大陆岩石圈的热结构及其意义-地球科学进展.PDFVIP

维普资讯 地球科学进晨 学 科 发 展 与 研 究 1990．№ ．6 大陆岩石圈的热结构及其意义 石 耀 霖 (中国科 学院中国科技大学研 究生院地 学部 ) 摘 要 ：肌 国内外地 热 段惠的观测钎 完方法厦其进展入手 ，论述 了岩石 圈热结 构的分布特点与板快的关 系，区域性构造过程 的复杂热效应．水 文地质过程厦其热效 应 ，岩石 圈的热状态厦其决定的岩石 圈的流 变性 ，地球 的热历史厦其l早期热结构 。 同时对 加强我 国大陆岩石 圈热结构研 究提 出 了具体 建议 关键词 ：大陆岩石瞄 热结构 岩石圈的热结构对地球的动力学过程有重大影响 地幔对流被广泛地认为是热驱动的． 地球在生成凝聚的过程 中的原始热，棱 幔分异过程 中重力位能释放转化的热，散 射 性 元 素 (包括地球形成早期短半衰期放射性元素 )的蜕变热 ，提供 了地球内部动力过程 的 巨大 能 源 岩石 固的热状态决定着岩石圈的流变和物理性质，从而影响着构造变形的特征和地质演 化 过程 ，也影响着地震波传掭的速度和衰减及地磁、重力等地球物理场分布 。因此对岩石 圈热 结构的研究必然成为地球物理学和地质学及它们的重要分支 (如构造物理学 地球动∞学、 地球化学 、岩石学等 )的共 同研究对象．同时在地热、石油 、矿山等与国民经济密切相关的 方面也会发挥 巨大 的作用 。 一 、 地热状态的观测 确定岩石圈的热状态是一件困难的任务 ，因为地球内部绝大部分 区域的温度是无法直接 测量的。地温和地热流量的直接观测提供现今地表的热状态 ，地球物理方法间接反映现今深 部地 热状态 ，地席 学方法可 以估计地质历史时期中岩石图的热状态 。 ； 大地热流量是研究岩石 圈现今热状态的基本资料 ，其测量可归为地热梯度和岩石导热率 岫测量。为了排陈地表气温变化，特别是年变和长周期气候变化的影响 ．大陆上地热梯度的 ’ 测量必须在足谚深度的钻 孔或矿 井中进行 ．而钻井过程又会破坏岩体本身原有的平 衡 热状 态 。这些都使得工作变得困难 、费时和高成本。与大陆情况成鲜明对照 ．在海洋底部水温常 ． 年相对恒定 ，只要把探头插入海底松散沉积物中浅表部位 ．就可以在很短时间内测定地温拂 度 ．并现场或采样测定岩石导热率．从而测定地热流量。类似地 ，人们在大陆地区的朔诮或 水库进行地热测量 ，尽管在水温年变 、地形 、沉积校正等方面比海底测量复杂一些 ．但 比大 陆钻孔测量仍要省钱省时很多。 收稿 日期 ：l989年 7月 3 目 - - 14—— 维普资讯 多种地球物理手段可 以间接估计现今深部热状态 岩石内部P波速度随温 度 升 高 丽 降 低 ；当温度低于熔点mS波速度对温度不敏感 ，但 一旦发生局部熔融， s波速度便迅速降低 ， 而且地震渡衰减迅速增大 ，Q值降低．因此地震波的速度和吸收可以用来估计存 在 部分熔融 的温度 区间 实验室对地幔物质波速和温度关系的研究可以用于从野外观测到的Pn速度推测 地热流量 (Black andBraile l982) 铁磁性物质在居里温度之上失去铁磁性 ．这 样地 磁 测量估算的磁性层下边界的温度太体对应于居里温度 。岩石 电阻率与温度有关，局部熔融 时电导率会有大的增加 ．大地 电磁测量结果被用来确定部分熔融区和岩石 圈的底面 ，但在利 用 电磁资料时应注意电阻率与含水量也有关。在对孔隙水成分和含量有了解 的条件下，地 电 方 法可 以用来研究地热 田温度结构 。水平温差可 以弓f起密度变化和重力异常 ．不过在 区分重 力异常 中的与热有关部分和其他构造成