中国陆域居里等温面深度特征

熊盛青, 杨海, 丁燕云, 李占奎

1 中国国土资源航空物探遥感中心， 北京　100083 2 国土资源部航空地球物理与遥感地质重点实验室， 北京　100083



中国陆域居里等温面深度特征

熊盛青1,2, 杨海1, 丁燕云1, 李占奎1

1 中国国土资源航空物探遥感中心， 北京100083 2 国土资源部航空地球物理与遥感地质重点实验室， 北京100083

基于最新编制的1/100万全国航陆域磁异常图数据，采用功率谱法对中国陆域的居里点深度进行了估算，获得了8004个居里点深度，完成了中国陆域居里面深度图的编制，首次完整的展现了中国陆域的居里面起伏特征.研究表明，居里面在稳定地块表现为坳陷，埋深为28～45 km，如塔里木盆地，准噶尔盆地，柴达木盆地，可可西里—巴颜喀拉坳陷区，扬子盆地区，华北盆地区，松辽盆地，二连盆地，巴彦浩特—武威—潮水盆地，珠江口—琼东南盆地等.华北盆地区的居里面深度与塔里木陆块和扬子陆块有较大的差异，相对偏浅，这可能与华北陆块遭受了复杂的后期改造，导致软流圈上隆和岩石圈减薄有关.可可西里—巴颜喀拉地块是青藏高原北部发育的呈NWW向展布的巨型居里面坳陷带，其原因是该地区发育大面积的三叠系沉积地层和较少的岩浆活动，这些稳定的地块都具有莫霍面隆起和居里面坳陷的特征.在活动频繁的造山带居里面以隆起为特征，埋深为18～26 km，如东北部山岭区、西北部山岭区、秦岭—大别山地区、西昆仑—西藏—三江—康滇地区、东南沿海地区等.这反映了构造运动及岩浆活动所引起的地壳地温梯度的差异.根据我国816个大地热流数据，对比研究居里面深度与地温梯度和大地热流的关系，结果显示居里面深度与热流值并非线性关系，居里面深度大于30 km时，热流值较低，均小于100 mW·m-2；在居里面深度小于30 km的地区，热流值变化范围较大.并且，随着热流值的升高，热流值有向中国东部沿海、藏南—三江地区、秦岭—大别地区、辽东等集中的趋势，这些地区都呈现出居里面隆起的特征，是地热资源勘探开发的重要远景区.

居里等温面； 大地构造； 大地热流； 功率谱法； 地热； 中国陆域

1　引言

居里等温面，简称居里面，首次出现于Spector和Grant(1970)的文献中，英译为“Curie Point isotherm”，Bhattacharyya和Lue(1975)沿用了这一概念，将其称为“Curie Point isotherm surface”.许多学者也给出了不同的称谓，如居里深度(Curie Depth)、居里点深度(Curie Point Depth)、居里温度等温面(Curie Temperature isotherm)、居里温度等温面深度(Depth to Curie Temperature isotherm, CTD)、磁性层底面深度(Magnetic Layer Bottom Depth, MLBD)等等.居里面实质上就是地球岩石圈上部磁性壳层的底界面.磁性壳层由具磁性的岩石矿物质组成，其中钛铁矿，磁黄铁矿的消磁温度为300～350 ℃，磁铁矿消磁温度为585 ℃，含钴镍铁矿的消磁温度为760～800 ℃.当含有上述矿物的岩石埋藏深度由地表向下增加，其温度也随之不断提高，当达到上述磁性矿物的消磁温度界面埋藏深度时，它们的铁磁性特征相继消失，该界面就称之为居里面.

居里面作为岩石圈的温度界面，展示了大陆地壳磁性层以及热流的分布状态，在大地构造、地震、地热、矿产资源、油气资源以及火山活动等研究中都有非常重要的意义(郝书俭等, 1982; 王钧等, 1990; 刘沈衡和申宁华, 1999; Tanaka et al., 1999; 熊盛青等, 2001, 2013, 2014; Ruiz and Introcaso, 2004; Chiozzi et al., 2005； Bilim, 2007; Trifonova et al., 2009; 刘益中等, 2012; Bansal et al., 2013).自20世纪80年代美国航空航天局(NASA)和美国地质调查局(USGS)在实施“MAGSAT”计划后几十年中，“Oersted and CHAMP”和“SWARM”计划的相继开展，掀起了国际上研究居里面的高潮，美国、日本、巴西、印度、东南亚、土耳其等国都对居里面进行了研究，探讨了大地构造格架、大地热流以及地震等与居里面的关系(Tanaka et al., 1999; Dolmaz et al., 2005; Bouligand et al., 2009; Rajaram et al., 2009; Guimaraes et al., 2014).

