地热的成因——板块构造对热流的影响

  地热的形成有多种因素，主要是放射性元素的衰变。但板块构造对热流的影响也是不可忽视的（李春昱，1981）。地热与岩浆及火山活动有密切关系，而岩浆与火山活动则主要是受板块移动的影响。与岩浆活动有关的地热异常来源于热量在地壳浅部的瞬态储存(Muffler，1976)，玄武岩岩浆来源于地幔物质的部分熔融，酸性岩浆可以由地幔物质的部分熔融加上玄武岩浆的分异产生( Robinson，1976)，大陆上的地热资源可能和酸性火山活动伴生(Smithand Shaw，1973)。
  地球的热损耗总量中有30%以上是沿着狭长的洋中脊系统散发出来的，洋中脊上的火山活动可以归因于下伏地幔的压力释放熔融。在洋中脊上，海底扩张，从地幔涌上炽热岩浆，所以中脊带上的热流值是比较高的。太平洋、大西洋和印度洋中脊热流值最高均大于3-6HFU。离开中脊便逐渐减低，以至平均正常热流值(1.2-1.5HFU)。在板块的另一侧俯冲带上，一个板块俯冲于另一个板块之下，一般多是海洋板块向大陆板块下俯冲。沿俯冲带形成一个深海沟。由于地表温度较低，冷的地壳俯冲到地幔，以致地面下的热流值也随之降低，常低于IHFU。当俯冲板块前端进入上覆板块之下以后，俯冲带的前端部分熔融，形成安山岩岩浆，上升到地表或接近地表，构成火山岩或侵入岩体，热流值又随之增高。即便岩浆上升距地表尚有一定深度，也会形成区域性高热流区。大陆上张裂谷，热流值也是比较高的。贝加尔地带热流值为3.1HFU，可能是在断裂谷区地幔向上隆起的原因。
  根据各地热流值的变化和其在板块构造上的位置，可以绘出热流曲线和板块构造关系。也有人(Lee1970)认为大洋中脊平均热流值为1.90HFU，海沟平均热流值为1.16HFU，海盆为1.27HFU。
  在深海沟地带，热流降低，而且由于两个板块的相对挤压，以及上覆板块的静压力，压力是较大的，在这里可以生成高压低温变质带。变质矿物以蓝闪石为代表，所以叫做蓝闪石变质带或蓝片岩带。据实验岩石研究，蓝闪石形成条件，温度不超过400℃，压力大于4×108Pa。在上覆板块下部的中酸性岩浆活动带，由于岩浆从地幔上升，温度增高，接近地表，压力减低，形成低压高温变质带。
  变质矿物以红柱石为代表。红柱石是泥质岩石在侵入接触带上的接触变质矿物。
  在俯冲带上，俯冲的速度和地温梯度有密切关系，俯冲愈快，地温的梯度愈小，压力也愈大。据都城秋穗的划分，地温梯度大于25℃/km为低压变质，大于20℃／km小于25℃/km为中压变质，大于10℃／km小于20℃/km为高压变质。10℃/km的地温梯度状态是不稳定的。一旦俯冲停止或减缓，不但压力减小，而且地温也会随之增高。变质矿物也将随同发生变化。
  热流变化既是主要受板块活动的影响，则板块活动的时间距现代的远近，对当地热流变化有重要关系。时间愈远，影响愈小；反之，时间愈近，影响愈大。
  沿古生代板块俯冲带上的高压低温变质带，其地温梯度现在不一定很低。同样，高温低压变质带上的地温梯度现在不一定很高。中生代俯冲带上的高温、低温现在大概仍残留一定的影响。新生代的板块构造对现在热流的影响，则是比较显著的。
  根据Lubimova和Polyak (1969)研究欧亚大陆上的热流值，在波罗的海地盾为0.86，乌克兰地盾为0.70，印度地盾为0.92，西伯利亚地盾为1.0-1.1。
  这些古老岩石区都是比较低的。而阿尔卑斯则为2.2，高加索山为2.0，堪察加为2.4。这些新构造区的热流值都是比较高的。同样，在美国东部老构造区热流值为1.0-1.2，而西部新构造区为2。因此，他们认为：古老稳定区热流值减小，新生代褶皱区热流值增高。热流值的高低是和地质构造的造山时代密切相关的。新构造区热流值高，是由于放射性元素逐渐移至地表之故。热流变化确实和造山时代有密切关系，但与其说新构造区是由于放射性元素在地质时代晚期移近地表的原因，不如说是古代构造区岩浆活动时间已久，其影响逐渐消失的缘故。
  从上述情况可以看出：在空间关系上，热流高区是位于俯冲带的前方；在时间关系上，板块构造的俯冲时代愈晚，热流的影响愈大，而且俯冲的速度关系到地温梯度。