盆地的熱演化史模擬有三種可供選擇的方法：①返揭法；②鏡質(zhì)體反射率反演法；③地球動力學(xué)正演法。前兩種屬于反演方法，后一種屬于正演方法。

1.鏡質(zhì)體反射率反演法

鏡質(zhì)體反射率Ro值是一種有效性較高、易于準(zhǔn)確測定而又代價低廉的古溫度計，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于煤級和巖層分散有機(jī)質(zhì)成熟度的標(biāo)定。

反演法是根據(jù)實(shí)測深度-Ro散點(diǎn)數(shù)據(jù)，擬合出深度-Ro曲線，然后利用Ro-TTI的關(guān)系曲線以及溫度 TTI的關(guān)系，最后計算出熱流值和溫度。

在常規(guī)狀況下，某一深度的地層中鏡質(zhì)體反射率（Ro）的大小主要受鏡質(zhì)體所在地層的埋藏史和地溫的影響，當(dāng)?shù)貙拥穆癫厥反_定之后，Ro就唯一受地溫的影響。如果僅考慮盆地內(nèi)熱傳導(dǎo)這一最主要的傳熱方式，地溫只取決于盆地?zé)崃髅芏燃捌涑练e物的熱導(dǎo)率；當(dāng)已知沉積物熱導(dǎo)率，則盆地?zé)崃髅芏燃礋崃鞯淖兓ㄒ淮_定了盆地地溫的變化。因此，可以根據(jù)古熱流模型、古地溫模型和Ro模型，利用實(shí)測的Ro數(shù)據(jù)反演求取盆地大地?zé)崃髅芏鹊淖兓?；然后根?jù)盆地?zé)崃髅芏鹊淖兓?，求得盆地所?jīng)歷的地溫史。

2.動態(tài)返揭法

返揭法的基本流程是：首先分析大地構(gòu)造背景，估計地幔熱流，再根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式求出盆地底面埋藏深度，然后由返揭法計算盆地基底熱流以及盆地內(nèi)部溫度。將返揭法應(yīng)用于三維多尺度角點(diǎn)網(wǎng)格數(shù)據(jù)模型，計算出盆地內(nèi)部各點(diǎn)在各個歷史時期的溫度并進(jìn)行動態(tài)顯示。

盆地正常地?zé)釄龅难莼?，?shí)際上就是正常地?zé)崃髟谂璧刂械膫鬟f和再分配。Blackwell （1971）提出熱結(jié)構(gòu)一詞來表征大陸區(qū)殼幔熱流的構(gòu)成，汪集旸（1986）進(jìn)一步認(rèn)為，熱結(jié)構(gòu)還應(yīng)包括殼內(nèi)不同層的熱流構(gòu)成，同時還必須考慮地殼深部溫度等重要參數(shù)。模擬采用的計算公式（李星，2009）為：

利用這一原理可知，盆地基地?zé)崃鱭b為：

式中，A下、A中、A底分別為下地殼、中地殼以及盆地變質(zhì)基底的放射性生熱率。H下、H中、H底分別為下地殼、中地殼以及盆地變質(zhì)基底的厚度。qm為地幔熱流值。

借鑒松遼盆地98個莫霍面深度（HM）資料，得到如下經(jīng)驗(yàn)公式（吳沖龍等，1991）：

式中，HM為莫霍面埋藏深度；Hb為盆地底面埋藏深度，相當(dāng)于沉積蓋層總厚度。利用這個經(jīng)驗(yàn)公式，代入該盆地各處各階段的沉積蓋層總厚度（需經(jīng)壓實(shí)矯正和剝蝕量恢復(fù)），便可以估算出各演化階段的莫霍面埋深，并恢復(fù)其空間形態(tài)。

綜上可知：

這樣，通過盆地基地?zé)崃鱭b、盆地的物性參數(shù)及大地構(gòu)造參數(shù)，利用一維穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)方程，即可以確定盆地內(nèi)各地層的熱流及地下溫度場。

3.差分法

差分法是基于構(gòu)造演化分析而建立的一種盆地地?zé)釄瞿M方法。這是一種正演模擬方法，可以模擬正常地?zé)釄龊彤惓５責(zé)釄龅难莼?。系統(tǒng)采用非等間距差分算法，以解決盆地地?zé)釄瞿M中的多尺度問題；通過交替算法、道格拉斯（Douglas）算法解決大線性方程組求解問題，以實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)量、真三維、非均質(zhì)、非穩(wěn)態(tài)、多尺度盆地地?zé)釄鰟討B(tài)模擬。

所依據(jù)的三維熱傳導(dǎo)方程：

采用Douglas差分格式，其中在x、y、z三個不同方向的計算公式如下。

1）x方向

2）y方向

給定不同期的熱流，解上述差分方程，可以獲得不同時期的各層的熱演化史。