全球地表热流场

地表热流是表征地球内部热状态的一个物理量。对于这一物理量的观测与研究，各国都非常重视。但它的观测和确定相当困难，不能像地震方法、电磁方法、重力方法那样进行大范围的连续观测，只能逐个点地进行。在实际测量工作中，要排除诸如气候变化等各种各样的干扰因素。为了得到可靠的测量结果，大陆地区的热流测量需在不小于1km的深度下进行，但海洋地区的深海钻孔和只穿进沉积岩几米深的测量数据给出相同的结果，其原因通常认为是两极冰山融化后的低温水流向了整个海洋底部，在海底形成了一个稳定的低温层，保护着下面的热稳定。

1975年查普曼和波拉克（Chapman and Pollack）利用已有的测量数据（覆盖面不足42%），结合地质构造和地质年代资料，分析揭示热流和地表地质构造的年龄有很好的相关性：虽然不同的地区各有特点，但总的来说，大陆地区最近的构造活动的地质年代越年轻热流越大，海洋地区海底年龄越小热流越大。根据这种相关性可以在一定精度下内插出全球热流，进而将全球热流表示成球函数级数的形式。图20-4就是取到第12阶的球谐分析结果。

全球热流分布图展示：

（1）大陆地区热流与地质构造间显示出依存关系。一般而言，越年轻、越活跃的构造活动区，其热流值越高，反之，越古老、越稳定的地块，热流值越低。图20-5中A—A表示大陆热流随地质构造单元年龄增长而减小。图20-5中B—B表示大陆热流值高低不仅取决于其所属地质构造单元的年龄，还与该单元所经历最后一次构造运动或热事件的时间有密切关系。如新生代地区的热流值约83.7m W/m2，而前寒武纪地盾约41.0m W/m2。表20-5是华北及邻区部分热流数据，表明：华北地台古老基岩出露隆起区为低热流区，热流值为

图20-4 全球地表热流分布（单位：m W/m2）（Sassetal，1981）

46.06m W/m2；华北地台新生代强烈拗陷地带为高热流区，热流值为71.18m W/m2。

表20-5 华北及邻区部分热流数据

（2）海底热流与海底年龄及与海底至大洋中脊距离显示出很好的相关性。简单说来，高温炽热新洋底在大洋中脊处产生后，随着向两侧扩张，不断冷却下来。热流由海岭处高值42～84m W/m2向两侧降低，至正常海盆已降至50m W/m2左右。同时，随着远离大洋中脊，海底年龄也不断增大。对此，斯克莱特和弗朗切蒂奥做了热流与洋底至大洋中脊距离关系（图20-6）以及热流与海底年龄关系（图20-7）的理论计算，结果与观测数据甚为一致。

图20-5 大陆热流与地质构造年龄的关系

1—新生代活动；2—中生代活动；3—海西造山带；

4—加里东造山带；5—前寒武纪地台；

6—前寒武纪地质

（3）大陆与海底的地热比较。人们对地球上最明显的两大地理单元（大陆与大洋）的热流分布值非常感兴趣。表20-6给出了地球上各种构造地区及海陆两大区的平均热流值。

图20-6 海底热流与其至大洋中脊距离关系

图20-7 海底热流 海底年龄关系

表20-6 各构造单元的热流统计值

该表最突出的特点是大陆平均值和海洋平均值几乎相等，约为61.5m W/m2。这种现象通常认为是由于大陆热流是由花岗层放射性衰变的热源直接提供的，取热产量A为3.04× 10-3m W/m2，厚度h为20km，那么相应热流值为q=Ah=60.8m W/m2。然而，海底热流是由于软流层物质（从海岭处涌出，从海沟处下沉）在对流中将深部热量携带上来的。因此，海底热流分布极不均匀，海岭处与海沟处相差悬殊。这与实测结果一致。