雄安牛驼镇凸起区高渗性白云岩对上覆地层温度场的影响

王朱亭，胡圣标，王一波，姜光政，张超

1 中国矿业大学矿业工程学院，徐州江苏 221116 2 中国科学院地质与地球物理研究所，北京 100029 3 成都理工大学，成都 610059

0 引言

大地热流是地球内部热动力过程在地表最直接的体现，反映了岩石圈热状态和能量的平衡，其中蕴含着丰富的地质、地球物理和地球动力学信息(Furlong and Chapman, 2013; He, 2015; Hu et al., 2000).因而，开展大地热流测量是研究区域现今地温场特征和深部岩石圈热结构最为重要的工作之一.大地热流的定义为单位面积、单位时间以热传导的方式由地球内部传输至地表，而后散发到太空中的热量.由于大地热流的热传导属性，使得其在计算的过程中会受到许多因素的影响，尤其是地下水对流等(胡圣标等, 2001; 姜光政等, 2016; 汪集暘, 2015).而大地热流在数值上等于地温梯度与岩石热导率的乘积，对热流值计算的影响最终归根于地层温度波动和岩石热导率差异上.因此，对计算出的热流值的可靠性分析同样是一项重要工作.通常，在热流数值汇编的过程中，根据热流值的质量或可靠性把其划分为A、B、C、D类等(汪集旸和汪缉安, 1986).

对于大地热流计算过程中的影响因素，从不同的尺度可以划分为：(1)浅部影响因素.主要包括地下水活动和岩石热导率差异两个方面；地下水的流动会对地层温度有着显著的影响，在补给区，地下冷水的下渗会将围岩中的热量带走，促使该区域热流值低于背景热流值；在迁流区，地下水以水平运动为主，沿途不断吸收围岩的热量，热流值沿地下水流方向逐渐增加，局部地段的热流值近似于背景热流值；在排泄区，地下水将深部的热量携带至浅部，使地表热流值显著增加.岩石热导率对热流值计算的影响主要体现在在基岩起伏区上覆沉积盖层段，由于基岩相对于上覆沉积岩具有更高的热导率，热量在向上传输的过程中会优先向基岩凸起区汇聚，最终造成基岩凸起区沉积盖层段相对于凹陷区沉积盖层具有更高的地温梯度值或热流值.(2)深部控制因素.对于构造稳定区，主要包括地壳厚度、放射性生热率等，上地壳中异常富集的放射性生热元素会造成地表热流异常；对于构造活跃区，岩浆作用、火山活动等同样会对地表热流值产生巨大的影响.

对于牛驼镇凸起区，其浅表存在热异常，沉积盖层段的地温梯度值达45.0 ℃·km-1以上，地表热流值在90.0 mW·m-2左右(陈墨香等, 1982; 李卫卫等, 2014; 王朱亭等, 2019).对于其热异常的成因，不同的学者开展了相应的研究，认为渤海湾盆地岩石圈的减薄且破碎，地幔物质的上涌使得该区域具有较高的热背景，同时浅部基岩起伏产生的热折射及地下水对流共同造成了该区域的热异常(Guo et al., 2019; Yue et al., 2019; Chun and Jiang, 2018; Ting and Wei, 2021).但是，上述研究主要是从深部构造热活动和浅部热量再分配等方面进行的概述性描述，缺少相应的量化研究，尤其是针对岩溶型白云岩层高渗性对上覆地层温度影响大小的研究尚为空白.本文以牛驼镇凸起及周边区域钻井测温、岩石热物性测试、钻井地层数据为基础，结合数值模拟手段，开展白云岩层高渗性对上覆地层段热流值计算影响大小的研究.

