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。     

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。     

地热田高地温异常成因机理及温度分布特征

在地热研究中地热田高地温的形成原因、为何地热田深部会出现低地温梯度等说法不一,未有定论。本文对前人所提出的地温场影响因素逐一进行了分析,采用地热场正演模拟手段,对有异常热源供热-岩浆囊和无热源的热传导两种情况进行了研究。认为多数异常热源如岩浆囊,相对于地质演化时间尺度而言,其冷却速度较快,并不能直接为地热田供热;寻找地热田主要在浅部有一定厚度的好的热盖层和深部有高导层的区域进行;构造运动所引起的物性-热传导性的横向不均匀性才是引起高地温场的主控因素;地热田在垂向上温度随深度呈镜像倒影关系,会呈现浅层地温高,向深部地温梯度急剧减小,直到"高导均化深度",大量地热田温度实测结果说明了这一结论的正确性。     

陇川县勐约乡地热资源特征及成因模式分析

云南西部陇川县勐约乡研究区小范围内出露地热泉,该区地热成因及地热田范围并不明确,地热成因争议较大。本文以勐约地热田为研究对象,结合前人研究成果和区内地热钻井资料并在此基础上开展了对地热成因分析,在盖层、热源、热储和热通道等要素方面对该区地热条件、地温场特征、地热形成机理进行研究,构建地热地质成因模型。综合分析认为:(1)水化学类型为HCO_3~-～Na~+型水;(2)该区地热田热源主要来源于上地幔的岩浆,高热岩浆囊构成本区主要热源。     

陕西省关中盆地东大地热田成因机制分析

东大地热田是关中盆地地热资源较为丰富的地区之一,阐述其成因模式对于可持续开发利用热水资源具有一定的指导意义。应用同位素水文地球化学方法,结合区域内地质构造条件,对地热田成因机制进行了系统研究,结果表明该地热田属于中低温对流型地热系统。补给来源于西南部秦岭山区大气降水,深层热水的补给高程下限为1320 m。地下热水经深循环在较大的大地热流背景值下被围岩加热,深层热储最高温度为110℃,热水最大循环深度为3120 m,循环周期约为14461 a。区域内地质构造复杂,处于多条不同方向活动断裂的交汇地带,为热水提供了良好的运移通道。热水在上涌的过程中会混有更多的当地冷水,由于上覆较厚第四系松散堆积物盖层,区域内形成地热异常。     

南襄盆地地热系统构成及资源量预测:以泌阳、南阳凹陷为例

地热系统属于地质系统的一种,是指一个动态的,由相互联系的若干地热构成要素所组成的集合,这些要素包括热源、通道、水源、储盖层等,动态过程则主要包含热的传导与地下水循环。含油气盆地因其特有的形成演化过程而形成的构造、沉积以及水动力条件,使其具有形成大中型地热田的良好基础。本研究以南襄盆地为例,在区域地质研究的基础上,综合地震、测井、地化分析以及地温资料,分析了典型沉积盆地型地热系统的构成。结果表明:南襄盆地地热田热源以幔源热及壳源热为主,而区内可作为热源的喜山期岩浆岩不发育,规模小,热量多散失,不能作为本研究区主要热源;通道为边界深大断裂以及沉积盆地骨架砂体;热水来源为大气降水,其中盆地北面伏牛山山区、盆地南面桐柏山山区为大气降水汇集的重要场所;储盖层为中新生代沉积的古近纪、新近纪地层。综合这些要素与动态过程,本次研究揭示了典型的沉积盆地型地热田的地热系统构成方式以及聚热规律,在地热系统研究的基础上,并利用"体积法"计算了泌阳、南阳凹陷的地热资源量。     