我国的居里面研究始于20世纪80年代，侯重初、李保国、刘寿彭、杨华(地矿部北京计算中心、地矿部航空物探总队)编制了1:1200万《磁性构造层底面深度图》，这幅基于老航磁资料编制的陆域及领域居里等温面深度图是我国目前唯一的全国性研究成果.张昌达等(2013)将侯重初和杨华的成果图件进行了简化，用等深线表示，从中国的地质特征出发对居里面特征进行了较为详细的阐述.也有许多学者对新疆、青藏高原、松辽盆地、南海、渤海、黄海等局部地区的居里面特征进行了研究，涉及大地构造、地热勘探、油气勘探、地震等多个领域(刘光夏等，1996；张先和赵丽，2003; 胡旭芝等，2006； 韩波，2008； 李春峰等，2009；吴招才等，2010； Gao et al., 2013).但是，由于当时科学技术条件的限制，航空磁测的精度较低，并且青藏高原西部还是航空磁测的空白区，导致计算的中国陆域居里面深度图也不完整.也没有开展过全国性的大地热流数据与居里面深度的对比研究.本文依据最新编制的全国航磁图数据，计算中国陆域的居里面深度，编制中国陆域居里面深度图，并对居里面特征及其与大地热流之间的关系进行研究.

2　居里面深度计算方法及结果分析

目前，基于磁异常来计算居里面深度的方法主要有两大类，一类是基于单体磁异常的谱分析方法(Vacquier and Affleck, 1941; Bhattacharyya and Leu, 1975)；另一类是基于统计磁异常分析(Spector and Grant, 1970)，主要计算方法有三种：

(1) 谱峰法(Spectral peak method)(Connard et al., 1983; Okubo et al., 1985; Blakely, 1988; Ross et al., 2004; Ravat et al., 2007)；

(2) 谱斜率法(Spectral slope method)(Hahn et al., 1976; Shuey et al., 1977; Agrawal et al., 1992)；

(3)基于自相似模型的幂定律改正(Power-law correction)(Maus et al., 1997; Ravat et al., 2007; Bouligand et al., 2009).

经反复对比试验，本次计算采用的方法是频率域高阶导数功率谱法，这种方法就是基于Spector-Grant在统计模型的基础得出的等效理论，即多个横向随机分布物体磁场频谱的统计平均值与单个物体磁场等效(Spector and Grant, 1970).方法原理与计算方法详见侯重初(1989)论文，在此不再赘述.这种以区域磁异常组合为基础的方法被许多的学者广泛应用(Connard et al., 1983； Okubo et al., 1985; Blakely, 1988; Tanaka et al ., 1999; 胡旭芝等, 2006; 李春峰等, 2009)，并获得了理想的结果.

截至2011年底，中国陆域基本实现了航空磁力测量全覆盖，共完成各类比例尺(1∶100万—1∶5千)航空磁测568个测区的测量和解释工作.编图共选择使用了409个测区的航磁数据，其中包括143个高精度航磁数据，266个中精度测量数据.编制最终图件覆盖面积为979.6万km2.居里点深度的计算就是基于该新编制完成的1∶100万中国陆域航磁ΔT化极场网格数据.采用中国国土资源航空物探遥感中心自主研发的GeoProbe MAGER软件完成数据处理与成图.计算的步骤如下：

(1) 以中国陆域全变倾角化极磁场数据为数据源进行计算，数据的网格为5 km×5 km；

(2) 根据全区磁异常特征，确定一适当大小的方形窗口及其滑动距离，滑动窗口纵横向可以重叠，窗口的大小以选4～6 倍的顶部埋深为宜，经过多模型和实测数据的反复试验，本次计算确定滑动窗口大小为100 km×100 km；

(3) 计算窗口内数据的对数功率谱；

(4) 根据对数功率谱计算直立棱柱体的顶深、中心深度或底面深度，并把底面深度值放在窗口中心作为该点处的居里面深度；

(5) 按照沿测线与测点方向分别重叠50 km滑动距离移动窗口至下一个位置进行计算，重复(1)和(2)两步，直至得到全区反演居里面结果，共获得8004个深度点；

(6) 编制中国陆域居里面深度图如图1所示.

侯重初等于20世纪80年代编制的《磁性构造层底面深度图》是我国最早开展全国性居里面研究的成果，该成果几乎覆盖了除青藏高原西部以外的整个中国陆域.通过对比分析，主要地区的居里面深度特征如表1所示，两幅居里面深度图显示的特征对应较好，在相应的地区都具有一致的居里面特征，如在塔里木盆地、四川盆地、松辽盆地、准噶尔盆地等地区都呈现出居里面坳陷的特征，在东南沿海、拉萨等地区都是居里面隆起区.在某些地区也出现了一定的差异，如巴颜喀拉地区虽然都呈现居里面坳陷的特征，但新的计算结果所显示的居里面坳陷程度要更深一些.两个版本的计算结果所显示的居里面深度特征是一致的，但新的计算结果普遍偏浅6～10 km.这可能主要是由两方面原因导致，一是原始数据有差异，本次计算是基于全国最新编制的1/100万中国陆域航磁图；二是数据处理方法的差异，如侯重初(1989)在计算居里面深度之前，仅对中国东部的数据进行了分带化极处理，西部地区未做细分.本次计算采用的全国航磁数据都统一进行了化极处理.

