深部地壳结构对地温分布的控制作用

  如前所述，许多地球物理工作者在近几年对中国的地壳结构做了大量的地震。、重力及大地电磁测深等地球物理探测和研究工作，其获得的中国地壳结构的结果大都是类似的。其研究结果表明，在中国境内地壳厚度是由东向西变化，东部较薄在30-35km之间，向西增厚可达50km以上，最厚在青藏高原的西南部超过70km。整个青藏高原的地壳平均厚度约为68km。在中国的中部内蒙、陕、甘、宁、川、滇、黔等地区，多在40-50 km．其中鄂尔多斯盆地为44-48km、四川盆地为38-48km之间，而西北部的塔里木、准噶尔等盆地的地壳厚度大多在50km左右，均较其周围地区小3-4km。由重力和地壳厚度所反映的中国深部地质结构的特征可将中国分为三个区，亦是东部、中部及西部地区，它们又可以昆仑、祁连、秦岭、大别山把上述三区分别划分为六部分；亦是华北、华南，陕甘宁、滇黔桂川，甘青新及西藏地区。
 
  中国东部，沿大兴安岭、太行山、巫山，武陵山及大瑶山呈北北东延伸的一条地壳陡变带，是东部和中部的分界线；大致沿川、滇西部的安宁河谷，龙门山前并继续向北北东延伸的地壳厚度陡变带，是中部和西部的分界。二条地壳厚度陡变带也是重力陡变带昆仑、祁连-秦岭地壳厚度缓变带，它们都反映了中国境内六个不同类型的深部地壳结构特征，并与区域地质构造有着明显的对应关系。中国地温的分布与上述六个不同类型的地壳结构区有着较好的一致性。中国东部地温偏高，尤其是松辽盆地高地温分布区都与深部的结构有密切关系。在大兴安岭、太行山、巫山、武陵山及大瑶山一带的东侧的地壳厚度陡变带上，也显示出一条北北东的地温陡度带，其两者是吻合的；只是由于地温受到地形和地下水的影响，而显示出有间断的现象，但总的趋势是明显的；同样，在川、滇西部的南北构造带上地温分布也表明是条地温陡度带。中部盆地的地温分布与深部地壳结构有着良好的对应关系。西部地壳厚度多在50km左右，地温均较东部为低，塔里木盆地、准噶尔盆地的地壳厚度较其周围薄3-5km，地温亦较其周围为高。柴达木盆地位于青藏高原的东北边缘，其地壳厚度约在50km左右，由于断裂发育，地壳强烈隆起，地温较塔里木和准噶尔二盆地为高。青藏高原上的许多小盆地的地壳厚度虽均在68km以上，但由于中新生代地层的覆盖及基底构造和深部地质作用（低速层埋藏浅）的结果，地温仍然较高；西藏南部的雅鲁藏布江以南，喜马拉雅山脉一带，表现为一地壳厚度陡变带，此带的地温分布也显示为一近东西及北西西向延伸的一条地温分布密集带，向着喜马拉雅山脉的内部地温急骤降低，形成一条与喜马拉雅山方向平行的地温陡度带。在沿雅鲁藏布江南北一线形成了一条近东西延伸的较高地温带，此带的‘形成有着明显的深部地质背景，它与欧亚板块和印度板块的相互碰撞有关，这里构成了雅鲁藏布江地缝合线，在巨大的剪切及挤压作用下，使深部物质发生重熔并上涌形成热源体，导致许多高温地热田沿此带分布。从P波速来分析，青藏高原的下地壳有lOkm厚的低密度、低速度层存在。因此，可以认为西藏高原的地温偏高是与深部地壳结构有着密切关系的；相反，地壳中的这种高地温背景对青藏高原的隆起也起着相应的抬升作用。
 
  应当注意到青藏高原的北部及东北部的昆仑山及阿尔金山、唐古拉山等地区的内部，有许多现代火山分布，在青藏、滇藏等交界地区高温热泉众多(佟伟、章铭陶等，1981,光明日报，1985)，同时处于这一范围内的柴达木盆地，虽具有较厚的地壳，但却具有与东部类似的较高的地温分布，这些现象似可与藏南地区相比较。是否由于西藏的隆起在其北侧同样存在一条较高的地温分布带，尚不清楚；但从地壳陡变带的分布来看这种现象是可能存在的。本书由于资料限制，将该区仍划归低地温区范围；但应当指出，研究青藏高原的隆起原因时，仅注意西藏南部地区是不够的，还应加强对北部的研究。这样才能全面的认识和了解西藏高原隆起的机制。
 
  在东海中的台湾岛上，中央山脉地壳厚，而其两侧薄，在岛的东西两侧形成明显的重力梯度带，特别是台湾东部的花莲纵谷两侧更为突出(Hsieh，S.H.and Hu，C．C. 1972)。由岛东  北的宜兰沿清水溪而至卢山的中央断裂带亦是一条重力梯度带(图3-4)。台湾的地温分布也是在东西两侧及东北的重力梯度带内偏高；在宜兰沿清水溪及中央断裂带有清水一土场、卢山和利稻等高温地热田分布；基隆及大屯火山群分布岛的东北端：岛的东部海域中有龟山岛、兰屿等火山岛，岛上均有强烈的地热显示如硫质气孔、沸泉、热泉及喷气孔等；地表喷气孔的温度可达120℃以上。上述现象的产生都有着深部的地质背景，由于台湾花莲谷地正处于太平洋板块与欧亚板块的碰撞带上，东北部的宜兰及海中的龟山岛也正处于太平洋板块向西北俯冲的冲绳海沟的延伸线上，在它们的相互作用下可能使台湾深部形成熔融的岩浆体，或使深部的幔源高热物质沿巨大的断裂上涌，而形成较高的地温分布区及高温地热田，这从大屯火山区的马槽和大磺咀高温热田的强烈的酸性(pH2-5)高温热水的化学成分可以得到证，明。台湾西部以及福建沿海均向海峡方向地温增高。这与海峡地区的地壳减薄(王振民，1982)以及在地壳中可能存在的低速高导层有关，对此尚需进一步研究。
 
  深部地壳结构对大区域的地温分布的控制是十分明显的，在某种程度上它们之间是相互依存的。因此，研究区域地温分布是探讨深部地质结构的一种行之有效的手段；而深部地质却控制了大区域地温分布的状况。然而在局部地区反映则不明显，这与地区的构造类型、沉积物的厚度等等因素的干扰有关。
 
  综上所述，深部地壳结构对地温分布的控制作用有如下几点：
 
  1)  地壳厚度与大区域地温分布有着密切关系。地壳薄地温高，地壳厚地温低，地壳与地温成镜向关系。
 
  2)在全球板块碰撞或俯冲带，由于地壳岩石的重熔或幔源物质的上涌并侵入地壳浅部或形成火山喷发，在这些地区常形成高地温带，带内呈众多类型的高温地热显示。
 
  3)  通过对高地温分布带的水热流体及泉华和蚀变岩石的地球化学研究，可以获得区域深部地壳结构的信息。