河南省地温场分布规律及成因机制分析

河南省新生界地温梯度变化范围2.0℃/100m～4.0℃/100m,总体分布具有由山前至平原,地温梯度渐增,局部存在地温异常,沉积盆地内凸起区大于凹陷区的特点。不同埋深的地温,总体具有由山前向东部平原或盆地边缘向盆地内部渐增的变化规律,高温区往往位于断裂构造发育部位或构造单元的交汇部,地温场成因受所在位置、区域构造、地层组合、岩浆活动及地下水活动的密切影响。     

贵州小屯煤矿现代地温场特征及煤层温度分析

为了研究小屯矿区现今地温场的分布规律和矿井热害防治工作,在系统分析小屯煤矿14口钻孔测温数据的基础上,全面阐述了该区的现今地温场分布特征,并估算了出现一级和二级热害区的开采标高。研究表明:小屯煤矿现今地温梯度介于174394℃/100 m之间,平均地温梯度为321℃/100 m,地温整体较高;在纵向上,煤矿地温随着深度的增加不断升高,以传导型增温特点为主,但同时具有一定的离散性,指示除埋深外尚有其它地质控制因素;在平面上,地温梯度变化较大,局部存在高温异常与低温异常;地温偏高的原因主要与区域地热地质条件及断裂构造有关。预测主煤层开采标高在+949 m达到一级高温热害,+759 m达到二级高温热害。本研究成果对小屯煤矿的开发具有一定的指导意义。     

河南省城市浅层地温场特征及影响因素分析

本文在大量钻孔测温资料的基础上,系统分析了河南省城市浅层地温场分布特征,分析了不同地貌类型城市恒温带特征。全区地下水恒温带深度平均深度24.8m,温度一般15.5℃~17.5℃;冲积平原区松散层恒温带深度最浅、温度最高,内陆河谷盆地区松散层恒温带深度最深、温度最低。近山前地带基岩浅埋区,地温梯度低;沿深大断裂带和构造隆(凸)起区,地温梯度高;济源—商丘断裂的新乡—延津段、内黄凸起和通许凸起地温梯度高。通过分析地温增温率特征和地温恢复能力,得出颗粒越粗地温恢复能力K值较大,富水性越强、水力坡度越大K值越大。对影响浅层地温场的多种因素的系统研究表明,该区浅层地温场受城市、人类活动、地下水流场、地下水埋深、构造、地下水补给、排泄等因素影响明显。     

雷州半岛局部地热异常及其形成机制

雷州半岛地热场主要受基底构造格局的控制和地下水活动的影响,隐伏花岗岩体放射性元素生热对盖层地温的贡献不可忽视,第四纪更新世火山喷发活动的岩浆余热已几乎完全散失,岩浆体和围岩温度已趋于平衡。由火山喷发而形成的雷北螺岗岭和雷南石峁岭两个玄武岩台地,为半岛地下水的主要补给区,由于冷水流下渗的地温效应,新生界盖层浅部地温梯度<3℃/100m,呈现地热负异常。在以传导传热为主的区域,地热场特点与华北盆地相似,新生界盖层地温梯度与基底岩面的埋深密切相关。由于地壳深部较均一的热流在地壳表部再分配的结果,若干凸起区盖层地温梯度为4—5℃/100m,呈现地热正异常。某些控制凸起区的边界断裂,当深层热水沿其上涌,造成附加热源,和传导传热相叠加,盖层地温梯度可高达5—8℃/100m,形成更鲜明的地热正异常。     

新安煤田中深部地温场特征及其影响因素

利用新安煤田5个矿区的测温数据,分析了该煤田中深部地温场的分布、热演化、形成机理及其影响因素。经统计分析,整个研究区的地温梯度值介于1.24～3.24℃/hm之间,极小部分属高温异常区,大部分为正常地温区。在纵向上,地层温度与埋深呈现正相关性,且线性关系明显,充分体现出传导型增温特征;地温梯度则大致以400～600 m深度为分界线,该深度以浅的地温梯度值较为分散,且与地层深度呈负相关性,超过该深度以后地温梯度值变化幅度极小。在平面上,研究区地温梯度的整体分布规律为北低南高。分析结果表明,影响研究区地温场分布的主导因素为地质构造,其次为岩性变化及地下水活动。     

峰峰矿区磁西三号勘查区地温异常分析

磁西三号勘查区详查阶段钻孔全部进行了井温测量工作,发现区内2、4号煤层处在高温热害区内,且同一水平地温变化较大,2号煤层-800m水平地温最大差值为5.1℃,显示勘查区可能存在地温异常。通过对钻孔测温资料的分析研究,确定本区地温梯度在1.8~2.6℃/100m,与峰峰矿区基本一致;高温区的出现是由于煤层埋藏深度加大和岩浆岩侵入带来的附加热效应而导致地温增加。结果认为,本区为正常地温背景下的高温热害区。     

