大地热流和水热活动的分布特征 大地热流数据分布
1.大地热流值分布特征
大地热流是指单位时间内由地球内部通过单位地球面积所散失的热量（mW/m2）。它是地球内部深层热过程中的重要信息，对板内块体边界场效应、活动与变异、地热资源的形成与赋存、判定水热系统的属性与地热资源的潜力均有着重要作用。我国近30年来已累积了一大批热流数据（681个），并进行了统计分析。在总体上讲测点主要集中在105°E以东地区，西部稀疏，尚有空白。从整体上可以概略地划分为5个构造区。
由中国大陆1°×1°网格平均热流值分布图可见，在我国大陆各构造区域中的热流平均值特征为：西南地区最高（70～85mW/m2），变化幅度也大，西北地区最低（43～47mW/m2），变化幅度也小，华北-东北为59～63mW/m2，即略高于全国平局热流值。
由于热流测量点分布不均一，并且有许多地区仍然空白，以目前有限的数据还不足以勾画出热流等值线显示其展布的情况和区域特征。考虑到热流数据的质量不一，大体上可分为A、B、C、D四个质量类别进行质量加权统计，消除或降低各种因素在统计中的影响，以1°×1°经纬度网格的方式成图，以平均热流值反映地热场的概貌。统计结果表明，我国大陆地区热流值的变化幅度相当大，即为30～120 mW/m2，但主要集中在40～100mW/m2之间，其大于100mW/m2时的热流数据为在水热活动区内测得，属传导-对流型或对流-传导型热流。对我国大陆有代表性的平均值为63～68mW/m2，与全球大陆历次统计结果相近。热流数据近似于正态分布，但两翼不对称，很可能是我国大陆地区目前热流数据分布不均匀，而又未能在各个地质构造区取得足够数量的热流值，因而不能全面反映完整数据的分布形态。
将我国大陆划分为5个构造区（表8-8），即华北-东北构造区、华南构造区、中部构造区、西北构造区和西南构造区，并对大地热流分布的特点进行统计和分析。需要说明的是，上述5个构造区与东亚板块的范围不完全一致，主要之处在于：将南北构造带以东地带视为构造稳定的鄂尔多斯盆地和四川盆地为主体的地区，划为中部构造区；将黑龙江亚板块和华北亚板块合并为华北-东北构造区，主要考虑华北盆地、下辽河盆地、苏北盆地、汾渭盆地和松辽盆地具有大致相同的地质演化历史。西北构造区和西南构造区则分别与新疆亚板块和青藏亚板块的范围相一致（陈墨香等，1994）。
表8-8 中国大陆及各构造区大地热流统计表 单位：mW/m2
2.水热活动特征
（1）地理分布与放热量。中国水热活动的分布势态是不均匀的，它往往以有限范围内的地下热水出露和其他地表热显示为特点。我国绝大多数水热区的地表热显示以单个泉点或泉群（包括热水沼泽）的形式出现，少数水热区则有多种类型的特殊地表热显示，如沸泉、沸喷泉、间歇喷泉、喷气孔、冒气地面、硫气孔以及水热爆炸等特征水热活动强烈的高温地表热显示。我国水热区地表热显示绝大多数为T＜80℃的温泉，达到或略高于当地高程水的沸点为沸泉，其他高温水热活动仅见于青藏高原、滇西、川西和台湾等地的局部地带。
由我国新编的中国温泉图（陈墨香等，1994）可知，我国现有T≥25℃的温泉2200处，其中25～40℃者为85处，T＞40～60℃者为807处，T＞50～60℃为398处，T＞80℃者为136处，它们分别占中国温泉总数量的39%、37%、18%和6%。全国温泉总放热量为10190×1013J/a。各温泉的放热热能分别为占全国总量的32%、21%、28%和19%，全国温泉泉水每年携带出来的热量折合成标准煤则是相当可观的数量。
总之，我国温泉分布不论从数量、密度和放热量，抑或从T＞80℃的温泉数，均以我国西南部的藏南、川西和滇西地区以及东部的台湾岛为最盛，水热活动也最强烈，是我国沸泉、沸喷泉、间歇喷泉和水热爆炸等高温热水显示的集中分布区。闽、粤、琼三省为主体基本代表了我国东南沿海地区的又一温泉广布的密集地带，T＞80℃的温泉颇多，温度未达沸点，但相对我国大陆而言仍是水热活动较活跃的地区。西北地区温泉较少，但在新疆境内存在现代火山活动。华北、东北地区除胶东和辽东半岛外，温泉也不多，水热活动亦不强烈。滇东南、黔南和桂西之间地域基本上为温泉空白区。滇西地带的腾冲地带地热活动强烈，并被称之为“热海”。
