青藏工程走廊典型热融灾害现象及其热影响研究

在全球变暖及人类工程活动的影响下,青藏工程走廊内的热融灾害普遍发育。研究走廊内各类热融灾害的发育现状及其对多年冻土的热影响对今后的工程规划和冻土环境保护具有一定的指导意义。本文通过大量的野外调查工作,总结了走廊内热融灾害的类型及其发育现状,并选取3种典型热融灾害进行现场地温监测,分析其对多年冻土的热影响方式和程度。研究结果表明:3种热融灾害对其发育区域及附近的多年冻土都产生了巨大的热影响,热融滑塌和热融沟主要影响浅层的地温状况,而热融湖塘的影响范围更大,其发育甚至会导致湖塘下部形成多年融区。此外,侧向热流计算结果表明,3种热融灾害全年都在向其周边的多年冻土放热,通过对比发现热融湖塘的侧向热侵蚀能力最强,其次是热融沟,侧向热侵蚀最小的是热融滑塌。     

渤海湾盆地中—新生代岩石圈热结构与热-流变学演化

文章主要利用中—新生代热史、地壳分层结构以及流变学参数,模拟计算渤海湾盆地中—新生代岩石圈热结构和热-流变结构演化特征。结果表明,盆地由三叠纪—侏罗纪时期的"冷幔热壳"型岩石圈热结构转变为白垩纪至今的"热幔冷壳"型岩石圈热结构。从济阳坳陷岩石圈热-流变结构演化特征来看,中生代早期上地壳上部、中地壳上部及上地幔顶部表现为厚的脆性层;早白垩世初期中地壳上部及上地幔顶部的脆性层完全转变为韧性层;晚白垩世开始,中地壳上部出现薄层的脆性层;古近纪早期中地壳上部脆性层变薄变浅;现今则除了发育上地壳上部、中地壳上部脆性层外,上地幔顶部开始在浅部发育薄的脆性层。中—新生代岩石圈总强度演化表明在早白垩世晚期和古近纪早期经历了两期减弱,中生代早期岩石圈总强度远大于中侏罗世之后的岩石圈总强度。岩石圈热-流变结构和强度演化与华北克拉通破坏过程中岩石圈厚度的变化具有良好的对应关系,从侧面反映太平洋板块俯冲和回撤导致华北克拉通东部破坏的地球动力学过程。因此,岩石圈热-流变结构可以为盆地形成、大陆边缘和造山带等的动力学演化过程研究提供科学依据。     

鲁北地区地热资源区划研究

本文分析了新近系馆陶组热储、古近系东营组热储和下古生界寒武-奥陶系基岩热储三个热储层组,认为这些层组属具有勘探和开发意义的热储目的层组,特别是新近系馆陶组热储组具有良好的热储地质条件。并根据地质构造条件、热储类型、地温梯度特征进行了鲁北地热资源区划分。在地热资源区划区基础上,按优先开发、次优先开发、一般开发、远景开发四级原则进行地热资源亚区划分,将鲁北地热资源划分为6个区划区16个区划亚区。     

碳酸盐岩热储抽灌井光纤测温及地温变化研究

碳酸盐岩热储层具有地热资源丰富、开采条件好、单井涌水量大等特点,是中深层地热资源开发利用的主要热储层之一。在地热长期开采、尾水回灌过程中,既要保持抽灌井之间的水力联系,又要避免热突破的发生,对抽灌井热储层温度长期监测和热源分析计算,是地热资源可持续开发利用的重要课题。文章介绍了抽灌井分布式光纤测温技术,监测了碳酸盐岩热储抽水回灌对地温的影响,根据监测数据分析、计算了热储温度恢复的热源及热量。研究结果表明：受抽灌井间距较小和碳酸盐岩热储优势通道的影响,供暖后第6天,抽水井热储温度明显下降,平均降幅1.6℃,抽灌井产生了热突破;因长期大量低温尾水回灌,第二个供暖季之前回灌井热储温度未能恢复到初始温度,抽水井温度基本恢复;经分析计算,储层热量恢复的主要来源为地热水对流聚热,其次为高温储层、地热水传导聚热。基于该研究结果,在大规模回灌条件下,回灌井温度降低,抽灌井发生热突破是必然的发展趋势,深入开展抽灌井合理井距研究、防止短时间内发生热突破,对促进地热资源可持续开发利用是非常必要的。     

Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC23270与矿物吸附过程的热量变化及不同条件下代谢热的基础研究

用微量热技术研究了不同条件下Acidithiobacillus ferrooxidans ATCC23270(以下简写为A.ferrooxidans ATCC23270)与硫化矿吸附过程的热量变化以及不同细菌浓度、不同的初始pH值及不同的培养条件下细菌的代谢产热情况.研究发现,矿浆浓度0.03 g/mL,细萧浓度1.7×108个/mL的时候细菌与矿物的吸附放热最大.不同条件培养的细菌胞外多聚物的组成不同,与矿物吸附的反应热也不相同,黄铁矿培养细菌胞外多聚物含量最高,反应热也最高,说明细菌胞外多聚物在吸附过程中起重要作用.用微量热法能够很好地反映出细菌生长代谢过程中每个微观时刻的热量变化.对于A.ferrooxidans ATCC23270,最佳的代谢产热条件为:pH值为2.0和2.3,细菌浓度为3.0×108个/mL.不同培养条件下的细菌的生长代谢热不同,2039+FeSO4培养的代谢热最大、放热最快.     

热融湖塘对多年冻土的热影响

以发育于青藏高原多年冻土区的红梁河热融湖塘为例,研究了热融湖塘附近土体的热状态变化特征,以及其对湖岸多年冻土上、下限影响情况.结果表明:热融湖塘侧向热影响改变了热融湖塘下部和周围区域土体的热状态,使周围土体热状态处于动平衡状态,既受热融湖塘的热影响,也受到周围多年冻土的热影响.热融湖塘对周围浅层土体温度和多年冻土上限影响相对较小,但热融湖塘热影响引起了湖岸边缘的多年冻土上限增大和地温升高.热融湖塘对深部土体温度和多年冻土厚度有较大的影响.     

中低温热储及其井中热场

中低温地下热水有着广阔的开发利用前景,其成因及赋存规律的研究,是合理勘探、开发的基础。本文从地层、构造及水文地质条件入手,根据地热传导原理,研究了传导型热储的发育条件,划分了主要热储类型。在此基础上,对井(孔)中热场及井液温度变化规律进行了分析,给出了井液温度分布曲线及井液温度变化与地层的对应关系。该成果对勘探开发地下热水有指导意义。      

中国东西部典型盆地中—新生代热体制对比

沉积盆地的热体制和热历史是盆地动力学和油气成藏研究的重要内容,中国东西部盆地受不同构造背景和动力学机制影响,热体制存在明显差异。文中从盆地的热历史、热岩石圈厚度和岩石圈热结构3个方面对渤海湾和塔里木这两个中国东西部典型盆地中—新生代的热体制进行了分析,表明东西部盆地在中—新生代时期的热体制存在较大差异。中—新生代时期渤海湾盆地经历了早白垩世—晚白垩世早期(K1—K12)和始新世—渐新世(E2—E3)两期热流高峰,而塔里木盆地热流值是逐渐降低的过程;渤海湾盆地的热岩石圈厚度在中—新生代经历了早白垩世晚期和古近纪中—晚期两次快速的减薄高峰,减薄高峰时期岩石圈厚度仅为43~55km;而塔里木盆地则经历了中生代缓慢增厚—古近纪以来快速增厚的过程。由地幔热流与地表热流比值确定的岩石圈热结构揭示出渤海湾盆地经历了三叠—侏罗纪的"冷幔热壳"型和白垩纪以后的"热幔冷壳"型;塔里木盆地则由"热幔冷壳"型在新近纪末期转变为"冷幔热壳"岩石圈热结构。深部岩石圈的热结构和热状态的这种差异与岩石圈热-流变结构和岩石圈变形特征密切相关,通过对沉积盆地中—新生代时期的热历史和岩石圈热结构演化的研究,可以揭示沉积盆地深部的热状态,为中—新生代以来的成盆动力学机制研究提供有科学意义的参考。     

