江西赣县大地热流特征与热源机制研究

江西省赣县区位于江西省南部、属于我国东南高热流区,但赣县区内大地热流研究尚属空白,制约了区域地热背景的综合认知和进一步研究评价。本次研究基于钻孔测温及岩心样品热导率测试数据,通过分析校正得到赣县地区平均大地热流值为75.9mW/m²,高于我国大陆地区平均热流值,反映了区域具有较高的热背景。通过放射性测试,得到研究区花岗岩体放射性生热率平均为5.68μW/m³,属于高放射性岩体,大面积分布的高产热花岗岩,可为区域地热背景提供稳定的附加热源,此外贯穿本区的深大断裂及其次生断裂给热水提供了深循环通道加热,因此推测研究区地热资源的热源机制为“地下水深循环加热+高产热花岗岩体生热”的模式。     

桂北豆乍山岩体放射性地球化学特征及其干热岩资源潜力研究

对桂北豆乍山岩体钻孔样品进行了放射性生热元素含量、岩石密度和岩石热导率测试。结果显示该岩体花岗岩U平均含量为17.49×10~(-6),Th平均含量为27.54×10~(-6),K_2O平均含量为4.64%,放射性生热率平均值6.46μW/m~3,高于地壳平均值及大部分华南其他岩体的放射性生热率值;岩石密度平均在2.57 g/cm~3左右,与世界范围内花岗岩密度的平均值大致相同;岩石热贡献率主要来自Th和U的放射性衰变热,而U的贡献率相对更高。研究区岩石热导率平均为3.389 W/mK,与目前已知的花岗岩热导率平均值相近。通过本文及周边其他岩体的研究结果,结合前人资料,推断豆乍山岩体所在的苗儿山地区,乃至桂北地区的地幔热流值低于地壳热流值贡献,属于"热壳冷幔"型岩石圈热结构。根据豆乍山岩体放射性生热元素和生热率的优势,认为其干热岩开发潜力较大,可对其进行进一步干热岩评价工作。     

柴达木盆地英东地区大地热流及影响因素

英雄岭构造带是柴达木盆地油气最为富集的地区之一,地温场对油气成藏过程有重要影响,也是油田开发工程实施的重要参考.利用试油静温数据,结合激光扫描法开展岩心热导率及放射性生热测试,对研究区地温场进行了研究.英东地区地温梯度为31.8～35.3℃/km,平均为33.6℃/km,新近系热导率为1.8～2.4W/m/K,平均为2.07W/m/K,大地热流值为65～74mW/m²,平均为69mW/m².热流呈“西高东低”特征,昆北、南翼山及一里坪等地热流值超过65mW/m²,而阿尔金山前、冷湖构造带及涩北等地较低,咸水泉和冷湖等地普遍低于50mW/m².新近系实测平均生热率为2.84μW/m³,对热流的贡献约20%.研究区具有“热壳温幔”特征,其影响因素包括地壳放射性生热、蚀源区高U中酸性侵入岩、印度板块汇聚引起的构造热及热岩石圈厚度较薄等.     

南阳盆地地温梯度与大地热流值特征

地温梯度和大地热流值特征是研究盆地地热地质特征的重要参数。本文通过对南阳盆地6眼浅层测温井及8眼地热井进行实地温度测量,分析研究了南阳盆地浅层地温场特征和地温梯度。分析结果表明南阳盆地浅层地温梯度为3.4℃/100m,恒温带深度为30m,恒温带温度为16.6℃,地热井地温梯度平均值为2.4℃/100m。同时对地热井岩石热导率进行了测试,测试结果表明南阳盆地岩石导热率值平均值2.623W/m K,从而计算出地热田平均大地热流值为63.0 m W/m~2(1.51 HFU),略高于地球表面平均热流量(1.2~1.4 HFU)。在可及深度内(以3000 m深度为准),不具有高温地热资源形成的条件,属低温(25℃~90℃)地热资源。     