（2）地质条件。我国水热活动的地质构造背景有以下认识：水热活动的强度随远离板块边界而减弱，高温水热区与新生代火山分布区相吻合。在地震活动、水热活动和构造活动的地带以及块体边界处往往热流值较高，并伴以特异的边界地球物理场效应。
我国大地热流场分布特征~
我国大地热流测试工作始于20世纪50年代末，1975年中国科学院地质研究所首次在华北地区获得可信的17个大地热流数据。以后相继在东北、华东、华中、华南、西南、西北和西藏等地区进行了大地热流测量，以至我国大陆地区大地热流数据现已达到近900多个。此外，石油及海洋部门结合考察沿海地区及近海石油资源，也测得了我国近海的海洋热流数据近600多个。这些热流测点分布如图13-6所示。
由于测试条件和测试方法的不同，所得热流数据的质量自然也就有差别。根据地温测量、岩石热导率测试、热流计算段的选取和测点周围的地质构造条件和水文地质环境等因素，把热流数据划分为A，B，C，D四个质量类别（表13-4）。现阶段我国大地热流数据中，A类约占46％，B类约占34％，C类约占15％，D类只占约5％。
表13-4 中国大陆地区大地热流数据质量分类
我国大陆地区所测得的大地热流值是在23～319mW/m2之间变化，其平均值为（63±24）mW/m2。如果不考虑D类数据，则平均值为（61±16）mW/m2，大地热流值的变化范围为30～140mW/m2（图13-7）。对A，B，C，D类数据分别赋予质量权数3，2，1，0，得质量加权平均值为61.3mW/m2。以上这些平均值与全球相应平均值都很接近。
图13-6 我国大地热流测点分布图
当然，从图13-6可见，我国境内大地热流数据按地理位置的分布还是极不均匀的，有些地区几乎空白，特别是在藏西南地区。尽管如此，我们还是可以根据这些宝贵的热流数据来研究我国大地热流场分布的一些特征（Shengbiao Hu et al.，2000）。
图13-7 中国大陆地区大地热流数据频率分布直方图
（一）构造单元的特征热流值
按照板块构造理论，中国大陆地区可以分成五个古板块：西伯利亚板块（中国境内部分）；塔里木-华北板块；华南板块；藏滇板块；印度板块。每个板块是由若干次一级构造单元所组成，其中包括克拉通块体、周边造山带及盆地等。实际上，同一种构造单元也能显示出相当不同的热属性，特别是在中新生代裂谷盆地和相对稳定的块体上发育起来的地堑中这种特点更加突出。同时，有些构造单元的热属性与其他不同构造单元没有明显差别，因而可以把它们看做是同一的热构造单元。每个构造单元的热流值变化范围及平均热流值列于表13-5。
表13-5 中国大陆热构造单元热流特征及地质年龄①
①D类数据未包括在此表中；②这是华北（Ⅱ4-1）（昆仑-祁连-秦岭）和华南（Ⅲ1）秦岭-大别构造带的组合；③1—造山作用年龄；2—最后构造热事件年龄；④S.D.为标准偏差。
西伯利亚板块在中国的部分包括四个热构造单元。其中加里东期阿尔泰-额尔古纳带和准噶尔-兴安带显示出低于60mW/m2的低热流特征，这是因为此构造带是由老的造山带和像准噶尔块体这样的稳定大陆所组成。与以上两个造山带和准噶尔盆地相反，松辽盆地的热流数据显示非常高的平均值，达（70±17.8）mW/m2。这种高热流归因于该盆地发展阶段自白垩纪到新近纪的裂谷作用和火山活动。