1 区域地质背景

牛驼镇凸起位于渤海湾盆地西部，处于冀中坳陷区中央基岩凸起带上，总体呈北东向展布，面积约为400 km2.凸起区的西部为徐水凹陷，北部为廊坊—固安凹陷，东部为霸县凹陷，南部为保定凹陷、饶阳凹陷等(杨海盟等, 2014; 于长春等, 2017).新生界地层作为凸起区盖层覆盖全区，岩性主要为砂泥岩；中、古生界地层因受中新生代时期的构造作用，地层抬升遭受剥蚀，使得该地层在区内大部分缺失，造成新生界地层直接覆盖在元古界白云岩层之上；太古界地层主要以片麻岩、花岗片麻岩、变粒岩等结晶变质岩为主，主要分布在牛驼镇凸起北西侧固安断裂、东侧牛东断裂形成的斜坡带上，根据已知的钻井地层信息，该岩层最浅埋深仅为1.6 km左右(图 1)(Wang et al., 2019b; 陈墨香等, 1982; 何登发等, 2018a).最后，牛驼镇凸起区断裂构造广泛发育，如东侧的牛东断裂、南侧的徐水—雄县断裂、西侧的牛西或容城断裂等，由于上述断裂主要发育在拉张构造环境下，断层均为正断层，断层深度不等，有些断裂深度可达变质结晶基地.作为渤海湾盆地的一部分，牛驼镇凸起发育有一套太古宙-古元古代变质结晶基底；中元古代华北克拉通经历陆内裂谷作用，主要发育浅海相碳酸盐岩，沉积了较厚的地层；新元古代-古生代, 构造活动以整体性的升降运动为主，地层而遭受长期剥蚀；新近纪-第四纪,牛驼镇凸起区进入坳陷演化阶段，整体以沉降为主(常健等，2016；何登发等, 2018b).

2 地热地质背景

2.1 钻井测温曲线

钻井测温是获取一个地区现今地温场最直接的手段，根据钻井测温曲线获取的地温梯度值也是大地热流计算过程中一个重要的环节.虽然钻井测温曲线记录的是不同深度钻井液的温度，但根据钻井测温曲线的形态可以反映出相应的地热地质信息，如导水断裂的位置、地层渗透性及地下水的补给与排泄等(饶松等, 2016; 徐明等, 2011).对于以热传导为主的测温曲线，受岩石热导率的影响，地层温度随深度表现为全井段线性或分段线性增加；当钻井遭遇导水断裂或高渗层时，测温曲线会偏离线性，呈现局部升温或降温；在地下水的补给区，钻井测温曲线呈“下凹型”，在地下水的排泄区，测温曲线呈“上凸型”，上凸和下凹的形态与幅度取决于地下水上涌或下渗的速率(Wang et al., 2019a).由于钻井测温曲线具有上述重要的地热地质属性，在本次研究过程中，共涉及6口钻井测温曲线，其中实际测量4口(安01、温泉花园3、天骥井、献县)，搜集2口(岔2、岔9). 钻井测温曲线如图2所示.

图1 (a) 牛驼镇凸起及周边区域地质构造； (b) 连井剖面； (c) 地层剖面图(李卫卫，2014)Fig.1 (a) Geological structure map of Niutuozhen uplift and its surrounding area； (b) Connecting-well profiles； (c) Stratigraphic section

图2 牛驼镇凸起及周边钻井测温曲线(Wang et al., 2021；常健等, 2016; 姚亚辉等, 2020)Fig.2 Borehole temperature logging in Niutuozhen uplift

图中，安01和温泉花园3井位于牛驼镇凸起区，献县井位于牛驼镇凸起东南部献县凸起区，天骥井位于东部沧县隆起区；这些钻井典型的特征是钻探揭示白云岩层，而白云岩层温度较为特殊，不同于传导型测温曲线地层温度随深度的线性增加，也不同于导水断裂造成地层温度的强烈波动，该岩层温度表现为高度均一化.对于安01井，钻井地层包含底部1000 m厚度的变质基岩层，从测温曲线线性特征可以看出热量在底部变质基岩层段内的传输以热传导为主，因而该岩层地层温度能够反映该区域深部温度场特征，同时通过该层段计算的热流值也是后续开展数值模拟研究一个重要的边界条件.对于岔2井和岔9井，其位于牛驼镇凸起东部相邻的霸县凹陷区内，钻井地层为沉积砂岩等，温度随深度线性增大；同其他测温曲线相比，由于这两口钻井位于凹陷区内，在同等埋深下地层温度相对较低.

根据最小二乘法对上述钻井测温曲线沉积盖层段的地温梯度值进行计算(Bullard, 1939)，线性回归方程式如下：

T(z)=T0+GZ，

(1)

其中G代表地温度，℃·km-1；T0代表恒温带温度，一般用多年平均气温值代替；T(z)代表深度Z处的温度值，最终计算的结果如表1所示.