表1　居里面深度计算结果对比表Table 1　Comparison of Curie point depth

图1　中国陆域居里面深度图Fig.1　Chinese continental Curie point isotherm map

3　中国陆域居里等温面特征

我国陆域居里面深度变化特征较好的反映了深部构造格局及深部岩石圈地温梯度变化规律.经过多年研究证实，在稳定的克拉通陆块区居里面显示为深的块状拗陷区，在活动性大的造山系及岩浆岩发育区居里面主要反映为浅的区域性隆起区.

3.1居里面坳陷区

以30 km等深线可圈出几片大范围的居里面坳陷区，其范围大体上与稳定地块相符，如塔里木盆地、华北盆地区、扬子盆地区、准噶尔盆地、柴达木盆地、可可西里—巴颜喀拉坳陷区、松辽盆地、二连盆地、巴彦浩特—武威—潮水盆地、珠江口—琼东南盆地等.居里面埋深主要在28～45 km之间(图1).总体上显示为块状深坳陷区，反映为构造相对稳定的基岩沉降区，充填并保存的沉积地层厚达万米以上，热流值较低.

(1) 塔里木盆地

居里面总体上显示为块状沉降区，埋深变化范围22～42 km之间，大部分在30～40 km之间.据准噶尔—天山—塔里木地学断面反映出塔里木盆地之下为地幔隆起，顶部深度约为40～50 km，地壳平均速度为6.36 km·s-1，与已知克拉通陆壳的厚度和速度值相近，为一刚性地块(高锐等，2002).依据居里面深度变化将其划分为2个居里面隆起带和3个坳陷区.2个隆起带是：阿克苏—库鲁克塔格隆起带、柯坪南—塔克拉玛干隆起带，居里面深度22～26 km；3个居里面坳陷是区：和田坳陷区、北纬40°坳陷区和库车坳陷区，深度34～42 km.

居里面深度变化清晰的展现了塔里木盆地的大地构造特征(图2)，2个居里面隆起带反映了塔北隆起和中央隆起带；3个居里面坳陷区分别对应西南坳陷、北部坳陷带以及库车坳陷.柯坪南—塔克拉玛干隆起带是塔里木盆地中部规模较大的局部居里面隆起带，位置上与塔里木中部的重、磁高异常带相符，它将塔里木盆地的居里面坳陷特征分为南北两个部分.高锐等(2002)通过深地震探测获得塔中隆起Moho深度为(40±2)km，莫霍面也呈现上隆特征.经钻孔揭露证实，该带主要为一隐伏岩浆岩带，发育了明显变质、变形的晋宁期火山岩与侵入岩(万天丰，2011).吴根耀等(2006)认为该带是晋宁期的古碰撞带，在此之前一直存在南塔里木和北塔里木两个地块，晋宁期才碰撞拼合成为完整的塔里木板块.居里面隆起特征显示了该隐伏岩浆岩带的残余热状态.

(2) 华北盆地区

包括鄂尔多斯盆地、沁水盆地、渤海湾盆地、华北南部盆地.居里面总体上显示为块状沉降区，表现出隆起和坳陷相间的团块状，埋深变化范围18～37 km之间.据喀喇沁旗—随县地学断面反映出华北平原区之下地幔顶部深度约29～38 km(图3).经对比石家庄以南的居里面大部分达到了莫霍面附近，甚至嵌入莫霍面之下约1～6 km，说明上地幔顶部或壳幔过渡层可能也是具有磁性的，其原因还有待进一步研究.

居里面深度值表明(图4)，华北盆地区居里面埋深起伏变化大，并且居里面深度较塔里木盆地和扬子盆地区偏浅，揭示了华北地区自中生代以来遭受了强烈的改造，软流圈上隆及岩石圈的减薄，使华北陆块的地壳热结构显得尤为复杂.

