济源墨香
『壹』 浅层地温梯度分布特征
首先确定恒温带的深度和温度。参考有关文献，将恒温带的深度定为20m，恒温带温度定为14.5℃。如某一深度（Z）的地温为（T），则该测温点的地温梯度（G）可用下面的公式来确定：
图5-15 江汉、四川盆地地温梯度与深度的关系
（据王钧，1986）
3.地温场特征的影响因素分析
盆地地温场的影响因素很多。一般地说，一个地区的地温场状况，主要受这个地区的深部地壳结构、大地构造特征及构造－岩浆热事件、沉积盖层的岩性岩相特征和厚度、地下热流体动力学条件及烃类运聚、构造－岩浆活动等因素的控制，同时也受到周边地区的地温场影响。
（1）深部地壳结构对南华北地区地温场的影响
深部地壳结构对大区域地温分布的控制是十分明显的。这种控制作用主要体现在：①地壳厚度与大区域地温分布有着密切关系，一般地说，地壳薄地温高，地壳厚地温低，地壳与地温呈镜像关系；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，常形成高地温带和众多类型的地热异常显示。
华北板块在古生代是一个稳定而古老的克拉通，自中新生代以来构造活动加强，北部岩石圈减薄、地幔上隆，导致那里的地温较高。而南部的南华北地区在中、新生代时期地壳活动较北部弱，深部幔源物质侵入较北部少，仍处于较稳定的升降运动状态中。由于深部幔源物质侵入较少，莫霍面起伏较小，南华北地区具有较北部各盆地地温偏低的地质背景。
（2）区域大地构造对南华北地区地温场的影响
区域地质构造是该区地质历史发展和现今所处构造环境的集中体现，宏观地控制着地温分布的特点。区域地质构造单元通常以深大断裂及巨型构造带为分界线，相互间的地质结构有很大差异，因此在交界处常有地温陡变带出现。在同一构造单元内部，亦有凸起、凹陷及其间的断裂分布，其组合特征常常影响深部热量的传导、积累和散失，制约着大地热流的变化。特别是大断裂带和深断裂带，常常可以成为地下热流体的对流通道，形成较高地温的分布区。
南华北地区的构造线主体呈NW—SE、NWW—SEE向，其次是NE—SW、NNE—SSW向。两组方向的构造线及其所控制的基底隆起（或凸起）和坳陷（或凹陷）的分布，与上述地温场的空间分布特点相一致，反映基底构造与盆地地温场之间有着某种内在联系。研究结果证实，研究区基底埋深与地温梯度和地表温度均呈负相关关系，即随着基岩埋深变浅，地温梯度和地表温度均增大（图5-11，图5-6至图5-9）。换言之，在基底浅埋深小、沉积盖层厚度小的隆起（或凸起）区形成高温区；而在基底埋深大、沉积盖层厚度大的坳陷（或凹陷）区形成低地温区。例如，在太康隆起和徐淮隆起分布着几处高地温梯度区和高地温区，位于周口坳陷内的平顶山凸起和郸城凸起的地温梯度也较高。凸起区的平均地温梯度为25.7℃/km，高于凹陷的平均地温梯度24.9℃/km。
在中－新生代盆地中，基底埋深与地温场的相关关系，也已经为国内外大量实际测温资料所证实。这种相关关系是由沉积盖层的热导率低于基底岩系热导率造成的。基底岩系的热导率高，其顶面在坳陷（或凹陷）区与在隆起（或凸起）区尽管埋深大小不同，但温度近于均衡；沉积盖层的热导率低，在沉积盖层相对较厚的坳陷（或凹陷）区，必然造成地温梯度小且地表温度也低，而在沉积盖层相对较薄的隆起（或凸起）区，必然造成地温梯度大且地表温度也高。结果在坳陷（或凹陷）区内部形成低温区，而在隆起（或凸起）区及其周围的斜坡带形成高温区。
由于研究区内的隆坳或凸凹相间的格局，主要定型于新生代的构造运动中，因此，新生代构造－热事件对南华北地区的地温场分布具有重要影响。
（3）岩石性质对南华北地区地温场的影响
地温随深度加大而增高，地温梯度又因地质构造、地层岩性的变化而不同。在同一地层中，地温梯度与热导率成反比关系。在热流为定值的情况下，热导率越大，地温梯度越小。岩石的矿物组成、结构和温度、压力等都直接影响着岩石的热导率，金属矿物和结晶岩盐、膏岩及石英等都具有高的热传导能力，坚硬致密的岩石（灰岩、花岗岩、变质石英岩、石英岩等）同样也有较高的导热性，而煤炭、粘土、泥岩、页岩、粉砂质岩类等则具有较低的导热性。
这些岩石的不同组合在不同的地区可形成不同的导热结构，进而造成不同的地温场空间分布特征。例如，在盆地内部，由于低热导率的岩石覆于高热导的基底隆起之上，将出现较高的地热梯度和较高的地温分布；在隆起带上，由于高热导率的岩石直接出露地表，热散失较快而导致出现较低的地温梯度和较低的地温分布。此外，岩石中放射性元素含量也可能对地温场产生一定的影响。例如，当地层中的U、Th、40K的含量大大超过正常含量时，其蜕变产生的热量将使地温升高，但其定量评价方法和标准尚待进一步研究和完善。
南华北地区各钻井3000m 以浅的地温梯度在总体上随深度增加而降低，3000m 以深又随深度增加而变大。前一种情况说明了盆地上部中－新生代盖层的导热性差，而盆地下部沉积盖层的压实及成岩具有较高的导热性。但其地温梯度随深度变化的幅度，较华北板块上的其他盆地要小，可能与该区特殊的盖层岩性垂向变化有关。后一种情况说明了那里再度出现显著的低导热性岩层——很可能是三叠系和侏罗系的烃源岩，需要具体分析该处的沉积物特征。
（4）地下热流体动力学条件对南华北地区地温场的影响
地下热流体或地下水的补给、排泄是影响地温场分布、形成地温偏高或偏低的重要原因。在地下热流体强烈活动和地下水强径流区，对围岩所起的加热和冷却作用，往往导致出现地温异常分布。在盆地内部，由于分割次级凹陷和凸起的基底断裂，往往能导引深部热流体上涌，形成高地温分布区；在盆地边缘，常有深大断裂存在，再加上地形高差大，易受地下水强烈径流影响，形成低地温分布区。南华北地区靠近秦岭褶皱带形成的低地温异常区，可能与此有关。
（5）构造－岩浆活动对南华北地区地温场的影响
随着研究的深入，人们认识到不仅岩浆活动对地温场有严重影响，而且构造活动对地温场也有重要影响。例如，已经证实，岩席的滑覆与逆冲推覆，将使其上、下盘岩层产生较大的地热增温。构造－岩浆活动对地温场影响的程度，与构造－岩浆活动的时代、规模和强度有关。一般地说，构造－岩浆活动时间越晚、规模和强度越大，对地温场影响就越强烈。在中－新生代，随着秦岭－大别造山带的隆升，南华北地区曾有多期次的滑覆、逆冲推覆、走滑裂陷和岩浆活动。在进行古地热场研究时，不能不考虑这些附加地热场问题（吴冲龙等，1997）。由于这些构造－岩浆热事件都发生在古近纪以前，时间久远而热量已散失殆尽，在现代地温分布上没有表现。