中國地溫、地溫梯度隨深度的變化特征

  中國境內地溫及其梯度的縱向變化在不同地區有著(zhù)不同的特征，這取決于巖石的熱傳導性、地下水的活動(dòng)性、區域地質(zhì)構造的穩定性和深部地殼結構的性質(zhì)。在排除了地下水的作用及分析了巖性的影響之后，而經(jīng)常起作用的則是后二種因素。因此，在缺少巖石熱物理性質(zhì)的實(shí)測資料的情況下，利用地溫梯度及其縱向上的變化來(lái)研究區域地質(zhì)結構及深部地殼的特征亦是一種有效的方法。
 
  研究地溫分布要對各地區的測溫鉆孔分別整理分析其地溫及其梯度與深度的關(guān)系，比較研究其特征，找出各地區的地溫和其梯度之間在縱向上的變化規律及其異同點(diǎn)，并為研究區域地質(zhì)構造發(fā)展及生產(chǎn)實(shí)踐提供依據和參數。
 
  地溫隨深度的增加而升高是一普遍規律。但由于不同地區的地質(zhì)構造條件、深部地殼結構及地下水活動(dòng)等等因素的影響，其表現的形式則有很大不同。在一些地區由于較深部地下水的強烈活動(dòng)，形成負的地溫梯度，地溫不但不隨深度增加反而減小。然而，在排除地下水的干擾影響之后，從一定的深度開(kāi)始，地溫仍隨深度而正常地增長(cháng)。但在不同的地質(zhì)條件下其增長(cháng)的速率是不同的。中國各地區的地熱增溫率有著(zhù)很大的差異，在東北部松遼盆地1000-3000m間地溫隨深度呈近似直線(xiàn)增長(cháng)，3500-4000m以下增溫變緩，由圖可見(jiàn)增溫率上大、下小，3500m處為一轉折。這同地溫梯度與深度的關(guān)系是一致的。圖2-8表明，3000m以上地溫梯度隨深度減小而增大，由3000m深處的3.3℃/100m增至1000m處的41.5℃/lOOm以上，3000m以下則隨深度由3.30C/lOOm減至4500m處的3.25℃/lOOmo這表明盆地上部中新生代蓋層導熱性差，而深部由于基巖和中新生代沉積層的壓密及成巖作用好，而具有較高的導熱性，從而導致增溫率的減小，地溫梯度的降低。華北盆地與松遼盆地相比具有類(lèi)似特點(diǎn)，但其蓋層的梯度及增溫率均較之略小，特別是當進(jìn)入華北盆地的古生代結晶基底之后，地溫梯度和增溫率均有明顯地降低。它們同屬于中國東部地溫及地溫梯度偏高的地區；中國東部的中小型盆地，如洞庭、南陽(yáng)、百色及三水等盆地地溫與深度之間，同樣表現相互增長(cháng)的依存關(guān)系，并有類(lèi)似于華北盆地的特點(diǎn)；其中洞庭盆地的江漢地區(圖2-13、2-14)，地溫隨深度呈直線(xiàn)關(guān)系。當深度增至3500m時(shí)，增溫率開(kāi)始逐漸減??；其地溫梯度亦有類(lèi)似變化；在1000-2000m為3.7-4.0℃/lOOm，3000-4000m多在3.0℃/lOOm，而在4000m以下則在2.7℃/lOOm左右，繼續增深仍有變小的趨勢。
 
  中部的鄂爾多斯和四川二個(gè)大型的中生代沉積盆地，雖然與東部諸盆地的地溫及地溫梯度在縱向上的變化具有隨深度而增長(cháng)的共同特點(diǎn)，但由于盆地的基底及構造活動(dòng)與東部有所差異，其地溫及地溫梯度在縱向上的變化，也有程度上的不同。鄂爾多斯盆地的地溫與深度之間是呈直線(xiàn)關(guān)系的，并表明其增溫率比東部小，地溫梯度在1000m以上，多在3.0℃/lOOm，lOOOm以下則逐漸降低至2..7℃／lOOm左右，并向深部有變小的趨勢。
 