潘集矿区深部现今地温场特征及其构造控制

潘集矿区深部勘查区是淮南煤田未来主要的接替资源地,但煤炭深部开采必然会面临严峻的地热地质问题,而前人对该区的研究多局限于浅层地温资料的预测评价,制约了对深部地热条件的认识。为此,此次依据潘集矿区深部最新的地面钻孔井温测井数据,结合浅层地温和井下巷道岩温测试等相关地质资料,研究该区现今地温场特征,并从多方面分析地质构造对该区地温场的控制作用。研究成果表明,在垂向上地温与深度呈较好的正相关关系,地温梯度整体上随深度的增加而递减;平面上地温梯度介于20.9~36.2℃/km之间,平均值为26.7℃/km,总体上呈由潘集背斜核部向两翼和外围逐渐降低的趋势。该区现今地温场主要受潘集背斜的构造控制,导水断层也是该区局部地温异常的主要原因之一,岩浆岩的放射性生热作用也在一定程度上影响煤系岩层的生热结构。     

北京平原区浅层地温场特征及其影响因素研究

本文在大量钻孔测温资料的基础上,系统分析了平原区浅层地温场分布特征,对影响浅层地温场的多种因素进行了系统研究。该区20～300 m深度内平均地温梯度为7.2℃/100 m,高于北京深部(基岩)地温梯度2.5~3.0℃/100m,大地热流值为66.35~84.14 mW/m2,较高的热流值显示岩石圈相对较薄且存在隐伏断裂。该区现今浅层地温场与深部地温场联系密切,形态分布与平原区重要隐伏活动断裂走向基本一致,主要受新构造运动控制,地下水、岩土体岩性及结构是浅层地温场分布的重要影响因素。     

地温测量在地热勘查中的应用

地温测量是研究地温场分布最直接的方法。地热热源的强度与分布,直接影响地壳表层土壤温度场的分布,特别是存在热储层、热运移通道等都会使地温场的分布产生异常。在研究区16个民井和32个钻孔中进行地温测量,分析地温场分布状况以及地下热水活动规律,效果明显。结果表明研究区浅孔与深孔地温场平面特征一致,越接近东北角地温越有增加的趋势,而且地温异常区呈NNE向条带状分布,宽度约700 m,与NNE向断裂展布方向一致,地温最高点位于NW向断裂与NNE向断裂交汇处。研究区在纵向上地温分布特征差异性明显,地下热水分布范围较小,具有一定局限性,主要受构造断裂、岩溶发育程度等控制,温度低的地下水大量涌入导致地下水温降低,地温梯度出现异常;这种地温梯度异常现象也说明了研究区地下热水主要储存于灰质白云岩或角砾岩的裂隙溶洞中,裂隙、岩溶成为地下热水良好的运移通道。地温测量方法圈定了研究区地热异常区范围,为进一步勘查地热提供了重要的依据。     

山西沁水盆地热史演化特征

沁水盆地是华北克拉通内的构造盆地,是天然气勘探的潜在重要区域,盆地的热史研究是天然气储层评价的重要基础。重点应用磷灰石裂变径迹的分析与模拟,配合镜质体反射率的分析与模拟以及区域构造地质背景分析,恢复了沁水盆地的古地温梯度和地热演化模型:早古生代地温梯度稳定,为3℃/100 m,晚二叠世至三叠纪地温梯度较前期略有降低,约为2.5~3.0℃/100 m;早、中侏罗世地温梯度开始上升,约为3.0~4.0℃/100 m;晚侏罗世—早白垩世地温梯度大幅度上升,为4.5~6.5℃/100 m;晚白垩世至古近纪早、中期为高地温场的延续时期,地温梯度为5.5~6.5℃/100 m;古近纪晚期—新近纪早期地温梯度大幅度降低,从6.0℃/100 m骤降至4.2℃/100 m左右;中新世以来地温场逐渐趋于稳定,地温梯度由4℃/100 m演变到接近现代地温场的3℃/100 m左右。     