皖西地区岩石热导率及地表热流特征

通过已有资料共收集10组皖西地区地表热流数据,表明区内岩石热导率与地表热流平均值分别为2.65W/mK、75.04mW/m~2,其中热导率与全球大陆岩石平均值相似,地表热流略高于大陆热流平均值。计算得出区内花岗岩生热率平均值为4.63μW/m~3。根据地表热流值特点,可分为北段、中段、南段三个热流区域。自北向南,地表热流值越来越低,反映了不同区域在岩石组成、地温梯度、地壳厚度、构造活动和岩石圈热结构上的差别。     

基于居里面深度对中国东北部大地热流的研究

大地热流值是表征地球热状态的重要参数,也是进行深部地温预测和评价一个地区地热资源的最基本数据。受钻孔测温的影响,盆地外的无钻孔测温地区缺少实测的大地热流值。目前的热流分布图都是依据相邻盆地的实测值进行插值绘制的,无钻孔区热流值可信度较低。由于岩石居里点与温度密切相关,可以通过居里面深度来研究地表热流值。本文依据东北地区现有的居里面深度分布图,结合实测的岩石热导率、岩石生热率数据和相应的地壳分层状况,计算了东北地区的大地热流值,重新绘制了中国东北地区精细的大地热流分布图。东北地区整体大地热流处于42.5~95 mW/m 2 之间,热流高值位于五大连池及敦化 密山断裂带海龙—牡丹江一带,松辽盆地内部、小兴安岭和长春 延吉缝合带也有局部的高热流值。热流高值与居里面隆起区域有较高的一致性,即居里面隆起处热流较高,而坳陷区热流较低。本次研究填补了中国东部地区热流实测值空白,为该区深部地温预测和地热资源评价提供了更加准确的参数。     

鲁东招远地热田地热通量及地热成因研究

鲁东地热区在地质构造单元上位于沂沭断裂带昌邑—大店断裂以东,地热资源丰富。本文采集了鲁东地热区招远地热田内一眼2000m深地热井（DRZK01）中的40块岩芯样品进行岩石热导率、岩石生热率测试及分析,结合测温资料及收集资料对该区地热通量构成及分层热流进行了分析研究;采集区内典型地热流体样品进行水化学分析并采用合适的地热温标估算了该区热储温度;综合研究成果建立了该区地热成因概念模型。研究结果显示,该区岩石热导率数值较高,测量值在2.8~5.7W/（m·K）之间,普遍高于上地壳平均热导率,地温梯度较高,为31.8℃/km;利用热导率和地温梯度计算的地热通量102mW/m2中热传导分量为（73.2±6.18）mW/m2,对流分量为（28.76±6.18）mW/m2,其中热传导分量中地壳热流为22.5mW/m2,地幔热流为（50.74±6.18）mW/m2,二者比值为1:1.98～1:2.52,为“热幔冷壳”型热结构。石英温标计算热储平均温度为128.6℃,热循环深度约3634m。研究结果丰富了该区地热系统理论并为该区地热资源开发利用提供一定的理论支撑。     

鲁东招远地热田地热通量及地热成因研究

鲁东地热区在地质构造单元上位于沂沭断裂带昌邑—大店断裂以东,地热资源丰富。本文采集了鲁东地热区招远地热田内一眼2000 m深地热井(DRZK01)中的40块岩芯样品进行岩石热导率、岩石生热率测试及分析,结合测温资料及收集资料对该区地热通量构成及分层热流进行了分析研究;采集区内典型地热流体样品进行水化学分析并采用合适的地热温标估算了该区热储温度;综合研究成果建立了该区地热成因概念模型。研究结果显示,该区岩石热导率数值较高,测量值在2.8～5.7 W/(m·K)之间,普遍高于上地壳平均热导率,地温梯度较高,为31.8℃/km;利用热导率和地温梯度计算的地热通量102 mW/m~2中热传导分量为(73.2±6.18) mW/m~2,对流分量为(28.76±6.18)mW/m~2,其中热传导分量中地壳热流为22.5 mW/m~2,地幔热流为(50.74±6.18) mW/m~2,二者比值为1∶1.98～1∶2.52,为"热幔冷壳"型热结构。石英温标计算热储平均温度为128.6℃,热循环深度约3634 m。研究结果丰富了该区地热系统理论并为该区地热资源开发利用提供一定的理论支撑。     