图2　塔里木盆地居里面特征(大地构造单元划分引自李丕龙等，2010)Fig.2　Curie point isotherm of Tarim basin(Tectonic units from Li et al., 2010)

图3　喀喇沁旗—随县剖面磁性层居里面分布Fig.3　Curie point isotherm of Kalaqinqi-Suixian geoscience transects

图4　华北盆地区居里面特征Fig.4　Curie point isotherm of North China basin area

鄂尔多斯盆地有2个居里面坳陷区，分布在盆地的中北部，埋深都在28～36 km，围绕坳陷区的隆起区居里面埋深在20～26 km.地震测深剖面显示，盆地莫霍面深度大约为39～46 km，地壳平均速度较高，约6.3 km·s-1，壳内无低速层发育，反映了鄂尔多斯地块内部变形弱的稳定构造特征(邓晋福等，2007).盆地内居里面深度均浅于莫霍面深度.沁水盆地呈南北向展布的居里面坳陷，埋深在28～36 km.渤海湾—华北南部盆地居里面的起伏变化较大，约18～30 km.除渤海湾盆地北部的辽东湾居里面较浅外，其他地区居里面普遍较深.平原地区居里面变化较剧烈，居里面有从陆地向渤海有明显变浅的趋势；太行山以东、郯庐断裂带以西的河淮平原居里面亦表现出隆起和坳陷相间的团块状结构，深度为23～34 km.

在华北陆块北缘、鲁西—山东半岛、郯庐断裂带变质基岩和岩浆岩大面积出露，表明这些区域岩浆活动强烈，因而使大地热流值升高，居里面均显示出条带状上隆，埋深为18～23 km.

(3) 扬子盆地区

包括四川盆地、江汉盆地、南黄海—苏北盆地、右江—十万大山盆地，居里面总体上显示为块状沉降区，埋深变化范围在25～40 km之间.

四川盆地是我国中西部非常重要的含油气盆地，地壳厚度约41～43 km，地壳平均速度约6.15 km·s-1，上地幔顶部介质速度约8.15～8.20 km·s-1，地壳、上地幔结构稳定，与鄂尔多斯盆地、塔里木盆地相似，为典型的克拉通地壳结构特征(嘉世旭等，2014).四川盆地居里面主要有2处坳陷：雅安—绵阳坳陷区和湘鄂西—黔西南坳陷区，埋深为28～40 km，中部被华蓥山断裂带所分隔，华蓥山断裂北至万源，经达县南至宜宾，在华蓥山地区有峨眉山玄武岩出露，表明该断裂带在二叠纪时为一切穿硅镁层的深大断裂，是岩浆活动的通道，居里面呈一相对的“凹中隆”，埋深为29～32 km，表明在深部仍有一定的岩浆热活动.盆地西部龙门山断裂带，是目前十分活跃的断裂带之一，地震活动频繁，也呈现为“凹中隆”特征.江汉盆地主要为居里面坳陷区，其坳陷程度不及四川盆地，埋深在26～33 km之间.两个盆地起伏变化幅度较小，仅南侧的贵阳—威信地区和四川盆地的宣汉—阆中地区为居里面隆起区，前者居里面埋深为22～26 km，并呈北西向的条带状，后者埋深为24～26 km，呈块状分布特点.

下扬子及雪峰山地区居里面埋深起伏变化大，多以团块状、条带状隆起和坳陷为特点.南黄海—苏北盆地、右江—十万大山盆地为居里面坳陷区，埋深为25～36 km.南京地区、雪峰山—南昌地区居里面埋深浅，为18～24 km.

(4) 可可西里—巴颜喀拉坳陷区

可可西里—巴颜喀拉褶皱带，位于青藏高原北东部，北至昆仑山，南抵金沙江，西起帕米尔高原，东达龙门山.在中国地质图上可以清晰的分辨该区域，因其发育大面积的三叠系沉积地层和较少的岩浆活动，三叠系的沉积岩厚度可达10000 m左右.嘉世旭等(2014)在松潘—甘孜地区地震测深显示，该地区地壳厚约53～57 km，地壳平均速度约6.23 km·s-1.居里面显示为东宽西窄的长条状坳陷带，埋深为30～44 km，成为青藏高原居里面埋深最大的地区，仅在甘孜—班玛一带发育一条宽约200 km、埋深为20～25 km、走向北东向的居里面隆起带.

(5) 准噶尔盆地

准噶尔盆地是在前寒武系结晶基底与前石炭系褶皱基底的基础上发展起来的大型沉积盆地(何登发等，2005).盆地中部居里面呈坳陷性质，埋深在28～38 km之间.盆地周围有3处隆起，分别为准噶尔北部隆起、西部的车排子隆起以及准东隆起，居里面埋深较浅，为20～28 km.准噶尔盆地整体呈居里面坳陷特征，但坳陷程度较塔里木盆地、四川盆地浅，地震测深资料显示，盆地莫霍面深度变化较大，介于44～56 km之间，有向南北两侧加深的趋势，出现盆地特有的中心莫霍面隆起现象(熊小松等，2010).大地热流资料显示，该盆地热流值较低，为一典型的“冷盆地”.

