雄安新区地热地质模型探究：来自地球物理的证据

雄安新区内地热资源丰富，区内有牛驼镇地热田、容城地热田和高阳地热田，地热资源开发利用较早，但是对其深部热源机制仍未形成统一观点。为了研究雄安新区内地热田深部热源机制，在新区及外围进行了深反射地震和长周期大地电磁探测，对取得的同剖面的深反射地震和大地电磁数据进行处理和综合解释，探明了研究区从地表至莫霍面范围内地质构造和电性结构。下地壳结构在深反射地震剖面与大地电磁剖面上有很好的对应关系。电阻率低值区对应着在深反射地震剖面上存在一系列反射同相轴，且同相轴可以延续到莫霍面，电阻率高值区对应着在深反射地震剖面上无明显连续反射同相轴，尤其是在莫霍面之上呈现地震反射近似"空白区"。结合区域地热资料构建了研究区深部地热地质模型，对新区内深部地热机制进行了解释。该模型为"二元"生热模型，其热源包含两个部分，深部地幔热源和地壳放射性元素衰变生热。放射性元素衰变生热占地表热流的接近30%，而幔源热流在地表热流中的占比可达约70%。在牛驼镇下方，莫霍面以上，由于地幔热物质上涌造成下地壳上隆，幔源岩浆底侵作用于下地壳形成了局部热异常，该热异常具有低速高导的地球物理特征，认为是牛驼镇地热田和容城地热田的深部热源；以区域断裂为热通道，大地热流由深部向上传导、扩散到牛驼镇凸起和容城凸起顶部，对碳酸盐岩储水层进行加热，形成地热储层；上覆新近系沉积地层是良好的热盖层。     

甘肃省天水市皂郊地热田特征及成因分析

天水地区地热资源丰富,对皂郊地热田采用地面物探、地热钻探、采样测试等多种勘查方法进行勘查,通过较为完整的地质资料分析,对地热田地热赋存特征、水化学特征及地热田的形成条件进行了论述,认为该地热田为受断裂构造控制的中低温Ⅱ-2型地热田,属低温地热资源,热流体属于温热水级别,地热田规模为小型,为下一步在天水及周边地区断裂带寻找地热资源提供借鉴。     

陇西盆地东南部地热成田主控因素及成因模型 ——以清水温泉为例

陇西盆地东南部是陆内中低温地热田发育的重要场所.为研究陇西盆地东南部地热成田因素,基于已有地热田水文化学及热储特征,从区域构造、岩浆岩、水文地质等要素入手,分析其对地热田的控制作用、建立地热成田概念模型.研究表明,盆地内地热田热源主要来源于刚性结晶基底对地壳深处(上地幔)热的传导.深大断裂是地下热源上涌的主要通道,断裂...     

新疆沙湾县南山温泉地热资源地质特征

在野外实地调查基础上,通过分析研究新疆沙湾县南山温泉的热源通道、入渗通道,讨论其成因机理和开发利用前景。研究结果表明:该地热资源受断裂构造控制,出露温度为31.7-50.6℃,以深部区域酸性岩体为热源,以斯勒格达坂张扭性断裂和张性导水断裂为导热、导水通道,多条断裂(裂隙)带控制着沙湾县基底构造及地热资源展布。在充分收集区域地质、水文、物探及地热资料基础上,通过对断裂构造特征研究,分析温泉县地热资源的形成背景、赋存条件、分布规律,为进一步研究、勘探及开发地热资源提供依据。     

济南北部地热田开发与保护建议

采用地热资源调查、热流试验、地热地质勘探等方法,对济南市北部古生界奥陶系热储地热田进行了地热开采技术条件分区、地热资源区划、地热资源保护等方面的研究。地热田内断裂构造的复合部位是热源和水源的通道,且影响带内岩溶裂隙发育。该地段储水空间较大,施工地热井的成功率高,单井出水量大。地热开发必须坚持“保护中开发,开发中保护”的原则。遵循科学的开采方案,设计合理的开采井深和布井间距,最大限度地利用地热资源并延长地热田的服务年限。     

胶东半岛中低温对流型地热资源赋存机理及找热模型

胶东半岛虽赋存有丰富的中低温地热资源,但由于目前对其地热资源赋存机理仍缺乏较深入的研究,在地热勘探的过程中出现了大量的“有热无水”或“有水无热”的情况,如何准确寻找地热资源仍是一大难题。本文通过胶东15处地热田的地热地质调查、控热导水构造分析、地热井测温及以往地热钻孔资料分析等对胶东半岛地热资源赋存机理进行综合分析研究,同时用胶东12处人工地热深井对所得出的结论进行验证,发现胶东半岛地热资源主要赋存在NE向断裂上盘与NW向断裂上盘相交呈“V”型的区域内,断裂下盘区域则无地热水分布;受NE向与NW向断裂构造的控制影响,地热田热储形态均为不规则的柱状形态,其地温场形态受控于热储空间形态及地热流体流场控制而呈“几”字型分布。同时通过胶东勘探成功的地热深井地热地质特征、赋存条件分析,验证该赋存机理的正确性,明确了胶东地区深部地热资源赋存机理,提出“V”型构造控热导水找热模型,为下一步胶东半岛深部地热资源勘探提供理论依据。     