关中盆地沣西地区地热对井采灌开发模式的数值模拟

热储回灌是地热资源可持续利用、避免环境污染的有效措施。在进行地热开发之前科学合理的规划采灌井井位布局,有利于延长地热井的使用年限。关中盆地是新生代拉张性断陷盆地,地热资源开采利用历史悠久。沣西地区位于关中盆地腹地,地下5000m深度范围内有5个含水热储层,自上而下分别为第四系下更新统三门组(600~960m)、新近系上新统张家坡组(960~1920m)、新近系上新统蓝田-灞河组(1920~2900m)、新近系中新统高陵群(2900~3800m)和古近系渐新统白鹿塬组(3800~5000m)。本文依据水文地质、地球物理等资料,建立了研究区三维地质模型,采用有限元模拟软件FEFLOW对目前开采最多的蓝田-灞河组热储层在不同对井采灌开发模式下同层采灌时渗流场及温度场的变化进行了模拟计算。结果表明:1)以30年为系统设计寿命,为确保抽水井和回灌井有水力联系又不发生明显的热突破,抽、灌井井间距以500~600m为宜;2)采灌对井的布置以抽水井位于天然径流流场的上游方向、回灌井位于天然径流流场的下游方向为佳;3)如果设计合理,采灌过程中回灌尾水温度对抽水井出水温度的影响可以得到有效控制;4)恰当实施地热尾水回灌,同时按照实际需求调节抽水井与回灌井的采灌量,可实现地热资源的可持续开采利用。上述结果为合理开发利用研究区地热资源提供了依据。     

我国各地膨润土的热性质

对各地膨润土的热性质进行了考察，讨论了膨润土差热曲线和热失重的形态特征，以及膨润土热性质与其他物理化学性质的关系。研究表明，供试膨润土均可观察到三组吸热效应，部分样品可观察到一组放热效应。其中第一组吸热谷因层间所含有阳离子的种类和数量不同而呈现单谷或复谷两种不同的形态；根据第三吸热谷与放热峰这两个效应的峰间隔差和形态变化对供试膨润土进行属型划分简单易行。     

镜质体反射率热演化规律研究

镜质体反射率的演化并不是人们传统意义上认为的随着温度（深度）的增加成指数增加,而是分阶段演化的。通过对有机质热模拟实验数据和自然演化数据进行分析后发现镜质体反射率的演化可以分为明显的3段：1）缓慢变化阶段,随着温度的增加镜质体反射率缓慢地变化,2）中等快速阶段,随着温度的增加镜质体反射率相比较前一阶段增加速率有明显的加大,3）快速增加阶段,随着温度的增加镜质体反射率呈指数快速增加。这种分阶段的演化是由镜质体本身的化学组成和化学结构所决定的。镜质体反射率演化阶段的划分对于热历史的恢复以及认识镜质体的热演化机制和规律具有重要的意义。     

中国大陆地区沉积盆地热状况剖面

根据我国沉积盆地大量实测的地温、大地热流资料和岩石热物理性质数据,分析、总结了由东至西我国主要沉积盆地的现今地温、大地热流、深部地热及岩石圈热结构的分布状况及其差异,为我国的地热研究的进一步深入提供了可靠的基础资料。     

热红外遥感技术在铀矿勘查中的应用潜力探讨

随着新型热红外传感器的相继问世及热辐射相关理论的不断发展,热红外遥感在资源勘查尤其是铀矿勘查领域呈现出了巨大的应用潜力。从地表温度、热惯量和热红外光谱3个方面对热红外遥感在资源勘查应用中的理论依据、研究现状进行了阐述,对其在铀矿勘查应用中的研究目标、研究内容进行了详细论述,并以ASTER热红外波段为数据源在华南某花岗岩铀矿区进行了实例应用,取得了良好的效果。实践表明,热红外遥感技术在铀矿勘查领域具有良好的应用前景和独特的应用价值,必将在铀矿找矿工作中发挥重要的指导作用。     

