琼北盆地是雷琼裂谷南部拗陷区的重要组成部分，地热地质条件优越，资源潜力巨大。本文依托2024年海南省地面沉降监测网建设项目，对盆地内30个地面沉降标组中的36口地下水位监测井开展了系统的高精度连续地温测量，详细解析了现今地温场特征、控制因素及地热资源分布特征。研究结果表明：琼北盆地恒温带深度平均为37.5 m，温度约为27.2 ℃，地温梯度介于2.1 ~ 4.3 ℃/100 m之间，大地热流平均为57.26 mW/m²。地温场呈现“盆地边缘高、中心低”的平面分布特征，垂向上由浅部向深部地温梯度逐渐减小，盆地整体以热传导为主对流为辅的导传热机制。琼北盆地莫霍面埋深28～32 km，显著浅于全国平均，为区域提供了高热背景；王五-文教等深大断裂切入莫霍面，为深部热流上涌提供了通道；第四纪火山活动残余热尚未消退，岩浆活动贡献了残余热源；低热导率泥岩、玄武岩构成隔热盖层，高热导率砂岩构成良好热储层；基底“中间深、东西浅”起伏格局与地温梯度“中间低、东西高”分布相吻合；盆地不同构造部位地下水循环强度差异，进一步加剧地温场非均一性。琼北盆地赋存丰富的地热资源，具备良好的开发利用潜力，有望建设成为我国华南沿海地区地热资源规模化开发与综合利用的示范区。

The Qiongbei Basin is an important component of the southern depression of the Leiqiong Rift， with superior geothermal geological conditions and enormous resource potential. Based on the 2024 Hainan Land Subsidence Monitoring Network Construction Project， this paper conducted systematic high-precision continuous geothermal measurements on 36 groundwater level monitoring wells among 30 land subsidence marker groups in the basin， and analyzed in detail the characteristics of the present geothermal field， its controlling factors， and the distribution of geothermal resources. The results show that the average depth of the constant-temperature zone in the Qiongbei Basin is 37.5 m with a temperature of approximately 27.2 ℃. The geothermal gradient ranges from 2.1 to 4.3 ℃/100 m， the average geothermal heat flow is 57.26 mW/m². The geothermal field exhibits a planar distribution pattern of 'high at the basin margins and low in the center，' while vertically， the geothermal gradient gradually decreases with increasing depth. The basin as a whole is dominated by heat conduction， supplemented by convection as a secondary heat transfer mechanism.The formation and distribution of the geothermal field are jointly controlled by the depth of the Moho， stratigraphic lithology， magmatic activity， fault structures， basement relief， and hydrogeological conditions. The Moho depth in the Qiongbei Basin ranges from 28 to 32 km， significantly shallower than the national average， providing a high geothermal background for the region. Deep-seated faults such as the Wangwu-Wenjiao Fault cut through the Moho， serving as conduits for the upwelling of deep mantle heat flow. Residual heat from Quaternary volcanic activity has not yet dissipated， and magmatic activity contributes to the residual heat source. Low thermal conductivity mudstones and basalts form an insulating cap rock， while high thermal conductivity sandstones constitute a favorable geothermal reservoir. The basement topographic pattern characterized by “deep in the center， shallow in the east and west” aligns well with the geothermal gradient distribution of “low in the center， high in the east and west”. Variations in groundwater circulation intensity across different structural positions further enhance the heterogeneity of the geothermal field. The Qiongbei Basin hosts abundant geothermal resources with favorable potential for development and utilization， and is expected to be established as a demonstration zone for the large-scale exploitation and comprehensive utilization of geothermal resources in the southern coastal region of China.

琼北盆地; 地温场; 分布特征; 控制因素; 地热资源开发

Qiongbei Basin; geothermal field; distribution characteristics; control factor; geothermal resource development

盆地热状态始终处于动态演化过程，由现今地温场与古地温场共同构成，二者与盆地构造演化进程紧密耦合，是揭示盆地形成与演化机制的关键载体^{［1 - 2］}。现今地温场作为岩石圈热状态在地表的直接响应，不仅能够直观反映地壳深部热流向上传导的特征与强度，还对盆地内矿产资源的成矿规律、时空分布及资源潜力评估具有显著控制作用^{［3 - 4］}，同时主导油气生成、运移与成藏的关键过程。深入剖析盆地现今地温场及其控制因素，是全面揭示盆地地球动力学过程、明确区域资源禀赋与成矿规律的核心途径，也是地热资源勘查开发与能源结构优化的重要基础^{［5 - 7］}。

琼北盆地为新生代断陷盆地，位于海南岛北部，具特殊构造背景与显著地热资源潜力。区域断裂系统发育、岩石热物性差异显著，为地热资源富集提供了基础条件^{［8 - 9］}。系统开展琼北盆地现今地温场与地热资源研究，不仅可深化区域地球动力学演化认知，还能为地热资源勘探与合理开发提供科学依据。研究成果对支撑海南清洁能源岛建设、优化区域能源结构、服务自贸港可持续发展具有重要现实意义。

基于此，本文依托2024年海南省地面沉降监测网建设项目在琼北盆地不同构造部位布设的30个地面沉降标组中的36口地下水位监测井，采用热电阻法开展了系统的高精度连续地温测量。在获取大量实测温度数据的基础上，结合区域地质、地球物理及水文地质资料，系统分析了琼北盆地现今地温场的平面分布特征与垂向变化规律，深入探讨了地温场的多因素控制机制，并对地热资源分布特征与开发利用前景进行了综合评价。研究成果将为琼北盆地地热资源潜力评价、靶区优选及科学开发利用提供重要的理论依据和数据支撑。

