地热增温率大于平均地热增温率而有明显提高的地区，称地热异常区。

所谓地热异常区，是与正常区相比较而言。同样以传导为传递热能的形式，地表各处的热流也并不相同，原因是不同岩石的导热系数不等。地表热流量一般介于0．8—2．0热流单位之间，岩石导热系数为4-10微卡/厘米·秒，因此，地温梯度一般为8—50℃/公里。以热传导为主时，各地的地温梯度不同，在地下3公里深处，低的仅24℃，高的可达150℃，但是，从地热发电的技术考虑，由热传导差异引起的地热异常，用来发电在经济上并不合算，而只宜直接用于工业，农业或生活；因此，从地热发电角度来看，还不能算作是热异常。

世界上已发现的地热田，热异常主要是由对流作用造成的。因为技术主要是利用高温的流体，流体通过对流把热能带到地表，才便于使用。某些缺乏流体的致密地层，由于热传导作用，戎主要由于热传导作用，也可形成很强的热异常，有时深度不大，温度可高达300℃，这就是所谓干热岩石。干热岩石难以直接利用其能量， 办法是在热岩石中用人工方法造成裂隙(如地下常规爆破法、水力加压法、地下原子能爆破法等)，然后将水压入井中，使水在地下循环加热，以热水或蒸汽的形式返回地面再加利用。当然，这样做，技术比较复杂，成本也高。因此，在技术条件下，仍以利用热水或蒸汽为主要目标。寻找地热田时主要是寻找具有高温蒸汽或热水的区域。

地热异常区，可以分为三种不同的类型。第一种是以热水为主的热水型，第二种是以蒸汽为主的蒸汽型，第三种是缺少水分的干热岩石型。已经开发利用的限于前两种。

热水型的地热异常区是异常区中最常见的。在某一深度上水受热增温，根据对流的原理，水受热膨胀而上升，将热能输向浅部，而形成地热异常区。

一般情况下，这种异常区都有地表显示，在地表出现热泉、喷泉等。当有泉出露可以直接观察到热水出露的地层、岩性时，可以确定它存在于那一种空隙系统(孔隙、裂隙、溶隙)之中。但是必须注意，泉出露口所处的地层有时不一定就是热水上升通道所在的地层。例如，出露于第四纪沉积物的砂层中的温泉，往往是衍生泉，由于和砂层含水层中的冷水相混，温度有所降低，化学成分也发生了变化。这是热水的出口被掩覆的一种情况。另一种情况，热水受隔水层阻挡而在某一地段出露，但真正的热水上升通道却在相当远的距离之外。因此，在工作时，应将热泉的出露位置与当地的水文地质条件结合起来，判定热水真正的上升通道的位置。

一般地下水中比较少见的元素，在热水中往往含量较高，热水中多伴生有H2S和SO2等气体。因此，有一种看法认为，热水是岩浆活动后期的气体和液体，由于热水和蒸汽的释放，使某些相对稀有的元素集中，甚至在高温热水泉附近生成汞和银等矿床。根据这种看法，热水与蒸汽都来源于岩浆，是所谓的初生水，即是来自地球内部的水。但是，多年以来通过研究水中氢同位素，对热水与蒸汽的来源，作了相当可靠的研究，否定了这种看法。

蒸汽型的地热异常区可分为两种，一种只产超热蒸汽而没有水，这就是干蒸汽田，另一种产水并伴生有一定数量的蒸汽，这是湿蒸汽田。世界上所发现的蒸汽田地热异常区，以湿蒸汽田为主，干蒸汽田只有三个，意大利的拉德瑞罗、美国加州的间歇喷泉、日本的松川。

对蒸汽田的机理有三种不同的学说。第一种是意大利的法卡(Facca)及托南尼(Tonani)提出的。他们认为，蒸汽田原来都是充满热水，水温接近于沸点(相应于水所处深度的压力下的沸点)，钻孔打到此热水，由于减压沸腾成为蒸汽，上升喷出。如果在钻孔中突变为蒸汽，则为湿蒸汽田，在钻孔底部附近突变为蒸汽，则为干蒸汽田。部分水汽喷出后，钻孔附近的蒸发空间变大，当有几个钻孔时，各孔的蒸发空间逐渐连成一片，于是整个地热系统的上部充满蒸汽，下部则充满水。