一个矿区(矿井)的地温场是当地长期地质历史发展的结果,它受大地构造性质、岩石热物理性质、基底起伏与褶皱构造、深大断裂、地下水活动的状况、局部热源等多种地质条件的影响。
大地构造性质在中、新生代造山带等地壳强烈活动区,地温场的特征是热流值大,地温高,平均地温梯度大; 而在古老的地盾和地台区等地壳运动相对稳定区,地温场的特征则正好相反,热流值小,地温梯度小,地温低。但地台区在中、新生代有由伸展运动引起的断裂带,地温偏高。
岩石热物理性质岩石热物理性质包括热导率、比热和导温系数等。它们决定着岩石传导、储存和扩散地热的能力,是评价矿区地温场不可缺少的重要参数。热导率低的岩石,地温梯度大;热导率高的岩石,地温梯度小。沉积岩中,煤的热导率低,在煤层较厚或煤层集中分布的地段,地温梯度大。
基底起伏与褶皱构造在深度相同的条件下,基底隆起区比相邻拗陷区,背斜部位比相邻向斜部位的地温高,地温梯度大 (图5)。
深大断裂通达上地幔的深大断裂,是深部岩浆、热水等热载体的上升通道。因此,邻近深大断裂的煤田,热流值偏大,地温偏高。但深大断裂各段的力学性质及围岩的热物理性质有差异,热载体活动不均匀,深大断裂两侧的地热状况也存在差别。
地下水活动在地下水由地表向下强烈活动区,地下水起降温作用,形成低地温区。地下水在深部被地温加热后,又流向浅部,使附近地温升高,把矿井变为高温矿井。重庆北碚的北温泉,广西合山煤矿的热水,就属这种成因。
局部热源①矿山附近有近期的岩浆活动时,火成岩体在冷却过程中释放的热量,可使附近地温升高。②矿山附近岩层和岩体内有放射性元素富集时,它们的衰变热可使地温升高。③金属硫化物的氧化,也可使局部地温升高。