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。     

南京市浅层地温场监测方案和地温分布特点研究

浅层地温能作为可再生能源,已经引起广泛关注。为了有效地监测南京市浅层地温场的时空演化,针对4种温度传感器：DTS、FBG、Pt100和iButton,通过野外和室内试验进行分析对比,从测温精度、适用范围、工作特性等方面展开研究。结合试验结果和目前的实际应用情况,总结出四种传感器在浅层地温场监测方面的优缺点和特性,并制定出一套较为完善的监测方案,为浅层地温场的长期时空监测提供参考：在所有钻孔中埋设分布式测温光纤,并根据地温钻孔的土层分布和所获取的地温分布数据,选取两个较为典型的地温钻孔布设FBG测温串;在所有钻孔点距地表5 cm处布设iButton,并使用Pt100监测地表以下25 m内的精确地温。根据已获得的监测数据,可总结出南京地区浅层地温在垂向上的大体分布规律,发现其分布在空间上具有差异性,浅地表地温与地表覆盖层、大气及太阳辐射有关,深部地温受地质构造和水文地质条件等因素控制。     

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。     

Discussion on heat source mechanism and geothermal system of Qinghai Gonghe-Guide Basin

The Qinghai Gonghe-Guide Basin together with the alternatively distributed mountainous region shows characteristics that the conductive geothermal resource of the basin has high geothermal gradient, the granite occurs in the bottom of borehole for geothermal exploration, and the convective hot springs in the basin-edge uplift fracture are in zonal distribution and with high-temperature geothermal water. There are still some divergences about the heat source mechanism of the basin. In this paper, queries to the view of mantle-derived heat source have been put forward, coming up with geochemical evidences to prove that the radiogenic heat of granite is the heat source within the mantle. Additionally, temperature curve is drawn based on the geothermal boring and geochemical geothermometer has been adopted for an estimation of the temperature and depth of the geothermal reservoir, it has been found that the surrounding mountains belong to the medium-temperature geothermal system while the area within the basin belongs to the high-temperature geothermal system with the temperature of borehole bottom reaching up to 175-180 ℃. In this paper, discussions on the problems existing in the calculation of geothermal gradient and the differences generated by the geothermal system have been carried out.     

南海北部白云深水区高变地温梯度砂岩渗透率定量预测

地温梯度如何影响砂岩成岩演化和储层物性变化是地学界的热点问题. 以具有高变地温梯度特征的白云深水区为例,通过分析大量不同地温梯度地区的样品,以地温梯度0.1~0.2 ℃/100 m为递进间隔,对比分析了不同地温梯度区间内不同粒度砂岩储层渗透率随埋藏深度变化的趋势,建立了砂岩渗透率的定量地质预测模型,展示了砂岩渗透率与地温梯度之间的内在联系. 结果表明,一定埋深范围内,随地温梯度升高,渗透率每下降一个数量级,砂岩埋深下限差异呈台阶式减少;相同地温梯度区间内,高成分成熟度、低塑性岩屑含量的含砾砂岩、粗粒砂岩、中粒砂岩和细粒砂岩的渗透率下降程度不同,相邻粒径砂岩等效渗透率埋深下限差异相近,随地温梯度增加,相邻粒径砂岩等效渗透率下限埋深差异呈规律性减小;低渗与特低渗砂岩储层的地层深度段随地温梯度升高而明显变小,粗粒砂岩特低渗储层的埋深下限可作为白云深水区常规油气勘探的极限深度. 研究成果对于揭示地温梯度对砂岩成岩演化作用的影响及物性演变效应具有重要的意义,对油气勘探有积极的指导作用.      

Causes of geothermal fields and characteristics of ground temperature fields in China

There are many arguments on energy sources and main controlling factors of geothermal fields, so a systematic study on the distribution of ground temperature fields shall be necessary. In this paper the thermal conduction forward method of geothermal field is used to simulate cooling rate of abnormal heat sources and heat transfer of the paleo-uplift model. Combined with a large number of geothermal field exploration cases and oil exploration well temperature curves of domestic and foreign, the following conclusions are drawn: (1) According to the magmatic activity time, the magmatism activities are divided into two categories: Magma active areas (activity time < 500 000 years) and weak/magma inactive areas (activity time > 500 000 years). The latter has a fast cooling rate (the cooling time of the magma pocket buried around 10 km is less than 200 000 years) after it has intruded into the shallow layer and it has no direct contribution to modern geothermal fields; (2) China belongs to a weak/magma inactive area such as Tengchong region and Qinghai-Tibet region because the chronological data of these regions show that its magma activity time is more than 500 000 years; (3) The temperature of most geothermal fields can be obviously divided into three segments in the vertical direction: A high geothermal gradient segment (Segment H) at the surface, then a low geothermal gradient segment (Segment L) at a secondary depth, and finally a lower temperature segment (Segment D) at a deeper depth. The temperature isoline presents a mirror reflection relation on the temperature profile, indicating that geothermal field is dominated by heat conduction, rather than having an abnormally high temperature “heat source” to provide heat; (4) Near-surface (0-5 km) materials’ lateral heterogeneity caused by tectonic movement shall probably be the main controlling factor of ground temperature fields.     