新疆塔什库尔干谷地地热资源研究进展

归纳了新疆塔什库尔干谷地地热地质条件,分析了区内地质构造、地温分布、地热流体化学及同位素特征,研究了地热形成机理,计算了曲曼地热田的地热资源量和可开采量。结果表明: 研究区地热资源受断裂构造控制; 地温变化与盖层、完整基岩、断裂带(热储)表现出明显的一致性,目前实测最高热储温度为161 ℃,深部热储计算温度可达222~268 ℃,地温梯度最高为149.20 ℃/100 m; 地热流体具有深循环特征,与浅表冷水的水化学和同位素特征具有明显的差异; 地热流体来源于大气降水,在断裂及裂隙内储存、运移、富集,在侵入岩体放射性生热和结晶余热的热量供应下,地下流体不断与围岩进行热量及物质交换,在热储围岩和盖层中,热量以传导方式为主,在热储内,热量以对流方式为主; 曲曼地热田储存的热量为55.919×10¹¹ MJ,地热流体可开采量约为12 593 m³/d,产能(热能)约为77.9 MW。因此认为,塔什库尔干谷地热储埋藏深度浅,易开采,具有可观的直接和间接经济价值。     

兰州市永登县地热水成因模式和地质模型

基于煤和地热勘查结果,通过分析兰州市永登县大通河区热源、地下水补给、热水运移通道、盖层和热储等地热条件,得出该区域属于典型中低温对流型地热系统。提出了直接泉涌型、侧渗泉涌型和侧渗承压型3种典型热水成因地质模型,并提出永登县下一步地热田开发方案,这对于改善甘肃省地热资源开发不足的现状是有益的。     

太原盆地西温庄地热田地热地质条件分析

叙述了西温庄地热田所处区域的地质构造特征,分析了地热田盖层、热储层岩性及埋藏条件。以西温庄地热田XD-1供水井为例,对地热田的水化学特征、温度场特征进行了分析研究,推算了奥陶系中统岩溶含水层的热储层温度。证明了该地热田为适宜开采、经济的地温地热田。     

广元地区龙门山前缘中低温对流型地热系统分析

通过广元地区龙门山前缘的遥感地质解译,野外地质考查以及结合前人地热水勘查成果,对其地热水的热源、水源、构造特征等综合分析认为,该区无附加热源,热源为深循环加热,水源以大气降水为主,具有深部循环的有利地质构造条件,为在正常的区域地温场背景条件下。出现在裂隙介质发育的深部碳酸盐岩地层之中的地下热水环流系统——中低温对流型地热系统,具有很好的勘探开发前景。     

张掖盆地地热资源地质特征分析与研究

在野外实地调查张掖盆地地热资源的基础上,对研究区地热田特征、热储特征、热储温度以及温度场特征进行了分析和研究。研究结果表明:张掖盆地属张扭性盆地,有利地热运移和富集,属中低温地热资源;地热田热储为新近系及白垩系砂岩、砂砾岩、含砾砂岩等,厚度为536 m;经钾镁地热温标估算,热储温度60℃;盖层为新近系上新统疏勒河组泥岩、泥质砂岩层;热源来自地壳深部的热传导。通过对研究区地热田特征、热储特征、热储温度以及温度场特征的分析和研究,可以为当地政府进一步研究、勘探及开发地热资源提供依据。     

河北牛驼镇地热田高温地热水成因分析

牛驼镇地热田以基岩热储层最优,是目前地热田开发利用条件最好的热储层。牛驼镇基岩热储水温60℃~100℃,顶板埋深最浅处小于500m,一般为800~1500m,涌水量50~110 m3/h。基岩地热水水化学类型为Cl—Na型水,偏硅酸浓度46~92mg/L,偏硼酸浓度5.0~33 mg/L,氟浓度5.41~11 mg/L,是优质的理疗矿泉水。本文着重从构造运动的角度分析了牛驼镇高温地热水的形成。阐述了自元古代的吕梁运动开始至二叠纪期间,研究区在经过"三降两升"的五个地史发展期中不仅沉积了良好的基岩热储层,亦储藏了丰富的水源。随着新生代喜山运动的活跃,在牛东等断裂的控制下,牛驼镇凸起发育成熟,在此过程中,牛驼镇凸起暴露地表,沉积了新近系和第四系,构成基岩热储的良好盖层。另外,由于基岩热储岩性的热导率较高及埋藏深度较浅,使得牛驼镇地热田拥有相对较高温度的地热水资源。     

