关中盆地是我国赋存层状孔隙型热储的六大断陷盆地之一,西安凹陷是关中盆地中地热地质背景最好和面积最大的储热构造。关中盆地的地热异常区可分为秦岭北麓带、盆地中心带和北山南麓带。地热异常区地面以下1000米处的地温一般大于45℃,最高80℃以上。
主要的控制性断裂有秦岭北麓断裂、华山山前断裂、宝鸡-咸阳断裂和渭河盆地北缘断裂等。这些断裂新生代以来多有活动,是良好的导(控)热断裂。沿着这些断裂多地有温泉出露。
骊山北麓华清池温泉闻名全国,系为多组断裂的交汇处,断裂的开张使地表水循环到地下1000~2000米深处,被地热加温,沿断裂带再上涌出地面,属于低矿化弱碱性硫酸-氯酸钾钠型中温水。
渭河盆地新生代以来接受了巨厚的沉积,特别是在盆地的内部,得益于隐伏花岗岩体传热于含水岩层,第三纪地层中有许多良好的热储层。地温资料显示,西安凹陷作为渭河盆地的中心,莫霍面深度在30千米左右,而周缘地区则在43~45千米,从而表现为较高的地温梯度。因此在第四纪覆盖的西安市区、长安县东大乡等地都分布有地热异常带。