河南省地热资源形势及开发利用潜力分析

地热资源是指在某一未来时间内能被经济而合理地取出来的地球表面以下的地下热能.其表现形式可为蒸汽、热水及高温岩体等。河南省目前开发利用以地下热水为主。地下热水形成需有热储层、盖层、流通通道及热源4个因素;可划分隆起带地下热水和沉降带地下热水2种成固类型。1地热资     

西藏高温地热田地球化学特征及地热温标应用

研究区位于西藏自治区中部,属高温地热显示区。为了解区内地热田的热储基本特征,通过收集的12个主要地热田的23组地热及地表水样品分析可知,研究区水化学类型较复杂,地表出露温度较低的脱玛、玉寨、果组地热田以Na-HCO3型地热水为主,循环较快、可更新性较好,董翁、谷露、羊八井等地表出露温度较高的地热田以Na-Cl(Na-Cl·HCO3或Na-Cl·SO4)型地热水为主。地下热水中Cl与B、Li的正相关性,显示地热流体可能来源于深部岩浆;与Sr相关性较差,体现了地下热水中的盐分主要来源于深部热液而非水-岩相互作用;与SiO2、温度的正相关性更进一步印证了研究区地热为深部热源。经阳离子地温计与二氧化硅地温计估算各地热田深部热液与热水含水层混合温度为134~256℃。基于综合分析,推测研究区玉寨地热田较谷露地热田热水可更新性强,循环途径长或热源埋深较大,地热开发利用应综合考虑各自特点。     

地热研究

地球内部产生热量的主要标志是火山、间歇泉及温泉。地热主要是由地壳中所含的微量放射性元素的衰变和地球内部的摩擦力产生的。在解释造山运动和板块构造方面要考虑地热这一因素。它对油田及金属矿的形成也起决定作用。地热研究直接应用于经济地热能领域(如电站)和燃料矿的勘探方面。近地表温度的测量已用于寻找断层系和穹窿构造以及圈定煤田边界,还用于探测由于水化或氧化作用而具有放热反应的矿床。地热梯度的解释已成为评价沉积盆地石油远景的重要方法,它通过了解地     

浅层土壤测温法

浅层土壤测温法是勘查地热资源的一种快速有效的方法,可用于普查和详查地热资源。地球内部热源的强度与分布,直接影响地表地温场的状态,因此,通过测量浅层土壤中的温度分布,与地质、物探方法配合解释,可以提供地热带的规模、热水通道位置等有重要价值的资料,并且有可能提供布置勘探钻孔的有利部位。     

地热勘察中浅层测温法勘探能力的探讨

测温法是寻找地热田的一种直接勘探方法,而浅层测温法则由于工作效率高、成本低是一种很有前途的勘探方法。但因近地表温度场易受日变、年变等各种干扰因素的影响,因此,区分与校正各种干扰因素是方法能否取得良好效果的关键。本文讨论了校正与区分各干扰因素的方法。地表浅层温度信息是地下热源状况综合作用的结果。因此,利用近地表温度异常可推断地下热源分布状况。通过对简单形状热源(无限长圆柱形和球形)计算表明:当取1℃作为可探测到的温度异常时,利用1米深测温可发现埋深近500米、温度100℃的局部热源,而利用10米深测温可探测到埋深近800米同样规模同样温度的局部热源。计算结果虽然是在理想条件下进行的,但对指导实际工作具参考价值。文章结合漳州地热区的实际资料说明解释方法及应用1米深测温勘察地下热水取得的地质效果。     

河北柏乡县地下热水的水化学特征及地热温标应用

研究区位于邢台市北部,属高温地热显示区。为了解区内地热田的热储基本特征,通过采集区内11组水化学样品分析可知,研究区水化学类型较复杂,背斜轴部区地热水循环较慢、可视为"静水",背斜两翼区地热水循环较快。地下热水中Cl与Li的正相关性,显示地热流体可能来源于深部;与Sr相关性较差,表明研究区地下水的盐分可能主要来自于深部热液;与Si O2、温度的正相关性更进一步印证了研究区地热为深部热源。经阳离子地温计与二氧化硅地温计估算各热储温度为69~87℃。基于综合分析,背斜轴部异常区热水可更新性较慢,地下热水开发利用应合理规划,但深部可能存在干热岩资源。     

