岩石性质对地温分布的影响

  中国岩石的类型十分复杂。如前所述，中国有中新生代成岩较差的砂泥岩组合岩类，有膏岩、盐岩及与其有关的砂、泥质组成的化学沉积岩和生物碎屑岩；有质纯层厚的碳酸盐岩及陆相碎屑岩；有古生代和元古代的弱变质岩包括弱变质的板岩、石英岩、千枚岩、大理岩等和深变质的片麻岩、片岩、片麻花岗岩、花岗片麻岩及各种时代的岩浆岩等等。这些岩类的导热率有着很大的差异，在不同岩石的组合下，对地温的分布又起着不同的作用，结合中国的岩石类型的分布情况来讨论各地区不同的岩石性质对地温分布所产生的影响。
 
  在中新生代沉积盆地中，低热传导的砂泥岩层组合覆盖在古生代高热传导的结晶岩石之上，使上部砂、泥岩层构成为一相对的隔温盖层，由地下深处来的热量一般不易很快散失，而聚积于盆地中的盖层的底部和基底的顶端，故盆地的地温一般比丘陵山区为高。各个盆地，的地温高低尚取决于它们的深部地质结构及区域地质构造的稳定性，在此不再赘述。各地区在纵向上岩石性质的差异都反映了它对地温产生的影响。华北盆地、松辽盆地等中新生代沉积盆地的第三系砂泥岩层组，其热导率多在1. 26-1. 67W/m．K，而其基底的蓟县系及青白口系的硅质白云岩及硅质灰岩的热导率为2. 5-3.30W/m．K，其地温梯度在上部第三系地层中多为3. 0-5.O℃／100m，而在基底的硅质灰岩和白云岩中则多为2.0-2.5℃/100m。这充分说明了在同一钻井中岩性对地温分布所起的作用。在褶皱山区高热导率的岩石裸露地表，从地下来的热量很易散失，所以在这些地区常常形成低温区,如有地下水活动就更加速了浅部低温区的形成。中国南部的碳酸盐岩分布区，由于水对岩石溶蚀作用，常形成岩溶洞穴，从而导致地下水的作用加强，而影响了她温分布。对此下面将予以详细的讨论。
 
  许多盆地（如华北盆地的南部、四川盆地，江汉盆地及中国南部的诸多小型盆地中）都有厚层盐岩和膏岩或含膏、盐岩的泥、砂岩类沉积，由于盐岩及膏岩的热导率一般都在3.35W/m-K以上，因此在含有盐岩和膏岩的井段内，地温和地温梯度都有明显变化，一般在该段内梯度降低，增温率减小(图3-6)。由此可见，岩石类型和成分对地温的分布有着明显的影响，因此研究地温的分布，应对岩石类型的分布特征给以充分的重视。
 
  在中国境内广泛分布着不同时代的花岗岩、‘玄武岩、辉绿岩、粗玄岩、闪长岩、英安岩、一…一……    J--一____j流纹岩及安山岩、凝灰岩等各种类型的岩浆岩及火山岩。它们所含的成分对地温的分布亦可能产生一定的影响，尤其是各种各样的花岗岩，由于其所含放射性元素的衰变而产生的热在地下积聚，将可能对区域地温分布起一定的作用。研究表明，岩浆岩的时代俞晚，其所含的放射性元素的丰度愈高（范嗣昆等，1965;南京大学地质系，1981）。在中国东南沿海地区，燕山期花岗岩及闪长岩中放射性元素U、Th、K如的含量高于世界平均值，同时也高于华北盆地及其周围地区的U、Th、K帕含量(25.89J×10”J/Cffl3)(中国科学院地质研究所地热组，1979);据计算，其衰变产生热为华北盆地的1-3倍（表3-1）。据此推断，东南沿海的放射性元素U、Th、K40蜕变产生热，亦可能是使区域地温场升高的因素之一。但此点尚需要在今后的大地热流研究中给以应有的注意。
 
  归纳上述可以得出以下二点认识：
 
  1)  岩石的矿物组成、结构和构造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、石英岩葶）同样具有较高的导热性；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则往往形成不同的地温分布特征；盆地中由于低热导率的岩石覆于高热导的基底隆起之上，则有较高的地温分布。在山区，高热导率的岩石直接出露地表，因散热快而具低地温分布。在垂直方向的岩石热导率的高低则表现为地温梯度的大、小之上。
 
  2)岩石中U、Th、K40的含量在地温分布中亦可能产生一定的影响；U，Th、K40的含量大大超过正常含量的岩石，其蜕变产生热，可能提高区域地温场，但对此尚要进一步研究，才可做出定量评价。