青藏高原新生代岩浆活动与地热关系探讨

青藏高原地热资源丰富,具有分布广、温度高、潜力大等特点。为了更好地评价该区地热资源潜力,探索符合青藏高原地热资源特点的勘查、开发方案,需要对地热资源分布规律及成因进行研究。在总结前人对青藏高原新生代岩浆活动和地热资源特征的基础上,从青藏高原地质演化的角度分析地热资源分布的控制因素,探讨新生代岩浆活动与地热资源的空间展布关系,重点讨论藏南地区地热区划和雅鲁藏布缝合带岩浆活动之间的关系。结果表明: 青藏高原地热活动受控于地质构造演化,具有南强北弱的分布特点; EW向区域性构造缝合带和SN向深大断裂的交汇部位是地热的主要活跃区域,不同的岩浆活动为地热提供热源。     

雄安新区深部地热资源形成条件与有利区预测

热源、通道、储层、盖层、流体等是中低温对流型地热资源聚集的要素。本文从雄安新区深部地热资源的形成条件出发,分析了热源、储盖、通道的特征。在此基础上结合地温场的分布特点,确定了影响研究区地热资源的重要因素并进行了有利区的预测。结果表明,雄安新区新生界盖层与元古宇碳酸盐岩构成的储盖组合,凹凸相间的构造格局,流体活动等因素共同影响了深部地热资源的赋存。研究区地热资源易富集在断裂控制的凸起构造或者构造低凸起的元古宇热储中。大地热流高值区、具有高渗透储层和区域连续性盖层的凸起构造是地热开发的有利区。     

西藏谷露地热田地热资源前景及勘探方向

西藏亚东-谷露裂谷带是新生代的活动构造带,具有构造活跃、地震频繁、热泉广布、大地热流高等特征,孕育了丰富的地热资源。已实现商业开发多年的羊八井地热田和羊易地热田正是位于亚东-谷露裂谷带的中部,而位于该构造带北部的谷露地热田地热资源前景和勘探方向还有待深入认识。为此,本文解析了地表地热构造,对比了羊八井地热模式,分析了谷露地热田的深部热动力学背景,并结合钻井试采资料揭示谷露地热田具有良好的地热资源前景。在此基础上,利用大地电磁和重力预测了谷露地热田的地热分布具有南北分带性,即北部和中部具有深部和浅部两个层次的地热储层,而南部地热储层则以浅部为主。为深入研究亚东-谷露裂谷带的地热系统模式及指导地热勘探开发提供了重要的地球物理依据。     

遥感影像地表温度反演与地热资源预测——以石家庄地区为例

热红外遥感技术可以反演地表温度信息,可在地热资源预测方面发挥重要作用。研究基于京津冀地区地热成藏模式,利用单窗算法反演出石家庄地区2015年3月6日地表温度,结合夜间热红外影像、遥感构造解译结果和剩余重力异常数据,综合分析,相互论证,圈定1处山地对流型地热远景区和2处沉积盆地型地热远景区。其中,平山县寺沟村昼夜地温值均高于周边地物,且剩余重力异常数据印证该区存在北东向断裂,进而预测该区是断裂作为导水导热通道连接地表与地壳深部热源所形成的地热田;藁城—无极一带和马于—换马店一带剩余重力异常解译为深部隆起构造,且有隐伏断裂穿过,预测该区是由隐伏断裂将热量传递、汇集至隆起构造位置所形成的地热田。以地热成藏理论为依据,利用遥感技术和地质、地球物理资料综合分析进行地热资源预测,所圈定的地热预测靶区更具备地质可解释性。     

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.     

帕米尔高原东北缘活动构造对塔什库尔干盆地地热控制作用

帕米尔东北缘位于青藏高原西北部,是新构造运动最强烈的地区之一。受控于公格尔拉张断裂作用的塔什库尔干盆地,活动构造强烈,高的大地热流值和丰富的地下水,使其具备地热资源形成的地质构造和水文条件。基于塔什库尔干盆地北部的曲曼地区地质构造、湖相地层年代学调查研究,该地区发育晚更新世的NNE向f_1和f_2正断层以及第四纪沉积物之下存在隐伏的近EW向的断层f_3。这3条断层是塔什库尔干断裂在不同构造演化时期形成的次级断层。结合EH-4电磁成像和钻孔及抽水试验等资料表明NNE向f_1和f_2正断层是地热系统的导水通道,而近EW向f_3断层为导热通道。该地区地热模式是大地热流为热源-地下水深循环逐渐加热-构造控水和控热。     