表1 代表性钻井沉积盖层段地温梯度值Table 1 Geothermal gradient in the sedimentary layer for the typical boreholes

从表中可以看出，在白云岩层埋深较浅的基岩凸起地区，沉积盖层段地温梯度值异常高，以安01井为例，盖层段的地温梯度值高达50.8 ℃·km-1，关于其成因机制，通常认为热导率差值产生的热折射以及白云岩高渗性产生的地下水对流共同造成牛驼镇凸起区浅表温度异常.同时，通过对比表中不同钻井沉积盖层段的地温梯度值，可以发现随着白云岩层埋深的增大或沉积层厚度的增加，盖层段的地温梯度值逐渐减小并趋于正常(表1)，可认为渤海湾盆地沉积层段地温梯度正常值在36.0 ℃·km-1左右.这表明，一定厚度的白云岩层由于其高渗性产生的地下水对流对上覆地层温度影响的幅度与范围同样具有一定的大小，当沉积盖层厚度足够大时，白云岩层由于其物性特征对上覆地层温度或地温梯度值的影响可以或略不计.温泉花园3和献县井的盖层埋深仅差135 m，而盖层段地温梯度差值在10.0 ℃·km-1左右.二者较大差异的原因可能为：从构造单元划分看，温泉花园3井位于冀中坳陷内牛驼镇凸起区而献县井位于沧县隆起献县凸起区，两者凸起区和周边凹陷区沉积盖层厚度差异大小及沉积岩与基岩热导率差异大小的不同都会对凸起区沉积盖层段地温梯度的大小产生影响.总之，由于渤海湾盆地内广泛发育有岩溶型白云岩层，而其层内热对流效应确实能够造成浅表异常，因而研究其高渗性对上覆地层温度场的影响大小与范围对后续地表热流值可靠性分析及岩石圈热结构研究有重要的意义.

2.2 岩石热导率和生热率

在本次研究中，实际测量加搜集共计获取牛驼镇凸起及其周边区域213块钻井岩心样品的热导率值(Wang et al., 2021；Yue et al., 2019；Cui et al., 2019)；其中包含52块沉积砂岩，115块白云岩及46块变质基岩.测量结果如图3所示.对于沉积盖层段的砂泥岩，其热导率值的范围为0.62～6.81，主要分布区间为1.0～3.0，平均值为2.15，石英含量越高其热导率值越大；对于白云岩层段，热导率值异常高，范围为2.24～14，主要集中分布在4.0到8.0之间，平均值高达5.46，该层段热导率值较大的跨度范围与其泥质含量有关，泥质含量越高其热导率率值越小；对于底部变质基岩层段，岩性主要为片麻岩、变粒岩等，其热导率的范围为1.69～6.65，平均值为3.13.对于岩石生热率，实际测量15块沉积砂岩样品，范围为0.15～1.95，平均值为0.98；白云岩共计84块，范围为0.03～3.29，主要集中分布与0.03到1.0之间，平均值为0.56；对于变质基岩层段，其生热率值的范围为0.03～4.27，平均值为0.79.根据上述描述，可以看出该区域沉积盖层段及底部变质基岩层段相对于白云岩层段具有较小的岩石热导率以及较高的岩石生热率值.上述岩石热物性资料是后续温度场分析、热流值计算及数值模拟研究重要的参考依据.

图3 不同类型岩石样品热导率和生热率值Fig.3 Thermal conductivity and radioactive heat production for different rock types

2.3 大地热流分析

由于大地热流值在数值生等于地温梯度与岩石热导率的乘积，根据傅里叶定律(Powell et al., 1988)，热流值可以由公式计算得出：

(2)

其中，Q为大地热流，mW·m-2；K为岩石热导率，W·m-1·K-1； dT/dZ为地温梯度，℃·km-1.负号代表大地热流方向与地温梯度方向相反，通常情况下，对于特定的钻孔而言，大地热流值可以视为定值.

在本次热流分析中，首先对渤海湾盆地热流分布特征进行统计分析，结合安01井底部变质基岩层段热流值大小，进而确定该区域背景热流值.通过对比安01井沉积盖层与变质基岩层段热流值的差值，从而对岩溶型白云岩层内流体对流以及热导率侧向差异产生的热折射对牛驼镇凸起区地表热流值影响大小有一定的认知.在后续的研究中，重点研究高渗层内流体对流对地表热流值影响的大小，这是由于热导率侧向差异产生的热折射从本质上属于热传导效应，相对于热对流其传热效率较低，因而对浅表地层温度的影响较小.

