濟源墨香
『壹』 淺層地溫梯度分布特徵
首先確定恆溫帶的深度和溫度。參考有關文獻，將恆溫帶的深度定為20m，恆溫帶溫度定為14.5℃。如某一深度（Z）的地溫為（T），則該測溫點的地溫梯度（G）可用下面的公式來確定：
圖5-15 江漢、四川盆地地溫梯度與深度的關系
（據王鈞，1986）
3.地溫場特徵的影響因素分析
盆地地溫場的影響因素很多。一般地說，一個地區的地溫場狀況，主要受這個地區的深部地殼結構、大地構造特徵及構造－岩漿熱事件、沉積蓋層的岩性岩相特徵和厚度、地下熱流體動力學條件及烴類運聚、構造－岩漿活動等因素的控制，同時也受到周邊地區的地溫場影響。
（1）深部地殼結構對南華北地區地溫場的影響
深部地殼結構對大區域地溫分布的控制是十分明顯的。這種控製作用主要體現在：①地殼厚度與大區域地溫分布有著密切關系，一般地說，地殼薄地溫高，地殼厚地溫低，地殼與地溫呈鏡像關系；②在全球板塊碰撞或俯沖帶，由於地殼岩石的重熔或幔源物質的上涌並侵入地殼淺部或形成火山噴發，常形成高地溫帶和眾多類型的地熱異常顯示。
華北板塊在古生代是一個穩定而古老的克拉通，自中新生代以來構造活動加強，北部岩石圈減薄、地幔上隆，導致那裡的地溫較高。而南部的南華北地區在中、新生代時期地殼活動較北部弱，深部幔源物質侵入較北部少，仍處於較穩定的升降運動狀態中。由於深部幔源物質侵入較少，莫霍面起伏較小，南華北地區具有較北部各盆地地溫偏低的地質背景。
（2）區域大地構造對南華北地區地溫場的影響
區域地質構造是該區地質歷史發展和現今所處構造環境的集中體現，宏觀地控制著地溫分布的特點。區域地質構造單元通常以深大斷裂及巨型構造帶為分界線，相互間的地質結構有很大差異，因此在交界處常有地溫陡變帶出現。在同一構造單元內部，亦有凸起、凹陷及其間的斷裂分布，其組合特徵常常影響深部熱量的傳導、積累和散失，制約著大地熱流的變化。特別是大斷裂帶和深斷裂帶，常常可以成為地下熱流體的對流通道，形成較高地溫的分布區。
南華北地區的構造線主體呈NW—SE、NWW—SEE向，其次是NE—SW、NNE—SSW向。兩組方向的構造線及其所控制的基底隆起（或凸起）和坳陷（或凹陷）的分布，與上述地溫場的空間分布特點相一致，反映基底構造與盆地地溫場之間有著某種內在聯系。研究結果證實，研究區基底埋深與地溫梯度和地表溫度均呈負相關關系，即隨著基岩埋深變淺，地溫梯度和地表溫度均增大（圖5-11，圖5-6至圖5-9）。換言之，在基底淺埋深小、沉積蓋層厚度小的隆起（或凸起）區形成高溫區；而在基底埋深大、沉積蓋層厚度大的坳陷（或凹陷）區形成低地溫區。例如，在太康隆起和徐淮隆起分布著幾處高地溫梯度區和高地溫區，位於周口坳陷內的平頂山凸起和鄲城凸起的地溫梯度也較高。凸起區的平均地溫梯度為25.7℃/km，高於凹陷的平均地溫梯度24.9℃/km。
在中－新生代盆地中，基底埋深與地溫場的相關關系，也已經為國內外大量實際測溫資料所證實。這種相關關系是由沉積蓋層的熱導率低於基底岩系熱導率造成的。基底岩系的熱導率高，其頂面在坳陷（或凹陷）區與在隆起（或凸起）區盡管埋深大小不同，但溫度近於均衡；沉積蓋層的熱導率低，在沉積蓋層相對較厚的坳陷（或凹陷）區，必然造成地溫梯度小且地表溫度也低，而在沉積蓋層相對較薄的隆起（或凸起）區，必然造成地溫梯度大且地表溫度也高。結果在坳陷（或凹陷）區內部形成低溫區，而在隆起（或凸起）區及其周圍的斜坡帶形成高溫區。
