中国大陆地区大地热流数据汇编(第四版)

姜光政，高堋，饶松，张林友，唐晓音，黄方，赵平，庞忠和,何丽娟，胡圣标，汪集旸

1 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室，北京　100029 2 中国科学院大学，北京　100049 3 长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室，武汉　430100 4 西安交通大学，西安　710049 5 中国地震局地球物理研究所，北京　100081 6 中国科学院青藏高原研究所，北京　100101



中国大陆地区大地热流数据汇编(第四版)

姜光政1，2，高堋1，2，饶松3*，张林友1，2，唐晓音4，黄方5，赵平6，庞忠和1,何丽娟1，胡圣标1，汪集旸1

1 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室，北京100029 2 中国科学院大学，北京100049 3 长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室，武汉430100 4 西安交通大学，西安710049 5 中国地震局地球物理研究所，北京100081 6 中国科学院青藏高原研究所，北京100101

大地热流是表征地球内部热状态的重要参数，也是进行岩石圈热结构、地球动力学研究和区域地热资源潜力评价的必要参数.大地热流的测量和数据汇编是地热学研究的一项重要的基础性工作，目前我国已经分三版公开发表中国大陆地区大地热流数据862个，本文在第三版热流数据汇编的基础上，共计收集整理公开发表的热流数据345个，并在空白区开展了大地热流数据补充性测量，获得大地热流数据23个.本文将2001年以来新增的368个数据及第三版热流数据构建成中国大陆地区大地热流数据汇编(第四版).截止目前已汇编我国大陆地区热流数据1230个,其中A、B、C和D类数据分别占49.3%、34.2%、12.6%和3.9%，较第三版热流数据A类数据比重增加了2.9%.基于现有汇编数据更新了中国大陆地区大地热流测点图并进行了统计分析.相较于第三版汇编数据，热流测量空白区面积已显著减小，热流测点覆盖率低和平面分布不均一的缺陷得到改善，本次汇编填补了西藏阿里、贵州省、广西省以及吉林省的热流测量空白区.新版热流数据统计表明，中国大陆地区(含渤海海域)热流值范围为23～319 mW·m-2，平均值61.5±13.9 mW·m-2；除去受地下水活动影响强烈的D类数据，热流值范围30～140 mW·m-2，平均值60.4±12.3 mW·m-2.本次大地热流数据汇编结果显示，我国大陆地区热流分布格局总体仍表现为：东高、中低，西南高、西北低.在西太平洋板块俯冲远程效应影响下，中国东部表现为一个高热流带，自东南沿海向东北方向一直延伸到东北地区的松辽盆地、长白山一带；受控于新生代欧亚板块和印度板块碰撞影响，青藏高原高热流区主要集中在雅鲁藏布江缝合带和南北向展布的裂谷带，总体热流值向北逐渐降低，并伴随局部的高热流区，如东北缘的共和盆地；中部地区新生代以来构造活动相对微弱，为中-低热流背景.

大地热流；数据汇编；热流测量；中国大陆

1　引言

大地热流(简称热流)是地球内部热动力过程最直接的地表显示，反映了岩石圈的热状态和能量平衡，其中蕴涵着丰富的地质、地球物理和地球动力学信息(Furlong and Chapman,1987;Pollack et al.,1993;Sclater et al.,1980)，热流的分布与构造、岩浆活动和地壳的发育特点密切相关(Chapman and Furlong,1977;Chapman and Pollack,1975;Chapman and Rybach,1985)；此外，大地热流数据作为评价地热资源潜力的必要参数也具有重要的社会经济价值(Majorowicz and Grasby,2010;Tester et al.,2006).因而，大地热流数据的测量和汇编一直以来都是地热研究中重要的基础性工作.

中国科学院地质研究所(现中国科学院地质与地球物理研究所)地热研究组自1988年首次开展热流数据汇编以来，一直延续着对我国热流数据汇编的传统，先后共三次汇编并公开发表了862个大地热流数据(其中有46个大地热流数据因未公开发表而没有列举)(胡圣标等,2001;汪集旸和黄少鹏,1988;1990)；并不断在空白区域开展地热测量工作，为中国大陆地区岩石圈动力学研究和地热资源潜力评价积累了丰富的基础资料.

