中国地温、地温梯度随深度的变化特征

  中国境内地温及其梯度的纵向变化在不同地区有着不同的特征，这取决于岩石的热传导性、地下水的活动性、区域地质构造的稳定性和深部地壳结构的性质。在排除了地下水的作用及分析了岩性的影响之后，而经常起作用的则是后二种因素。因此，在缺少岩石热物理性质的实测资料的情况下，利用地温梯度及其纵向上的变化来研究区域地质结构及深部地壳的特征亦是一种有效的方法。
 
  研究地温分布要对各地区的测温钻孔分别整理分析其地温及其梯度与深度的关系，比较研究其特征，找出各地区的地温和其梯度之间在纵向上的变化规律及其异同点，并为研究区域地质构造发展及生产实践提供依据和参数。
 
  地温随深度的增加而升高是一普遍规律。但由于不同地区的地质构造条件、深部地壳结构及地下水活动等等因素的影响，其表现的形式则有很大不同。在一些地区由于较深部地下水的强烈活动，形成负的地温梯度，地温不但不随深度增加反而减小。然而，在排除地下水的干扰影响之后，从一定的深度开始，地温仍随深度而正常地增长。但在不同的地质条件下其增长的速率是不同的。中国各地区的地热增温率有着很大的差异，在东北部松辽盆地1000-3000m间地温随深度呈近似直线增长，3500-4000m以下增温变缓，由图可见增温率上大、下小，3500m处为一转折。这同地温梯度与深度的关系是一致的。图2-8表明，3000m以上地温梯度随深度减小而增大，由3000m深处的3.3℃/100m增至1000m处的41.5℃/lOOm以上，3000m以下则随深度由3.30C/lOOm减至4500m处的3.25℃/lOOmo这表明盆地上部中新生代盖层导热性差，而深部由于基岩和中新生代沉积层的压密及成岩作用好，而具有较高的导热性，从而导致增温率的减小，地温梯度的降低。华北盆地与松辽盆地相比具有类似特点，但其盖层的梯度及增温率均较之略小，特别是当进入华北盆地的古生代结晶基底之后，地温梯度和增温率均有明显地降低。它们同属于中国东部地温及地温梯度偏高的地区；中国东部的中小型盆地，如洞庭、南阳、百色及三水等盆地地温与深度之间，同样表现相互增长的依存关系，并有类似于华北盆地的特点；其中洞庭盆地的江汉地区(图2-13、2-14)，地温随深度呈直线关系。当深度增至3500m时，增温率开始逐渐减小；其地温梯度亦有类似变化；在1000-2000m为3.7-4.0℃/lOOm，3000-4000m多在3.0℃/lOOm，而在4000m以下则在2.7℃/lOOm左右，继续增深仍有变小的趋势。
 
  中部的鄂尔多斯和四川二个大型的中生代沉积盆地，虽然与东部诸盆地的地温及地温梯度在纵向上的变化具有随深度而增长的共同特点，但由于盆地的基底及构造活动与东部有所差异，其地温及地温梯度在纵向上的变化，也有程度上的不同。鄂尔多斯盆地的地温与深度之间是呈直线关系的，并表明其增温率比东部小，地温梯度在1000m以上，多在3.0℃/lOOm，lOOOm以下则逐渐降低至2..7℃／lOOm左右，并向深部有变小的趋势。
 
  四川盆地则与鄂尔多斯盆地有着较大的不同，虽然都具有温度随深度增长的总规律，但因盆地内基底构造的差异，在四川盆地的北、中、南、西南及东部，地温的纵向变化是不同的，对此将在第八章中讨论。但从全盆地的地温随深度的变化来看，其规律是明显的。地温随深度而增力H，但在不同的深度上变化幅度较大；在深1000m地温为33-53℃；2000m深地温在50-85℃之间，3500m处为78-1350C,当至5000m则在105-1800C；6000m为120-1950℃，在盆地的7000m深处，地温变化于135-2057C之间。不难看出，在3500m以下，每lOOOm地温增温约在150C左右，表明了上部增温大，下部逐渐减小的特点。四川盆地地温梯度随深度的变化示于图2-18中，这是把整个盆地中钻孔的不同深度的地温梯度进行了统计分析，其结果离散度较大，但它仍然反映了盆地内地温梯度的纵向变化规律，其地温栉度随深度而查小，4000m以上的地温梯度多在1.4-3.0℃／lOOm，6000-7000m则在1.4-1. 9 ℃/100m。
 