首先，对渤海湾盆地及周边热流测点进行搜集整理，共计718个，其中391个来自第四次大地热流汇编，327个来自油田相关的资料(Jiang et al., 2019; 龚育龄等, 2003).根据搜集整理的热流数据，绘制渤海湾盆地热流分布图及分布直方图(图4b)，从图4b中可以看出该区域热流主要分布在50.0～70.0 mW·m-2之间，热流平均值在65.0 mW·m-2左右.其次，对安01井底部变质基岩层段热流值进行计算，通过公式(1)计算得出该层段平均地温梯度值为18.6 ℃·km-1，平均热导率值为3.13，通过二者的乘积可知该层段热流值在58.2 mW·m-2左右.由于安01井变质基岩层段上部碳酸盐层、沉积岩层的厚度及生热率值已知，通过变质基岩层段的热流值累加上上覆碳酸盐和沉积岩层生热率的热流值贡献(公式(3))(Furlong and Chapman, 2013; Morgan and Sass, 1984).通过上述计算分析可以得知，安01井或牛驼镇凸起区周边真实地表热流值应为59.6 mW·m-2左右.

Qb=Qo-A·ΔZ，

(3)

式中，Qb为岩层底部热流值，Q0为岩层表面热流值，A为该岩层生热率值，ΔZ为该岩层厚度.

通过上述对渤海湾盆地热流分布特征以及安01井底部变质基岩层段热流值进行分析，可知牛驼镇凸起区热流背景值在60.0 mW·m-2左右.然而，通过对安01井沉积盖层段热流值进行计算，对于该层段岩石热导率，由于岩心样品并非来自该钻井，因而不再对岩石热导率的进行温度、压力及饱水校正，沉积盖层段平均热导率值取1.76(Rhee, 1975; 郭飒飒等, 2020)；盖层段地温梯度平均值为50.6 ℃·km-1，通过热导率与地温梯度的乘积可知该钻井盖层段热流值在89.4 mW·m-2左右.因而，该区域沉积盖层段的“热流值”与真实热流背景值差值在30.0 mW·m-2左右.由于渤海湾盆地广泛发育有岩溶型白云岩层，而白云岩层内流体对流确实能够造成浅表温度异常，这很容易影响后续对岩石圈热结构甚至地球动力学的分析.其次，通过前面对不同钻井沉积盖层段的地温梯度值进行分析可知，随着白云岩层埋深的增加，盖层段的地温梯度值在逐渐减小，对应的沉积层段的热流值也会逐渐较小，可以预知，当沉积盖层厚度足够大时，沉积盖层段的“热流值”会逐渐接近该区域热流背景值大小.如本次研究中的岔9和岔2井，其位于霸县凹陷内，沉积盖层的厚度较大，盖层段的热流值分别为50.6和60.4 mW·m-2左右，能够反映该区域真实热流值大小.因而，开展一定厚度高渗性白云岩层内地下水对流对上覆热流值计算段地层温度影响的幅度与范围研究能够使我们更加正确的认识该区域计算热流值的可靠性，进而更加可靠的进行岩石圈热结构及地球动力学分析等.

图4 (a) 渤海湾盆地大地热流分布图； (b) 渤海湾盆地热流分布直方图Fig.4 (a) Heat flow distribution map of Bohai Bay Basin; (b) Heat flow distribution histogram of Bohai Bay Basin

3 模型方法

3.1 概念模型和数学模型

根据牛驼镇凸起区地质地层信息，建立以下概念模型，对高渗性白云岩层内地下水流动对上覆地层温度影响的大小与范围开展研究.在研究的过程中，通过简化把模型简化为上部沉积盖层段、中部高渗性白云岩层段及底部变质基岩层段.研究的内容主要包括两部分：一是当高渗性白云岩层埋深一定时(本次研究中其埋深设定为2 km)，通过调节参数D值的大小来实现(图 5a)，研究不同高渗性白云岩层厚度(D)内地下水流动对上覆地层温度场影响的大小；二是当高渗性白云岩层厚度一定时，通过调节参数L值，来研究高渗层在不同埋深下其上覆地层温度受其热对流影响的大小，在本次研究中，高渗性白云岩层厚度设定为2 km(图5b).在上述思路指引下，开展数值模拟研究，通过对比模型表面热流值与热通量值的差别，来确定高渗性岩层内地下水对流对浅表地层段热流值的影响大小.