琼北盆地位于海南岛北部，为新生代断陷盆地，西起儋州峨蔓，东至文昌演丰，南以王五—文教断裂为界，北至琼州海峡，面积约为4500 km²，区位优越，交通便利，社会经济发达。地势整体相对低平，呈现南高北低、向琼州海峡倾斜的态势，属火山岩被及滨海堆积波状平原区，地貌类型可划分为冲洪积-滨海平原、火山岩台地、河流冲洪积堆积及剥蚀丘陵四类。中部澄迈、白莲一带分布40余个火山锥，构成火山台地，海拔20 ~ 50 m，马鞍岭火山口为盆地最高点（222 m）。

盆地基底由古生界陀烈群、上白垩统拯万群和中生代中酸性岩体组成^［10］，上覆巨厚新生界地层。新生界古近系多隐伏分布于盆地中北部地区，岩性为陆相碎屑岩夹基性火山岩，系区域主要油气生储层位。新近系广泛隐伏于盆地大部分地区，局部出露地表，发育海相碎屑岩夹基性火山岩及碳酸盐岩，是琼北主要地下水含水层，也是海口大型矿泉水的重要赋存层位。第四系比较发育，是华南地区第四系发育较为典型的地区之一，其分布受新生代晚期新构造格局控制，岩性以陆相沉积碎屑及基性火山岩为主，厚度一般在几米至几十米。此外，白垩系在区内零星出露（图1）。

图1  琼北盆地地质构造简图（据文献［11］修改）

Fig. 1  Simplified geological structural map of the Qiongbei Basin （modified from reference［11］）

构造上，区域褶皱不发育，断裂强烈，发育东西向、南北向、北东向及北西向四组断裂，整体受王五—文教深大断裂控制。该断裂形成于海西期，岛内延伸210 km，近期仍以升降活动为主，北盘年均上升约3.2 mm。新生代火山活动始于中新世，更新世晚期达到鼎盛，全新世趋于终止。

琼北古近系和新近系海相碎屑岩赋存8个孔隙承压含水层。第1 ~ 4层为常温淡水，第2层为主采优质含水层；第5 ~ 8层为中低温温热水（39.5 ~ 60 ℃），埋深365 ~ 980 m。含水层向海边层数增多、颗粒变细、富水性增强，深部循环变差、矿化度增高，构成水资源与地热资源兼备的水文地质体系。

地下温度测量方法分为直接测量与间接测量两类。直接测量通过将测温仪器置入钻孔或井孔，获取不同深度的地层真实温度；间接测量则基于地震波速、大地电磁测深等地球物理资料，结合热传导模型反演推断深部地温分布^［12］。为了有效规避间接测量反演过程中产生的累积误差，确保测量数据的真实性、连续性与区域可比性，本研究采用直接测量法，对2024年海南省地面沉降监测网建设项目在琼北盆地不同构造部位布设的30个地面沉降标组中的36口地下水位监测井，开展了系统连续地温测量。这些监测井分布合理，覆盖了琼北盆地主要构造单元，能够较好地代表区域地温场特征。在制图过程中，采用普通克里金法进行空间插值。为降低边界效应，插值过程中向外扩展了一定的缓冲区，分析时仅保留原始边界内的结果，使等值线在边界处保持平滑过渡。插值精度采用交叉验证法评估，结果表明平均误差、均方根误差均处于同类研究的可接受范围之内。

测量采用热电阻法^［13］，具体操作流程如下：将深井测温仪探头缓慢放入井中，逐点下放至预定深度后停止，静置待液晶显示表读数稳定不变时记录温度值。为确保数据的连续性和可比性，测点间距统一设置为5 m，从而获取高分辨率的地温垂向变化曲线。测量过程中严格遵循操作规程，避免外界因素干扰，确保每一组数据的真实性和可靠性。

地温梯度主要依据本次实际测温数据，采用下列公式计算：

式中：为地温梯度，℃/100 m；T为井底（或计算区间深处）观测的最高温度，℃；T₀为恒温层（或计算区间浅处）温度，℃；H为井底或计算区间深处位置深度，m；H₀为当地恒温层或计算区间浅处位置深度，m。

3.1 恒温带特征

恒温带是指地壳浅部受大气温度周期性变化影响微弱、温度常年保持恒定的地带，其深度和温度是研究区域地温场的重要基础参数^［14］。琼北盆地作为雷琼裂谷南部拗陷区的重要组成部分，其地温场呈现出显著的规律性与差异性。根据本次研究实测数据显示，琼北盆地恒温带深度在20 ~ 50 m之间，平均深度约37.5 m；恒温带温度在25.8 ~ 28.5 ℃之间，平均为27.2 ℃左右，显著高于我国大陆地区平均恒温带温度（约15 ℃），主要与海南岛地处热带、年平均气温高达23.8 ℃有关。

从空间分布来看（图2），恒温带埋深总体呈现“北浅南深、东浅西深”的特征。海口市周边及东部沿海地区恒温带埋深较浅，普遍小于35 m；而西部儋州、临高一带恒温带埋深较大，可达40 m以上。

图2  琼北盆地恒温带温度与埋深等值线图

Fig. 2  Isoline map of constant temperature zone temperature and burial depth in the Qiongbei Basin

