工程地質(zhì)

熱流與區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系

  自70年代開展全球構(gòu)造研究以來,熱流測量越來越引起地球物理和地質(zhì)學(xué)家們的注意,以致使熱流研究成為全球構(gòu)造理論———板塊學(xué)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(nèi)部有著不同的熱流值;不同的地質(zhì)構(gòu)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(gòu)造作用及物質(zhì)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(jié)合帶,印度板塊與歐亞板塊的結(jié)合帶,都具有較高的熱流值。
 
  板塊內(nèi)部具有較為均一的全球平均熱流值,但隨著板內(nèi)構(gòu)造活動強(qiáng)弱及時(shí)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(gòu)造活動強(qiáng)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(jié)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(jì)結(jié)晶巖組成基底的古老地塊,應(yīng)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(jì)期間,華北斷塊發(fā)生了分化,東部華北盆地發(fā)生強(qiáng)烈的斷陷、下沉而導(dǎo)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(gè)性質(zhì)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(gòu)造活動{強(qiáng)烈,后者穩(wěn)定。二者的熱流值則有明顯的不同。華北盆地?zé)?/a>流較高平j(luò)60mW/m2左右,接近于全球平均值,與東北松遼盆地地質(zhì)構(gòu)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(yáng)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(nèi)由于不同部位地質(zhì)構(gòu)造的差異,熱流值也有所不同。揚(yáng)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(zhì)構(gòu)造性質(zhì)十分吻合。在中下?lián)P子斷陷中,由于構(gòu)造和巖漿活動的增強(qiáng),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(gòu)造活動較強(qiáng),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(zhǔn)噶爾、柴達(dá)木三大盆地,均為古老的結(jié)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(dá)木盆地受西藏隆起影響、構(gòu)造活動增強(qiáng)、熱流值較高外,一般均偏低,并多在40mW/m2左右,個(gè)別地區(qū)由于基底隆起或其他構(gòu)造作用的影響,熱流可達(dá)40-50mW/m2;在塔里木斷塊的西北及西南為現(xiàn)代構(gòu)造強(qiáng)烈隆起區(qū)和活動區(qū),應(yīng)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(yīng)給以注意的問題。
 
  在板塊之間或在板內(nèi)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(diǎn)如東非裂谷;而古裂谷是指已經(jīng)消亡的裂谷,隨著消亡時(shí)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(diǎn)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(shí)等,1985);據(jù)研究這些地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)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(shí)間是不同的。攀西裂谷是發(fā)生于二疊紀(jì)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(shí)間是在中生代第三紀(jì)及新生代早期;時(shí)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(zhì)構(gòu)造的關(guān)系是何等的密切。