甘肃陇东地区地热资源现状及勘查方向

以陇东地区地下热水现状调查结果为基础,简述了该区地下热水形成的地质背景条件,分析地下热水的热源可能来自两个方面,一方面是地球深部正常的增温之热能,二是通过深大断裂聚集在天环向斜轴部的传导热能,热储性质是既有层状又兼有带状性质的中低温II-3型地热田。     

红格地热水资源找矿前景分析

通过对昔格达断裂带和箐门口断裂带附近施工的勘查井地下水水量、气味、水温分析,认为带硫磺味的地下热水赋存在于箐门口断裂带附近的华力西期-印支期的岩浆岩和前震旦系会理群变质岩地段。昔格达断裂上盘为震旦系灰岩,白云岩互层,有丰富地下水,但昔格达断裂带构造运动的热能量交换不能满足所有地下水温度大幅加温的热能量,因此热能有可能还有来自地壳更深处的岩浆,而昔格达断裂则是热源的通道。     

喜马拉雅东构造结地区地热成因分析

喜马拉雅东构造结地区是现今地球上构造活动最强烈、地貌演化最快的地区之一,属于地中海—喜马拉雅地热带,水热活动强烈。基于喜马拉雅东构造结的地热地质背景,采用野外调查、水化学和稳定同位素测试分析等手段,初步分析嘉黎地区深部地下热水发育特征及成因模式。结果表明,该区域地下热水均来自大气降水或冰雪融水,补给高程位于4 500 m以上,推测补给区位于研究区西北部片麻岩山区;区内地下热水均为未成熟水,热水补给水源沿断裂循环至深部热储,随后受热对流上升至地表出露成温泉,热水上升至浅表部与冷水发生混合,冷热水最大混合比可达91%;采用二氧化硅温度计、阳离子温度计以及硅-焓模型估算出热储温度最高达380 ℃,热水在雅鲁藏布江结合带内循环深度达到6 900 m。研究区深部热源主要来自雅鲁藏布江结合带及附近深大断裂,地表热显示主要受控于结合带两侧的次级张扭性断裂。本研究初步揭示了喜马拉雅东构造结嘉黎地区地热成因模式,可为该区重大工程建设和高温热害防治提供指导。     

红格地热水资源找矿前景分析

通过对昔格达断裂带和箐门口断裂带附近施工的勘查井地下水水量、气味、水温分析,认为带硫磺味的地下热水赋存在于箐门口断裂带附近的华力西期-印支期的岩浆岩和前震旦系会理群变质岩地段。昔格达断裂上盘为震旦系灰岩,白云岩互层,有丰富地下水,但昔格达断裂带构造运动的热能量交换不能满足所有地下水温度大幅加温的热能量,因此热能有可能还有来自地壳更深处的岩浆,而昔格达断裂则是热源的通道。     

水化学温度计估算粤西沿海深部地热系统热交换温度

在实际案例分析中,采用传统地球化学温标计算的温度与实测温度往往有一定的差距,研究系统中矿物-流体的平衡状态、判断作为估算热交换温度的地热温标是否使用、选出最合适的计算结果非常重要.在讨论热水与矿物的平衡状态时,采用Na-K-Mg三角图解法和PHREEQCI程度模拟计算矿物饱和指数的方法进行研究,结果表明:(1) 粤西沿海地热系统采集的23组水样的分析发现其热水水化学特征为热水呈中低温弱碱性、氟含量较高源于热水与花岗岩的水岩相互作用、由内陆至沿海地区水化学类型由HCO₃·Cl-Ca·Na型向Cl-Na型转化;(2) 浅层水的混合使得硅温标的估算值低于实测温度;只有21号水样适合用阳离子温标,其热交换平衡温度为150~170 ℃;1号和19号样可用K-Mg温标计算其热交换温度下限值,分别为136.2和151.6 ℃,其余水样则适合用log(Q/K)-T平衡法估算,深部热水在经历深循环后上升至地表,在浅层受到冷水混合.      

