胶东半岛不同构造单元深部热流分流聚热模式

中生代、新生代时期地壳剧烈运动将胶东半岛划分为胶北隆起、胶莱凹陷、胶南-威海隆起三大构造单元,其中隆起山地区广泛分布花岗岩、变质岩,凹陷盆地区主要分布砂岩沉积地层,胶北隆起区与威海隆起区相对于胶莱凹陷盆地区具有更高的大地热流值.为系统分析胶东半岛大地热流值分布特征及其形成机理,本文在分析胶东半岛构造-热发展史、地热地质背景、地温场分布、岩石热导率、钻孔岩性与测温数据、地热流体化学成分等基础上,发现胶东半岛地热资源均为断裂构造控制类型的中低温对流型,其热源主要为三元聚热:导热断裂带水热对流、大地热流传导、地下水运移传导-对流;构造分布、岩石热物性、地热热储分布、地下水活动等是影响地温场分布的主要因素.针对胶东半岛地温场特征及其控制因素,提出了适合该地区的隆起-凹陷分流聚热模式与概念模型,即隆起山地区岩性以导热率、渗透率相对较高的侵入岩、变质岩为主,凹陷盆地区岩性以导热率、渗透率相对较低的砂岩为主,低导热率、低渗透率的凹陷区底部更像是一个相对隔热、隔水的顶板,使得来自地壳深部的大地热流及携带热量的流体、气体等在上涌的过程中在凹陷区的底部发生折射与再分配,从而导致热流在隆起山地区的底部形成一个温度相对更高的聚热区,反映在地表即是隆起山地区相对凹陷盆地区具有更高的大地热流值,特别隆起山地区轴部位置为热流值最高的区域,高热流值区域分布形态呈NE、NNE向分布,基本与胶东半岛NE、NNE向的深大断裂走向一致,该模式的提出可以更好地为胶东地区的地热资源勘探提供指导方向.     

渤海盆地现今岩石圈热结构及新生代构造-热演化史

依据236口井共2 706组的静温数据以及25口井的系统测温数据,分析计算了渤海盆地地温梯度及大地热流;建立地壳分层结构模型,利用回剥法计算现今地幔热流、深部温度以及岩石圈厚度;在此基础上,利用地球动力学方法恢复本区热流演化史。结果表明：渤海盆地背景地温梯度为322 ℃/km,热流值为648 mW/m2;盆地现今热岩石圈厚度在61~69 km之间,地幔热流占地表热流的比例在60%左右,属于“热幔冷壳”型岩石圈热结构,盆地地壳底部或莫霍面温度变动在548~749 ℃之间;热流演化的特征与盆地的构造演化背景吻合,新生代以来盆地经历了3期岩石圈减薄并加热的过程,在东营组沉积末期热流达到最高(70~83 mW/m2）,这期间盆地内产出多期碱性玄武岩,表明盆地经历了波及地幔的裂谷过程,随后进入热沉降期,热流逐渐降低,盆地向坳陷型转变。     

Heat Aggregation Mechanisms of Hot Dry Rocks Resources in the Gonghe Basin,Northeastern Tibetan Plateau

Hot dry rock (HDR) is an important geothermal resource and clean energy source that may play an increasingly important role in future energy management. High-temperature HDR resources were recently detected in deep regions of the Gonghe Basin on the northeastern edge of the Tibetan Plateau, which led to a significant breakthrough in HDR resource exploration in China. This research analyzes the deep temperature distribution, radiogenic heat production, heat flow, and crustal thermal structure in the Qiaboqia Valley, Guide Plain, and Zhacanggou area of the Gonghe Basin based on geothermal exploration borehole logging data, rock thermophysical properties, and regional geophysical exploration data. The results are applied to discuss the heat accumulation mechanism of the HDR resources in the Gonghe Basin. The findings suggest that a low-velocity layer in the thickened crust of the Tibetan Plateau provides the most important source of constant intracrustal heat for the formation of HDR resources in the Gonghe Basin, whereas crustal thickening redistributes the concentrated layer of radioactive elements, which compensates for the relatively low heat production of the basal granite and serves as an important supplement to the heat of the HDR resources. The negative effect is that the downward curvature of the lithospheric upper mantle caused by crustal thickening leads to a small mantle heat flow component. As a result, the heat flows in the Qiaboqia Valley and Guide Plain of the Gonghe Basin are 106.2 and 77.6 mW/m2, respectively, in which the crust-mantle heat flow ratio of the former is 3.12:1, indicating a notably anomalous intracrustal thermal structure. In contrast, the crust-mantle heat flow ratio in the Guide Plain is 1.84:1, which reflects a typical hot crust-cold mantle thermal structure. The Guide Plain and Zhacanggou area show the same increasing temperature trend with depth, which reflects that their geothermal backgrounds and deep high-temperature environments are similar. These results provide important insight on the heat source mechanism of HDR resource formation in the Tibetan Plateau and useful guidance for future HDR resource exploration projects and target sites selection in similar areas.     