由于组成和中新生代构造演化的不同，塔里木-华北板块的热流数据显示出多样性。稳定块体和古老造山带显示30～55mW/m2的热流变化范围，是第一种形态。它包括古生代的天山-赤峰带，塔里木块体、华北块体中未受构造扰动的地区和柴达木块体。第二种形态，其热流变化范围为55～65mW/m2，显现在中生代克拉通盆地（如鄂尔多斯盆地和华北盆地南部）及加里东到印支期的秦岭带。第三种形态为热流值大于65mW/m2的典型的中-新生代裂谷盆地，像渤海湾盆地和汾渭地堑。
与塔里木-华北板块相似，华南板块的热流数据也明显表现出多样性。在上扬子块体观测到低热流值（＜55mW/m2），这与华北块体中未受扰动的地区所观测到的热流值非常接近。受中新生代构造热事件影响的构造单元显示出高热流值（＞65mW/m2）的热属性。川西和滇中具有（76±12.8）mW/m2的平均热流值。这比上扬子中的热流值高出许多，并反映了该区所受从晚古生代到中生代期间的裂谷和火山活动以及扬子块体西部边缘新生代逆冲作用的热影响。郯庐走滑断裂带是渤海湾裂谷盆地的一部分，它的平均热流值（69±9.8）mW/m2与渤海湾盆地的相应热流值非常接近。在早新生代作为克拉通内断陷盆地而形成的苏北盆地和下杨子一般具有平均值为（72±9.3）mW/m2的较高的热流值。加里东期湖南和印支期浙-闽构造带广泛受到自侏罗纪至白垩纪的火山-岩浆活动影响，平均热流值分别达到（73±5.7）mW/m2和（72±15.8）mW/m2。位于藏滇板块以北的羌北-思茅块体上观测到与喜马拉雅造山作用相伴且受新生代火山活动影响的更高的热流值。未曾经历晚中生代火山活动影响的加里东期松潘-甘孜构造带显示出居中的热流值（62±15.8）mW/m2。
藏滇板块的热流值明显高于中国大陆其他部分的观测值。相当一部分值超过150mW/m2，认为这是循环地下水的向上对流所引起。如果去掉非传导型测量结果，那么，整个高原的热流数据具有61～140mW/m2的变化范围，其平均值为（86±20.2）mW/m2。这些结果表明这一地区的热属性与喜马拉雅碰撞作用、火山活动以及地壳增厚（70km左右）等地质作用相关。
属于印度板块的喜马拉雅推覆体具有高于80mW/m2的热流值。
综上所述，中国大陆热流值的分布在同一种板块的不同次一级构造单元中具有明显不同的倾向。不同板块之间的热流值差别更为显著。藏滇板块显示单一的高热流模式，其他三个板块（除印度板块）的热流数据显示出在特定的次一级构造单元受中生代到新生代构造热活动影响的多重或双重模式。
（二）大地热流和地质年龄
正如许多学者已指出的那样，从全球角度来说的话，年青地体的热流值高于古老地体的热流值，因而可以把大地热流值看做是地质年龄的函数。中国大陆内部发育着年龄范围广泛的众多造山带和大的克拉通中相对稳定的一些较小块体。为了更好地认识中国大陆的热属性，在上述热流数据的基础上研究了热流与地质年龄之间的关系。表13-5中列出了中国大陆每一个构造单元热流的平均值及它们相应的地质年龄。表中地质年龄栏中第一列为造山带的造山运动年龄或稳定地块（克拉通）及盆地的基底年龄，而第二列所列年龄为最近的主要构造运动或区域性岩浆（构造热）事件的发生时间。
图13-8表示中国大陆热流-年龄趋势。由于中新生代造山运动后期的构造热活动影响，热流和造山作用年龄之间的关系相当混乱。尽管如此，热流与最后构造热事件的年龄（分为7个年龄段）显示出非常好的相关性。喜马拉雅（新生代）造山期的热流值离散严重，其平均值为（82±21.2）mW/m2。从燕山期到印支期，随着年龄的增加平均热流值持续递减（从燕山期的（70±12.6）mW/m2到印支期的（64±12.6）mW/m2）。印支期和华力西之间有一个显著的变化：平均热流值一下落到华力西的（49±11）mW/m2，然后，从古生代到元古代的年龄范围内近似保持定常的平均热流值（～50mW/m2）。热流-年龄的关系表示中国大陆的热流值主要由中新生代构造热演化所控制，中生代前造山运动的影响是次要的。