试论地球深部地热能传输机理

本文在对前人地热成因认识归纳检验的基础上,通过演绎推理的方法,从几条基本的物理定律和基本假设组成的第一性原理出发,推理“地球内部热能从深部向浅表传输”的动力学过程,探讨深层地热能热源机制。热源机制问题从物理学的角度看,本质上就是热能从地球内部向近地表传输的问题。可以根据第一性原理,通过演绎法推理其可能的传输过程。深层热能传输的第一性原理由“温度的定义、热胀冷缩原理、阿基米德原理、热力学第二定律以及辐射、传导和对流三种热量传输方式的效率对比”5条基本的概念和定理组成。结合地球已知的圈层结构,通过演绎推理可知,在固态内核偏移驱动下,液态外核开始流动,在局部聚集导致地幔中形成上升的地幔柱;地幔柱在另一个地球圈层界面发生顶托作用,使得界面上凸,并产生烘烤加热作用,被烘烤的上层物质流变性增强发生侧向流动,于是物质垂直运动转换为水平运动。水平流动的热物质聚集到一定程度又会上浮产生垂直运动。如此垂直运动和水平运动不断转换,最终将地球深部地核中的热能传输到了地壳浅层。地球深部热能向浅表传输的过程会导致海底增生扩张、板块运动、盆山耦合等,同时也形成不同级别的控热构造系统。地球尺度的控热构造系统为:地球内核为生热构造,液态外核为储热构造,各级地幔柱和流动的高温物质为导热构造,地表的火山、温泉、地震为释热构造子系统。大陆地壳准固态流变物质的侧向流动是干热岩形成的主控因子,对于干热岩地热能勘查具有重要意义。     

测温法在勘查地热田与油气田中的应用

测温法是研究地球热场分布最直接的方法。地球内部热源的强度与分布,直接影响地壳表层温度场的分布,特别是在地壳表层存在局部热源,如地下热水储集层、含油气构造与火山、岩浆活动以及其他某些矿床都会使地热场的分布产生异常。在稳态的钻孔中进行测温,分析地下热水活动规律或油气储集层的分布状况,效果是明显的。在普查工作中,钻孔很少甚至没有钻孔时,在表层进行温度测量,亦能反映地下较深处局部热源位置与分布。但表层测温受到多种因素的干扰,在工作中如能区分各种干扰因素并进行校正,将会取得良好效果。现仅就测温法在地热田与油气田勘查中的应用,并着重对浅层土壤测温法简述如下:     

长白山地热田地质及地球化学特征

长白山火山活动频繁,火山断裂发育,为地热田提供了良好的热源和通道,据地热水的地球化学特征,确定大气降水是地热水的主要来源。裂隙、岩溶发育的集安群大理岩为热水提供了良好的储集空间。利用地球化学温标估算热储温度150℃左右。     

湖南省热水圩地热田干热岩形成的热源机制与成因模式

湖南省热水圩地热田90℃以上的高温温泉指示该地热田具备良好的地热地质条件,是潜在的干热岩勘查有利地段。为合理评价热水圩干热岩的储层温度与勘查开发前景,对汝城地区热水圩地热田的深部地质构造、地球化学和重磁电震地球物理特征、地温场特征等进行综合分析,自深至浅揭示热水圩地热田深部热结构,探讨干热岩形成的热源机制与地球动力学过程。结果表明：(1)利用SiO2地热温标估算的热水圩地热田深部热储温度为79.4～143.9℃;(2)热水圩附近中棚岩体、鱼王岩体等花岗岩体平均生热率为7.07～8.44μW/m3,明显大于中国大陆主要地质构造单元的地壳平均生热率;(3)重磁特征反映出热水圩地区岩石圈厚度相对较薄,大地电磁与地震波速解释的区域内壳内高导低速体与深大断裂带相吻合,指示这些深大断裂有可能构成深部热物质上侵的通道。在此基础上,总结归纳了湖南省热水圩地热田干热岩的成因模式：太平洋板块俯冲与回撤,导致板块前缘形成强烈的热扰动,造成软流圈的隆起和幔源热物质的上侵,形成相对较高的幔源热源;生热率较高的花岗岩体与铀矿体放射性产热形成了良好的地壳热源;深大断裂构成深部热物质上侵的通道,同时为浅部干热岩的形成...     

