桂东北豆乍山花岗岩年代学与地球化学特征

豆乍山花岗岩主要由中细粒二云母二长花岗岩构成,是桂东北苗儿山复式花岗岩体中段的一个重要产铀的岩体.单颗粒锆石SHRIMP U-Pb年龄为228±11Ma,属于印支期岩浆活动产物.地球化学特征显示该花岗岩以过铝、富硅、富碱和低CaO/Na2O比值为特征,微量元素主要富集Rb、Th、U和Ta,亏损Sr、Ba和Ti.稀土总量30.24×10-6～139.18×10-6,轻稀土轻微富集(LREE/HREE=4.00～6.35,(La/Yb)N=3.24～6.74),Eu亏损明显(δEu=0.14～0.19).结合其它相关地质资料,表明豆乍山花岗岩是壳源型花岗岩,是在印支运动晚期地壳伸展-减薄的构造背景下,成分为泥质的变质岩通过低程度部分熔融方式而形成.     

豆乍山地区产铀与非产铀岩体黑云母成分及赋存副矿物特征

豆乍山岩体和香草坪岩体成岩时代相近,空间关系密切,为苗儿山中段豆乍山地区产铀与非产铀岩体。文章选择豆乍山和香草坪新鲜花岗岩中黑云母为研究对象,结合诸广、贵东地区产铀与非产铀岩体中黑云母的电子探针数据开展综合分析,并在此基础上进行了黑云母中包裹副矿物种类的对比研究。结果表明:产铀岩体黑云母基本以铁叶云母为主,非产铀岩体黑云母为铁质黑云母,且前者具有相对富铝、铁、锰,贫镁、钛特征;产铀豆乍山岩体黑云母中副矿物为锆石-磷钇矿-独居石-钛铁矿-金红石-方钍石-晶质铀矿,非产铀香草坪岩体黑云母中副矿物为锆石-磷灰石-褐帘石-独居石,缺少钍石和晶质铀矿。不同亚种黑云母具有不同的成岩成矿环境,与各矿化类型往往具有直接对应关系,铁叶云母的出现有可能可以作为产铀与非产铀岩体(铀成矿潜力)的间接判别标志,对于后期找矿具有较大指导意义。     

湖南沩山岩体干热岩地质特征及资源潜力

为深入查明湖南沩山岩体干热岩地质特征及资源潜力,本文通过利用野外地质调查、岩矿测试及生热率计算方法,对沩山岩体的区域地质和地热地质背景进行了研究。研究发现该区存在较大规模的花岗岩岩基,且岩体生热率及放射性热均较高,地表高热异常,具备干热岩赋存地质条件。在此基础上,利用体积法初步对该区2~6 km岩体进行了资源估算,结果显示,湖南沩山岩体干热岩资源量为33.50×1017 KJ,折合1143.39亿吨标准煤。研究表明,沩山岩体具备良好的干热岩地热地质条件及资源潜力。     

安徽省岩浆岩放射性生热率特征研究

安徽省位于中国东南部,岩浆活动频繁,燕山期岩浆活动最为发育,岩浆岩出露面积超过13 000 km~2,不同类型、不同成因的岩石均有发育,并以大别山、长江中下游和皖南地区较为集中。本研究在安徽省不同岩浆岩带共采集159块样品开展岩石密度和放射性生热元素含量测试,结合前人对安徽省岩浆岩放射性生热元素的测试结果,首次对安徽省岩浆岩开展了系统的放射性生热元素统计研究。结果表明：安徽省岩浆岩总体上U、Th、K平均含量相差较大,花岗质岩石及中酸性火山岩的U、Th、K含量较高,基性岩浆岩的U、Th、K含量较低;不同类型的岩浆岩放射性生热率相差较大,花岗质岩石和中酸性火山岩生热率相对较高且变化范围较宽,基性岩浆岩生热率较低且变化范围较窄;金寨和长江中下游地区部分花岗岩生热率超过5μW/m~3,为高产热花岗岩;岩浆岩的热贡献主要来自于U和Th的放射性衰变热,K的衰变热贡献相对较低,一般不超过10%。通过本文研究,结合前人对安徽省地质地热等方面的研究成果,发现岩浆岩放射性生热对安徽省温泉分布、干热岩勘探和U矿床勘探等具有重要的意义,可为安徽省后续地热资源勘查开发研究提供支撑。     