神堂沟地热田形成与地质构造的关系

地热田的形成往往与地质构造有着千丝万缕的联系，神堂沟即是如此。笔者从地温场及水化学场的演变出发，揭示了地质构造F1断层、Fa边山断裂带及冶峪向斜的控温作用，它们共同贡献形成的集水“凹槽”是热水田存在的主导因素，而上覆第四系黄土盖层的保温隔热性能为其提供了保证，使神堂沟地热田在众多的边山断裂热水点中脱颖而出。     

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...     

物探技术方法在阿尔山地热田中的应用效果

采用物探手段,结合地质、水文地质特征,在阿尔山地热田中查明控制地热水的地质构造,圈定地下热矿泉水的分布范围,确定地热田的盖层、储热层、热通道及热源效果明显,为进一步开发、利用、扩大地热田提供依据。     

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。     

临汾盆地曲沃地热田热储特征研究

临汾盆地曲沃地热田地热资源丰富,目前该区域地热以温泉洗浴为主,开发利用方式单一,缺少对地热田热储层特征的系统认识。为了进一步科学开发曲沃地热田,基于区域地质构造、实钻沉积地层、水化学分析等数据,对曲沃地热田地热地质条件进行综合分析,初步明确了地热田边界及储盖组合特征。利用取芯分析测试资料、测井解释成果对研究区热储层进行综合评价,结果显示:奥陶系上马家沟组厚度大、有效储层占比高,是曲沃地热田的优质储层,可作为地热供暖项目重点开发层位。     

青海省西宁地热田成因分析及资源评价

笔者通过对西宁地热田已有钻探资料和区域地热地质资料,结合近几年的勘查项目研究成果,分析了西宁地热田的埋藏条件、补径排条件、地温场及水文地球化学的特征,阐述了西宁地热田主要以大地热流为热源—低热导率岩层聚热—深循环逐渐加热受迫对流机制—构成控水控热,具有以盆地传导型面状热储为主,兼有断裂对流型带状热储特征.同时,采用热储法对西宁地热田地热资源量进行了评价,该地热田内热储中储存的热量9.343×1014kJ,利用平均布井法计算出该地热田每年开采热量为1.12×1012kJ,折合标准煤3.78×104t,按地热田规模分级为中型低温地热田.初步摸清了西宁地热田分布规律以及资源量,为西宁地热田地热资源合理开发利用提供了重要依据.     

北京天竺地热田东坝凹陷南部地区地下热水富集的地热地质条件分析

以北京地区地热流体中温度和矿物质含量较高的东坝凹陷南部地区作为实例,在完整的地热钻孔及相关地质资料基础上,通过对研究区断裂构造、热储层、热储盖层、地温场、流体水化学特性和富水性等地热地质条件进行分析,研究造成该区地热流体中温度、矿物质含量升高的主要原因。研究表明：受太阳宫断裂北段、良乡—前门断裂和楼梓庄断裂的切割作用,东坝凹陷南部地区热储层下落近千米,形成了一个较为封闭的“黑箱子”区域。这种独特的地质结构导致东坝凹陷南部地区接受东南城区地热田侧向补给较少,长期处于较为封闭的还原环境;太阳宫断裂北段存在深部的热源通道,地层深部的高温热流顺断裂上涌在东坝凹陷南部地区的热储层富集,因此该区地热流体表现出温度高、矿物质含量高、富水性差的特征,该研究对我国今后地热资源的开发具有积极的借鉴意义。     

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...