热流是地球内部热能在地表热显示中最综合的参数,表征了单位时间、单位面积内由地球内部传输到地表后散发到大气中的热量,包含了温度、热导率、生热率和地幔热流等信息。热流的分布与大地构造背景、岩石圈厚度、岩浆活动等深部地质过程密切相关;同时,热流数据是开展地热资源评价、油气勘探等生产活动的必要参数。因此,热流数据的测量和汇编工作一直以来都是理论地热学基础而重要的研究内容。
中国科学院地质研究所地热研究室是中国第一个专注于热流研究的实验室。经过多年发展,该实验室于2014年8月成立了中国科学院地质与地球物理研究所地热资源研究中心。该中心是中国最早且最知名的地热学理论与地热资源开发利用研究机构之一。
中国科学院地质与地球物理研究所地热中心长期从事中国大地热流数据的测量工作, 并于1979年首次发表了中国第一批大地热流数据16个
(中国科学院地质研究所地热组, 1979)。此后,该中心已经汇编并公开发布热流数据十次,其中2016年的热流汇编包含1666个热流数据(姜光政等,2016)。
新版(第五版)中国大地热流汇编的主要目标包括:(1)改进前四版汇编中存在的问题,如测点分布不均、同一构造单元热流值差异较大、部分测点位置偏差、热流数据标注不全及重复汇编等;(2)自2016年以来,中国大地热流研究迅速发展,新增了大量数据,填补了如华北克拉通东南缘、下扬子克拉通等区域的空白,并涵盖了贵州、新疆、上海、黑龙江等地;(3)响应国际热流委员会(International Heat Flow Commission)对全球热流数据库构建及数据精细评价的呼吁,满足中国地热基础理论研究、地热资源开发利用及“双碳”目标实现的迫切需求。
本次热流汇编与前几次工作有所不同,特别是在数据筛查方面进行了详细的改进。主要工作包括:(1)纠正钻井一般信息,如地理信息和深度范围;(2)增补和修正热流重要信息,包括梯度、热导率和热流值;(3)剔除重复数据(以最新热流值为准);(4)增补遗漏数据(包括台湾省的热流数据);(5)重新计算部分热流值;(6)重新评估热流质量。热流质量评价在第四版基础上进行了如下修改:1) 将静井时间、测温深度、测温数量、温度获取方式、计算间隔、热导率数量、热导率矫正和浅部影响因素等8项作为评价基本指标;2) 对于具体参数未知或描述错误的数据,归为E类数据(不予汇编);3) 测温深度小于200米的钻孔热流不再归为A类数据;4) 其他参数的约束条件详见第五版汇编正文表
根据最新的成果,我国大地热流分布格局表现为以下特点:西南和台湾地区极高 (≥75 mW/m2)、中国东部和中北部地区高 (65~75 mW/m2)、中南部地区低 (50~65 mW/m2)、西北地区最低 (<50 mW/m2)。如果考虑构造单元面积和热流质量的因素, 全国大地热流加权平均值为67±16 mW/m2,这与第四版得到的全国热流平均值 (61.5 mW/m2) 略有差异 (姜光政等, 2016),与全球陆域大地热流平均值67 mW/m2的结果基本一致 (Lucazeau, 2019)。
2024年第五版热流汇编共有热流数据2337个(王一波等,2024),其中1918个数据来自中国科学院地质与地球物理研究所地热中心或其合作科研人员,占比约82%。中国科学院地质与地球物理研究所地热中心在中国地热研究领域做出了重要贡献,并将继续引领地热学理论及应用研究的发展方向。