(6) 柴达木盆地

柴达木盆地地理位置特殊，受到了印度板块、西伯利亚板块以及太平洋板块的共同影响，围绕中部刚性基底周边发育了祁连山、东昆仑及阿尔金三大构造体系，盆地内新生代地层发育良好，最大厚度超过12 km(吕宝凤等，2011).居里面呈坳陷性质，埋深在26～40 km之间.地震测深显示，柴达木盆地正好处于一个莫霍面斜坡，深度由52 km加深到75 km.

(7) 松辽盆地

盆地是在比较稳定的环境下形成的，沉积盖层厚度大，虽然在中生代岩浆活动频繁，但规模不大，分布局限，对居里面分布状态影响不大，居里面仍呈坳陷性质，埋深主要在26～32之间.在长春—哈尔滨—绥化一线呈居里面隆起，这些地区都广泛出露华力西期花岗岩，残余岩浆的热活动以及放射性放热可能是导致居里面隆起的主要原因，埋深为21～26 km.大庆地区位于松辽盆地中部，该区主要呈现出“凹中隆”的居里面特征，埋深为24～26 km.满洲里—绥芬河地学断面显示松辽盆地位于莫霍面隆起，地壳平均速度为6.15～6.40 km·s-1，莫霍面埋深30～40 km.

(8) 二连盆地

盆地也是在比较稳定的环境下形成的，沉积盖层厚度大，在中生代岩浆活动频繁，在火山活动区居里等温面隆升非常明显，表明来自深部强烈的岩浆或其它地热活动对居里面分布状态有一定的影响.盆地区居里面起伏变化较大，岩浆活动剧烈的东北部和中偏西部居里面埋深很浅，为19～24 km，南部和最西部地区为居里面坳陷区，埋深为25～30 km.

(9) 巴彦浩特—武威—潮水盆地

这3个盆地位于河西走廊东部，是该区最重要的盆地群.由于它们是在相对稳定的环境下形成的，岩浆活动微弱，居里面埋深也相对较大，为25～33 km，其中南部和北部为居里面坳陷区，埋深为26～33 km，中部为宽约50 km、呈东西向展布的居里面隆起带，埋深小于25 km.

(10) 珠江口—琼东南盆地

盆地处于较稳定的构造环境中，沉积地层厚度大，岩浆活动频繁，多以花岗岩侵入为主，因此显示为居里面隆起.居里面走向与磁异常走向大体是一致的.由北向南有2个隆坳相间的特征区，而且居里面隆坳大体与盆地中发育的隆起和坳陷相对应.如分布于珠江口盆地北部的珠一坳陷、琼东南盆地为居里面坳陷区，埋深为26～36 km.

3.2居里面隆起区

以埋深小于26 km等深线圈出地区为磁性层减薄或居里面隆起的地带，这些地带大体上与造山系对应.比较明显的主要分布于我国东北部山岭区、西北部山岭区、秦岭—大别山地区、西昆仑—西藏—三江—康滇地区、东南沿海地区等，居里面埋藏深度主要在20～26 km之间.总体上显示为条块状、条带状，反映出这些地区构造活动性大、岩浆活动剧烈或较剧烈，热流值高.

(1) 东北部山岭区

包括大兴安岭、张广才岭、燕山及胶辽山地，居里面显示为隆起区带，埋深18～24 km，局部地区埋深为25～26 km.地壳测深揭示，这些地区地壳内发育低速、低阻层带，其埋藏深度与居里面深度吻合，推断壳内孕育有高温热矿化水及岩浆房，壳内部分岩石发生了消磁及局部重熔活动.地质资料也证实这些地区分布了大量不同时期的花岗岩，放射性放热也可能是地温升高的原因之一.

(2) 西北部山岭区

包括阿尔泰山、天山、阿尔金山、北山、东昆仑及祁连山，居里面显示为隆起区带，埋深19～24 km，这些地区岩浆活动强烈，热流值高而发生消磁作用，具磁性的老变质岩大面积出露，导致居里面埋深浅(或磁性层薄).发育其中的盆地和沉积坳陷区居里面埋深增大为25～32 km，如酒泉盆地、伊宁盆地、焉耆坳陷、库米什坳陷、哈拉湖—苏干湖坳陷等.

(3) 秦岭—大别地区

秦岭—大别地区位于中央造山带的东段，是扬子与华北陆块间陆—陆碰撞造山带.深地震探测结果表明大别构造带具有典型的俯冲、碰撞造山带地壳结构特征，保存有大量碰撞挤压及伸展拆离构造，造成居里面埋深起伏变化较大.地壳厚度变化范围为29～40 km，平均为34 km，地壳厚度较薄，无山根(高山等，1999).在洛南至红安段居里面埋深最浅，为19～24 km，最大起伏有5 km左右，东部过红安、西部过洛南后居里面埋深增大，为25～29 km，在西安南部局部埋深可达30～33 km，东段进入合肥盆地后居里面埋深由南往北逐渐变深.