图5 (a) 高渗层不同厚度等埋深研究模型； (b) 高渗层等厚度不同埋深研究模型Fig.5 (a) Research model for the high permeability formation with different thicknesses under a certain buried depth; (b) Research model for the high permeability formation with different buried depths under a certain thickness

根据上述概念模型开展研究，主要考虑水热耦合关系，这是由于地下水在流动的过程中产生的热对流会影响温度的分布，而温度的变化会影响地下水相关的参数进而影响地下水流动(Clauser and Villinger, 1990; Dong et al., 2018).在研究的过程中，把岩石地层视作为多孔介质，其内部流体流动满足达西定律；对于其传热方式，包含热传导和热对流，用多孔介质传热表示(Wagner et al., 2013).对于模型中的沉积砂岩和变质基岩层，由于其渗透性较差为非渗透层；对于岩溶型白云岩层，其具有异常高的渗透率，地下水可以在层内流动(Liu et al., 2019; Pandey et al., 2017).多孔介质传热控制方程为

(5)

式中T代表温度，Q代表热源项，μ为渗透流速，ρ和CP代表多孔介质密度和比热.对于岩层内地下水流动，其控制方程为

(6)

(7)

式中ρf代表地下水水的密度，Qm为质量流项.

3.2 初始值及边界条件

根据渤海湾盆地或牛驼镇凸起区现今地温场特征，该区域地温度梯度在35.0 ℃·km-1左右，因而以该梯度值为依据设定模型垂向地层温度的初始值(Liu et al., 2016; Qiu et al., 2014; 左银辉等, 2013).对于模型表面温度，选取该区域年平均气温14 ℃；对于模型底部，采用安01井变质层段热流值58.2 mW·m-2.模型两侧边界均采用热绝缘且无横向水流，详细的参数资料如表2所示.

4 结果分析与讨论

根据上述数据资料和研究思路，对模型进行计算，时间尺度为1百万年.首先研究一定厚度的高渗层在不同埋深情况下对地表热流值的影响大小，高渗层的厚度保持2.0 km不变，埋深从1.2 km渐变至3.6 km深度.图6是高渗透层在埋深为3.2 km时地层温度分布情况，从图中可以看出，由于白云岩层具有异常高的渗透率，垂向上地层温度的增加使得地下水密度减小，从而在垂向上产生负浮力，进而引起层内地下水对流使得高渗层温度呈高度均一化，这也是3.2～5.3 km深度范围高渗性岩层内温度扰动强烈的原因.同时，高渗层内地下水流动产生的热对流效应使得热量能够从底部快速的向上传输，从而使高渗层上覆一定范围内岩层的温度发生波动，造成温度异常.如图6中2.0至3.2 km深度范围内的等温线产生一定程度的波动.对于其他深度区间内的温度，由于其岩层渗透率较低，层内热量的传输以热传导为主，温度等值线呈直线分布.

表2 模型计算相关参数值Table 2 Parameters used in the conceptual model

根据上述计算结果，对模型表面地表热流值数据进行提取并绘制成图7，白云岩高渗层的埋深分别为1.2、1.6、2.0、2.4、2.8、3.2、3.6 km.从图中可以看出，当高渗层埋深为1.2 km时，高渗层内地下水对流对上覆盖层段热流值造成较大的波动，局部热流值高达90.0 mW·m-2以上，模型表面地热热流平均值为88.5 mW·m-2左右.但随着白云岩高渗层埋深的增加，层内热对流对上覆地层热流值的影响在逐渐减小，如当高渗层埋深为1.6 km时，表面平均热流值为86.0 mW·m-2，当其埋深增加至2.4 km时，热流平均值为83.0 mW·m-2.当白云岩高渗层埋深足够大时，其层内地下水对流对地表热流值的影响可以忽略不计；如当其埋深为2.8、3.2、3.6 km时，模型表面的热流值波动较小且其平均值分别为80.0、78.0、76.0 mW·m-2左右.从上述的分析可知，随着高渗层埋深厚度埋深每增加0.4 km，其地表热流平均值减小大约3.0 mW·m-2左右，且当高渗层厚度埋深增加至3.0 km左右时，高渗层内地下水对流对地表热流值的影响可以忽略.上述研究的前提是白云岩高渗层的厚度为2.0 km不变，可以分析得知随着白云岩高渗层厚度的增加，其层内热对流效应对上覆地层温度影响的幅度和范围也会逐渐增大.