Causes of geothermal fields and characteristics of ground temperature fields in China

There are many arguments on energy sources and main controlling factors of geothermal fields, so a systematic study on the distribution of ground temperature fields shall be necessary. In this paper the thermal conduction forward method of geothermal field is used to simulate cooling rate of abnormal heat sources and heat transfer of the paleo-uplift model. Combined with a large number of geothermal field exploration cases and oil exploration well temperature curves of domestic and foreign, the following conclusions are drawn:(1) According to the magmatic activity time, the magmatism activities are divided into two categories: Magma active areas(activity time 500 000 years) and weak/magma inactive areas(activity time 500 000 years). The latter has a fast cooling rate(the cooling time of the magma pocket buried around 10 km is less than 200 000 years) after it has intruded into the shallow layer and it has no direct contribution to modern geothermal fields;(2) China belongs to a weak/magma inactive area such as Tengchong region and Qinghai-Tibet region because the chronological data of these regions show that its magma activity time is more than 500 000 years;(3) The temperature of most geothermal fields can be obviously divided into three segments in the vertical direction: A high geothermal gradient segment(Segment H) at the surface, then a low geothermal gradient segment(Segment L) at a secondary depth, and finally a lower temperature segment(Segment D) at a deeper depth. The temperature isoline presents a mirror reflection relation on the temperature profile, indicating that geothermal field is dominated by heat conduction, rather than having an abnormally high temperature "heat source" to provide heat;(4) Near-surface(0-5 km) materials' lateral heterogeneity caused by tectonic movement shall probably be the main controlling factor of ground temperature fields.     

综合物探方法在隆起型地热田找矿中的应用

以厦门香山湾地热田勘查成果为例,综合运用可控源音频电磁测深法、视电阻率联合剖面法及视电阻率测深法,寻找与断裂有关的地热水富集地段,并根据异常解释圈定钻孔靶区。结果表明: 可控源音频电磁测深法可高效地解译、推测研究区断裂的空间分布特征,分析并确定可能的地热水富集地段; 垂直推测断裂走向布设视电阻率联合剖面及视电阻率测深剖面,可对可控源音频电磁测深法推测的断裂进行验证,并进一步确定地热水富集地段断裂的产状,有效排除物探解译结果的多解性; 选择多组断裂上盘形成的交叉地段作为地热地质钻探的最佳靶区。钻探结果显示: 厦门香山湾地热田单井涌水量41.76 m³/h,水温52 ℃,地热流体可溶性总固体含量为6 183.19 mg/L,水化学类型为Cl-Na型。     

基于钻井温的长白山天池火山北坡浅部岩浆房赋存深度研究

长白山火山区地壳热结构尚未建立,目前基于地球物理探测手段获得的天池火山浅部岩浆房赋存深度存在差异.通过对天池火山北坡CZK07钻孔测温情况的研究,在资料评价与地温梯度计算的基础上,结合全新世岩浆房温度资料,估算了北坡浅部岩浆房的赋存深度.CZK07钻孔位于地球物理探测所推测的浅部岩浆房正上方,靠近历史时期火山喷发火口,在孔深约610 m处地温较高且稳定(102.5~106.8℃).连续测温资料显示,钻孔地温随深度呈一次正相关变化,地温梯度主要变化于134~178℃/km之间(平均为153℃/km),可大致代表浅部岩浆房上覆地壳的地温梯度.基于前人浅部岩浆房的温度研究,本次定量估算的天池火山北坡浅部岩浆房的赋存深度,为天池水面下5.25~7.21 km,与地球物理探测的反演结果相近.     

顺和西煤矿区地温特征及其影响因素分析

顺和西煤矿区属华北地台型含煤沉积、石炭、二叠系为其主要含煤地层,山西组的二：煤层为主采煤层,埋深585～1585m。由于永城隐伏背斜两翼发育的次级宽缓褶曲及其高角度断层,控制着本区含煤地层的分布,故该矿区的地温亦受各种地质因素的作用与控制,表现为同一水平地层越老温度越高,背斜轴部地温和增温率均高于向斜轴部;中北部地温梯度较高,增温异常;南部、东北局部地温梯度较低,增温正常;地温梯度随深度的增加而减小,并在岩浆侵入地段与非侵入地段也有明显差异。地温随深度或煤层埋深的增大而增高。二：煤层除局部较浅地段为一级热害区外,二级热害区基本覆盖全区。