利用自然伽马测井估算塔里木盆地沉积层生热率

盆地的热体制研究对盆地构造演化与油气勘探意义重大。岩石放射性生热率是岩石重要的热物性参数,是研究盆地热体制的基础数据之一。不同于传统的分析测试方法,自然伽马（GR）—生热率（A）换算只需要GR测井就可以计算生热率。笔者利用塔里木盆地不同地区20口主要钻井的GR测井数据计算了沉积层共6094个生热率数据,建立了代表性钻井岩性测井—生热率对比图、塔里木盆地地层生热率柱,估算了盆地沉积层放射性生热对地表热流的贡献及对深部地层的增温效应。结果表明,塔里木盆地沉积层的平均生热率为1. 17±0. 336μW/m3,岩性是地层生热率的主控因素,泥岩生热率最高,为1. 96±0. 318μW/m3,砂岩次之,为0. 99±0. 264μW/m3,白云岩和灰岩生热率较低,分别为0. 44±0. 362μW/m3和0. 36±0. 408μW/m3。根据地层生热率,估算沉积层生热贡献的热流为9. 36mW/m2,约占地表总热流的21%,沉积层生热对地温梯度的贡献约为3. 3℃/km,放射性生热对属于“冷盆”的塔里木盆地的地温场具有不容忽视的影响。     

淮北煤田现今地温场特征及大地热流分布

淮北煤田的高温热害问题愈发突出,但目前对该区系统的地温场特征及大地热流分布研究非常稀少.在系统分析淮北煤田大量地面钻孔井温测井数据和井下巷道围岩温度测试数据的基础上,结合72块岩石样品的热导率测试结果,全面阐述了该区现今地温梯度和大地热流的分布特征.研究表明:淮北煤田现今地温梯度众值介于1.80~2.80 ℃/100 m之间,平均地温梯度为2.42 ℃/100 m;大地热流值变化范围为39.52~74.12 mW/m2,平均热流值为55.72 mW/m2,地温梯度和热流值均低于同处华北板块的其他盆地以及南部的淮南煤田;大地热流受地温梯度控制明显,两者分布较为相似,整体表现为南高北低、西高东低的特点.结果表明,区内现今地温场和热流分布主要受区域地质背景和区内构造格局的控制.      

热桩与空气间的对流换热规律研究

通过低温室内试验研究热桩与空气间的对流换热规律结果表明，热桩的热流量和放热系数随气温、风速的变化而变化，但因冷凝器特定外形热阻及热桩内凝结换热的影响，气温大于－１２℃和风速大于２ｍ／ｓ时，热桩与空气间的对流换热效率降低。     

科奇喀尔冰川夏季表碛区热量平衡参数的估算分析

利用能量平衡原理、热传导理论和通量传输理论建立了一个热量平衡参数的估算模型,对西天山的科奇喀尔冰川夏季消融区中部表碛区的热量平衡参数进行估算与分析.结果表明:净辐射是表碛面热量收支的主要热源,吸收的热量主要以潜热和感热的形式向大气输送水汽和热量,剩余部分用于表碛增温耗热.与消融区上部的冰面和表碛面相比,在消融区中部表碛面热量收入中感热输送减小,同时向上的地热输送增加.热平衡支出项中,感热交换、蒸发耗热和地热通量的比例分别为39.1%、39.9%和21%,其中感热通量与蒸发耗热的比例比消融区上部有所提高,蒸发耗热的增加比较显著.在总的热量支出中,平均只有7.8%的热量可以用于表碛下部的增温和向深层传导.     

我国东海陆架区新生代地层岩石生热率研究

岩石生热率是描述地球内热的一个重要的热物理参数.通过测定岩石样品的密度、放射性元素U、Th、K的含量可以定量计算地壳岩石的生热率.根据东海陆架多口钻井新生代地层样品、东海陆架表层样品和冲绳海槽柱状样品的密度、放射性元素U、Th、K含量对岩石生热率进行了计算.发现东海陆架地区地层岩石的生热率介于0.4～1.7μW/m3之间,落于正常沉积岩生热率范围,比火成岩的生热率要高.同时,岩性对生热率起明显的控制作用,岩性不同,生热率不同.其中,泥岩的生热率最高,而粉沙岩、砂岩的生热率次之.东海区新生代地层的生热率由新到老生热率呈下降的趋势,但,其中玉泉组、龙井组和花港组地层生热率几乎一致.这和该地层的波速特征非常吻合.关系式lnA=1.04-0.2915vp能够较好地描述东海陆架区新生代地层波速和生热率之间的关系.在已知地层层速度的情况下,可以由该式求取地层的生热率.     

