研究工作概况

7.1　研究工作概况

20世纪50年代就有地球物理学家提出，地壳磁性层底面的深度大约为20km。其根据是两个数据：磁铁矿的居里温度580℃；地温梯度的常见值每公里25～30℃。加热铁磁性或亚铁磁性物质，当温度上升超过某一特定温度后，就变成极弱的顺磁性物质，这一特定温度称为居里温度（Curie temperature）或居里点，记作T_c，以发现这一现象的皮埃尔·居里的姓氏命名。加热反铁磁性物质，当温度上升超过某一特定温度后，就变成极弱的顺磁性物质，这一特定温度称为奈尔温度（Néel temperature），记作TN，以发现这一现象并对磁学研究作出贡献的法国物理学家路易·奈耳（Louis Néel）的姓氏命名，路易·奈耳获得1970年诺贝尔物理学奖。

20世纪70年代，一些学者开始研究利用航磁数据计算地壳磁性层底面深度的方法，这个深度称为居里温度等温面深度CTD（Depth to Curie Temperature isotherm，CTD），也有人称之为磁性层底面深度MLBD（Magnetic Layer Bottom Depth，MLBD）。利用航磁数据计算CTD，首先用于地热调查，如果用于大范围地质调查，解决基础地质问题，由于CTD深度可能很深，则需要使用大面积的航磁数据，这只有少数国土面积大的国家或许多国家一起才有条件做到。现在有了覆盖全球的卫星磁测数据，利用这些数据计算磁化地壳的厚度以解决地质问题，具有很大的潜力。

20世纪80年代起，美国、日本以及地中海沿岸一些国家纷纷利用航磁数据计算CTD，主要目的是评估地热资源。

美国USGS的Richard Couch和Michael Gemperle利用加州中北部的航磁数据作谱分析，指出5处磁性层底面浅的地区，CTD小于10km。最近，斯坦福大学地球物理系与USGS合作，以加州作为试验区，对于利用CTD研究岩石圈热构造问题进行了进一步的研究。他们改进了功率密度谱方法，得到了CTD与热流有如下的逆相关关系：加州海岸山岭带的特点是热流密度高（80～85mW/m²）而CTD浅（20～30km）；加州内陆的峡谷带的特点是热流密度低（低于50mW/m²）而CTD较深（30～45km）。

日本的地热资源丰富，为了估算地热资源，制订开发计划，在九州、本州东北和北海道三处共约23×10⁴km²面积上，利用航磁数据计算了居里面的深度，深度范围为7～12km。在地热发育地区的边缘略深一些。日本于1984年绘制了全国CTD图，这张图与地壳热构造特点是一致的，如火山链地区地温梯度高，而弧前盆地区地温梯度低。CTD的变化范围10～20km。

在欧洲，中欧和科西嘉萨丁华力西稳定地块CTD为29～33km，与莫霍面一致；而从阿尔卑斯到亚平宁CTD为22～28km，明显比莫霍面浅。

在中国青藏高原、三江地区以及东南沿海，居里点等温面深度小于28km。在这些地区，热流密度高于50mW/m²，特别是在滇西一带，热流密度高达80mW/m²以上［1～5］。

一般认为，在大范围内根据长波长磁异常计算居里面深度，测区要足够大。但是，如果要得到可靠的计算结果，最小的测区范围应该是多大，这个问题目前还没有一致的认识。

中国原地矿部航空物探总队和北京计算中心的侯重初、李保国、刘寿彭和杨华四位科学家^［6］研究、编制了中国大陆居里温度等温面深度图。图幅几乎覆盖全部中国大陆（约8×10⁶km²，当时西藏尚未进行航磁测量）及部分海域。

德国和乌克兰的科学家共同编制了一幅1∶1000万的总磁异常图，其范围为东经5°～75°，北纬45°～70°，西边包括英国，东边包括西西伯利亚，面积约1000多万平方公里。他们利用编绘这幅图的约300万个数据，计算了欧洲大部分地区磁化地壳的厚度（即CTD），推断了磁化特点。计算推断结果：中欧古生代磁化地壳的平均厚度为23km，平均磁化强度为1.5A/m；东欧前寒武纪磁化地壳的平均厚度为40km，平均磁化强度为2.0A/m，地壳磁化强度的变化范围是0～4A/m^［7］。

近十年以来，由于德国CHAMP磁卫星测定了大量精确的数据，构建了一些岩石圈磁场模型，美国NASA、丹麦、印度的科学家利用等效源磁偶极子方法，计算出全球和地区的CTD，进而推断出热流密度分布。