3.2 平面分布特征

如图3所示，琼北盆地地温场地温梯度值介于2.1 ~ 4.3 ℃/100 m之间，平均3.1 ℃/100 m，空间分布呈现明显的规律性。从区域分布来看，琼北盆地中北部及西部部分区域地温梯度普遍低于3.0 ℃/100 m，属正常地温场区；其余大部分地区地温梯度高于3.0 ℃/100 m，显示地热异常特征。值得注意的是，琼北盆地东北部的海口地区及其周边地带地温梯度普遍高于3.5 ℃/100 m，局部区域甚至超过4.0 ℃/100 m，构成区域性地热异常中心（图3）。总体而言，地温梯度呈盆地边缘高、中心低的分布特征，体现了盆地构造格局对地热场分布的控制作用。

图3  琼北盆地地温梯度等值线图

Fig. 3  Isoline map of geothermal gradient in the Qiongbei Basin

3.3 垂向分布特征

本研究实际测量了琼北盆地不同构造部位的36口地下水位监测井的连续井温数据，以揭示区域地温场垂向变化特征。基于实测数据，绘制了各井温度与深度关系图（图4）。由图可知，井温随深度增加呈现稳定的线性递增趋势，经线性回归分析得出皮尔逊相关系数r = 0.83，表明井深与井温之间存在显著的高度正相关关系。尽管相关性较强，但数据存在一定的离散性。这说明研究区地温场除了受深度热传导控制外，也受到局部地下水活动（如对流换热）、断裂构造对热流的再分配或岩性差异（如砂岩与泥岩导热性不同）等的影响。

图4  琼北盆地地温场温度与深度关系图

Fig. 4  Relationship diagram between temperature and depth of the geothermal field in the Qiongbei Basin

同时，由图4还可以看出，400 m深度以下，温度曲线斜率有变小趋势。以400 m为界，通过线性回归分析发现，在0 ~ 400 m的浅部区间，井温与深度呈线性关系0 ~ 400 m，T₁ = 0.03D + 27.60；进入400 m以深的深部区间，其线性关系变化为T₂ = 0.01D + 38.27。

上述方程显示了，随深度的增加曲线斜率明显变小，反映了琼北盆地由浅部向深部地温梯度随深度增加而递减的规律。

3.4 大地热流分布特征

大地热流是指单位面积、单位时间内由地球内部传输至地表，而后散发到太空去的热量，是地壳或岩石圈深部热状态在地表的综合量化表征。作为地球内热的综合量化参数，大地热流不仅是地球动力学研究的关键物理量，也是油气资源评价与地热能开发利用的重要依据^{［15 - 18］}。

根据各地面沉降标组施工前所打地质勘探孔岩心资料来看，研究区地层以古近系和新近系半固结-固结碎屑沉积岩和多期次喷发的玄武岩为主。沉积厚度大、岩性垂向变化显著，不可采用全井单一参数计算，必须按地层分层处理。即：

（1）首先按钻孔所见岩性，将井孔划分为n个地层单元，确定每层厚度、平均热导率及根据实际测温获得的对应地温梯度分层计算大地热流值：

式中：q_i为单层大地热流值，mW/m²；k_i为不同岩性平均热导率，W/（m·K）；G_i单层地温梯度值，℃/km。

（2）然后，全井厚度加权平均，得到单井平均热流值：

式中：q_i为单井大地热流值，mW/m²；q₀为单层大地热流值，mW/m²；为单层厚度，m。

琼北盆地属于雷琼裂谷南部拗陷区，是北部湾盆地的东南缘部分，根据唐晓音等人^［19］对北部湾盆地及海南对岩石热物性特征的研究成果，其采样点位覆盖琼北及周边区域，数据代表了南海北部沉积盆地层状岩石的平均热导率水平，是当前该区域较为系统的热物性基础数据。因此，本次研究砂岩和泥岩热导率值采用了该文献中2.25 W/（m·K）和1.59 W/（m·K）参与计算；玄武岩热导率取李科甫等人在海南的实测数据1.52 W/（m·K）^［9］。就本次研究而言，所采用的固定热导率值均来自于代表性文献的实测或统计结果，且与南海北部及海南岛同类型岩石的热导率平均值基本相当，可以支撑区域地温场特征分析与大地热流分布格局的研究。根据区内各单井的大地热流数据，绘制了琼北盆地大地热流值等值线图（图5）。

图5  琼北盆地大地热流等值线图

Fig. 5  Isoline map of terrestrial heat flow in the Qiongbei Basin

由图5可知，琼北盆地的大地热流值变化范围在34.20 ~ 84.33 mW/m²之间，平均大地热流值约为57.26 mW/m²。与我国陆区整体平均值（63.8 mW/m²）相比，琼北盆地的均值略低于全国平均水平^［20］。热流的平面分布呈现出显著的规律性：其总体趋势为“盆地边缘高、中心低”，与前述地温梯度的空间分布特征较为一致。二者在空间上的良好对应性，反映出大地热流与地温场之间的内在关联：盆地边缘区（如海口一带）大地热流值相对较高，热流在向上传导时更易在盖层内聚集，从而形成高地温梯度；而盆地中心区热流供给相对分散，导致地温梯度相应偏低。

通过与全国范围内的大地热流研究结果对比发现^［1，4］，琼北盆地大地热流值虽低于华北平原、松辽盆地等公认的地热资源富集区，但在各个盆地处于中等水平。具体来看，其仅略高于河淮盆地，但却显著高于地热地质条件一般的其他盆地^［1］。这种热流分布特征表明，虽然盆地内部的平均热供给不及部分高温地热区，但其边缘地带的高热流值与低热导率盖层的耦合作用，依然构成了良好的地热“储-盖”成矿条件。