图13-8 热流与造山运动年龄（a）及最近构造热事件年代（b）的关系圆圈表示数据点；黑方块和白长方形分别表示平均热流和每个年龄分段的标准偏差。年龄分段：A—喜马拉雅期（古近-新近纪）；B—燕山期（侏罗到白垩）；C—印支期；D—华力西期；E—加里东期；F—中晚元古代；G—早元古代
（三）大地热流分布形态及其解释
随着大地热流数据量和覆盖面的增加，勾画全国热流分布平面等值线图已成为可能，并且从中也能做出不同比例尺的区域和局部热流分布平面图。图13-9为依据目前为止所积累的我国大陆地区热流数据所做出的初步热流图。从图中可见，我国大陆地区总的热流分布模式可描写为：东部和西南“高”，中部和西北“低”。从图中可以确认由不同构造热过程引起的各种规模的众多地热异常。从岩石圈尺度看热流分布模式与中国大陆阶梯状地势有某种表观联系。阶梯最上层（也就是西藏高原）为具有最高热流值（＞80mW/m2）特征的西南 “高”。第二层阶梯为与低热流值（＜60mW/m2）相对应的中部和西北地区，称为中部和西北“低”。相反，地势最低的第三阶梯是中国东部被抬升的热流（65～75mW/m2）所限定的区域，称为东部“高”。实际上，这种关系基本出自不同的地球动力学过程。西南“高”是由新生代以来印度板块和欧亚板块的碰撞所引起。随着压缩增厚过程（包括放射性生热岩层的增厚、剪切生热引起壳内部分熔融且现代岩浆侵入）的进行，地表热流明显增高。其间，向下运动的岩石圈阻止热流从地幔上升，因而产生具有 “冷” 幔“热”壳岩石圈热结构特征的西南“高”。东部“高”起源于大规模火山-岩浆活动，中生代晚期与古太平洋板块的俯冲相伴的岩石圈减薄以及新生代以来壳内大规模走滑和拉张运动。这种减薄虽然减少了地壳放射性热流，但增加了地幔热流，从而形成了具有 “热”幔“冷”壳特征的东部现代热结构。中部和西北“低”显示出深部微受中新生代构造热活动扰动的古老大陆和造山带的热属性，因而具有“冷” 幔 “冷”壳的热结构特征。华北块体所能观测到的一些地热异常正是在新生代地堑上，这里具备了能够产生热异常的深部动力学过程和浅部地下水流动的两个条件。
图13-9 中国大陆初步热流图
在中国大陆地区，特别是在东部，盆地对大地热流的分布具有非常重要的意义。在热流图中盆地尺度的热流异常非常明显。由于新生代裂谷作用和火山活动的影响，中国东部中新生代裂谷盆地（如松辽盆地、渤海湾盆地和苏北盆地等）一般具有较高的热流（＞65mW/m2）。除了一些新生代地堑外（如汾渭地堑），位于中国中部和西北部盆地的热流一般非常低（＜55mW/m2），这是因为它们是在相对古老而稳定的地块上发展起来的克拉通内盆地。根据区域岩石圈热结构，可以把中国大陆盆地分为三种类型：东部和西南部的“热”盆、中部的“温”盆以及西北部的“冷”盆。在盆地内部热流分布的形态主要受控于基底的起伏和区域地下水的活动。
与盆地不同，中国大陆造山带对热流分布形态的影响相对较小。除了西藏以外的大部分造山带形成于中生代中期。因此，如图13-8（a）所示，热流形态和造山作用的年龄没有明显的相关性。一个可能的例外是祁连-秦岭构造带，它具有相当大变化的较高热流值，这应归因于此构造带所受多幕多期次的造山运动、造山后构造热活动以及喜马拉雅碰撞作用的强烈影响。
在地区尺度（10km范围）内，也能判明很多热流异常。这些一般与地表地热区（如西藏羊八井地热田、华南福建东部的漳州和福州地热田等）有关，而且明显地由地热系统内地下水的热循环所引起。
（四）南海热流分布特征
南海是西北太平洋最大的边缘海盆地，它的形成与若干大陆裂谷事件和海底扩张有关。目前，南海已有589个有效热流值，在我国领海中大地热流研究程度是最高的（Li-juan He et al.，2001）。在南海热流测点的分布是不均匀的（图13-10），主要集中分布在北部和南部边缘。在东、西部边缘和中央盆地只有极少数测点分布。这些热流值近似呈现正态分布，其值在8～191mW/m2之间变化，其中60～80mW/m2之间的值约占40％。它们的总平均值为77mW/m2，高于大陆地区的总平均值（～61mW/m2）。