(4) 西昆仑—西藏—三江—康滇地区

从居里面深度图可以看出，大致沿西昆仑北缘、拜若布错、西金乌兰、玉树、康定、雷波、昭通、广南一线以南，包括西昆仑、西藏、三江流域及康滇的广大地区，为一大片居里面隆起区.在该区域内发育有我国规模最大、连贯最好的蛇绿岩带和数条板块缝合带，构造上最显著的特点是地壳内叠瓦构造十分发育，是印度板块向欧亚板块俯冲、碰撞和挤压，形成前陆褶皱带的结果.同时伴随构造变动，在晚古生代和中新生代岩浆活动剧烈，使该区域地温升高而发生消磁，磁性层变薄.居里面深度图显示，该区总体上为居里面隆起区，埋深主要在18～27 km，局部地区为28～30 km，个别可达32 km.不同地区居里面埋深是有差别的，西昆仑呈现为隆坳的团块状，隆起区埋深为20～25 km，坳陷区埋深26～30 km.

西藏地区居里面埋深最浅，呈现为大面积隆起区，埋深为18～30 km.南部雅鲁藏布江流域及拉萨地块呈东西向隆起.西藏中南部埋深较浅，有3个隆起中心，分别位于西部的改则地区、中部的申扎南地区和东部的那曲地区，居里面埋深为18～23 km，著名的羊八井、那曲地热田就位于东部隆起中心.从反演结果看，西藏地区居里面埋深除扎达—定日坳陷区、羌塘盆地埋深达26～33 km外，一般在20 km左右，很少超过25 km，表明西藏地区地壳温度较周缘块体高.

位于扬子陆块区西部的三江流域和康滇基底断隆带，居里面深度范围在20～33 km之间，个别地区浅至18～24 km.北部的若尔盖地块及四川陆块，居里点深度均在30 km以下.上扬子的川南滇北地区也属陆块，但其居里点深度较浅，局部地区浅至20 km，推断是海西期及以后受构造运动影响产生岩浆活动而使地温升高所致.褶皱带地区，一般居里深度较浅，玉树—义敦褶皱带及金沙江褶皱带，居里面深度为20～25 km.雅鲁藏布江结合带居里深度较上二者深，约为26～30 km.楚雄盆地、思茅盆地沉积厚度大，构造稳定居里点深度大，为26～33 km.康定、西昌南经会理到元谋，是攀西裂谷的轴部，居里深度呈南北向浅埋区，而两侧(西侧楚雄盆地、东侧四川盆地等)为居里面深埋区，说明至今裂谷带之下的热源物质仍较两侧丰富，符合地温场的分布规律.总的来说，本区的居里等温面的起伏形态自东向西为南北、北西、北西西走向，与本区地质构造线大体相符.

(5) 东南沿海地区

范围包括上海、杭州、铅山、汝城、北海一线以东至海岸线地区.该区构造变动和岩浆活动强烈，地面出露的主要是含放射性元素较丰富的中生代壳熔性花岗岩及火山岩，表明我国东南沿海陆壳曾在中生代时期受到强烈改造.目前壳层已经基本冷却稳定，结晶及磁化作用转移至壳下，居里面在下降和调整.壳块趋向固结稳定状态，地表展布的主要是对流及残余热型低中温温泉.

居里面深度图显示出，东南沿海地区居里面埋深起伏变化较大，形态多呈团块状和不规则块状，埋深最浅为19 km，最深为30 km，多数埋藏深度在20～26 km之间.可以看出，居里面深部浅于莫霍面深度(30～32 km)，仅局部地区埋深与莫霍面一致，如泉州、汕头地壳测深揭示，居里面与地壳底面(莫霍面)埋藏深度基本一致.

4　居里等温面与大地热流

大地热流简称热流，是表征地壳浅部热状态的一个综合参数，也是深部温度计算的最重要参数.中国的大地热流测量始于20世纪70年代初，汪集旸和黄少鹏(1990)和胡圣标等(2001)分别发表了中国大陆地区大地热流数据汇编第二版和第三版.数据显示，截止1999年，中国大陆地区共有热流数据862个.此后，相继在四川、江汉、塔里木和渤海盆地获得了一批新的热流数据，如今热流数据总数已达921个，本文收集了第二版和第三版数据汇编的816个热流数据，其分布如图5所示.由图中可以看出，热流数据主要集中在东南沿海以及华北地区，西北、西南、东北等地数据较少，存在大量的空白区.居里面作为下地壳乃至上地幔的一个温度界面，与热流有非常密切的关系，两者相互补充、相辅相成，对岩石圈结构研究具有重要意义.