其次，研究白云岩高渗透层在埋深一定的情况下，不同高渗透层厚度对上覆地层温度场或热流值影响大小和规律，高渗透层的厚度从0.5到3.0 km不等.从计算结果可以看出随着高渗层厚度的增大，其层内地下水对流对上覆地层温度的影响的大小越大.当高渗透层厚度为0.5 km，即D=0.5时，由于高渗透厚度较小，其层内热对流效应较弱，因而对模型表面热流值的影响较小；但是随着高渗透层厚度的增大，其层内地下水流动对上覆地层热流值的影响越大，模型表面热流值的波动越强烈.如当高渗透层厚度为0.5 km时，热流值保持80.0 mW·m-2基本不变；但是当厚度增加至3.0 km时，热流值波动较大，最高热流值可达95.0 mW·m-2以上，平均值为88.0 mW·m-2左右(图 8).

图6 高渗层下温度场分布特征Fig.6 Temperature distribution characteristics under the high permeability formation

图7 高渗透层不同埋深下模型表面热流值分布特征Fig.7 Heat flow distribution characteristics on the calculation model surface under different buried depth of the high permeability formation

图8 高渗透层不同厚度下模型表面热流值分布特征Fig.8 Heat flow distribution characteristics on the calculation model surface under different thickness of the high permeability formation

5 结论

本文通过实际测量和搜集牛驼镇凸起及周边区域6口典型钻井测温曲线和213块岩石热物性资料，对该区域地温场分布特征及不同岩层热物性资料有了详尽的认识.

首先，牛驼镇凸起区地层岩石热物性大小具有明显的分层性，上部沉积砂岩和底部变质基岩相对于白云岩具有相对较低的热导率和较高的生热率值.如沉积砂岩热导率和生热率的平均值分别为2.15，0.98，而白云岩层具有异常高的热导率值和异常低的生热率值，其平均值为5.46和0.56.上述岩层热导率的大小是分析不同岩层温度分布特征的重要部分，如白云岩层异常高的热导率值在一定程度上导致了该岩层温度分布具有相对均匀的特征(地温梯度值小).

其次，钻井测温结果显示牛驼镇凸起区沉积盖层段具有异常高的地温梯度值，在50.0 ℃·km-1左右，而周边霸县凹陷区沉积岩层段地温梯度值仅为32.0 ℃·km-1左右，说明沉积盖层厚度差异产生的侧向热导率变化所引发的热折射效应对盖层段地层温度分布有一定的影响.尤其是经过对牛驼镇凸起区安01钻井开展钻井测温，获取该区域底部变质基岩层段温度场分布特征，其层段地温梯度值为18.6 ℃·km-1，结合岩层热导率值，计算得知其热流值在58.2 mW·m-2左右.通过变质基岩上部岩层段的热流值累加上上覆碳酸盐层和沉积岩层生热率的热流值贡献，可以得知安01井或牛驼镇凸起区周边真实地表热流值应为59.6 mW·m-2左右.相比于受到地下水对流或热折射效应影响的沉积盖层段90.0 mW·m-2的“热流值”，通过该变质基岩层段计算出的地表热流值更加能够反映该区域的热流值背景，该热流值也是后续进行岩石圈热结构及地球动力学分析重要的依据，同时也是数值模拟研究中重要的边界条件.

另外，由于岩溶型白云岩层的存在，其层内地下水流动造成牛驼镇凸起区沉积盖层段具有异常高的地温梯度值，在50.0 ℃·km-1左右，但是随着白云岩高渗层埋深的增大，其上覆沉积盖层段的地温梯度值逐渐降低，这说明一定厚度高渗透层内热对流效应对上覆地层温度的影响具有一定的大小和幅度.根据实测资料，对高渗透层在等厚度不同埋深情况下对上部地层温度影响的范围开展水热耦合研究，结果表明，一定厚度下高渗透层内地下水对流对地表热流值的影响随着其埋深的增加而减小，当高渗透层厚度为2.0 km且埋深达3.0 km及以上时，其层内热对流效应对地表热流值的影响几乎可以忽略.同时，当高渗透岩层埋深一定时，其层内地下水对流对地表热流值的影响会随着其厚度的增加而增大.