琼北盆地现今地温场的形成与分布受多种地质因素共同控制，主要包括莫霍面深浅、地层岩性、岩浆活动、断裂构造、基底起伏及水文地质条件等。

4.1 莫霍面深浅的影响

莫霍面作为地壳与地幔的物理界面，其埋藏深度直接控制区域热背景和深部热流的向上传导。一般而言，地壳厚度薄、莫霍面埋深浅的区域，地幔热流更容易传导至浅部，形成高热流异常和较高的地温梯度；反之，莫霍面埋深较大的区域，热流在长距离传导过程中耗散增多，地温梯度相对较低^{［8，21 - 22］}。这一规律在区域地热场分布研究中具有普遍性，也是解析琼北盆地地热异常成因的核心理论依据，其本质是莫霍面作为深部热流向上传输的关键界面，其埋深直接影响热流传导效率，进而控制浅部地温场的空间分布格局。

琼北盆地作为雷琼裂谷南部拗陷区的重要组成部分，处于环太平洋地热带延伸带，受海南地幔柱活动影响，深部热源条件充沛，而莫霍面的埋藏特征进一步决定了区域热背景的整体格局^{［8，21，23］}。地球物理探测资料表明，琼北地区莫霍面埋深介于28 ~ 32 km之间，显著浅于我国东部大陆平均莫霍面深度（35 ~ 40 km）^{［8，21，23］}，这一特征使得地幔热流无需经过超长距离传导即可抵达浅部地层，直接决定了琼北盆地具有较高的区域热背景，为地热异常的形成提供了有利的深部地质条件。

值得注意的是，琼北地区莫霍面埋深在空间上呈现明显的非均一性，这种空间差异与区域地温梯度分布形成了高度耦合关系：海口—澄迈一带莫霍面埋深最浅，约28 ~ 29 km，是区域莫霍面隆起的核心区域；向盆地西部、南部边缘，莫霍面埋深逐渐加深至31 ~ 32 km，呈现由中心向边缘逐渐加深的起伏特征^{［21，24］}。这一变化趋势与实测地温梯度分布高度吻合—莫霍面最浅的海口地区正是地温梯度最高（普遍高于3.5 ℃/100 m，局部超过4.0 ℃/100 m）、地热异常最显著的地区，而莫霍面相对较深的临高—儋州一带，地温梯度普遍低于3.0 ℃/100 m，属于正常地温场区^{［22 - 23，25］}。这充分印证了莫霍面埋深对琼北地区地温场分布的核心控制作用。

4.2 地层岩性

地层岩性是影响琼北盆地地温场分布的因素之一，不同岩性的热导率差异直接决定热流传导效率，进而调控地温梯度的空间分布特征。通常，高热导率岩石利于深部热流向浅部传导，但因导热性优良，温度随深度递增速率相对平缓；低导热岩石具有显著隔热效应，阻碍热流散失，易形成局部高地温梯度^{［5，26 - 28］}。

琼北盆地内沉积了巨厚的第四系、新近系和古近系碎屑沉积物，受压力、温度、时间等的影响，岩石由浅及深固结成岩程度逐渐增强，岩石固结程度越高（如成岩作用越充分），其孔隙率通常越低、矿物排列越紧密，导致热导率升高，在相同热流条件下，地温梯度则越低。反之，疏松未固结的沉积物（如砂土、泥质沉积）热导率较低，在相同热流条件下，地温梯度反而越高。这也解释了琼北盆地由浅部向深部地温梯度有变小的趋势的原因。

此外，不同岩性地层的组合方式对热传导路径也有重要影响。在砂泥岩互层剖面中，高导热砂岩与低导热泥岩交替分布，形成热流的“波导”与“屏障”效应，使地温场在垂向上呈现分段性变化。这种岩性组合对热流的再分配作用，是造成琼北盆地地温场局部差异的重要原因之一。

4.3 岩浆活动影响

新生代以来，受太平洋板块及海南地幔柱活动的共同调控，琼北盆地作为雷琼裂谷带的重要组成部分，经历了多期次强烈岩浆活动，火山喷发与岩浆侵入频繁发生，携带大量深部热能进入地壳浅部，深刻改变区域热结构，对琼北盆地地温场分布产生了深远且持久的影响^{［9，21，29］}。岩浆活动作为区域地热异常形成的重要诱因，其热效应具有双重性且长期存在：一是岩浆就位过程中的直接热烘烤作用，高温岩浆与周围围岩快速接触，短时间内使围岩温度急剧升高，形成局部高温异常带；二是岩浆冷却过程中释放的残余热，在漫长地质历史时期内持续向浅部传导，形成长期稳定的热异常，进一步提升区域地温背景^{［9，30 - 31］}。

研究表明一个初始温度1000 ℃，半径2公里的圆柱形岩浆侵入体，侵入到环境温度为50 ℃的围岩中，冷却到初始温度的一半，需时65000年^［32］。琼北火山的活动时间跨度较长，其形成始于古近纪初期（约6500万年前），大规模喷发集中在第四纪，而最近一次喷发则发生在全新世（距今约1.3万年至6000年）^［33］。另据胡久常等人研究成果，在海南岛北部火山区，存在一个直通上地幔的低阻体，呈东西宽、南北窄的饼形，顶深约15 km。推测其为小型地幔柱，早期岩浆沿断裂上涌，形成北部“热点”火山。地幔柱上方存在厚约15 km的高阻体，面积约252 km²，中心位于海口美兰机场^［34］。而该区域恰好为琼北盆地地热异常区，地温梯度值可达4.3 ℃/100 m。