南海不同部位热流值分布的统计结果见表13-6。中央盆地具有88mW/m2的最高平均热流值。盆地中有两个高热流异常中心，分别位于西南次盆地和东部次盆地上。中央盆地是在约17Ma之前停止于东部次盆地的海底扩张作用下形成的。盆地中高热流与该区年青的洋壳有关。海底扩张停止后岩石圈的伸展作用使热流更加递增。
南海的边缘地区具有较之中央盆地低的热流。沿着东部边缘带，热形态因为受到马尼拉海沟俯冲过程的影响，表现出相对低热流值的特征。该区大部分热流值小于60mW/m2，其平均值为49.1mW/m2。南海北部边缘发育几个富含油气资源的沉积盆地。其中最大的是珠江口盆地，平均热流值为68mW/m2，热流值的变化范围为54～85mW/m2。北部湾盆地的平均热流值为61mW/m2，变化范围为48～79mW/m2。在莺歌海-琼东南盆地，底辟作用和水热活动非常剧烈，因而该区具有相对高的平均热流值78.7mW/m2。北部边缘的总平均热流值为74.9mW/m2，略高于我国大陆东南地区的65～70mW/m2。南部边缘的平均热流值（除去各别极高的值以外）大体上与北部边缘相似。
图13-10 南海热流测点分布与平面等值线图
表13-6 南海热流统计表
总之，南海具有平均热流值为77mW/m2的高背景热流的特征。一般来说，从北部和南部边缘向着中央盆地的方向热流值逐渐递增。东部边缘因处于俯冲带上，热流值相对较低。南海高背景热流是由多期次伸展作用引起的结果。
本次研究中我们根据华北地区及其周边地区的大地热流实测数据，依据汪洋（1999a）整理中国及邻区大地热流实测数据时的筛选依据和编图原则、方法，编制了华北地区10×1 °经纬网格大地热流分布图和10×1 °精度的大地热流图。关于数据整理、筛选依据和编图原则、方法等方面的详细情况请参考汪洋的论文（汪洋，1999a；汪洋等，2001b）。在此我们将上述1 °×1 °经纬网格热流分布图和1 °×1 °精度大地热流图套叠在一起，以更为客观地反映华北地区大地热流实测数据的空间分布格局，以及华北地区整体的热流分布特征（图7.1）。该图的范围从北纬32°～420，东经105°～1250，在其200个1 °×1 °经纬网格中含有大地热流实测数据的共有70个，占35%。
需要强调的是，由于华北地区经历了中、新生代以来的构造－热事件的影响，所以中、新生代以来华北的大地构造格局已不完全等同于此前的历史大地构造分区面貌。这是对中国大陆，尤其是东部地区内部按构造单元进行热流统计时必须应该注意的问题。所以，汪洋（1999a）在按构造单元进行大地热流分区统计时，充分考虑了大地热流观测值的空间分布状况和中、新生代构造格局的情况，在此基础上参照任纪舜（1999）的中国及邻区大地构造图中的构造单元划分方案进行统计。我们认为其结果是客观和可靠的，所以在本章中完全采纳了汪洋（1999a）的分区方案和热流统计结果。
由图7.1可见，华北地区大地热流的空间展布格局大致以呈现南北方向上的差异性。北部的燕山—阴山造山带和南部的南华北（河淮）盆地及秦岭－大别造山带热流值多低于60 m W/m2；在两者之间的华北盆地和鄂尔多斯地区热流值高于等于60 m W/m2，其中西部的鄂尔多斯地区热流值变化于60 m W/m2左右，东部的华北盆地和苏北盆地的热流值在65 m W/m2以上。因此，华北地区热流值则以华北和苏北盆地为高值地区，北侧及西南侧的褶皱带的热流值降低。
图7.1 华北地区大地热流图
我国地下热水分布的基本特点
答：1)在板块边界附近水热活动强烈，其强度随着远离板块边界而减弱。一个地区的水热活动强度，可以根据温泉的数量、密度、温度、流量或放热量及有无高温地热显示等来判别。板块边界或碰撞带具有产生强烈水热活动和孕育高温热水系统必要的地质构造条件和热背景。远离板块边界的板内广大地区，构造活动减弱或为稳定...