河北汤泉地热田地温场分布及其控制因素研究

汤泉位于河北省遵化市西北部,为山前丘陵地貌,地热资源丰富。本文对汤泉地热田内分布的诸多基岩热水井进行了钻孔测温,利用测温结果对该地热田地温场分布特征及控制因素进行了研究。研究发现:钻孔温度明显受地下水流的影响,绝大部分测温井表现为对流传热特征,个别表现为传导为主的传热特征;地温异常区域位于汤泉福泉宫和疗养院一带,异常中心呈两极分布,地热异常中心50 m埋深水温为51~54℃,100 m埋深水温可达60~67℃;该地热系统中地热水系地下水在深循环过程中,在正常的大地热流背景下被围岩逐渐加热所致;由花岗岩隔水底板构造形态所形成的隐伏盆地,构成了福泉宫至疗养院一带的蓄水构造;由于断裂构造切割花岗岩体,造成深部的热流沿断裂上升,混合并加热赋存于福泉宫至疗养院一带蓄水构造中的片麻岩裂隙水,形成该地段的地热异常现象;福泉宫地区和疗养院地区片麻岩含水层裂隙发育,使得深部热量能够快速到达浅部地层,并在浅部出现局部异常高温;汤泉地热田片麻岩热储层地热流体属于含岩盐地层溶滤的陆相沉积水,主要来源于大气降水。     

广东惠州花岗岩体及其地热意义

为洞悉东南地区地热的形成演化,以惠州黄沙洞-石坝地区高温地热田为例,综合地震学、岩石地球化学、锆石U-Pb年代学等方法来解译该地热田的形成模式.研究区岩体主要为燕山期高分异高含产热元素的I型花岗岩,形成背景为古太平板块俯冲的前进与后撤;深部花岗岩体连为一体且厚度达3.5 km.高导热率的花岗岩促进地幔热传导至地表和花岗岩中放射性元素衰变产生的热量是惠州高温地热形成的两大重要原因.研究区深部花岗岩生热量及干热岩地热资源储量巨大.研究区地热产出模式对惠州乃至东南地区的能源供给系统有重大意义.      

沉积盆地型与隆起山地型地热系统地表地球化学异常模式差异性分析

地球化学勘探技术作为地热资源综合勘查技术之一,在地热勘探开发中发挥了重要作用。沉积盆地型与隆起山地型地热系统由于自身地质特征的不同,必然造成它们的地球化学判识指标和异常模式存在差异。目前国内外尚缺乏对这两种类型地热系统判识指标和地球化学异常模式差异性进行地质地球化学分析,导致针对不同的勘探对象在方法选择和异常解释上依据不足。以典型沉积盆地型地热系统——河北雄县地热系统,隆起山地型地热系统——安徽巢湖半汤地热系统为例,开展地球化学方法试验,建立了两种类型地热系统的地表地球化学异常模式,并从地热系统的地质因素(热源、热水、热储、通道、盖层)出发,对其地表地球化学异常模式差异性进行分析,表明隆起山地型地热系统地表地球化学异常模式为受导水断层、破碎带控制的正异常;沉积盆地型地热系统气体地球化学异常模式为受热储构造控制的正异常,微量元素地球化学异常为受氧化还原环境控制的负异常;二者在有效地球化学指标组合和异常形态上均存在差异。研究结果为不同类型地热系统勘探提供方法和理论依据。     

内蒙古海拉尔盆地乌尔逊凹陷现今地温场特征

乌尔逊凹陷作为内蒙古海拉尔盆地油气资源最丰富的凹陷之一,其地温场特征尚未进行系统研究。根据5口井系统测温数据和42口井油层测温数据以及实测热导率资料,分析了海拉尔盆地乌尔逊凹陷现今地温场特征。乌尔逊凹陷的现今地温梯度在2.8~3.7℃/hm之间,平均地温梯度为3.35℃/hm。现今大地热流密度值在42.2~59.4 mW/m2之间,平均大地热流密度值为56.0 mW/m2,表明乌尔逊凹陷是一个中温型地温场。现今地温梯度和大地热流密度值分布具有北高南低的特点,造成南北差异的原因主要为地下水活动、断裂及火山岩体。现今地温场对油气生成具有明显的控制作用;乌尔逊凹陷为持续埋藏性凹陷,现今地温为烃源岩经历的最高温度;西部地区现今温度最高,铜钵庙组、南屯组、大磨拐河组烃源岩仍处于较高的温度环境中,烃源岩现今仍处于生烃过程中,西部地区是乌尔逊凹陷主要的找油气区。     