Origin of the enrichment of B and alkali metal elements in the geothermal water in the Tibetan Plateau: Evidence from B and Sr isotopes

Geothermal fields distributed in the southern Tibet Plateau rifts such as Yangbajing - Dangxiong basin, and the Yaluzangbu suture are characterized by intensive hydrothermal activity and high enrichment of trace elements (e.g., Li, Rb, Cs, B and Br) in geothermal springs. However, the origin of these elements and their enrichment mechanisms in those geothermal waters remain unclear. This study presents data for the enriched elements, incompatible elements, and B and Sr isotopes, in the geothermal water in the Tibetan Plateau and compares them with some typical geothermal fields worldwide, in an attempt to provide new insights into the origin and mechanism of the enrichment of these trace elements. The results indicate that all geothermal water samples from the Tibetan Plateau show more negative δ¹¹B values than those from local precipitation and rivers. Considering the wide existence of a high-conductivity zone in the middle or even upper-crust interpreted to correspond to re-melt magmatic fluids in the Tibet, the main sources of the typical chemical composition of geothermal waters in the Tibetan Plateau can be classified into two main types: residual magmatic fluids derived from crustal partial remelting and deep circulated groundwater modified by water–rock interactions. In particular, the possible source of magmatic fluids may play a more significant role for special geochemical compositions of geothermal water in the Tibet. Such resources are beneficial for the development and utilization of the geothermal water itself and also serve as a stable source for feeding the salt lake resources.     

全球定位系统测量与青藏高原东部流变构造

通过1991～1997年期间高精度全球定位系统测量,建立了青藏高原东部及其邻区的现代地壳运动速度场。相对成都,鲜水河-小江断裂以西的藏东-滇中地区的运动速度变动在1．57～17．49mm／a之间,总体为8mm／a以上。该断裂以东地区的运动速度小,约为0～7mm／a。在此基础上,通过对围绕东喜马拉雅构造结的涡旋和川西地区的涡旋的认定,以及它们在地壳变形中的作用的分析,阐述了青藏高原东部及其邻区深部物质流变的主要形式和地壳流变构造。     

广东河源断裂带地热成因及与构造关系初探

广东省河源断裂带位于中国东南沿海地热异常区,地热资源十分丰富,但其形成机制和利用前景尚不确定。为此文章开展了多学科综合分析,获得以下初步认识:温泉是断裂带内深循环地下水被地温加热而成,断裂剪切热和花岗岩浆残余热的贡献基本可以排除;沿断裂展布的厚层硅化带是古水热活动的产物;硅化带形成时期的挤压应力方向为北东-南西,与河源断裂及河源盆地晚白垩世以来的伸展活动对应,现代构造应力场为北西西-南东东方向挤压,与古应力场相比发生了明显变化;现今构造应力场使得北东向河源断裂呈右旋挤压运动,而北西向断裂则发生左旋张剪,导致地下水循环格局也发生相应改变;目前温泉沿河源断裂呈带分布,沿北西向断裂呈线性溢出,断裂交汇部位是热泉上升的主要通道。总体而言,河源地区拥有令人鼓舞的地热资源及应用前景,有可能达到建设地热发电厂的目标。建议继续深入开展地质学、地球物理、水文地质学和地热成因机理等多学科综合研究,从而更好地定量评价地热潜能与开发前景。     

苏北盆地老子山地热田成因模式

老子山地热田是苏北盆地的典型地热田之一,阐明其成因模式对于该地热田的进一步开发和热水资源的可持续利用具有一定的指导意义。基于大地热流测试和水文地球化学方法对其进行了系统研究。结果表明:该区大地热流背景值为63.9 mW/m²,地热水与浅层地下水和地表水之间在水化学和同位素组成上存在明显差异。经分析,该地热系统属于中低温对流型。其补给区位于距地热田南部约60 km处的盱眙－张八岭一带的丘陵地区,热储温度为73~120 ℃,循环深度为2 350~4 200 m,循环周期约为7 800 a,热水在区内NNE－SSW向与NW－SE向断裂的交汇处上涌,形成地热田。     

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.     

Active Faulting Pattern,Present-day Tectonic Stress Field and Block Kinematics in the East Tibetan Plateau

This paper examines major active faults and the present-day tectonic stress field in the East Tibetan Plateau by integrating available data from published literature and proposes a block kinematics model of the region.It shows that the East Tibetan Plateau is dominated by strike-slip and reverse faulting stress regimes and that the maximum horizontal stress is roughly consistent with the contemporary velocity field,except for the west Qinling range where it parallels the striking of the major strike-slip...