三江地区南段(滇西地区)地热流分布特征
答：“三江”南段的大地热流分布总的特点是地热流值高，并远远超过全球热流均值，区域均值为全球均值的1.4倍。许多地区热流值达80～100mW/m2，莫霍面温度估算值达950～1000℃，属于典型的现代构造活动区的地热特征（汪缉安等，1990）。但兰坪－思茅盆地南端大地热流测值及莫霍面温度估算值较低，为“三江”...
我国大地热流场分布特征
答：中部和西北“低”显示出深部微受中新生代构造热活动扰动的古老大陆和造山带的热属性,因而具有“冷” 幔 “冷”壳的热结构特征。华北块体所能观测到的一些地热异常正是在新生代地堑上,这里具备了能够产生热异常的深部动力学过程和浅部地下水流动的两个条件。 图13-9 中国大陆初步热流图 在中国大陆地区,特别是...
地表热流场分布规律
答：地热活动和热场在地表的显示具有强烈的区域性特征，而这种区域性特征主要取决于地表构造格局及不同构造带的边界场效应及其深层过程。1.海洋和大陆平均热流值近于相等 李氏（W.H.K.Lee）于1970年用等面积格子质量加权平均法对全球3127个有效热流数据所作统计分析表明，海、陆及全球的平均热流值非常接近，...
地下热水分布的地质背景
答：已知的板块内部的水热活动区，绝大多数分布的是中低温地下热水，分布在地壳隆起区、褶皱山系和沉积盆地，无明显的带状分布，水热活动的热量主要来源于正常的或略为偏高的地热增温。板内地热活动区主要分布在以下地区或地带。1)沉积盆地:是地壳的沉降区，在地下深处的含水层赋存的地下水往往具有较高的...
地热流分布有什么特点
答：匀
水热流体系统的分布
答：水热活动主要受大盈江弧形断裂带的控制,少数水热系统分布在龙川断裂和槟榔江南北向断裂带上。 带内水热活动强烈。热显示类型齐全,有沸泉、热泉、喷汽孔、冒气地面、各种形态的泉华,现代成矿现象等。还有独特的地热显示、毒气孔和溶岩巨泉。是本区水热资源最丰富的水热活动带。 该带有沸泉2处,高温热泉5处,中温...
地热资源的分布特征
答：我国隆起山地地热资源主要有四个水热活动密集带:藏南-川西-滇西水热活动密集带、台湾水热活动密集带、东南沿海地区水热活动密集带和胶辽半岛水热活动密集带。 (1)藏南-川西-滇西水热活动密集带 西藏喜马拉雅碰撞带是晚白垩世末-始新世新特提斯洋盆闭合后,叠置在欧亚板块南缘的新生代陆内强烈变形带。雅鲁藏布江构造...
地热特征
答：从温泉、地震和活动断裂的分布关系来看（图2-12），湖南地区绝大部分温泉的热源，属于新构造运动时期以来的构造热。特别是深大断裂在活动中，除了以弹性波的形式释放能量（发生地震）以外，大部分的机械能转化成了热能（王春林，1988）。而缺乏地下水的地段或地层，形成“干热岩”。如宁乡灰汤的白垩系，...
地球的温度(地热)
答：2.地热流的基本特征 地球内部的热可以通过热传导、热辐射、物质运动(地下热泉、火山活动、岩浆活动及地幔对流)等几种方式传导到地球表面。大陆热流 大陆热流一部分来自地壳岩石中的放射性元素衰变产生的热能，另一部分来自深部地幔。地质学家推测，上升的热对流柱位于盆地和年轻山脉之下，这里有热异常，地壳...