2011年，中国科学院地质与地球物理研究所编制了新版的热流图(汪集旸等，2012)，图上显示西藏—三江地区，东南沿海，华北地区，松辽盆地等地出现较高的热流值，内蒙—兴安地区，塔里木盆地，准噶尔盆地，柴达木盆地，扬子盆地区等均呈现低热流背景(图6).热流分布状态与居里面有很好的一致性，在西藏—三江地区、东南沿海等地有较高的大地热流值，居里面也以隆起为特征；在塔里木盆地，准噶尔盆地，柴达木盆地，扬子盆地区等热流值较低的区域，居里面显示坳陷的特征；华北地区，松辽盆地等热流值相对较高的地区，其居里面特征也明显不同于塔里木盆地和扬子盆地区，埋深较浅.

图5　中国热流数据分布(热流数据来源于(汪集旸和黄少鹏，1990；胡圣标等，2001)Fig.5　Distribution of heat flow data in China(heat flow data from Wang and Huang, 1990; Hu et al, 2001)

图6　2011年编制中国大陆地区热流图(修改自汪集旸等，2012)Fig.6　Heat flow map of China (modified after Wang et al., 2012)

图7　大地热流分布与居里面深度关系Fig.7　Relationship between Curie point depth and heat flow

为了研究热流值与居里面的关系，本文将大地热流值划分为不同的区间进行研究(图7).热流值介于0至40 mW·m-2的有99个数据，主要分布在准噶尔盆地、塔里木盆地、柴达木盆地、四川盆地、京津冀等地，以居里面坳陷为主，部分分布在居里面隆起及其边缘.热流值介于40至50 mW·m-2的有135个数据，主要分布在准噶尔盆地、四川盆地、塔里木盆地，华北、辽东等地，以居里面坳陷区为主，部分分布在居里面隆起及其边缘.热流值介于50至60 mW·m-2的有138个数据，数据也主要分布在准噶尔盆地、塔里木盆地、鄂尔多斯盆地、四川盆地、华北盆地.热流值介于60至70 mW·m-2的有204个数据，数据主要分布在东部沿海、汾渭裂谷、康滇裂谷、胶辽等地，以居里面隆起为特征.热流值介于70至80 mW·m-2的有138个数据，主要分布在东部沿海、秦岭—大别、胶辽、京津冀等地，主要处于居里面隆起区及其边缘梯度带.热流值大于80 mW·m-2的有102个数据，主要分布在东部沿海、秦岭—大别、藏南—三江、辽东等地区，以居里面隆起为主.可以看出，随着热流值的升高，热流值有向中国东部沿海、藏南—三江地区、秦岭—大别地区、辽东等集中的趋势，这些地区都具有居里面隆起的特征，也是地热资源勘探开发的重要远景区.

按照热流值的位置提取了对应的居里面深度值，将热流值及地温梯度与居里面深度值进行相关性分析，相关系数分别为-0.153和-0.051，可以看出居里面深度与大地热流及地温梯度呈弱的负相关，没有很好的线性关系.但是，由图8和图9可以看出，随着居里面深度增加，地温梯度和热流值都发生了显著的降低.居里面深度大于30 km时，热流值明显降低，均小于100 mW·m-2.在居里面深度较浅(<30 km)的地区，热流值变化范围较大.因为居里面主要反映的是地壳深部的热状态，而大地热流所受的控制因素较多.地温梯度也有类似的变化规律，居里面深度大于30 km时，地温梯度均小于50 K·km-1.

图8　居里面深度与热流值分布散点图Fig.8　Scatter diagram of Curie point depth and heat flow values

图9　居里面深度与地温梯度分布散点图Fig.9　Scatter diagram of Curie point depth and geothermal gradient

5　结论

5.1稳定的地块都以居里面坳陷为特征，居里面埋深为28～45 km，如准噶尔盆地、塔里木盆地、柴达木盆地、扬子盆地区、华北盆地区、松辽盆地、二连盆地、可可西里—巴颜喀拉坳陷区等.塔里木盆地与扬子盆地区的居里面坳陷特征十分明显，显示了刚性基底的特征，居里面埋深约28～42 km.可可西里—巴颜喀拉坳陷区以巨厚的沉积和较少的构造、岩浆活动为特征，呈现出NWW向展布的居里面坳陷，埋深为30～45 km.华北盆地区居里面特征变化较大，因该地区自中生代以来遭受了强烈的改造，软流圈上隆及岩石圈的减薄，使华北陆块的地壳热结构显得尤为复杂.居里面深度明显浅于塔里木盆地与扬子盆地区，埋深为18～37 km.松辽盆地也具有相对较高的大地热流值，居里面埋深较浅，为26～32 km.5.2居里面在活动的褶皱带都呈现出隆起特征，比较明显的主要分布于我国东北部山岭区、西北部山岭区、秦岭—大别山地区、西昆仑—西藏—三江—康滇地区、东南沿海地区等，居里面埋藏深度主要在20～26 km之间.反映出这些地区构造活动性大、岩浆活动剧烈或较剧烈，热流值高.东北部山岭区，围绕松辽盆地都有大面积多期次的花岗岩分布，说明该区构造、岩浆活动十分活跃，地震测深显示，在地壳内存在低阻、低速层，推测为高温卤水或岩浆囊.因此，岩浆活动可能是东北部山岭区居里面隆起的主要原因，居里面埋深约18～26 km.西昆仑—西藏—三江—康滇地区是我国最大的一条居里面隆起带，显示了印度板块与欧亚板块碰撞产生的一系列地温异常.