由於研究區內的隆坳或凸凹相間的格局，主要定型於新生代的構造運動中，因此，新生代構造－熱事件對南華北地區的地溫場分布具有重要影響。
（3）岩石性質對南華北地區地溫場的影響
地溫隨深度加大而增高，地溫梯度又因地質構造、地層岩性的變化而不同。在同一地層中，地溫梯度與熱導率成反比關系。在熱流為定值的情況下，熱導率越大，地溫梯度越小。岩石的礦物組成、結構和溫度、壓力等都直接影響著岩石的熱導率，金屬礦物和結晶岩鹽、膏岩及石英等都具有高的熱傳導能力，堅硬緻密的岩石（灰岩、花崗岩、變質石英岩、石英岩等）同樣也有較高的導熱性，而煤炭、粘土、泥岩、頁岩、粉砂質岩類等則具有較低的導熱性。
這些岩石的不同組合在不同的地區可形成不同的導熱結構，進而造成不同的地溫場空間分布特徵。例如，在盆地內部，由於低熱導率的岩石覆於高熱導的基底隆起之上，將出現較高的地熱梯度和較高的地溫分布；在隆起帶上，由於高熱導率的岩石直接出露地表，熱散失較快而導致出現較低的地溫梯度和較低的地溫分布。此外，岩石中放射性元素含量也可能對地溫場產生一定的影響。例如，當地層中的U、Th、40K的含量大大超過正常含量時，其蛻變產生的熱量將使地溫升高，但其定量評價方法和標准尚待進一步研究和完善。
南華北地區各鑽井3000m 以淺的地溫梯度在總體上隨深度增加而降低，3000m 以深又隨深度增加而變大。前一種情況說明了盆地上部中－新生代蓋層的導熱性差，而盆地下部沉積蓋層的壓實及成岩具有較高的導熱性。但其地溫梯度隨深度變化的幅度，較華北板塊上的其他盆地要小，可能與該區特殊的蓋層岩性垂向變化有關。後一種情況說明了那裡再度出現顯著的低導熱性岩層——很可能是三疊系和侏羅系的烴源岩，需要具體分析該處的沉積物特徵。
（4）地下熱流體動力學條件對南華北地區地溫場的影響
地下熱流體或地下水的補給、排泄是影響地溫場分布、形成地溫偏高或偏低的重要原因。在地下熱流體強烈活動和地下水強徑流區，對圍岩所起的加熱和冷卻作用，往往導致出現地溫異常分布。在盆地內部，由於分割次級凹陷和凸起的基底斷裂，往往能導引深部熱流體上涌，形成高地溫分布區；在盆地邊緣，常有深大斷裂存在，再加上地形高差大，易受地下水強烈徑流影響，形成低地溫分布區。南華北地區靠近秦嶺褶皺帶形成的低地溫異常區，可能與此有關。
（5）構造－岩漿活動對南華北地區地溫場的影響
隨著研究的深入，人們認識到不僅岩漿活動對地溫場有嚴重影響，而且構造活動對地溫場也有重要影響。例如，已經證實，岩席的滑覆與逆沖推覆，將使其上、下盤岩層產生較大的地熱增溫。構造－岩漿活動對地溫場影響的程度，與構造－岩漿活動的時代、規模和強度有關。一般地說，構造－岩漿活動時間越晚、規模和強度越大，對地溫場影響就越強烈。在中－新生代，隨著秦嶺－大別造山帶的隆升，南華北地區曾有多期次的滑覆、逆沖推覆、走滑裂陷和岩漿活動。在進行古地熱場研究時，不能不考慮這些附加地熱場問題（吳沖龍等，1997）。由於這些構造－岩漿熱事件都發生在古近紀以前，時間久遠而熱量已散失殆盡，在現代地溫分布上沒有表現。