4.4 构造因素

断裂构造对地温场分布具有决定性控制作用。深大断裂作为连接深部热源与浅部地壳的关键通道，可使深部幔源热流高效向上运移，在断裂带及其周边地区形成显著的局部热异常。断裂构造不仅是地热流体的运移通道，也是地热异常区空间展布的主要控制因素^{［35 - 36］}。

在琼北盆地，区域断裂系统极为发育，以东西向、南北向、北东向及北西向四组断裂相互交织，构成了复杂的构造格架^［37］。其中，王五—文教深大断裂对区域地温场的控制作用最为显著。该断裂形成于海西期，近东西向延伸，切割深度大，可能直达莫霍面甚至更深。该断裂在第四纪以来表现出较强的活动性，不仅是琼北新生代地层发育和火山活动的主控断裂，也从根本上控制了琼北新生代盆地的形成与演化^［38］。

由于王五—文教断裂带切割深度大、活动性强，其为深部地幔热物质向上运移提供了直达浅部的“热高速通道”。深部热流沿该断裂带向上涌出，使断裂带周边区域地温梯度显著增高。本次研究实测数据显示，在王五—加来—新坡一带，地温梯度值普遍大于3.0 ℃/100 m，形成明显的带状热异常。此外，在海口—演丰一带，多组断裂交汇部位的构造破碎带复合效应显著增强了深部热流的汇聚与传导效率，成为区域性地热异常中心。综合来看，琼北盆地地温场的高值区与王五—文教断裂带及次级断裂交汇部位高度吻合，充分印证了深大断裂的控热作用。

4.5 基底起伏的影响

基底埋藏深度及起伏形态是制约琼北盆地盖层地温场分布的核心地质要素。已有研究表明，基底埋深与地温场呈显著负相关：基底相对较浅区域，深部热流传导路径短、损耗少，可快速抵达浅部地层，使区域地温维持在较高水平；而基底埋深较大区域，热流传导距离延长，热量在传输过程中大量耗散，地温相对偏低^{［6，39 - 40］}。同时，基底起伏形态进一步调控热流分布，基底隆起区利于深部热流向浅部汇聚，易形成局部地热异常；基底凹陷区热流呈分散状态，地温梯度相对较低，难以形成明显热异常。

根据邹和平等人^［10］研究成果编制的琼北盆地新生代地层对比图（图6）及琼北盆地新生代地层及构造剖面图（图7）可见，琼北盆地基底整体起伏不平，不同区域基底埋深差异显著。其中，东西向基底起伏呈现“中间深、东西浅”的特征，这与琼北地区大地热流及地温梯度“中间低、东西高”的分布规律基本吻合；南北向基底起伏则表现为自南向北逐渐加深的趋势，与该区大地热流及地温梯度南高北低的特征高度耦合。上述空间分布的一致性，进一步印证了基底埋藏深度与起伏形态对琼北地区地温场分布的重要控制作用。

图6  琼北盆地新生代地层对比图（修改自邹和平等^［10］）

Fig. 6  Cenozoic stratigraphic correlation diagram of the Qiongbei Basin （modified from Zou et al.^［10］）

图7  琼北盆地新生代地层及构造剖面图（修改自邹和平等^［10］）

Fig. 7  Stratigraphic and structural section of the Qiongbei Basin in the Cenozoic （modified from Zou et al.^［10］）

4.6 水文地质条件

地下水作为地壳表层重要的热动力介质，对地温场空间分布具有双重调控效应：一方面，地下水径流通过对流换热作用扰动地层热平衡，改变正常传导型地温场结构；另一方面，地下水作为高效热载体，可将深部热能定向输运至浅部，形成对流型地热异常。琼北盆地地下水系统与地温场耦合关系密切，受含水层结构、埋深、径流条件及构造格局控制，对流传热与传导传热在垂向深度、构造部位上呈现显著分异特征，共同制约地温场空间格局。

盆地发育多层结构地下水系统，垂向上可划分为浅层潜水系统与深层承压水系统，平面上受南高北低地形控制，形成完整的区域性地下水流系统。浅层系统以第四系松散岩类潜水含水层为主，埋藏深度10 ~ 50 m，含水层产状与地形同步展布，由南向北、向西北缓倾，主要通过火山口通道、盆地边缘接受大气降水补给，水循环交替迅速，属浅部局部水流系统。深层系统以古近系和新近系碎屑岩承压含水层为主，埋藏深度50 ~ 2000 m，含水层厚度、渗透性空间差异显著，海口—澄迈一带厚度大、渗透性好，接受上部潜水越流补给及南部山区侧向补给，在天然水力坡度驱动下由南向北径流至琼州海峡，构成区域性区域水流系统。两大水流系统以越流补给形式垂向连通，在断裂带部位形成强径流通道，构成“浅部快速循环、深部缓慢运移”的三维地下水流网络。

