华北盆地地温分布的控制因素

  1. 深部地壳结构。
 
  华北盆地的深35km壳结构在其南部和北部有着明显的不同。盆地莫霍面的深度在黄河以北变化较大，多在35km左右，石家庄至衡水之间则小于34km；在天津、抢县至东明一线以东，  沿黄河而至渤海湾、经长岛而至辽东半岛之间的广大地区和海区，地壳厚度多小于35km，渤海拗陷地壳最薄处可达29.9km(据中国地壳上地幔地球物理探测成果，1986)。这一特点与华北盆地北部区域性的较高地温分布区基本一致。而盆地南部地壳厚度变化较小，且较北部厚2km左右，莫霍面呈向西微倾的平面，地壳向西逐渐增厚；地温相对较盆地北部为低。由上可知，在区域地温分布上深部地壳结构对其起着极其重要的控制作用。
 
  2．  区域地质构造。
 
  华北盆地在古生代是一稳定而又古老的地块，自中新生代以来构造活动加强。盆地北部基底形成一系列不对称的地堑地垒式构造(高名修，1974)，深部地幔上隆，幔源物质沿隆起断裂上涌并侵入中新生代地层之中，这都表明北部地温较高是具有一定的区域构造和深部地质背景的。而盆地南部，在中新生代时期地壳活动较北部为弱，形成大面积近东西向或北西西向的隆起和拗陷，深部幔源物质的侵入亦较北部为少，它仍然处于较稳定的升、，降运动状态之中，因而使盆地南部具有较盆地北部地温偏低的地质背景。
 
  盆地中的地温分布与基底构造的性质、形态及其活动性有密切的关系，局部地热异常区的形成多受基底断裂构造的控制。如前所述，盆地的地温分布呈低、高、低条带状分布，并与基底的凹陷一凸起一凹陷相对应，且高地温分布区多靠近隆起、凸起边界断裂的一侧；这些现象都说明了基底构造对地温分布的控制作用。盆地中的高地温分布区的地温陡变带和地温梯度陡变带多与上述盆地中的断裂有关，表明沿断裂有热物质的流动与积聚而导致了局部地区地温的升高。盆地南部虽有类似现象，但表现的不及北部明显。这进一步证明华北盆地北部比南部构造复杂且活动性强。
 
  从盆地的地震分布和地震活动分析，华北盆地中的地温和地温梯度陡变带是区域地震的常发区。盆地北部的唐山、宁晋、河间、隆尧、邢台及渤海等多震区，一般都在凸起与凹陷的边界断裂地带，这些地区地温较高，且向两侧变化较大，形成区域性或局部的地温和地温梯度的陡变带，它与地震的分布一致。据此可以认为地震的活动性亦可能与深部构造变动所伴生的热物质运动有关，或反之由于深部热物质的运动所引起的构造变动而导致了地震的发生；无论哪种原因，地震总是与地温分布的陡变带有着一定的内在联系。
 
  3.地下水活动。
 
  华北盆地的边缘与周围隆起区之间常有巨型深大断裂存在，并形成山前拗陷。这里堆积了大量颗粒较粗的碎屑岩层，在一定的深度内(1000-2000m)受地下水强烈径流的影响，常形成盆地边缘的低温分布区。只有在深部当地温和水温达到平衡之后才能反映地温的真实情况。因此盆地边缘的地温分布仅客观地反映了在地下径流影响下一定深度以内的地温状况。而在盆地深部，由于热水沿断裂的上涌，则常常形成正常地温分布情况下的高地温分布区（亦称为地热异常区）。
 
  4．  岩石性质。
 
  在纵向上，华北盆地的地温分布则受岩石的性质、结构、构造及其成分的影响。随着深度的增加，岩石逐渐压密，其热传导性能变大，故在深部的地温梯度逐渐变小，增温级增大；这一现象比较普遍。但由于岩性的变化亦有梯度变大，增温级变小的情况。如盆地中的泥岩、砂岩、页岩、油页岩以及盐岩和膏岩等岩类，其岩石性质不同，热导率也各异，在不同深度上与其相应井段的地温梯度和增温率就有所升高和降低。因此，在深部的个别层位上表现出来的地温梯度和增温级的变化主要是由于上述因素影响的结果。
 
  5．岩浆活动。
 
  在中新生代时期，华北盆地有多期岩浆活动，特别是自始新世、渐新世至中新世之间，曾多次发生火山喷发和岩浆侵入；形成第三系沙河街组和东营组中的多层的玄武岩、辉绿岩及火山碎屑岩层；由于侵入时间较久远，其热量已散失殆尽，对区域地温分布已无影响。但盆地中的两个火山锥则引起了人们的注意，即海兴县的小山和无隶县的大山，它们都是第四纪的火山锥，据古地磁测定小山的年龄界限为2-3万年，属更新世末期至全新世早期；大山k-Ar同位素年龄为55万年，应属更新世中、早期活动的产物，但考虑到大山的火山体穿透了平原沉积层，周围的土层被烘烤等现象，可以把其活动时间暂定为更新世和全新世（陈墨香等，1988)。陈墨香等人以此为前提对火山体的放热量进行了计算，认为在更新世中、早期及晚期的，规模较大直径在l-4km的圆柱形的火山活动的岩浆体，至今仍可能有部分的残余热量影响阅围的地温分布。而现今在大、小山附近，深400-500m的钻井中测得较高的地温，地温梯度可达6-7℃/100m。在这里岩浆岩的余热对地温场的影响是可能存在的。但它正处于埕宁隆起之上，并有深部断裂存在，高地温的出现亦可能由其他因素引起，是否存在岩浆余热的影响问题，目前争议较大，尚待进一步深入研究。
 
  综上所述，同中国其他大型盆地相比，华北盆地是属于地温较高的盆地之一，与中国中部及西部同等深度相比，其地温一般高出5-10℃，地温梯度多高出0.5-1℃／100m。地温场的分布特征，也与中部和西部诸盆地有明显的差异。