Question

地下热水分布的地质背景

Answer 1

地热资源的形成和分布受到地质构造的控制。其中高温地热带(或地热田)的形成和展布与岩石圈板块的发生和演化有着密切的联系。根据板块构造学说，在漫长的地球发展过程中，地球表层岩石圈分成若干板块(图4.1)，板块之间经常发生规模不等的相对位移或错动，板块内部的构造运动则比较弱。

现代岩石圈板块的边缘地带必然是活动性最强的地带，既有历史上岩浆侵入、造山运动、变质作用、成矿作用等事件的发生，也是现代火山、地震活动的活跃地带，具有高热流的异常显示(图4.1)。从已知的全球高温地热带的分布位置来看，它们一般都出现在各大板块的边缘，成为板缘地热活动带。高温地热带大致分布在以下类型的地带(陈墨香等，1994)。

1)陆－陆碰撞带，即板块与板块之间的碰撞带。是板块会聚、碰撞带或造山带，岩石圈变形强烈，容易诱发深部的热量上升到地表，例如地中海－喜马拉雅地热带(图4.1)。

图4.1 岩石圈板块边界主要高温水热系统的全球分布(转引自Bowen，1989)

2)岛弧型地带。是板块消减带、俯冲带。岛弧是俯冲板块重熔部位，常形成火山岛弧型地热带(图4.2)，例如西太平洋岛弧地热带(图4.1)。

3)洋中脊。是新板块的滋生和扩张带，形成大洋洋中隆起带(图4.2)，例如大西洋中脊地热带(图4.1)。

图4.2 地幔对流和俯冲作用以及洋中脊、岛弧示意图(据Albu等，1997)

高温地热带的水热活动除了分布有不同温度的温泉外，大多具有各种高温地热显示，包括沸泉、间歇喷泉、喷泉、喷气孔、冒气地面、泥盆、硫气孔、水热爆炸等以及与上述显示有关的钙华、硅华、硫华、盐华等泉华沉积物。

板块内部是相对比较刚性的块体，也受到拉伸、剪切、挤压等地质作用，也发生过强烈的褶皱和升降运动，有岩浆侵入和变质作用，也有火山和地震活动，但与板缘地带相比要弱得多。已知的板块内部的水热活动区，绝大多数分布的是中低温地下热水，分布在地壳隆起区、褶皱山系和沉积盆地，无明显的带状分布，水热活动的热量主要来源于正常的或略为偏高的地热增温。板内地热活动区主要分布在以下地区或地带。

1)沉积盆地:是地壳的沉降区，在地下深处的含水层赋存的地下水往往具有较高的温度，成为中低温地下热水。例如我国的华北盆地、匈牙利的潘诺宁盆地、法国的巴黎盆地、俄罗斯西西伯利亚盆地等。

2)断裂带:在地壳隆起区沿一定规模的某些断裂带分布有中低温温泉。例如我国东南部(特别是福建、广东省)的众多温泉。

板块内部的水热活动在地表的地热显示，在隆起区主要是出露各种温泉，其水温一般均低于当地沸点，在少数温泉的泉口附近沉积有钙华。在沉积盆地内的深层地下热水在人工钻井揭露之前，在地表通常没有地热显示，或者只在盆地边缘有温泉出露，在钻井揭露之后可以抽吸出地下热水，有些钻井能自流热水。

我国的板块、亚板块和块体如图4.3所示。我国地处欧亚板块的东部，以大陆为主体，为印度板块、太平洋板块及菲律宾海板块所夹持。新生代以来，印度板块与欧亚板块的碰撞，使青藏高原不断隆升。台湾岛是环太平洋岛弧的一环，受菲律宾海板块和欧亚板块东侧碰撞的影响，中央山脉隆起成山。

中国大陆内部属于欧亚板块的东侧，在欧亚板块、印度板块、太平洋板块和菲律宾海板块的碰撞和俯冲机制作用下，由于有西伯利亚块体的阻抗，加上大陆内部各块体之间的相互作用，造成垂直与水平运动及内部显著变形，形成隆起、断陷相间的复杂而有序的构造格局。

我国作为欧亚板块的一部分，进一步可以分为黑龙江、华北、南华、南海、新疆、青藏等亚板块。每个亚板块内又可以分为若干块体，例如华北亚板块内有胶东－苏北－南黄海块体、河淮块体和鄂尔多斯块体;南华亚板块内包含有华南－东海块体、台湾块体等(图4.3)。

青藏亚板块内的西藏块体和喜马拉雅块体，特别是在两者的交界处，由于印度板块向北推挤和西伯利亚块体的阻抗，形成一系列规模巨大的断裂。台湾块体是菲律宾海板块与陆弧碰撞的边沿造山带，有3组规模巨大、活动性强的断裂，与地震、水热活动关系密切。在上述两个地带分布有高温地热系统。南华亚板块内的华南块体岩石圈厚度大，现代构造活动微弱，是比较稳定的块体，但处于张应力状态，发育有一系列以北东向为主的活动断裂，控制着许多中低温温泉的分布。其他块体内多是隆起与断陷相间，在断陷盆地深处多有中低温热水分布，在隆起山区则零星分布有中低温温泉。

图4.3 中国及邻区活动板块、亚板块和块体分布(据马杏垣等，1987，转引自陈墨香等，1994)