盆地地热场模拟即研究盆地地温史，重建其各历史时期的温度场，通过研制系统模拟并分析其三维动态演化过程。地温史模拟是盆地热史模拟中的主要核心，而盆地热史模拟作为生烃史模拟的前提，是盆地整体模拟的重要组成部分。研究独立的三维盆地地热场模拟系统可以更透彻地分析盆地地热场的演化过程，进一步完善盆地地热场数值模拟的数学理论技术和计算机辅助分析技术。　　 为实现盆地地热场从地质模型到系统综合模拟分析的研究过程，本文主要通过如下三个部分来讲述：　　 第一部分，从地质模型到数学模型，即盆地古地热场数学模型的建立及其推导。　　 盆地古地热场是指在盆地形成过程中内部各点的物质及其地热流状态所组成的时空整体。在地球放热演化过程中内部各点的物质温度随着时间而变化，在地壳结构运动过程中其位置也随之而变化。总体来说，空间任意一点的温度有两种状态，其一为稳定状态，即地球的一段局部能量平衡时期；其二为非稳定状态.即地球受各种能量的结合使地壳发生挤压、拉申或断裂等地质运动。这两种热状态对于有机质的演化都是非常重要的，有机质的成熟需要特定的温度条件以及一定时间的累积作用。一般说来，地球热平衡总是平衡到不平衡再到平衡的变化过程。当地壳热事件发生时，就会打破这种平衡，但过渡状态延续时间的长短，决定于热事件的性质、规模及沉积岩系的热物理性质和热传递方式。　　 热量传递的方式主要有三种，热传导、热对流和热辐射。根据热力学原理，考虑到热传递作用在不同地层深度、不同岩性物质和不同地层压力的条件下有着显著不同的特征。故可将热演化概念模型分解成三个子模型，即过压实段子模型、欠压实段子模型和正常压实段子模型。从热量传递的角度，利用能量守能的思想，可以建立各分层模型的盆地热演化数学模型，并给出了其定解问题。基于前人的基础上，给出了各分层及耦合模型的推导过程。　　 第二部分，从数学模型到程序数值计算，即三维耦合模型温控方程的有限元数值求解。　　 三维分层耦合模型的定解问题直接求其解析解是很困难的，于是可以想到求其数值解。有限单元法以其适应复杂几何形状和算法理论成熟可靠作为数值求解该定解问题的首选。　　 有限单元法是一种基于变分里兹法而发展起来的求解微分方程的数值计算方法，该方法以计算机为手段，采用分块逼近，进而逼近整体的研究思想求解物理问题。一般分析步骤为：首先，将物体或求解域离散为有限个互不重叠仅通过节点相互连接的子域(即单元)，原始边界条件也被转化为节点上的边界条件，即离散化。其次，在单元内选择简单近似函数来分片逼近未知的求解函数，即分块逼近。最后，基于与原问题数学模型(基本方程和边界条件)等效的变分原理或加权余量法，建立有限元方程(即刚度矩阵)，从而将微分方程转化为一组以变量或其导数的节点值为未知量的代数方程组。进而借助矩阵表示和计算机求解代数方程得到原问题的近似解。　　 有限单元法数值解的收敛准则决定于单元的完备性和协调性。四面体单元作为一个能适应各种复杂几何形状的研究区域的一种划分单元体，满足单元的完备性和协调性要求。本文给出了Lagrange线性四面体单元的基函数构造，为避免矩阵求逆的等问题引入体积坐标，文中详细地讨论了基函数的体积坐标下的构造，以及体积坐标与整体坐标的相互转换，还给出了体积坐标下几个重要积分的规则形式。　　 加权余量法作为一种基于等效积分形式的近似方法，采用加权余量的加权积分为零来求的微分方程近似解的方法。本文采用迦辽金法作为权函数，利用迦辽金加权余量法建立了定解问题的常微分方程组的一般格式，对其在空间域上进行了离散。进而利用两点循环公式的直接积分法对该微分方程组在时间域上进行了划分。文中简单介绍了时间步长的选择，可以通过选择常步长、常系数变步长、根据精度程序自动调整步长和人工交互调整步长等。　　 第三部分，从程序数值计算到系统综合模拟分析，即设计三维盆地地热场演化系统的工作机制和各模块功能。　　 本文研究设计的《三维盆地地热场演化系统》首要目的是提供一个独立平台利用有限元法数值模拟盆地地热场中各单元的温度演化过程，进而提供三维实体单元任意提取分析、三维实体模型的任意角度的温度场切面分析、大数据量实体模型的数据快速显示和存储。本文借鉴了国内外多个大型地质软件的数据存储机制和对象分析等思想，结合笔者本人多年的系统研发经验，对于该系统进行可行性分析，给出了系统的工作机制和数据结构及其存储机制，以及各功能模块的需求、接口和技术简要说明。　　 综合上述三个部分，从而实现了盆地地热场模拟的定量化分析研究过程。