柴达木盆地地温场分布特征及控制因素

含油气盆地的地温场在油气的生成、运聚及盆地演化过程中起着十分重要的作用。柴达木盆地是中国西部重要的含油气盆地,位于喜马拉雅构造域的东北部,盆地现今地温场特征研究不仅为柴达木盆地及周缘陆内或板内大陆动力学及盆地动力学研究提供了科学依据,同时也是油气成烃、成藏及资源评价等工作的研究基础。柴达木盆地现今地温场研究的前期工作主要集中在盆地西部,盆地的北缘、东部开展的工作很少,所用研究数据多取自20世纪之前,盆地现今地温场特征的系统研究尚比较缺乏,亟须开展相关研究工作。文中采用先进的钻孔温度连续采集系统,实现了深井稳态测温工作的大规模化、高精度化,使用光学扫描法测试岩石热导率,获得了批量的、高精度的岩石热导率数据,新增了17口钻井的测温剖面。研究表明：柴达木盆地现今地温梯度平均为(28.6±4.6) ℃/km,地温梯度分布具有西部高,中、东部低的特点。柴达木盆地现今大地热流值平均(55.1±7.9) mW/m2,盆地不同构造单元大地热流分布存在差异。大地热流分布特征表明：柴达木盆地总体属于温盆,热流值低于我国大陆地区大地热流平均值,但高于西部的塔里木、准噶尔盆地。柴达木盆地现今地温场分布特征受地壳深部结构、岩石热导率性质及盆地构造等因素的控制。     

咸阳地热田钻孔温度测量及水动力系统

地热田温度场分析, 不仅为地热田类型划分和热源机理研究提供科学根据, 而且可以为确定地热田有利开采区域和深度提供直接依据。本文报道了咸阳地热田13口钻孔的系统(准)稳态测温数据, 对研究区温度的垂向分布特征做了初步分析, 并据此划分了地热田水动力系统。结果表明, 咸阳地热田属于以传导为主的沉积盆地型地热田, 地温梯度为26.2~40.1 ℃/km, 平均为32.4 ℃/km。然而, 与典型的传导型地热田相比, 咸阳地热田的地温场特征又存在特殊性, 表现为钻孔温度-深度曲线分段性明显: 浅部受地表水流动对温度场的影响, 地温曲线呈现出锯齿形波动; 钻孔中上部受地表水和深部水热活动影响较小, 温度曲线为传导性地热特征; 井孔中下部测温曲线明显"下凹", 揭示了地下水沿渭河断裂侧向补给的同时使地层温度降低; 井孔下部温度随深度异常增大, 表明存在异常压力流体封存箱。测温资料揭示了咸阳地热田水动力系统在垂向上存在多层结构: 浅部为垂向重力驱动型, 中上部为正常压实型, 中下部为侧向重力驱动型, 下部为封闭型。基于咸阳地热田水动力系统的多层结构, 建议将各系统赋存的地热资源分别进行规划和开发。     

吐鲁番-哈密盆地现今地温与油气关系研究

通过大量的地层测温资料综合分析确定了吐鲁番-哈密盆地不同构造单元的现今地温梯度及大地热流值,该盆地(以下简称吐哈盆地)现今地温梯度为2.50℃/100m,大地热流值为47.8mW/m²,现今地温梯度及大地热流值分布具有东高西低的特点.吐哈盆地现今地温梯度及大地热流值高于塔里木盆地及准噶尔盆地,现今地温场受地壳厚度、基底结构及盆地构造的控制.吐哈盆地现今地温对烃源岩的油气生成有重要控制作用,台北凹陷属持续埋藏增温型凹陷,烃源岩现今仍处于成油高峰期.哈密坳陷、托克逊凹陷部分地区烃源岩古地温高于今地温,对烃源岩生油过程起控制作用的是古地温而不是现今地温.     