深变质岩区地热流体化学特征及成因——以滇西陇川盆地温泉为例

为了对深变质岩区地热流体的成因和演化进行深入研究,在滇西陇川盆地开展了地质、放射性测量、磁法测量、水文地质和水文地球化学等调查工作,深入分析了盆地内尺巴处温泉的水文地球化学及同位素特征。结果表明：温泉水化学类型为HCO₃·SO₄·CO₃-Na型,温泉中Li⁺质量浓度为0.220 mg/L,达到了锂矿泉水的命名标准,F^-质量浓度为8.29 mg/L,可称为氟水,具医疗价值;温泉热水中冷水混入比例为0.72,热水补给高程为1 166.83 m,补给区温度为9.96℃,热储温度为191.71℃,循环深度为2 082.29 m,温泉天然放热量为9.49×10¹² J/a;温泉水来源于大气降水,为深循环上升泉;地下水水化学组分的成因类型为岩石风化型,其主要组分来源于水岩相互作用;热源主要为深部未冷却的岩浆传导热及活动断裂产生的构造热,其次有少部分岩体中放射性同位素产生的放射热;深变质岩区温泉水中的pH值,SO₄^2-、Cl^-、Na⁺、SiO₂质量浓度及总碱度高于冷水泉,Ca²⁺、Mg²⁺质量浓度低于冷水泉。     

平顶山八矿地热温标的选取及热储温度估算

在地热系统中,地热温标通常被用来评价地下热储温度,但是众多地热温标计算出的热储温度往往相差很大,需要进一步判断矿物-流体的平衡状态。以平顶山八矿地热系统为例,讨论了地球化学温标的应用条件;通过Na-K-Mg三角图及以WATCH程序建立的多矿物平衡法在该矿的应用,证实玉髓地热温标最适合估算该矿区深部热水温度,该矿区深部热水温度约为50℃。      

西藏沃卡地堑地下热水水文地球化学特征及其形成机制

通过沃卡地堑盆地地下热水水文地球化学特征研究,进行热储温度、补给高程计算,建立沃卡地堑地下热水系统中-高温地热概念模型。结果表明,沃卡温泉为中偏碱性水,溶解性总固体较低,水化学类型主要为SO₄-Na型、SO₄·Cl-Na型、HCO₃·SO₄-Na型。热水水文地球化学特征表明,沃卡盆地地下热水系统具有大气降水补给、浅循环地下水的特征,热水以深部熔融体为热源,受控于沃卡半隐伏控热断裂构造,但受裂隙潜水或地表冷水的混合作用,其Na-K-Mg平衡图表现为部分平衡或混合水。利用混合模型对热储真实温度进行估算,得到热储的温度范围为120~200℃,冷水混入比例为70%~83%。     

桃源县热市地热田地热流体特征及成因分析

桃源县热市地热田在地热构造上位于花垣—张家界—慈利区域性深大控热断裂的北东端南东延伸带上,属断裂控制的带状热储。热异常沿热市河谷呈北西向带状展布。地热流体的补给源主要为大气降水,深部热能沿热市断层带上升到一定部位后遇到丰富的岩溶水,岩溶水吸收热能使地下水温度增高形成热水,其成因模式为大气降水补给的断裂带深循环型地热系统。结果表明:研究区温泉水温及流量动态变化较小,地下热水水量丰富,温度适宜,具有良好的开发前景。     

从青海共和—贵德盆地与山地地温场特征探讨热源机制和地热系统

青海共和—贵德盆地及其相间山地具有盆地传导型地热资源,地温梯度大,地热勘探钻孔在基底均见花岗岩,盆缘山地隆起断裂对流型温泉呈带分布,水温高,也出露在花岗岩中。对其热源机制的认识目前存在分歧。本文对地幔型热源提出质疑,认为花岗岩放射性生热为壳内热源并提出地化依据;同时,用地热钻孔测温曲线和地球化学地热温标对热储温度和深度进行了探讨。研究结果表明,周边山地属中温地热系统,新生代断陷盆地内具高温地热系统,其钻孔井底测温已达175~180℃,是干热岩开发的优选地段。