松粉热解油的地球化学特征与意义

松粉热模拟生成油的色谱，－色质谱分析表明，热解油以芳烃和饮 为主，芳烃又以单环和双环芳烃为主。热解油中正构烷烃量最高，碳粉分布为Ｃ４－Ｃ２８，多以Ｃ１２为主峰。轻烃色谱参数显示４５０℃为生油高峰的上限，低温热解油重烃含量大于轻烃含量，而高温阶段则相反。     

昆明低温地热田及其开发利用

昆明盆地内松散层以较低的热传导率封堵了来自地壳深部沿盆地基底几条深大断裂传导的大量热流,使热储层地下水得以加热,形成了半封闭的层状低温地热田。热田分布面积广,热储量大,被断裂分割为六个各具特征的块段。目前,地下热水被广泛开发用于饮用矿泉水、洗浴、养鱼及种花。     

震前卫星热红外环形应力场特征

本文包括两部分内容:①描述了1996年2月3日云南丽江Ms7.0级地震,震前几天的卫星热红外图像呈现圆形,它的NNW、NW、SN、及NE向的热旋扭面往S收敛。该地震地表破裂由一系列张扭性裂缝组成,呈左旋左列,水平位错不明显,垂直断距数厘米。垂直力对构造变动的作用较为明显;而丽江地震震源机制解破裂面II的走向NNE6o,倾向W,倾角44o,P轴方位为NNE3o、仰角75o,近于直立,综合热旋扭面展布、地震地表破裂特征及震源机制解,得出该旋扭椭圆为地幔外侧右旋上涌所造成;②菲律宾萨马岛Ms7.0～7.5强震群及青海共和Ms7.0地震前热应力环椭圆的推进路径。根据这一特征得出交变潮汐力的地球动力学解释。卫星热红外图像震前应力热场的方法是临震预测地震的有效方法,卫星热红外技术辅以震源机制解和地表破裂带力学分析是研究地球动力学有力工具。地球自转速度变化,交变潮汐力和地幔旋扭上涌力是地球动力学的主因。     

贵州省黄果树郎宫风景区热储结构研究及其意义

黄果树郎宫风景区地热水资源较为丰富,但受地质构造影响热储结构极为复杂多样。阐明区内地热地质条件、热储结构特征,对推动区内地热水资源开发具有重要的意义。本文以区内实际的勘探资料为依据,通过对地质构造、地球物理、地球化学和地文场特征的分析,揭示了研究区在亚经济的深度范围内分别存在"带状"和"层状与带状组合"两种类型的的热储单元,阐述了各热储单元特殊的结构特征,提出了区内地热水资源勘查和开发的方向。     

热成构造及其成矿初探

指出了现代地质构造分析中存在的缺陷,通过对实际地质现象的认识和对产生地质构造原动力问题的分析,提出了热成构造这一观点和热功力应力场的概念。构造与矿体之间不仅是控制与分布的关系,更重要的是生成或成生成因的关系,成矿物质、构造成矿动力和成矿环境三者统一于同一系统中。     

河南省遂平县城地热田地热地质特征

阐述了河南省遂平县城地热田的地热地质特征,包括地球物理特征、地球化学特征和热储结构特征,指出了地热资源的形成与分布,主要受控于北西向杨庄一王勿桥断裂和北东向遂平断裂,划分出两大热储层并简述其结构特征。     

小柴旦盐湖钠硼解石矿物热脱水机理的探讨

利用等温热脱水和非等温热脱水的实验方法,结合X射线衍射、红外光谱等检测手段研究了青藏高原钠硼解石矿物在50~500℃温度区间的脱水过程。研究结果表明,随温度的升高,钠硼解石(NaCa[B5O6(OH)6].5H2O)的脱水分三阶段进行:50~70℃,脱失2个水形成NaCa[B5O6(OH)6].3H2O相,与钠硼解石结构研究结果对比,脱水分子是与钠硼解石分子中钠配位;70~100℃,进一步脱失2个水形成较为稳定的NaCa[B5O6(OH)6].H2O相,脱水2个分子是与钠硼解石分子中钙配位,该结构可以在100~150℃稳定存在;150~180℃,进一步升温将逐步失去最后一个与Na离子配位的水分子,同时导致[B5O6(OH)6]3-硼氧配阴离子结构的破坏,固相结构由晶型转变为无定形。