酒东盆地热演化史与油气关系研究

酒东盆地是由两期不同性质、不同世代盆地叠合而成。早、中侏罗世-早白垩世为拉张盆地,第三纪以来为挤压坳陷盆地。酒东盆地现今地温梯度及大地热流值较低,分别为300℃/100m及51mW/m2。营尔凹陷中生代晚期地温梯度高于现今地温梯度,可达350～420℃/100m;新生代以来大幅沉降,地温梯度降低,烃源岩的热演化程度受现今地温场控制。盆地热演化史与油气关系研究表明营尔凹陷下白垩统赤金堡组烃源岩主生油期有两期,分别在早白垩世晚期及第三纪以来。下白垩统下沟组和中沟组烃源岩主生油期仅有一次,主要为上新世以来。营尔凹陷有良好的找油前景。     

山东半岛温泉的地热属性及其特征

从山东半岛所处的板块构造位置和局部的控热构造入手，根据地热传导的理论，对山东半岛温泉的地热属性进行研究分析，认为山东半岛温泉地热属性为濒临板缘高温地热带的板内中低温地热系统，它以偏高的大地热流值为地热背景，以局部控热构造聚敛的大地热流为热源，以地形高差影响和相应的水力压差作用为动力，入渗的大气降水吸收岩石中的热量而被加热，并沿断裂出露形成温泉地热水。以此建立起温泉的构造模式。     

关中盆地地温场划分及其地质影响因素

具有无污染、可再生、分布广、储量大以及可就近利用等诸多优势的地热能是一种洁净能源,应用前景广阔。地热能的开发利用与区域地温场划分紧密相关,关于关中盆地整体地温场划分的研究鲜有报道。根据关中盆地的工程地质、水文地质、环境地质条件等因素,总结了岩体类和砂土类的热物性质特征。通过灰色关联分析方法,分析了岩土体热物性参数的影响因素,认为干燥重度对导热系数的影响程度最大,含水率、天然重度、孔隙率三者影响程度相近;干燥重度对比热容影响程度最大,天然重度次之,含水率和孔隙率影响最弱。利用盆地内多个地温常观孔,绘制了地温变化曲线和地温梯度等值线,认为关中盆地常温带位于15~20 m埋深处,地温梯度总体呈中部高、东西低,固市凹陷、西安凹陷、蒲城凸起、断裂及断裂汇合区域地温梯度较大,宝鸡凸起、咸礼凸起以及临蓝凸起地温梯度较小,产生差异的原因包括地质构造、地下水活动、岩土体热物性参数等三方面。利用热物性参数和地温梯度值,计算了盆地内浅层和深层的大地热流值,并分析了两者差异的成因,经对比全国区域地热资料,认为关中盆地是一个复杂的坳陷型中低温地热田,地热资源潜力巨大,居全国上游。该文旨在系统地分析关中盆地地温场特征,为地热能的勘查评价提供基础数据支持,促进关中盆地地热开发利用,为构建环境友好型社会服务。     

江西吉安钱山地区地热资源特征及热源机制

位于罗霄山脉北支武功山西南地区的钱山地热田是研究武功山地热资源的关键地区。本文综合区域地质、研究区地质特征、热物性参数、水化学特征、锆石同位素等方法, 重点分析了钱山地区的地热系统特征, 深入研究了钱山地热的构造背景和热源机制。研究表明: ①NE–SW向的和平—三江断裂是钱山地热重要的导热和控热构造; ②水化学及同位素特征指示钱山地区的地热水和冷水均为大气降水补给; ③早志留世黑云二长花岗岩热导率特征表明花岗岩具有很好的导热效果和聚热能力; ④黑云二长花岗岩放射性生热率较低且时代久远, 揭示放射性元素生热和岩浆岩余热对热源做出的贡献非常小, 钱山地热的热源主要来自壳源深部地热。本研究可为武功山地区地热资源成因及合理开发利用等提供重要的启示。     

岩浆热源型地热系统释义

以壳内岩浆囊(熔融体)为主要热源的地热系统是国内外地热界的热点研究对象.然而,当前尚无"岩浆热源型"地热系统的确切定义,对此类地热系统的认识也存在诸多争议.本文讨论了岩浆热源型地热系统的形成与其下熔融体的关系,阐释了"岩浆热源"的形成机制及其对上覆地热系统影响的本质,综述了利用岩浆流体地球化学组成识别其对地热水定量贡献...     

