巖石性質(zhì)對地溫分布的影響

  中國巖石的類(lèi)型十分復雜。如前所述，中國有中新生代成巖較差的砂泥巖組合巖類(lèi)，有膏巖、鹽巖及與其有關(guān)的砂、泥質(zhì)組成的化學(xué)沉積巖和生物碎屑巖；有質(zhì)純層厚的碳酸鹽巖及陸相碎屑巖；有古生代和元古代的弱變質(zhì)巖包括弱變質(zhì)的板巖、石英巖、千枚巖、大理巖等和深變質(zhì)的片麻巖、片巖、片麻花崗巖、花崗片麻巖及各種時(shí)代的巖漿巖等等。這些巖類(lèi)的導熱率有著(zhù)很大的差異，在不同巖石的組合下，對地溫的分布又起著(zhù)不同的作用，結合中國的巖石類(lèi)型的分布情況來(lái)討論各地區不同的巖石性質(zhì)對地溫分布所產(chǎn)生的影響。
 
  在中新生代沉積盆地中，低熱傳導的砂泥巖層組合覆蓋在古生代高熱傳導的結晶巖石之上，使上部砂、泥巖層構成為一相對的隔溫蓋層，由地下深處來(lái)的熱量一般不易很快散失，而聚積于盆地中的蓋層的底部和基底的頂端，故盆地的地溫一般比丘陵山區為高。各個(gè)盆地，的地溫高低尚取決于它們的深部地質(zhì)結構及區域地質(zhì)構造的穩定性，在此不再贅述。各地區在縱向上巖石性質(zhì)的差異都反映了它對地溫產(chǎn)生的影響。華北盆地、松遼盆地等中新生代沉積盆地的第三系砂泥巖層組，其熱導率多在1. 26-1. 67W/m．K，而其基底的薊縣系及青白口系的硅質(zhì)白云巖及硅質(zhì)灰巖的熱導率為2. 5-3.30W/m．K，其地溫梯度在上部第三系地層中多為3. 0-5.O℃／100m，而在基底的硅質(zhì)灰巖和白云巖中則多為2.0-2.5℃/100m。這充分說(shuō)明了在同一鉆井中巖性對地溫分布所起的作用。在褶皺山區高熱導率的巖石裸露地表，從地下來(lái)的熱量很易散失，所以在這些地區常常形成低溫區,如有地下水活動(dòng)就更加速了淺部低溫區的形成。中國南部的碳酸鹽巖分布區，由于水對巖石溶蝕作用，常形成巖溶洞穴，從而導致地下水的作用加強，而影響了她溫分布。對此下面將予以詳細的討論。
 
  許多盆地（如華北盆地的南部、四川盆地，江漢盆地及中國南部的諸多小型盆地中）都有厚層鹽巖和膏巖或含膏、鹽巖的泥、砂巖類(lèi)沉積，由于鹽巖及膏巖的熱導率一般都在3.35W/m-K以上，因此在含有鹽巖和膏巖的井段內，地溫和地溫梯度都有明顯變化，一般在該段內梯度降低，增溫率減小(圖3-6)。由此可見(jiàn)，巖石類(lèi)型和成分對地溫的分布有著(zhù)明顯的影響，因此研究地溫的分布，應對巖石類(lèi)型的分布特征給以充分的重視。
 
  在中國境內廣泛分布著(zhù)不同時(shí)代的花崗巖、‘玄武巖、輝綠巖、粗玄巖、閃長(cháng)巖、英安巖、一…一……    J--一____j流紋巖及安山巖、凝灰巖等各種類(lèi)型的巖漿巖及火山巖。它們所含的成分對地溫的分布亦可能產(chǎn)生一定的影響，尤其是各種各樣的花崗巖，由于其所含放射性元素的衰變而產(chǎn)生的熱在地下積聚，將可能對區域地溫分布起一定的作用。研究表明，巖漿巖的時(shí)代俞晚，其所含的放射性元素的豐度愈高（范嗣昆等，1965;南京大學(xué)地質(zhì)系，1981）。在中國東南沿海地區，燕山期花崗巖及閃長(cháng)巖中放射性元素U、Th、K如的含量高于世界平均值，同時(shí)也高于華北盆地及其周?chē)貐^的U、Th、K帕含量(25.89J×10”J/Cffl3)(中國科學(xué)院地質(zhì)研究所地熱組，1979);據計算，其衰變產(chǎn)生熱為華北盆地的1-3倍（表3-1）。據此推斷，東南沿海的放射性元素U、Th、K40蛻變產(chǎn)生熱，亦可能是使區域地溫場(chǎng)升高的因素之一。但此點(diǎn)尚需要在今后的大地熱流研究中給以應有的注意。
 
  歸納上述可以得出以下二點(diǎn)認識：
 
  1)  巖石的礦物組成、結構和構造都直接影響著(zhù)巖石的熱導率，金屬礦物和結晶巖鹽、膏巖及石英等都具有高的熱傳導能力；堅硬致密的巖石（灰巖、花崗巖、變質(zhì)石英巖、石英巖葶）同樣具有較高的導熱性；而煤炭、粘土、泥巖、頁(yè)巖、粉砂質(zhì)巖類(lèi)等則具有較低的導熱性。這些巖石的不同組合在不同的地區則往往形成不同的地溫分布特征；盆地中由于低熱導率的巖石覆于高熱導的基底隆起之上，則有較高的地溫分布。在山區，高熱導率的巖石直接出露地表，因散熱快而具低地溫分布。在垂直方向的巖石熱導率的高低則表現為地溫梯度的大、小之上。
 
  2)巖石中U、Th、K40的含量在地溫分布中亦可能產(chǎn)生一定的影響；U，Th、K40的含量大大超過(guò)正常含量的巖石，其蛻變產(chǎn)生熱，可能提高區域地溫場(chǎng)，但對此尚要進(jìn)一步研究，才可做出定量評價(jià)。