工程地質

熱流與區域地質構造的關系

  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。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則高于平均值;而過渡區則接近于平均值。
 
  中國臺灣西藏及滇西地區,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,局部地區還可大大超過上述數字,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,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;但自中新生代以來特別是第三紀期間,華北斷塊發生了分化,東部華北盆地發生強烈的斷陷、下沉而導致了巖漿的侵入牙噴發,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,屬于穩定陸臺范疇。
 
  南部揚子斷塊區包括四川盆地、滇、黔、桂、湘、鄂等地區,亦為一穩定的地塊,熱流值多在40-50mW/m2,平均在45mW/m2左右。區內由于不同部位地質構造的差異,熱流值也有所不同。揚子斷塊區的中部、武陵一雪峰地區(武陵塊隆、鄂西塊隆)為一古陸,熱流值偏低,多在40mW/m2左右,與區域的地質構造性質十分吻合。在中下揚子斷陷中,由于構造和巖漿活動的增強,熱流值增高,一般大于50mW/mz。斷塊區西南部、川西南、黔西云南大部地區,新構造活動較強,地震經常發生,區域的熱流值增高,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定地塊,其周圍為華里西及海西期斷褶帶所環繞;這一地區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代構造強烈隆起區和活動區,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;它們中有現代裂谷和古裂谷。在熱流研究中發現,現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稱之為中國東部裂谷系(閻敦實等,1985);據研究這些地區的地質構造的發展及演變均具有中新生代裂谷的特征。然而,這些裂谷的發生、發展和消亡的時間是不同的。攀西裂谷是發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,其發生、發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。