在地温场形成过程中，传导传热为区域背景供热方式，对流传热为局部改造主导因素，二者权重随深度、构造部位发生规律性转变。浅层（0 ~ 50 m）潜水含水层中，水循环速度快、交替频繁，对流传热占绝对主导地位，传导传热仅为次要作用。该层受大气降水及地表温度影响显著，对浅层地温具有调节缓冲功能：夏季通过对流作用快速吸纳地表热量，降低浅层地温梯度；冬季释放储存热量，抑制地温下降，维持浅层地温场相对稳定，弱化热传导效应。中层（50 ~ 2000 m）承压含水层为传热机制转换带，对流传热与传导传热协同作用，权重动态平衡。正常地层区段，以传导传热为基础，地下水缓慢径流产生弱对流，小幅调节地温；而在海口—澄迈等渗透性优良的含水层区段，地下水径流通道畅通，对流传热权重显著提升，成为深部热能向上输运的天然对流通道，大幅强化热量垂向传递效率，突破单纯热传导限制，形成地热异常中心。深部（> 2000 m）及致密岩层区，地下水径流微弱，传导传热恢复主导地位，对流作用可忽略不计，地温场主要受莫霍面埋深、深部热源及岩性导热率控制。

盆地不同构造部位地下水循环强度差异，进一步加剧地温场非均一性。盆地中北部石山—永兴火山群周边，断裂构造发育、地形相对较高，地下水补给充沛、径流通畅，强对流换热持续带走地层热量，对流传热抑制热传导积累，导致浅层地温梯度低于周边区域。盆地边缘及凹陷区，地下水循环滞缓、对流作用微弱，热量以传导方式聚集，叠加低导热率岩性的隔热效应，传导传热占绝对优势，促使热量富集，形成沿盆地边缘展布的高地温梯度异常带及海口地热异常区。

4.7 琼北盆地成热概念模型

琼北盆地地热资源禀赋优越，属典型的层状孔隙型热储系统，其形成与演化受区域地层、构造、热源及水循环条件的协同控制，构成了完整的“源—盖—储—通”成热体系。

盆地内盖层由第四系松散沉积层与新近系上段泥岩、粉砂岩组成，岩性致密、隔热性好，有效阻滞了地下热量散失，为热储层提供了良好的保温条件；热储层则赋存于新近系下段碎屑岩地层中，以砂岩、砂砾岩为主，孔隙度高、渗透性好，是地下热水的主要储集空间；区域断裂构造极为发育，不仅切割地层、沟通深部热源，更为热流上涌与地下水深循环提供了关键通道；热源主体来源于上地幔上隆与地壳深部热传导，同时第四纪火山活动形成的岩浆囊提供了重要的附加热源。

盆地南部山区海拔较高为主要补给区，大气降水入渗后，在重力驱动下沿王五—文教断裂带向北深循环径流。此外，盆地内广泛分布的火山岩台地，因构造裂隙与气孔发育、渗透性强，也是区内地下水的重要补给区域。入渗水体一部分侧向补给至新近系碎屑沉积物孔隙空间并赋存其中，经地壳深部热传导及深部岩浆囊残余热共同加热形成地下热水；另一部分持续向深部运移，随埋藏深度增加温度逐步升高，在遇到开启性断裂构造时，深部热水沿断裂通道向上运移、富集并赋存下来，最终与浅部地热水一起形成具有开发价值的地热资源（图8）。

图8  琼北盆地地热成因模式图

Fig. 8  Genetic model diagram of geothermal resources in the Qiongbei Basin

5.1 地热资源界定标准

根据《地热资源勘查规范》（GB/T11615—2010），水温达到或超过25℃即可界定为地热资源，并依据温度划分为高温（> 150 ℃）、中温（90 ~ 150 ℃）及低温（25 ~ 90 ℃）三类，其中低温地热资源进一步细分为温水（25 ~ 40 ℃）、温热水（40 ~ 60 ℃）和热水（60 ~ 90 ℃）。海南岛地处热带北缘，属热带季风海洋性气候，年平均气温达23.8 ℃^［41］，导致区域地下水背景温度普遍较高。本次测温结果显示，区内恒温带温度已超过25 ℃，若严格遵循国家标准，海南岛大部分地下水均符合地热资源定义。然而，考虑到热带地区的特殊性，海南省自然资源和规划厅与海南省水务厅于2025年9月联合印发《关于进一步加强地热水资源开发利用管理的通知》，明确将出水口温度 ≥ 32 ℃的地下水纳入地热资源管理范畴，这一地方标准更贴合区域实际，为琼北地热资源的科学界定与规范开发提供了政策依据。

5.2 地热资源分布特征

基于本次系统测温数据，绘制了琼北盆地32 ℃地温埋深等值线图（图9）。结果表明，32 ℃地温埋深总体介于140 ~ 300 m之间，空间分布呈现明显的非均一性。在琼北盆地东北部的演丰—海口市—澄迈县老城一带以及西部的洋浦地区，32 ℃地温埋深最浅，普遍小于200 m，指示这些区域地热异常显著，热传导条件优越，是浅层地热资源勘查开发的有利靶区。相反，临高县加来镇一带埋深最大，超过300 m，推测与该区域地质构造、岩性组合及水文地质条件有关。

图9  琼北盆地32 ℃地温埋深等值线图

Fig. 9  Isoline map of 32 ℃ geothermal burial depth in the Qiongbei Basin

综合研究表明，琼北盆地地热地质条件优越，中低温水热型地热资源埋藏相对较浅（大部分区域埋深小于300 m），开发利用技术成熟，成本可控，是当前及近期地热开发的重点对象。