湘南荷花坪地区王仙岭岩体地球化学特征及成矿作用

王仙岭岩体由两期花岗岩组成,早期花岗岩发生钨锡矿化,晚期花岗岩无矿化显示。本文对两期花岗岩主量、稀土、微量元素特征、形成构造环境及其与成矿关系等方面进行对比研究,认为成矿花岗岩与不成矿花岗岩主要区别在于早期花岗岩富含电气石,B、F、Cs含量高,其岩浆分异演化程度高,电气石中Fe含量约占8.99%,F含量约占2.10%,而晚期花岗岩不含电气石或电气石含量很少,岩浆演化程度相对低。深层原因为王仙岭早期花岗岩形成软流圈地幔上涌峰期,壳-幔作用强烈,深源流体丰富,而王仙岭晚期花岗岩形成软流圈地幔上涌峰期之后,壳-幔作用较弱,成矿作用强度可能与壳-幔作用强度呈正相关性。     

江南造山带东段桃岭岩体的地球化学特征及其成因

位于江南造山带东段赣东北地区的桃岭岩体地球化学特征总体表现为高钾钙碱性系列,弱过铝质-强过铝质,高Mg#值。桃岭岩体富集轻稀土和大离子亲石元素,亏损高场强元素,具弱的Eu负异常(δEu=0.62~0.81)(样品TL-1除外δEu=0.47)。锆石LA—ICPMS U—Pb定年获得桃岭岩体的成岩年龄为早白垩世(140±1)Ma。岩体初始~(87)Sr/~(86)Sr为0.7131~0.7141,ε_(Nd)(t)值为-7.43~-6.71。结合前人研究,笔者认为早白垩世(约140 Ma)交代的地幔发生部分熔融,幔源岩浆底侵,使地壳深处(至少40 km)的变质沉积岩发生部分熔融,并且与少量的幔源岩浆发生了岩浆混合作用,形成了桃岭岩体。     

南岭地区与东南沿海地区中生代花岗岩放射性地球化学特征及岩石圈热结构对比研究

华南地区广泛发育中生代花岗岩,主要出露于南岭地区和东南沿海地区。受大地构造作用影响,自西向东,莫霍面深度逐渐变薄,深部温度逐渐升高,软流圈顶部上升,花岗岩形成时代也随之逐渐年轻化。南岭和东南沿海地区的地表和钻孔花岗岩放射性生热元素含量测试结果表明,南岭地区放射性生热率平均值为5.18μW/m~3,东南沿海地区为3.01μW/m~3,最高生热率为南岭佛冈岩体7.56μW/m~3;热贡献率主要来自Th和U的放射性衰变热,K的热贡献率一般不超过10%。通过本文研究结果,结合前人地质学、地球物理学和地热学研究成果,发现南岭地区和东南沿海地区地壳热流对地表热流值的贡献率分别为60%~65%和40%~45%,指示两者分别为"热壳冷幔"和"冷壳热幔"型岩石圈热结构。     

内蒙古北山地区小狐狸山钼矿成矿岩体地球化学特征研究

小狐狸山钼矿成矿岩体地球化学特征表现为酸性铝过饱和的钙碱性系列花岗岩,里特曼指数δ=0.87～2.23,A/CNK值为1.03～1.07,稀土元素∑REE=(97.21～246.57)×10-6,∑LREE/∑HREE=6.27～8.99,δEu=0.27～0.35,铕强烈亏损。成岩物质以壳源为主,形成于挤压构造环境;成矿岩体具有高温元素W、Sn、Mo、Bi高背景含量,且中温元素Cu、Pb、Zn背景含量偏低;岩体蚀变类型主要有钾化、钠化和云英岩化;小狐狸山钼矿化主要产在边缘相和过渡相内,集中分布在岩体超覆于地层之上的南部地段,表明矿化主要与岩浆演化到晚期的热液作用相关联。黑鹰山-雅干成矿带存在着海西中晚期至印支期的多期成矿作用,海西中晚期对应于古亚洲洋闭合事件,为火山弧构造环境,小狐狸山钼矿与印支期中酸性岩浆活动有关,对应于古亚洲洋闭合后的板内构造环境。     

安徽月山复式岩体锆石SHRIMP U-Pb年龄和地球化学特征及其地质意义

根据接触关系和岩石学特征将月山复式岩体划分为两个阶段侵入岩,即第一阶段的石英闪长岩,第二阶段的闪长岩。锆石U-Pb年代学研究表明,安庆地区中生代至少发生过两期岩浆作用,第一期在139Ma,主要形成石英闪长岩,第二期在123 Ma,主要形成闪长岩。岩石地球化学特征表明月山闪长岩体是由壳幔混源岩浆结晶分异作用形成。     

