工程地質

熱流與區(qū)域地質構造的關系

  自70年代開展全球構造研究以來,熱流測量越來越引起地球物理和地質學家們的注意,以致使熱流研究成為全球構造理論———板塊學說的重要支柱之一。許多研究者指出,板塊自邊緣和板塊的內部有著不同的熱流值;不同的地質構造單元,熱流值也存在很大的差異。一般而言,在板塊的邊界上由于兩板塊的離合和深部的構造作用及物質的活動,常形成較高而又分散度大的熱流分布區(qū)。如太平洋板塊和歐亞板塊的結合帶,印度板塊與歐亞板塊的結合帶,都具有較高的熱流值。
 
  板塊內部具有較為均一的全球平均熱流值,但隨著板內構造活動強弱及時間的早晚,有的接近,有的則高于或低于平均熱流值。穩(wěn)定而又古老的斷塊(陸臺、地盾)一般偏低,構造活動強烈的火山型裂谷區(qū)則高于平均值;而過渡區(qū)則接近于平均值。
 
  中國臺灣西藏及滇西地區(qū),分別位于歐亞板塊與太平洋板塊,歐亞板塊與印度洋板塊的結合帶上,它們的熱流值多在42-146mW/m2之間,局部地區(qū)還可大大超過上述數(shù)字,反映了高熱流、高分散度的特征。
 
  華北盆地、鄂爾多斯盆地及其間的山西臺隆和魯西隆起都屬于華北斷塊區(qū),它是由前寒武紀結晶巖組成基底的古老地塊,應具有較低的熱流分布區(qū);但自中新生代以來特別是第三紀期間,華北斷塊發(fā)生了分化,東部華北盆地發(fā)生強烈的斷陷、下沉而導致了巖漿的侵入牙噴發(fā),并堆積了7-8km甚至lOkm以上的第三系沉積地層,形成由山西臺隆分隔的兩個性質不同的沉積盆地:華北中新生代沉積斷陷盆地鄂爾多斯中生代沉積盆地。前者構造活動{強烈,后者穩(wěn)定。二者的熱流值則有明顯的不同。華北盆地熱流較高平j60mW/m2左右,接近于全球平均值,與東北松遼盆地地質構造與熱流分布情況可以類比;鄂爾多斯盆地的平均熱流值為45mW/mz左右,低于全球平均值,屬于穩(wěn)定陸臺范疇。
 
  南部揚子斷塊區(qū)包括四川盆地、滇、黔、桂、湘、鄂等地區(qū),亦為一穩(wěn)定的地塊,熱流值多在40-50mW/m2,平均在45mW/m2左右。區(qū)內由于不同部位地質構造的差異,熱流值也有所不同。揚子斷塊區(qū)的中部、武陵一雪峰地區(qū)(武陵塊隆、鄂西塊隆)為一古陸,熱流值偏低,多在40mW/m2左右,與區(qū)域的地質構造性質十分吻合。在中下?lián)P子斷陷中,由于構造和巖漿活動的增強,熱流值增高,一般大于50mW/mz。斷塊區(qū)西南部、川西南、黔西云南大部地區(qū),新構造活動較強,地震經(jīng)常發(fā)生,區(qū)域的熱流值增高,多在50-60mW/m2之間,或更高。
 
  中國西部塔里木、準噶爾、柴達木三大盆地,均為古老的結晶巖為基底的穩(wěn)定地塊,其周圍為華里西及海西期斷褶帶所環(huán)繞;這一地區(qū)除柴達木盆地受西藏隆起影響、構造活動增強、熱流值較高外,一般均偏低,并多在40mW/m2左右,個別地區(qū)由于基底隆起或其他構造作用的影響,熱流可達40-50mW/m2;在塔里木斷塊的西北及西南為現(xiàn)代構造強烈隆起區(qū)和活動區(qū),應具有較高的熱流值,-但因缺少資料于此也就很難給以論證,這是今后研究中應給以注意的問題。
 
  在板塊之間或在板內的斷塊與斷塊之間,都存在著不同規(guī)模和類型的深大斷裂帶,而它們之中有的常以裂谷的形式存在。世界上著名的裂谷區(qū)有貝加爾、萊茵、東非、里奧格蘭德及奧斯陸等裂谷;它們中有現(xiàn)代裂谷和古裂谷。在熱流研究中發(fā)現(xiàn),現(xiàn)代裂谷特別是火山型的裂谷,都有高熱流和高分散度的特點如東非裂谷;而古裂谷是指已經(jīng)消亡的裂谷,隨著消亡時代由老到新,其熱流值也越來越高,如奧斯陸裂谷。一般而論,中新生代的裂谷熱流值一般接近或稍高于全球平均熱流值。上述特點與下述中國裂谷區(qū)的熱流分布特征是一致的。
 
  中國著名的裂谷有汾渭裂谷和攀西裂谷。許多研究者把華北盆地松遼盆地、長江中下游斷陷盆地等統(tǒng)稱之為中國東部裂谷系(閻敦實等,1985);據(jù)研究這些地區(qū)的地質構造的發(fā)展及演變均具有中新生代裂谷的特征。然而,這些裂谷的發(fā)生、發(fā)展和消亡的時間是不同的。攀西裂谷是發(fā)生于二疊紀至中生代早期消亡(李興唐,1987)是-占裂谷,其熱流值在27-99mW/m2(汪集吻,1988)。汾渭裂谷及東部裂谷系,其發(fā)生、發(fā)展和消亡的時間是在中生代第三紀及新生代早期;時代較晚,共熱流值如前所述多在60mW/m2左右,接近于全求平均值。由上可知,熱流的分布與變化與地質構造的關系是何等的密切。