5.3 地热资源开发前景

琼北盆地是我国华南沿海地热资源最为富集的地区之一，具有温度适宜、埋藏较浅、储量巨大的显著优势，开发前景广阔。这类资源可广泛应用于温泉康养、农业温室、建筑供暖等直接利用领域，具有良好的经济和社会效益。

浅层（< 300 m），以恒温带附近25 ~ 28 ℃之间的恒温水为主。琼北地区气候炎热湿润，全年高温期长，制冷、海水淡化及清洁能源需求迫切，而浅层低温能（包括浅层地温能、海洋浅层低温能）储量丰富、清洁可再生。一是浅层地源热泵应用，可通过热泵系统实现建筑制冷，替代传统空调设备，降低能耗与碳排放，尤其适配海南自贸港各类建筑工程；二是海洋浅层低温能综合利用，琼北近岸浅层海水（0 ~ 50 m）温度常年保持在25 ~ 28 ℃，与深海低温海水形成温差，可用于海水淡化、海底数据中心天然制冷等。

中深层（300 ~ 2000 m），以32 ~ 90 ℃中低温地热水为主。该类型地热资源储量丰富、补给稳定、水温适中、水质优良、技术成熟，是区域地热资源的重要组成部分。一是康养文旅领域，依托偏硅酸型热矿水优势，结合海南自贸港文旅发展规划，打造温泉康养、休闲度假业态，助力地方文旅产业升级；二是农业与民生领域，发展温室种植、水产养殖，提升农产品品质与产量，同时可用于居民生活热水供应，降低传统能源消耗。三是工业辅助领域，重点应用于工业与农产品烘干环节。依托零关税政策优势，可对进口及本地种植的热带水果、福山咖啡、桥头地瓜、大米等特色农产品进行烘干加工，显著提升其附加值与经济效益。

总之，依托这一资源禀赋，有望建成我国华南沿海重要的地热资源开发利用示范区，为海南清洁能源岛建设和国家“双碳”战略实施提供有力科技支撑与能源保障。

（1）琼北盆地恒温带深度平均为37.5 m、温度约为27.2 ℃，地温梯度为2.1～4.3 ℃/100 m，平均约为3.1 ℃/100 m，大地热流一般在34.20 ~ 84.33 mW/m²之间，平均约为57.26 mW/m²。地温场呈现“盆地边缘高、中心低”的平面分布特征和垂向由浅部向深部地温梯度有变小，盆地整体以热传导为主对流为辅的导传热机制。

（2）地温场受莫霍面深浅、地层岩性、岩浆活动、断裂构造、基底起伏及水文地质条件共同控制。莫霍面埋深浅提供了区域高热背景，断裂构造为热流上涌提供了通道，岩浆活动贡献了残余热源，岩性、基底起伏和水文地质条件则对地温场进行局部调节。琼北盆地成热条件可概括为：浅埋莫霍面提供高热背景，深大断裂切入上地幔构建热流通道，第四纪火山残余热持续加热，低热导率岩石形成高效隔热盖层，高热导率岩石构成优质热储。该模型对华南沿海同类型盆地（如雷州半岛、阳江—珠海一带）地热资源勘探具有直接借鉴意义。

（3）琼北盆地地热资源丰富，浅层（< 300 m）可用于地源热泵制冷；中深层（300 ~ 2000 m）可用于温泉康养、农业烘干等。

[1] 张薇，王贵玲，刘峰，等.中国沉积盆地型地热资源特征［J］.中国地质，2019，46（2）：255 - 268.[百度学术]

[2] Deng Yaren，Ren Zhanli，Ren Wenbo，et al. Geothermal distribution control factors and geothermal development in the Guanzhong region［J］.Western Development （Land Development Engineering Research），2017，2（11）：19 - 27.[百度学术]

[3] 任战利，杨鹏，祁凯，等.羌塘盆地构造——热演化史研究现状及进展［J］.地学前缘，2025，32（5）：12 - 27.[百度学术]

[4] 张翘然，肖红平，饶松，等.松辽盆地现今地温场特征及控制因素［J］.地质科技通报，2023，42（5）：191 - 204.[百度学术]

[5] 任战利，于强，崔军平，等.鄂尔多斯盆地热演化史及其对油气的控制作用［J］.地学前缘，2017，24（3）：137 - 148.[百度学术]

[6] 闫敦实，于英太.京津翼油气区地热资源评价与利用［M］.武汉：中国地质大学出版社.2000.[百度学术]

[7] 徐一鸣，李傲宇，程立群，等.冀东平原馆陶组地热流体水化学成分和H-O同位素组成特征及其地质意义［J］.现代地质，2025，39（2）：429 - 439.[百度学术]

[8] 王良书，刘绍文，李成，等.中国东南沿海及邻区岩石圈热结构与地热异常成因［J］.地球物理学报，2005，48（2）：374 - 381.[百度学术]

[9] 李科甫，朱传庆，马钊，等.海南岛岩石热物性特征及其对地温场的影响［J］.地质学报，2025，99（5）：1755 - 1772.[百度学术]

[10] 邹和平，黄玉昆.琼北新生代坳陷构造特征及其演化［J］.大地构造与成矿学，1987，11（1）：33 - 46.[百度学术]

[11] 张磊，麦发海，王超群，等.海南岛北部晚新生代沉积物Sr-Nd同位素组成及其物源示踪［J］.地质通报，2022，41（11）：1996 - 2006.[百度学术]

[12] 赵鑫鑫，程立群，王陶然，等.冀东山区浅部地温场分布特征及控制因素［J］.矿产勘查，2022，13（7）：983 - 989.[百度学术]