国际热流委员会(International Heat Flow Commission，IHFC)一直致力于收集和评价向其提交的全球热流数据，截止2011年1月更新的数据显示全球陆域共有大地热数据35523个，海域共有大地热流数据23013个(Davies,2013;Davies and Davies,2010).中国大陆地区的热流数据部分为胡圣标等(2001)第三版汇编的862个数据，此后尽管有相当数量的热流数据公开发表，但均未收录到全球大地热数据库中；中国海域部分的热流数据为Shi等(2003)汇编结果，此后徐行等(2006)、米立军等(2009)、唐晓音等(2014)先后发表了中国南海海域热流数据.2013年国际热流委员会的报告强调将继续接受全球高质量的热流数据，构建全球热流数据库(Global Heat Flow Database，GHGDB)，并敦促各国相关人员更新热流数据.

本次热流数据的汇编既是中国地热理论研究和生产实践的迫切需求，也是响应国际大地热委员会的号召参与构建全球热流数据库.热流数据的及时汇编保证了数据的时效性，也是对我国大地热流研究成果的总结.

2　大地热流数据汇编及测量

新版热流数据汇编的数据编号和数据结构均延续第三版.即编号从817开始，其中817-862为补充的第三版汇编时未发表的数据，863之后数据为本次汇编新增数据；数据结构仍延续第三版即包含序号、位置、经度、纬度、深度范围、地温梯度、热导率、实测热流值、校正热流值等11项基本参数(如表1).数据汇编所遵循的原则在延续第三版汇编的基础上，根据我国现有热流数据特征做出了以下两点修改：

(1)数据质量分类在遵循第二版和第三版的基础上进行了修改，对于深度小于100 m钻孔中所获得的热流数据不再将其归为质量较高的A、B类数据，因为深度小于100 m钻孔温度受地下水对流和地表温度扰动强烈.

(2)热流数据收录时考虑数据本身的质量的同时也考虑热流数据分布的区域性，考虑到四川盆地、渤海湾盆地、塔里木盆地和准噶尔盆地这四个区域热流数据已经很丰富，该区域的C类和D类数据则暂不收录，如王良书等(2005)、邱楠生等(2009).因为过多的质量参差不齐的数据相反会增加研究区热流的误差范围，降低高质量热流值的代表性.

根据我国热流数据测点分布不均的特征，针对我国热流数据分布较少的西藏阿里地区、青海共和盆地及东北地区开展了地热测量.在以上地区依据稳态、准稳态测温曲线及原位的热导率测试数据计算得到了A类热流数据19个、B类热流数据2个和C类热流数据2个.其中,在西藏阿里海拔5079 m处获得了我国目前海拔最高的热流数据,在胶东半岛堪称我国“黄金第一钻”的黄金勘探钻孔获得华北造山带地区的深井热流数据(Jiang et al.,2016).本次测量工作自2009年开始延续至今，既填补相当大面积的热流测量空白区，对区域热流分布格局也形成了更清楚的认识；尽管这些数据还没有公开发表，但考虑到地热理论研究和地热资源潜勘探评价对热流数据的迫切需要，本次汇编中我们给予收录，具体的数据我们也将陆续发表.

本次将汇编与测量的368个热流数据及第三版汇编数据汇编成了“中国大陆地区大地热流数据(第四版)”，如表1.

3　标化图件的绘制

为了便于交流，本次汇编首次利用国内广泛应用的地理信息系统MAPGIS6.7平台(由武汉中地信息工程有限公司研制的具有自主版权的大型基础地理信息系统软件)在标准的1∶5000万的MAPGIS底图上绘制了中国大陆地区大热流测点地理分布图(图1).热流测点地理分布图中以实心五角星和圆点分别表示本次汇编和此前的数据，并以不同的颜色表示热流值的范围.热流测点包含了表1所汇编的1230个热流数据11项基本参数，在MAPGIS6.7平台可实现单个数据属性的查询，并能按属性(如数据质量、热流值等)、区域分别查询和统计分析，实现了数据的智能化视图和管理.

新版中国大陆地区大地热流测点地理分布图(图1)表明，西藏、青海、广西、贵州、内蒙古及东北三省地区热流数据仍分布稀少，但相较于第三版汇编结果这些区域新增了高质量热流数据，我国热流数据覆盖率低和平面分布不均的状况得到了一定程度的改善.

表1　中国大陆地区大地热流数据汇编(续第三版)

续表1

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图1　中国大陆地区大地热流测点地理分布图(第四版)(构造分区据潘桂棠等，2009)Fig.1　Geographic distribution of heat flow sites in the continental area of China(4th edition)(Subdivision of tectonic units are modified from Pan et al.,2009)

图2　中国大陆地区不同质量热流数据直方图Fig.2　Histogram of the different quality categories of heat flow data in the continental area of China

4　热流汇编的新成果及认识

4.1新收录大地热流数据368个

本次汇编收集了发表在国内外期刊的大地热流数据345个，并且针对我国热流数据分布的现状重点在西藏、青海、吉林省和黑龙江省四个省区开展了大地热流测量，共计取得大地热流数据23个，共计新增热流数据368个.新增热流数据改善了我国大地热流数据覆盖率偏低的问题，填补了我国西藏阿里、贵州省、广西省以及吉林省的热流测量空白.