5.3居里面深度与816个大地热流值得对比分析结果显示热流值及地温梯度与居里面深度值呈弱的负相关，但是不具有简单的线性关系，随着居里面深度增加，地温梯度和热流值都发生了显著的降低，当居里面埋深达到30 km以上，热流值均小于100 mW·m-2，地温梯度均小于50 K·km-1.

致谢本文中国陆域居里面深度图的编制工作是在中国国土资源航空物探遥感中心多年工作基础上完成的，集合了前人的许多宝贵成果.在此，感谢为此工作曾付出辛苦的同仁们！感谢匿名审稿专家提出的宝贵意见！

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(本文编辑刘少华)

Characteristics of Chinese continent Curie point isotherm

XIONG Sheng-Qing1, 2, YANG Hai1, DING Yan-Yun1, LI Zhan-Kui1

1ChinaAeroGeophysicalSurvey&RemoteSensingCenterforLand&Resources,Beijing100083,China2KeyLaboratoryofAirborneGeophysicsandRemoteSensingGeology,MinistryofLandandResources,Beijing100083,China

Based on the latest compiled 1/100 million aeromagnetic map data, the Curie point depth was estimated by power spectrum method. The calculation obtained 8004 Curie point depth values in Chinese continent. Eventually, we completely compiled the Chinese continental Curie point isotherm map. This map first fully shows the characteristics of Chinese continental Curie point depth. The study shows that Curie point isotherm is characterized by depression inside the stable blocks with the depth of 28～45 km, such as the Tarim Basin, Junggar Basin, Qaidam Basin, Hoh Xil-Bayan Har Depression area, the Yangtze Basin area, North China basin area, Songliao Basin, Erlian Basin, Bayan-Wuwei-Chaoshui basin, Pearl River Estuary-southeast Hainan basin. The Curie depth of North China basin area is shallower than Tarim continent block and Yangtze continent block, which may be related to North China block suffered a complex post-transformation and resulted in the asthenosphere upwelling and lithospheric thinning. Hoh Xil-Bayan Har block is a NWW trending Curie point isotherm depression area lies within western Tibetan Plauteau, because the area developed a large area of the Triassic sedimentary and less magmatism. The stable blocks coincidently have Moho uplift and Curie point isotherm depression. Conversely, the Curie point isotherm of active orogenic belt is characterized by uplift with the depth of 18～26 km, such as the Northeast mountain area, Northwest mountain area, Qinling-Dabie Mountain area, West Kunlun-Tibet-Sanjiang-Kangdian area, the southeast coastal areas and so on. The uplift reflects the geothermal gradient difference caused by tectonic and magmatic activities. A collection of 816 heat flow data from published literatures are applied to study the relationship between Curie point isotherm and heat flow. The results show that there is not a simply linear relationship between the depth and heat flow, however, when the depth is greater than 30 km, the heat flow values are less than 100 mW·m-2. While the Curie point depth is less than 30 km, the heat flow values are varied in a wide range. The high heat flow values are gathered to the east coast of China, southern Tibet-Sanjiang area, Qinling-Dabie area, east of Liaoning Province where are characterized by uplift of Curie point isotherm. These areas are prospects for future geothermal exploration.

Curie point isotherm; Tectonic; Heat flow; Power spectral method; Geothermal; Chinese continent

10.6038/cjg20161008.Xiong S Q, Yang H, Ding Y Y, et al. 2016. Characteristics of Chinese continent Curie point isotherm.ChineseJ.Geophys. (in Chinese),59(10):3604-3617,doi:10.6038/cjg20161008.

国家地质矿产调查评价专项“中国陆域航磁特征及地质构造研究”项目(1212011087009)与国家863主题项目“航空地球物理遥感综合探测技术与解释系统研究”课题(2013AA063905)联合资助.

熊盛青，男，1963年生，教授级高级工程师，博士生导师.长期从事航空地球物理、遥感技术及其地学应用研究工作，现任中国国土资源航空物探遥感中心总工程师.E-mail:xsq@agrs.cn

10.6038/cjg20161008

P541,P314

2015-10-10，2015-12-12收修定稿

熊盛青, 杨海, 丁燕云等. 2016. 中国陆域居里等温面深度特征.地球物理学报，59(10):3604-3617,