南秦岭张家坝岩体和新院岩体地球化学特征及其形成环境

南秦岭中生代张家坝岩体和新院岩体的LILE相对富集、HFSE贫化,高钾、富Sr（（498—623）×10^-6）、低Y（（5．57～24）×10^-6）和Yb（（0．52～2．13）×10^-6）,Eu异常微弱,显示了地壳增厚背景下下部地壳物质部分熔融所形成的高钾钙碱性花岗岩特征。岩体内的包体中出现长宽比很高的针状磷灰石,且边缘发育冷凝边结构,包体与寄主岩间存在明显的成分间断,并构成了两个不同的岩浆演化趋势和它们所具有的不同稀土特征,证明它们为来自两个不同源区岩浆混合的产物,同时指示秦岭地区中生代时期发生了一次壳幔混合作用和重要的地壳垂向增生事件。     

广西干热岩地热资源赋存条件分析

基于以往的认识,广西属于“缺煤、少油、乏气”的能源资源匮乏区,绝大部分能源靠进口或外省输送,能源结构极不合理。但是,广西地处亚欧板块、印度板块与太平洋板块的交接地带,地壳厚度较薄,断裂构造发育,岩浆岩大面积出露且放射性元素含量较高,具有较好的生热、储热条件。基于EGM2008全球超高阶地球重力场模型对广西地壳结构和深部界面重新计算,综合前期基础地质调查资料、元素地球化学资料、地热地质资料,对广西干热岩的成生条件和保存条件进行分析,认为北部湾盆地、玉林凹陷、郁江凹陷等构造单元具有干热岩成藏条件,可作为广西干热岩远景调查区进行下一步勘查。     

苏北盆地干热岩地热资源前景分析

苏北盆地属于中、新生代“断陷型”盆地,发育前震旦系变质基底及古生代海相台地沉积,经历燕山期大规模岩浆-火山-构造活动,之后连续断陷沉降并沉积了厚度巨大的新生代地层;新生代苏北盆地处于持续活跃的洋陆构造带内,其特殊的构造位置使区内拥有相对高的大地热流值和较大的地温梯度,具有巨大的地热资源潜力。基于区域地热地质综合研究,本文针对苏北盆地地质构造特征、地温数据、地球物理信息等系统分析,初步证实了盆地内不仅存在浅部中低温地热资源,而且推断出盆地深部拥有温度较高的干热岩资源,其热源主要来源于深部的地幔,是本地区新生代区域伸展裂陷、地幔上涌、岩石圈减薄等作用的结果。根据干热岩选区的科学准则,盆地内优势前景区拥有丰富的动态热源、导热效果极佳的热通道、规模巨大的优势热储、良好保温作用的热盖层,并依据此初步建立成因模型,为进一步勘探与开发提供参考依据。     

中国大陆干热岩地热资源潜力评估

内蒙古中部地区处于板块结合部位,经历了多期构造活动和岩浆活动,浅层水热型地热资源丰富,但对其深部干热岩地热资源仍缺少深入研究。基于区域地质与构造背景、大地电磁探测结果与地热异常显示,系统探讨内蒙古中部地区干热岩地热资源成因机制与地球动力学过程,建立干热岩成因模式。研究表明：内蒙古中部地区深层干热岩型地热资源的热源主要为深部局部熔融体和残余高温岩浆囊,热流通道包括板块缝合带、区域深大断裂带及其交汇部位、次级断裂及塑性流变韧性剪切带等壳内薄弱层;干热岩储层主要为新生代基性侵入岩,即辉绿岩和辉长岩体,被高温岩浆和侵入体加热的花岗岩类也可作为研究区潜在干热岩储层;干热岩区域性盖层为白垩系、新近系和第四系沉积地层。西伯利亚板块与华北克拉通板块之间的大陆碰撞、拼合,形成易于破坏的碰撞带,晚中生代−新生代以来的古太平洋板块对华北板块的西向俯冲作用,导致岩石圈底部熔融,岩石圈伸展、减薄,地幔软流圈热物质上涌,并伴随强烈的新生代断裂与断陷活动,共同导致晚中生代−新生代岩浆、火山活动强烈。内蒙古中部地区存在3种聚热模式：Ⅰ. 新生代辉绿岩、辉长岩储层高温干热岩系统,为研究区优势干热岩储层;Ⅱ. 新生代以前花岗岩储层中高温干热岩系统,为潜力干热岩储层;Ⅲ. 浅部碎屑岩、花岗岩或变质岩储层水热系统,为浅层水热型优势储层。内蒙古中部地区浅部高温水热型地热系统与深部干热岩地热系统存在同源共生关系,浅层高温异常区的圈定对于深部干热岩的发现具有重要的指示意义。

     