汇编结果统计分析表明(图2)，中国大陆地区实测热流值变化范围与第三版一致(23.4～319 mW·m-2)，算术平均值为61.5±13.9 mW·m-2，较第三版热流汇编的值(62.6±24.2 mW·m-2)略有减小.除去D类热流数据后，热流变化范围为30～140 mW·m-2，热流平均值为60.4±12.3 mW·m-2，对应质量类别加权平均值为60.6±16.0 mW·m-2(A、B、C和D类的加权因子分别取3、2、1和0).第四版汇编的热流数据库中A、B、C和D类数据分别占：49.3%、34.2%、12.6%和3.9%，与第三版汇编结果相比A类数据比重增加了2.9%，这主要归功于最新发表的热流数据大多依据连续稳态的测温曲线和原位样品热导率从而获得了高质量的热流数据.A、B、C三类数据分布符合正态分布特征，D类数据分布极其分散.

4.2热流分布格局新认识

汪集旸等(2012)依据汇编的921个数据更新了中国大陆地区热流分布图，本次汇编在此基础上增加了相当数量的热流数据，但中国大陆地区热流分布格局仍表现为：东高、中低，西南高、西北低(胡圣标等，2001；汪集旸等，2012).而且西藏地区数据稀少，热流分布图主要依据已有数据并结合水热活动、构造、深部地球物理特征及中国大陆地区热流-最新的构造热事件年龄关系增加的控制点绘制(Hu et al.，2000)，受研究者个人认识影响.因此，本文主要汇编热流数据，而不更新热流分布图.

依据最新的1230个热流数据测点分布图(图 1)及汪集旸等(2012)更新热流分布图可以看出：高热流区分布于活动的陆块(如华北陆块)及中-新生代造山系(西藏—三江造山系与武夷—云开—台湾造山系)，主要受晚中生代以来太平洋板块俯冲过程相伴的深部地幔对流以及新生代以来欧亚板块与印度板块碰撞所导致的地壳增厚和走滑拉分构造背景影响(何丽娟等，2001；Hu et al.,2000)；低热流区主要分布于稳定的克拉通陆块(如扬子陆块、塔里木陆块等)及古老的造山系(如天山—兴蒙造山系、秦祁昆造山系即中央造山系等)，主要是与稳定的构造背景、正常或偏厚的岩石圈厚度及相对较弱的中新生代构造-热活动有关(Hu et al.,2000).本次热流汇编对西藏和东北地区热流分布格局形成了更清楚的认识，并在西北的低热流背景区查明了局部的高热流区，是地热理论研究和地热资源勘探开发值得重点关注的区域.

(1)西藏地区的高热流区并不像以前认为的广泛分布，而是呈带状展布：东西方向上集中在雅鲁藏布江缝合带，向北各构造单元热流值逐渐降低；南北方向集中在羊八井—拉萨—那曲—古堆一带.西藏南部的高热流分布与藏南活动构造系及水热活动分布基本一致,集中分布在雅鲁藏布江缝合带一线(赵平等，2002).

(2)东北地区的松辽盆地及长白山一带，即大兴安岭一线以东地区，为一个高热流地区.其中松辽盆地热流值44.4～90 mW·m-2，平均热流值高达70.9±14.4 mW·m-2；长白山周边沉积盆地热流值高达79.9 mW·m-2.东北地区的高热流特征与新生代火山集中分布相一致，受西太平洋的俯冲引起的深部地幔对流影响显著(樊祺诚等，2007；江国明等，2012).

(3)在青海共和盆地获得的两个热流值分别高达136.6 mW·m-2(传导性，为A类热流数据)和123.1 mW·m-2(受对流影响，为C类热流数据)，在2800 m获得了180 ℃高温；推断该区域是与新生代岩浆活动相关的局部高热流区(孟元林等,1999)，是我国目前除西藏外最具增强型地热系统开发潜力的区域.

5　存在的问题

(1)本次汇编力求按照热流数据库要求全面收录热流数据的11项参数，但仍有少量数据未能获取部分参数(如计算热流值的深度范围)，这些参数在获取之后将会及时补充，同时也希望热流数据的发表者能够向我们提供部分未公开发表的部分参数.

(2)由于部分热流数据发表者未能公开热流数据的地理位置信息，并与作者联系仍未获取准确地理位置信息，这些数据暂未收录，如张鹏等(2007)、刘丽等(2007)等.