  中国西部的三大盆地及河西走廊地区的地温与其梯度和深度的关系也是十分明显的。，与东部诸盆地相比其增温率偏低；只有青海柴达木盆地的地热增温率较高，其lOOOm深地温右35-450C之间，3000m深为100-120℃C；4000m深多在130'-1 52℃之间；5000m以深则在165-185℃以上。柴达木盆地的地温随深度的增长与中国东部的华北盆地类似。
 
  盆地的地温梯度与深度关系表明，在浅部地温梯度较高，向深部地温梯度变小。一般而言，1000m深的地温梯度为2.2-6．O℃／lOOm以上}4000m深为2.0-3. 3.℃/lOOm; 6000m深则减小到1. 9-2. OOC/ lOOmo河西走廊玉门地区的地温随深度的变化与鄂尔多斯盆地相匠，1500m深在42-58 0C之间，此深度为一界线；1500m以浅，地热增温率较大，1500m以深地热增温率稍有降低（图2-2．），至4000m可达100-1250C，1500m深处的地温梯度为2.0-3．O℃／lOOm；至4500m则减至1.85-2. 40C/lOOm（图2-22）。新疆塔里木盆地及准噶尔盆地的地温及其梯度，在纵向上的变化与中国境内其他大型盆地相比较有着明显的差异，地热增温率较之偏低，地温梯度纵向变化不大。在塔里木盆地及准噶尔盆地，1000m深地温分别为36-45。C，30-360C; 4000m深为83-1060C及89-101℃； 5000m深分别为97-1220C和106-1240C;塔里木盆地7000m深的地温为115-1540C(图2-23)。地温梯度的纵向变化，在塔里木盆地则由lOOOm深的1.5-2.60C/lOOm至7000m深1.5-2.1℃／lOOm。其平均值约在1.760C／lOOm(图2-24)，而准噶尔盆地则较之稍高，其2000m深的地温梯度为1.75-2. 70C/lOOm;4000m深为1.72-2. 30C/lOOm左右(图2-24)。
 
  中国各大型盆地的地温及其梯度的纵向变化表明，在东部变幅较大，而向西则逐渐变小；但无论东部还是西部都显示了地温和地温梯度随深度逐渐降低的总规律。在中国南部的滇、黔、桂、湘、鄂等地区，地温及其梯度的纵向变化则与上述大中型盆地的特点有所不同，这些地区地质构造复杂，地形起伏较大，多为高山、丘陵；地层则以碳酸盐岩为主，并有陆相碎屑岩；地下水活动强烈，岩溶发育，这些地区虽然地温及其梯度的纵向变化仍遵循随深度而降低的总规律，但由于受多种因素的影响，其离散性十分明显，其中一些地区并显示在深部地温及其梯度有所增高、增大的趋势这一规律在台湾及南海地区反映更为明显。这种向深处增温率升高、梯度增大的原因，主要是由岩石的热导率及地下水的活动而引起的，至于是杏存在深部的影响尚待进一步研究。但可以推断在一定的深度之下，地热增温率和地温梯度必然要转变为逐渐减小的趋势，并在达到一定的深度之后趋于一定值。看来这是一个十分重要的现象，亦是在地下一定的深度范围内地下的温度将趋于一致；但在不同区域其深度可能有所不同，它将受上地幔及地壳的低速高导层的深浅所控制。这一深度将构成一个等温面，它将直接影响到现代地温的分布特征。