW/m2之间，平均为89.7±14.7 mW/m2，在平面上表现为由西北向东南逐渐增大的特征。白云凹陷1~5 km埋深处地层温度随着深度增加而逐渐增大。除大地热流外，岩性、火山活动、断裂活动等也是影响地层温度区域性变化的重要因素。
（3）多种低温热年代学参数联合反演揭示出白云凹陷不同地区经历了差异性的构造—热演化史；而地球动力学模拟明确了白云凹陷新生代以来经历了始新世和中新世2期拉张事件，这些事件造成当时的基底热流迅速增大。

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