[13] 余恒昌，邓孝，陈碧婉.矿山地热与热害治理［M］.北京：煤炭工业版社：46 - 93.1991.[百度学术]

[14] 蒋裕强，陆廷清.石油与天然气地质概论［M］.北京：石油工业出版社，2010.[百度学术]

[15]FURLONG K P，CHAPMAN D S.Thermal state of the lithosphere［J］.ReviewsofGeophysics，1987， 25（6）：1255 - 1264.[百度学术]

[16] POLLACK H N，HURTERSJ，JOHNSON J R.Heatflow from the Earth’sinterior：analysis of the global data set［J］.Reviews of Geophysics，1993，31（3）：267 - 280.[百度学术]

[17] WANG G L，GAN H N，LIN W J，et al.Hydrothermal systems characterized by crustal thermally-dominated struc-tures of southeastern China［J］.Acta Geologica Sinica（English Edition），2023，97（4）：1003 - 1013.[百度学术]

[18] LIN W J， WANGGL，GANHN，et al. Heatsourcemodel for Enhanced Geothermal Systems（EGS） under different geological conditions in China［J］. Gondwana Research，2023，122：243 - 259.[百度学术]

[19] 唐晓音，胡圣标，张功成，等.南海北部大陆边缘盆地地热特征与油气富集［J］.地球物理学报，2014，57（2）：572 - 585.[百度学术]

[20] 刘峰，王贵玲，姜光政，等.我国陆区大地热流测量新进展与新认识［J］.地学前缘，2024，31（6）：19 - 30.[百度学术]

[21] 张扬，赵平，王薇.雷琼地区地壳结构与地热场特征的耦合关系［J］.地质通报，2018，37（10）：1825 - 1832.[百度学术]

[22] 胡圣标，汪集旸.中国大陆地区大地热流与莫霍面温度分布特征［J］.地质科学， 2001，36（2）：214 - 221.[百度学术]

[23] 高维，李娟，张训华.海南岛隆起山地型地热资源地质条件及潜力［J］.地质通报，2023，42（3）：478 - 487.[百度学术]

[24] 李军，张莉，陈明.琼北盆地莫霍面起伏特征及对地热场的控制作用［J］.大地测量与地球动力学，2020，40（8）：832 - 836.[百度学术]

[25] 施小斌，唐晓音，吴智平.雷琼地区深部异常过程与地表地热响应［J］.第四纪研究，2019，39（6）：1452 - 1460.[百度学术]

[26] 陈驰，朱传庆，唐博宁，等.岩石热导率影响因素研究进展［J］.地球物理学进展，2020，35（6）：2047 - 2057.[百度学术]

[27] 朱传庆，陈驰，杨亚波，等.岩石热导率影响因素实验研究及其对地热资源评估的启示［J］.石油科学通报，2022，3：321 - 333.[百度学术]

[28] 吴陈冰洁，罗璐，高楠安，等.关中盆地西安凹陷新近系砂岩热储特征研究［J］.现代地质，2024，38（6）：1571 - 1584.[百度学术]

[29] 王锡娇，魏费翔，王佳龙，等.海南岛温泉气体地球化学特征研究［J］.内陆地震，2024，38（1）：13 - 21.[百度学术]

[30] 雷栋，潘良云，陈强，等.海南岛隆起山地型地热资源地质条件及潜力［J］.地质通报，2025，44（1）：77 - 90.[百度学术]

[31] 许鑫，张立飞，田伟，等.海南岛新生代玄武岩中富硅熔体包裹体特征及成因［J］.现代地质，2025，39（1）：31 - 45.[百度学术]

[32] 梁宇.琼北热水盆地与第四纪岩浆活动［J］.勘察科学技术，1984（6）：6 - 10.[百度学术]

[33] 樊祺诚，孙谦，李霓，等.琼北火山活动分期与全新世岩浆演化［J］.岩石学报，2004，20（3）：533 - 544.[百度学术]

[34] 胡久常，白登海，王薇华，等.雷琼火山区地下深部大地电磁探测与电性结构分析［J］.华南地震，2007，27（1）：1 - 7.[百度学术]

[35] 贺婷婷，杜利，谈心，等.开封坳陷中牟凹陷馆陶组砂岩热储地热系统成因模式及开发潜力［J］.现代地质，2024，38（6）：1557 - 1570.[百度学术]

[36] 章惠，汪新伟，周总瑛，等.渤海湾盆地内黄隆起东斜坡奥陶系岩溶热储地热资源评价［J］.现代地质，2024，38（2）：398 - 408.[百度学术]

[37] 李薇，贾丽云，胡道功，等.琼北老城剖面记录的马袅—铺前断裂西段晚更新世活动历史［J］.现代地质，2019，33（5）：970 - 978.[百度学术]

[38] 张虎男，赵希涛.雷琼地区新构造运动的特征［J］.地质科学，1984，19（3）：276 - 287.[百度学术]

[39] 马刚，常恩祥，周瑞良，等.华北平原北部地温场特征及其形成条件的初步探讨［J］.中国地质科学院562大队集刊，1983，4：109 - 126.[百度学术]

[40] 陈墨香，邓孝.华北平原新生界盖层地温梯度图及其简要说明［J］.地质科学，1990，3：269 - 277.[百度学术]

[41] 李亮.海南琼中县地热资源热储特征及开发利用评价［J］.云南地质，2025，44（4）：653 - 657.[百度学术]

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