[科普中國]-地熱特征

地熱正常動態(tài)

為了研究地熱正常動態(tài)特征,文獻1收集了226個地熱前兆觀測臺站的數據, 建立了地熱前兆應用數據庫. 通過對地熱前兆臺站觀測資料的整理分析, 將地熱正常動態(tài)分為地熱的長期正常動態(tài)和地熱的短期動態(tài)兩類, 歸納出6種類型的地熱長期正常動態(tài)和4種類型的地熱短期正常動態(tài), 并結合觀測點處的水文地質情況, 對不同的地熱正常動態(tài)類型的成因進行了初步分析。

長期動態(tài)特征地熱長期正常動態(tài)是指井孔觀測點處溫度的長期(最少1年)形態(tài)及特征變化，是正常的長期背景變化。長期正常動態(tài)可分為：穩(wěn)定型、漂移型、年周期型、近似長周期型、大幅度波動型和跳變型6種。

1. 穩(wěn)定型長期正常動態(tài)指的是井孔觀測點處的溫度隨時間變化較小，基本呈線性上升或下降，溫度年變幅不超過0．01℃的動態(tài)類型。

2. 漂移型長期正常動態(tài)指的是井孔觀測點處的溫度隨時間變化較大，基本呈線性上升或下降，溫度年變幅度超過0．01℃的動態(tài)類型，漂移型分為升溫漂移和降溫漂移兩種。

3. 年周期型長期正常動態(tài)指的是井孔觀測點處的溫度呈年周期變化的動態(tài)類型。

4. 近似長周期型長期正常動態(tài)指的是井孔觀測點處的溫度呈周期為1月至數月的長周期變化，周期形態(tài)相對較穩(wěn)定。

5. 大幅度波動型長期正常動態(tài)指的是井孔觀測點處的溫度隨時間變化較大，呈無規(guī)則長期波動的動態(tài)類型。

6. 跳變型長期正常動態(tài)指的是井孔觀測點處的溫度每年出現幾次溫度突升、突降的動態(tài)類型。

短期動態(tài)特征地熱短期正常動態(tài)是指井孔觀測點處溫度1天至1個月短期的形態(tài)及特征變化，是正常的短期背景變化，短期正常動態(tài)可分為：穩(wěn)定型、日周期型、固體潮型和短周期型4種形態(tài)。

1. 穩(wěn)定型短期正常動態(tài)是指井孔觀測點處的溫度月變幅在0.0020℃以內的動態(tài)類型，反映該觀測點溫度的短期動態(tài)變化是穩(wěn)定的。

2. 日周期型短期正常動態(tài)是指井孔觀測點處的溫度存在日周期的動態(tài)類型。

3. 固體潮型短期正常動態(tài)是指井孔觀測點處的溫度存在固體潮的日波和半日波分量的動態(tài)類型。

4. 短周期型短期正常動態(tài)是指井孔觀測點處的溫度存在周期為數分鐘至數百分鐘，幅度約千分之幾至百分之幾度的溫度波動變化的動態(tài)類型。

組合與變化井孔觀測點處的溫度長期動態(tài)與短期動態(tài)的常見組合有：

穩(wěn)定-穩(wěn)定型：長期動態(tài)和短期動態(tài)都是穩(wěn)定型的，如泉州臺、西寧臺等；

穩(wěn)定-短周期型：長期動態(tài)是穩(wěn)定型而短期動態(tài)是短周期型的，如上饒臺、平羅臺等；

漂移-穩(wěn)定型：長期動態(tài)是漂移型而短期動態(tài)是穩(wěn)定型的，如武都臺、大武臺等。

從地熱的正常動態(tài)中還可以類推得到以下幾種組合：

大幅度波動-短周期型，如巢湖臺、集寧臺等；

年周期-短周期型，如祁連臺、石嘴山臺等；

近似長周期-短周期型，如北川臺、臨汾臺等。

地熱長期動態(tài)形態(tài)和短期動態(tài)形態(tài)會發(fā)生變化，例如山東棲霞臺在汶川Ms8.0地震后，由短周期形態(tài)變?yōu)榉€(wěn)定形態(tài)，陜西洛南臺在地震后，由穩(wěn)定形態(tài)變?yōu)槎讨芷谛螒B(tài)。

中國大陸地熱從全球構造看，中國中西部的大部分地區(qū)處在歐亞板塊內部地殼隆起區(qū)和地殼沉降區(qū)，分別形成板內隆起斷裂型及板內沉降盆地型中低溫地熱資源。滇西、川西及藏南地處歐亞板塊和印度洋板塊的碰撞邊界，對形成板緣巖漿活動型高溫地熱資源極為有利。在上述大地構造環(huán)境下，形成了中西部具有不同溫度、礦化度和特殊化學成分的地熱資源。既有高溫蒸汽資源及中低溫地下熱水，又有淡熱水、高礦化熱鹵水及熱礦水，為地熱資源的綜合開發(fā)利用提供了資源保證。

中國大陸大地熱流以及其他巖石圈熱狀態(tài)參數的空間分布均表現出明顯的橫向變化：總體上，東、西部巖石圈地熱特征分別表現出從東向西和從南向北的變化趨勢；但沒有明顯的“南高北低”的特點。西部地區(qū)的印度-亞洲碰撞和東部地區(qū)的太平洋板塊俯沖過程制約著中國大陸巖石圈熱狀態(tài)的大尺度分布格局；同時由于各地質構造單元之間巖石圈成分結構等方面的差異，巖石圈熱狀態(tài)和力學強度顯示出中等尺度上的橫向不均勻。巖石圈熱狀態(tài)是影響中國大陸巖石圈力學強度的重要因素。利用大地熱流資料可以獲取關于地質構造單元的地殼平均生熱率和化學成分方面的有用信息。2

中國南方地熱根據中國南方地溫梯度和大地熱流數據各418個,文獻3編制了中國南方地溫梯度圖和中國南方大地熱流圖,研究了中國南方現今地溫梯度分布特征和大地熱流分布特征。結果顯示,中國南方地溫梯度介于7.82～162.5℃/km,平均24.1℃/km;大地熱流變化于22～220 mW/m之間,平均值為64.2 mW/m。東南沿海和滇西南地區(qū)為高地溫梯度分布區(qū),揚子地塊為中-低溫地溫梯度區(qū)。地溫梯度不僅與區(qū)域熱構造背景有關,還顯著地受地下水熱活動、斷裂以及地層熱導率影響。中國南方大地熱流東部、西南部高,中部低,且異常高值點主要沿板塊邊界縫合帶、深大斷裂活動帶分布。大地熱流與區(qū)域構造運動、最后一次熱事件發(fā)生的時間、巖石圈拉張程度、地殼厚度、殼內高導層埋深等因素具有明顯的相關性。