(3)本文主要目的是汇编我国新发表的热流数据，以供各不同专业背景研究者共同探讨研究；关于热流分布格局的认识仍不够全面和成熟，甚至有不当之处，但在后续工作中，我们会继续结合构造、地球物理等多方面的资料，进行深入研究.

致谢本文是对我国大地热流数据汇编工作的延续，也是对我国长期地热测量工作的汇编与总结，在此对所有从事大地热流测量及数据整理工作的单位和个人表示衷心感谢.本次热流数据测量得到了中国石化集团新星石油有限责任公司、中国石化集团东北油气分公司、青海水工环研究院、中铝矿业、山东黄金集团等相关单位的大力帮助，在此表示由衷的谢意.

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附中文参考文献

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(本文编辑胡素芳)

Compilation of heat flow data in the continental area of China (4thedition)

JIANG Guang-Zheng1,2,GAO Peng1,2,RAO Song3*,ZHANG Lin-You1,2,TANG Xiao-Yin4,HUANG Fang5,ZHAO Ping6,PANG Zhong-He1,HE Li-Juan1,HU Sheng-Biao1,WANG Ji-Yang1

1 State Key Laboratory of Lithospheric Evolution,Institute of Geology and Geophysics,Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029,China 2 University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China 3 Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources,Ministry of Education,Yangtze University, Wuhan 430100，China 4 Xi′an Jiaotong University，Xi′an 710049,China 5 Institute of Geophysics,China Earthquake Administration,Beijing 100081,China 6 The Institute of Tibetan Plateau Research,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100101,China

Terrestrial heat flow provides a direct surface indication of the thermal state within the Earth.It is a crucial parameter to reveal the lithospheric thermal structure,geodynamic processes and to evaluate the potential of geothermal resources.Measurements and compilations of heat flow data are considered as a fundamental work for geothermal study.Heat flow data in continental China have been published in three editions and the total number has reached 862 in 2001.Since then,no more compilation has been accomplished in the last 15 years.Upon the 3rdedition,368 new heat flow data have been compiled in this paper as the 4thedition.We gathered 345 newly published data during 2002 to 2016,together with 23 newly measured heat flow values in the blank areas e.g.the hinter land of the Tibetan Plateau,Changbai Mountain etc.In this updated heat flow data set (4thedition),the total number of data has reached 1230 and the data categories for A,B,C and D account for 49.3 %、34.2 %、12.6 % and 3.9 %,respectively.The heat flow values range from 30 to 140 mW·m-2with a mean of 60.4±12.3 mW·m-2excluded the data for category D.Based on the new data base,we updated the geographic distribution of heat flow sites in the continental area of China,which manifests significantly improvement on the coverage and the inhomogeneity of heat flows patial distribution.The overall heat flow pattern of in the continental area of China is featured as "high" in the eastern and southwestern areas while "low" in the central and northwestern parts.Affected by the far-field effect of the westward subduction of the pacific plate,the eastern high heat flow province extends from southeastern China to Songliao Basin and Changbai Mountain.Mainly controlled by the collision between the India Plate and the Eurasia Plate,the southwestern high heat flow province shows a belt distribution in the Yarlung-Zangbo Suture Zone in E-W direction and rift zones in S-N direction,meanwhile the values decreased from the south to the north.The central China,with relative week tectonic activities since Cenozoic,is a low-medium heat flow province.

Heat flow;Data complication;Heat flow measurements;Continental China

姜光政，高堋，饶松等.2016.中国大陆地区大地热流数据汇编(第四版).地球物理学报，59(8):2892-2910,

10.6038/cjg20160815.

Jiang G Z,Gao P,Rao S,et al.2016.Compilation of heat flow data in the continental area of China (4thedition).Chinese J.Geophys.(in Chinese),59(8):2892-2910,doi:10.6038/cjg20160815.

863项目“干热岩热能开发与综合利用关键技术研究”(2012AA052801)子课题和中国石化集团新星石油有限责任公司“全国干热岩资源潜力评价与示范靶区研究”(ZC0607-0007)课题资助.

姜光政，男，1987年生，构造地质学专业博士生，主要研究方向：大地热流测量，地热资源评价，干热岩型地热资源靶区识别.E-mail：guangzheng@mail.iggcas.ac.cn

饶松，男，1985年生，博士，毕业于中国科学院地质与地球物理研究所，主要从事地热学与石油地质学的研究.E-mail：raosong@mail.iggcas.ac.cn

10.6038/cjg20160815

P314

2016-01-27，2016-05-13收修定稿