Estimates of heat flow from Cenozoic seafloor using global depth and age data

The total heat output of the Earth constrains models of mantle and core dynamics. Previously published estimates (42–44 TW) have recently been questioned because the measured conductive heat flow on young oceanic lithosphere is about a factor of 2 less than the expected heat flow based on half-space cooling models. Taking the conductive ocean heat flow values at face value reduces the global heat flow from 44 to 31 TW, which has major implications for geodynamics and Earth history. To help resolve this issue, we develop a new method of estimating total oceanic heat flow from depth and age data. The overall elevation of the global ridge system, relative to the deep ocean basins, provides an independent estimate of the total heat content of the lithosphere. Heat flow is proportional to the measured subsidence rate times the heat capacity divided by the thermal expansion coefficient. The largest uncertainty in this method is due to uncertainties in the thermal expansion coefficient and heat capacity. Scalar subsidence rate is computed from gradients of depth and age grids. The method cannot be applied over very young seafloor (< 3 Ma) where age gradient is discontinuous and the assumption of isostasy is invalid. Between 3 and 66 Ma, the new estimates are in agreement with half-space cooling model. Our model-independent estimate of the total heat output of Cenozoic seafloor is 18.6 to 20.5 TW, which leads to a global output of 42 to 44 TW in agreement with previous studies.     

构造岩带热源体热传导及其温度变化研究

构造作用的热效应和温度变化是构造物理化学过程的主要研究内容。为探讨不同构造空间的侵位岩浆岩结晶ＰＴ轨迹的差别,建立有限元模型,模拟高温热源地质体向围岩传导热的过程,以研究该热源体的温度变化轨迹问题。设一定体积的热源地质体被分割成若干孤立体。随着分割数的增加,热源体的传导面积变大,分别相似处于封闭开放程度不同的构造空间的热源体。有限元数学模拟计算结果表明,处于挤压变形带→剪切变形带→引张变形带,热源体传导热量的速度表现出慢→较快→最快的差别,相应它们的温度降低速率则是小→稍大→最大。模拟研究说明,某一热源体     

供热机组利用吸收式热泵的经济效益分析

本文针对火力发电厂供热机组中吸收式热泵的应用,按照供热、节电分别计算的思路,提出一种分析其经济效益的方法。     

能量平衡融雪模型在乌鲁木齐河源区的应用

山区融雪是内陆河流域重要的径流补给来源,融雪径流模拟是干旱区水文预报的研究热点。针对山区积雪消融的不确定性过程,根据能量平衡原理,以乌鲁木齐河源区融雪性洪水多发期为研究时段(2010年3月14日~4月12日),结合MODIS积雪产品和气象观测数据,采用GIS空间分析平台,阐述了融雪过程中能量平衡各收支通量变化的计算过程,并分析了融雪水量空间分布特征。模拟计算结果表明:乌鲁木齐河源区显热通量和潜热通量的日空间变化波动相似,但方向相反;日融雪量数值波动不大,但日融雪量空间分布不均,日平均融雪水量约为8.6 kg/m~2;融雪产流模拟结果和同期出山口水文站监测结果相吻合,Nash-Sutcliffe系数(R~2)和径流体积差分析(D_v)分别为0.76和6.72%,满足精度要求。该研究结果对干旱区内陆河流域融雪型洪水预报具有参考意义。     

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.     

地下同轴套管式换热器取热工况热响应实验分析

地源热泵系统凭借其节能和环保的特性,一经问世就迅速吸引了全世界的目光,成为了一个非常热门的研究课题。换热器的传热效率一直是地源热泵技术研究的主要问题之一,通过对比传统的单U型换热器,对新型的同轴套管型换热器的取热工况进行试验研究,并对采集的数据进行分析讨论,说明其具有良好的传热效果。