  四川盆地則與鄂爾多斯盆地有著(zhù)較大的不同，雖然都具有溫度隨深度增長(cháng)的總規律，但因盆地內基底構造的差異，在四川盆地的北、中、南、西南及東部，地溫的縱向變化是不同的，對此將在第八章中討論。但從全盆地的地溫隨深度的變化來(lái)看，其規律是明顯的。地溫隨深度而增力H，但在不同的深度上變化幅度較大；在深1000m地溫為33-53℃；2000m深地溫在50-85℃之間，3500m處為78-1350C,當至5000m則在105-1800C；6000m為120-1950℃，在盆地的7000m深處，地溫變化于135-2057C之間。不難看出，在3500m以下，每lOOOm地溫增溫約在150C左右，表明了上部增溫大，下部逐漸減小的特點(diǎn)。四川盆地地溫梯度隨深度的變化示于圖2-18中，這是把整個(gè)盆地中鉆孔的不同深度的地溫梯度進(jìn)行了統計分析，其結果離散度較大，但它仍然反映了盆地內地溫梯度的縱向變化規律，其地溫櫛度隨深度而查小，4000m以上的地溫梯度多在1.4-3.0℃／lOOm，6000-7000m則在1.4-1. 9 ℃/100m。
 
  中國西部的三大盆地及河西走廊地區的地溫與其梯度和深度的關(guān)系也是十分明顯的。，與東部諸盆地相比其增溫率偏低；只有青海柴達木盆地的地熱增溫率較高，其lOOOm深地溫右35-450C之間，3000m深為100-120℃C；4000m深多在130'-1 52℃之間；5000m以深則在165-185℃以上。柴達木盆地的地溫隨深度的增長(cháng)與中國東部的華北盆地類(lèi)似。
 
  盆地的地溫梯度與深度關(guān)系表明，在淺部地溫梯度較高，向深部地溫梯度變小。一般而言，1000m深的地溫梯度為2.2-6．O℃／lOOm以上}4000m深為2.0-3. 3.℃/lOOm; 6000m深則減小到1. 9-2. OOC/ lOOmo河西走廊玉門(mén)地區的地溫隨深度的變化與鄂爾多斯盆地相匠，1500m深在42-58 0C之間，此深度為一界線(xiàn)；1500m以淺，地熱增溫率較大，1500m以深地熱增溫率稍有降低（圖2-2．），至4000m可達100-1250C，1500m深處的地溫梯度為2.0-3．O℃／lOOm；至4500m則減至1.85-2. 40C/lOOm（圖2-22）。新疆塔里木盆地及準噶爾盆地的地溫及其梯度，在縱向上的變化與中國境內其他大型盆地相比較有著(zhù)明顯的差異，地熱增溫率較之偏低，地溫梯度縱向變化不大。在塔里木盆地及準噶爾盆地，1000m深地溫分別為36-45。C，30-360C; 4000m深為83-1060C及89-101℃； 5000m深分別為97-1220C和106-1240C;塔里木盆地7000m深的地溫為115-1540C(圖2-23)。地溫梯度的縱向變化，在塔里木盆地則由lOOOm深的1.5-2.60C/lOOm至7000m深1.5-2.1℃／lOOm。其平均值約在1.760C／lOOm(圖2-24)，而準噶爾盆地則較之稍高，其2000m深的地溫梯度為1.75-2. 70C/lOOm;4000m深為1.72-2. 30C/lOOm左右(圖2-24)。
 
  中國各大型盆地的地溫及其梯度的縱向變化表明，在東部變幅較大，而向西則逐漸變??；但無(wú)論東部還是西部都顯示了地溫和地溫梯度隨深度逐漸降低的總規律。在中國南部的滇、黔、桂、湘、鄂等地區，地溫及其梯度的縱向變化則與上述大中型盆地的特點(diǎn)有所不同，這些地區地質(zhì)構造復雜，地形起伏較大，多為高山、丘陵；地層則以碳酸鹽巖為主，并有陸相碎屑巖；地下水活動(dòng)強烈，巖溶發(fā)育，這些地區雖然地溫及其梯度的縱向變化仍遵循隨深度而降低的總規律，但由于受多種因素的影響，其離散性十分明顯，其中一些地區并顯示在深部地溫及其梯度有所增高、增大的趨勢這一規律在臺灣及南海地區反映更為明顯。這種向深處增溫率升高、梯度增大的原因，主要是由巖石的熱導率及地下水的活動(dòng)而引起的，至于是杏存在深部的影響尚待進(jìn)一步研究。但可以推斷在一定的深度之下，地熱增溫率和地溫梯度必然要轉變?yōu)橹饾u減小的趨勢，并在達到一定的深度之后趨于一定值?？磥?lái)這是一個(gè)十分重要的現象，亦是在地下一定的深度范圍內地下的溫度將趨于一致；但在不同區域其深度可能有所不同，它將受上地幔及地殼的低速高導層的深淺所控制。這一深度將構成一個(gè)等溫面，它將直接影響到現代地溫的分布特征。