基于叠加法的陕西省典型地貌单元岩土导热系数分析

近年来,浅层地热能受到广泛关注,但由于在开发利用过程中对地层导热性能分析不足,现有开发利用项目失败率较高。为解决这一问题,对陕西省不同地貌单元已开展的46组热响应试验结果进行整理,以线热源模型为基础,采用叠加法对陕西省典型地貌单元的导热系数进行了分析统计。结果表明: 山间盆地、沙漠高原和断陷盆地3种地貌单元的导热能力依次减小; 在同一地貌单元中,第四系黄土覆盖层越厚,钻孔的导热能力越差; 黄土塬地区导热系数大小差距较大,可进一步深入研究该地貌单元内导热系数的影响因素。通过对不同地貌单元岩土导热系数分布特征的研究,提出了各地区浅层地热能开发利用的相关建议,从而为进一步高效、高质开发浅层地热能提供思路和技术支持。     

福建无岩浆热源的深循环水热系统

近年来对福建省存在具有岩浆热源的高温水热系统的呼声甚高。因而在福建是否可能存在具有岩浆热源的高温热田再次成为必须回答的重要问题。在综述前人研究成果的基础上,论述了福建省地热活动的地质构造背景、温泉分布状况、地热系统的特征、深部是否存在岩浆热源以及地壳的热结构,系统论述了福建深循环水热系统的特征。认为由于地质构造条件所决定,福建有大量的温泉出露,其中大部分为中温水热系统(90~150 ℃)和低温水热系统(＜90 ℃),均属受断裂控制的深循环水热系统,皆为温水热储。极少数高温热水系统(＞150 ℃)也仅仅是地下水沿断裂循环的深度较大所致。笔者认为福建不具备形成“有岩浆热源的水热对流系统”的条件。     

黔西补作勘查区现代地温场及煤层受热温度分析

基于黔西补作勘查区32口钻孔的简易测温资料,分析了勘查区浅部地温场的基本特征。研究发现,区内地温梯度在0.98～3.25℃/100m,平均2.07℃/100m,总体上属于正常地温场范畴;平面上变化较大,局部存在低温异常,在垂向上随着孔底深度增大,各钻孔地温梯度总体上趋于增高,但与埋深之间关系相对离散,钻孔温度曲线表现为两种基本形式。研究认为,断层构造控制了地温场的分布,地温异常带的展布方向反映区域构造的基本轮廓;地下水动力场微弱,对地温场影响不甚明显;地层岩性及埋深影响地温场的垂向分布。     

广东三坑地热田形成条件及开发潜力分析

广东三坑地热田位于吴川－四会深大断裂带的东北侧,三坑向斜岩溶盆地内。地下热水主要赋存于ＮＥ与ＮＷ向断裂构造及其交汇部位的岩溶裂隙发育带中。根据地热地质条件及水热对流系统分析,地下热水是在水热对流系统中由深循环高温构造裂隙水与浅循环８常温岩溶水混合而成。三坑地热田热水资源具有水温适中、水量丰富、水质良好、动态稳定等特点。开发潜力很大。     

太原盆地西温庄地热田的成因机制

地热田成因机制的研究是地热田资源量精细评价与有效开发的依据.在综合前人研究成果与最新地热钻井资料的基础上,通过对太原盆地岩溶热储地热系统的"源、储、通、盖"主要因素分析,建立了西温庄地热田形成的概念模型,并精细评价了地热资源量.西温庄地热田是一个在非对称性裂谷盆地的高大地热流值背景下,来自东、西山奥陶系岩溶储层裸露区的大气降水,沿着岩溶不整合面和断裂这个运移通道,从东山和西山双向补给,经盆地边界断裂进入盆地深部热储,吸热、增温后逐步在盆地中部西温庄隆起的碳酸盐岩岩溶储集层中富集、承压而形成的中低温传导型地热系统.西温庄地热田的岩溶地热系统具有封盖性能好、主力储集层段多、补给速度较快、盖层地温梯度较高等特征.表现为奥陶系岩溶热储上覆盖层包括石炭系、二叠系、三叠系与第四系,顶面埋深800~1 700 m;从上至下依次发育了峰峰组下段-上马家沟组上段、上马家沟组下段、下马家沟组上段和亮甲山组4套主力含水层段,热储层平均有效厚度累计184.6 m;地热水从补给区至盆地承压区的运移时间约2 000 a;奥陶系热储上覆岩层的平均地温梯度为3.0~4.0℃/100 m,地热水温度范围为55~75℃.西温庄地热田奥陶系岩溶热储的地热资源量精细评价结果表明,热储总量合计33.53×108 GJ,折合标煤1.14×108 t.年开采地热资源量可满足607×104m2的供暖面积,开发潜力巨大.