Integral equation solution of heat extraction from a fracture in hot dry rock

In the study of heat extraction by circulating water in a fracture embedded in geothermal reservoir, the heat conduction in the reservoir is typically assumed to be one dimensional and perpendicular to the fracture. In this paper, we demonstrate that by an integral equation formulation utilizing Green's function, the multi‐dimensional heat flow in the reservoir can be modelled. In the resulting numerical solution system, the discretization of reservoir geometry is entirely eliminated, leading to a much more efficient scheme. The multi‐dimensional heat conduction effect as compared to its one‐dimensional simplification is studied. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

An integral equation solution for three‐dimensional heat extraction from planar fracture in hot dry rock

In the numerical simulation of heat extraction by circulating water in a fracture embedded in geothermal reservoir, the heat conduction in the reservoir is typically assumed to be one‐dimensional and perpendicular to the fracture in order to avoid the discretization of the three‐dimensional reservoir geometry. In this paper we demonstrate that by utilizing the integral equation formulation with a Green's function, the three‐dimensional heat flow in the reservoir can be modelled without the need of discretizing the reservoir. Numerical results show that the three‐dimensional heat conduction effect can significantly alter the prediction of heat extraction temperature and the reservoir life as compared to its one‐dimensional simplification. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

利津干热岩型地热资源调查评价关键技术研究

干热岩型地热资源是储量大、用途广的新型、可再生绿色能源,对其进行调查评价意义重大。本次从区域干热岩靶区选址、物探、钻探、岩芯取样测试、综合测井、抽注水试验、目的层压裂、热储评价等方面,系统地总结分析了干热岩型地热资源调查评价中涉及的关键技术。同时以利津干热岩GRY1孔进行说明,结果表明:虽然其天然裂隙率及渗透性较差,但经水力压裂后其渗透系数有大幅提高,压裂模式属于人工高压+天然裂隙复合压裂模式,在可控的孔口压力下能获得较大的注入水量,有利于干热岩资源的开发利用;干热岩做压裂试验时应选取天然裂隙发育段作为压裂试验的目的层,陈庄潜凸起区内埋深5000m范围内干热岩蕴藏的热资源量为2.654×10²⁰J,折合标准煤90.21亿t;可利用资源量为5.29×10¹⁸J,折合标准煤1.804亿t。该研究对干热岩勘查开发工程场地选址、调查评价等方面具有一定指导意义。     

Radon modelling and the heat transfer surface area of the British hot dry rock geothermal reservoir

A simple thermal model is developed to evaluate the heat exchange surface area of a hot dry rock geothermal reservoir. This model, in conjunction with the Rn model of Andrews and coworkers, is applied to RH12/RH15 system of the British HDR reservoir. Results suggest that although the estimated Rn transfer surface area represents the actual swept surface area, it is between 25 and 45 times larger than the heat transfer surface area. The difference is explained as due to clustering of several fractures within a range of thermal interaction, over the duration of the circulation. It is also shown that the decline in the measured temperatures of circulation fluids since 1985 to the present is consistent with the heat exchange surface area going through a maximum in 1987.     

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.     

河南省干热岩赋存地质环境及找矿方向

干热岩是战略性清洁能源,属于固体矿产范畴,其赋存条件受控于地质环境影响。在河南省干热岩资源调查项目基础上,结合国内外干热岩成藏特征和钻探成果综合研究分析认为：干热岩热源主要以侵入岩体热传导和地幔热传导(深部隐伏断裂对流热传导)2种模式;其成藏环境必须具备巨大稳定高导热性岩体、巨厚稳定低导热性上覆盖层和深部热源3个基本条件。针对目前干热岩资源找矿理论和钻探存在问题,提出了初步找矿方向和建议,明确了加大钻探技术和工艺研发的重大意义。     

干热岩地热储层综合评价技术的建立与应用

地热能具有清洁、低碳、环保、稳定的特点,干热岩作为地热能的一种,是一类新兴的环境友好型资源,能够有效推进构建能源结构利用的多元化。通过对研究区太古界干热岩地热储层综合评价技术的研究,参照岩性特征及储层发育特征,建立了利用多种测井信息进行岩性识别、储层划分和地层温度评价的方法; 在岩心和岩屑录井资料分析的基础上,利用不同岩性测井曲线特征差异性分析和交会图进行岩性的识别和划分; 结合常规测井、成像测井和偶极阵列声波测井等多种测井信息,形成干热岩地热储层的识别方法,并建立储层类别划分标准; 利用时间推移测量井温的方式进行地层温度的推算。实际应用已证明这一测井评价方法的适用性与有效性,可为干热岩的有效开发提供技术支撑。