广东惠州石坝—黄沙洞地区岩石放射性生热率特征研究

岩石的放射性生热是地热资源的重要热源之一,为研究广东惠州石坝—黄沙洞地区岩石放射性生热率特征,本文系统采集了石坝—黄沙洞地区不同岩性的样品,测定其密度及产热元素含量,对花岗岩样品进行锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素定年。结果表明:研究区内不同岩性中花岗岩的放射性生热率最高(均值5.81μW/m³),但是变化范围较大(2.83μW/m³～9.07μW/m³);U、Th对生热率的贡献基本相等,K的贡献一般低于10%,部分沉积地层样品可达20%;花岗岩的生热率与时间关系密切,在～150 Ma具有明显峰值。初步结论认为:研究区内岩性对岩石生热率具有显著影响,花岗岩的生热率最高;花岗岩的生热率受岩体形成时的区域岩浆事件影响,在～150 Ma形成的花岗岩具有最高的生热率,有利于干热岩的勘查开发。     

广东惠州石坝—黄沙洞地区岩石放射性生热率特征研究

岩石的放射性生热是地热资源的重要热源之一,为研究广东惠州石坝—黄沙洞地区岩石放射性生热率特征,本文系统采集了石坝—黄沙洞地区不同岩性的样品,测定其密度及产热元素含量,对花岗岩样品进行锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素定年。结果表明：研究区内不同岩性中花岗岩的放射性生热率最高（均值5.81 µW/m³）,但是变化范围较大（2.83 µW/m³～9.07 µW/m³）;U、Th对生热率的贡献基本相等,K的贡献一般低于10%,部分沉积地层样品可达20%;花岗岩的生热率与时间关系密切,在～150 Ma具有明显峰值。初步结论认为：研究区内岩性对岩石生热率具有显著影响,花岗岩的生热率最高;花岗岩的生热率受岩体形成时的区域岩浆事件影响,在～150 Ma形成的花岗岩具有最高的生热率,有利于干热岩的勘查开发。     

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,K2O平均含量为4.64％,放射性生热率平均值6.46 μW/m3,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...     

福建大地热流高值区岩体岩石放射性生热率特征及与干热岩有关的指标评价

从高放射性产热型干热岩角度,根据福建省大地热流高值分布情况,结合各时期侵入岩规模、完整性、热储岩性和岩石生热率等特征,选择了9个燕山期岩体(胡坊复式岩体、大坪岩体、长坑岩体、古田—小陶复式岩体、漳浦复式岩体、丹阳岩体、金山复式岩体、长泰岩体和魁歧岩体)为研究对象。通过系统采样,测试岩石放射性生热元素含量,计算岩石放射性生热率,并对9个岩体进行了与干热岩有关的指标评价,认为胡坊复式岩体、长坑岩体和大坪岩体的综合分值较高,可为我省今后干热岩资源勘查靶区选择提供参考。     

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。     

江西宁都县北部大地热流特征及地热资源成因机制

江西省宁都县北部地区地热资源丰富,但地热地质研究程度较低,制约着区域地热资源的研究与可持续发展。在前人研究基础上,依托中国地质调查工作,对研究区大地热流特征及地热成因机制进行分析。基于钻孔测温与热导率测试数据,分析校正得到区域内大地热流平均值为93.6 mW/m2,远高于中国陆区平均值62.5 mW/m2,区域热背景值较高。通过放射性测试可知本区大面积出露的花岗岩与混合岩放射性生热率平均值为6.47 μW/m3,属高放射性岩体,岩石的放射性衰变产热应是本区大地热流值较高的重要原因,幔源供热的基础上附加壳源产热,提供了稳定的热源。在此基础上,穿越本区的2条深大断裂及其次生断裂则为地下热水深循环提供了传热与导水通道。因此推测,研究区地热资源成因机制为"高热流与高产热花岗岩体生热+多级次断裂控热导水"的成因模式,该模式代表性较强,可为赣南地区地热找矿提供指导。     

江西芦溪县南部大地热流特征

江西省芦溪县南部地区地热资源丰富, 但地热地质研究程度较低, 大地热流测量工作进行的较少, 制约着区域地热资源勘查开发。本文以芦溪县南部的新泉和石溪为研究区, 结合钻孔岩心热物性测试和地温测井等分析了研究区岩石热导率、地温场、热源机制的特征。研究区岩石热导率平均值为 2.063~6.176 W/(m·K), 热导率最高的为硅质石英岩, 可作为良好的导热岩体。大地热流平均值为 76.39 mW/m2, 远高于中国大陆地区的平均值62.5 mW/m2, 该地区具有较高的热背景值。花岗岩放射性生热率平均值为2.16 μW/m3, 不属于高产热型岩体, 放射性生热对地表热流贡献较小, 热源来源为地壳深部供热。研究区构造活动强烈, 深大断裂和次级断裂发育, 为地下热水的深部循环提供了良好的导热和导水通道。本研究可为武功山地区的地热资源开发提供重要启示。     

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...     

东南沿海厦门湾-漳州盆地地热地质特征及干热岩勘查方向

东南沿海位于欧亚板块与菲律宾板块的俯冲带,构造运动活跃,同时,该区也是我国最主要的高放射性花岗岩分布区,发育大面积的中生代酸性花岗岩体,具有良好的干热岩赋存背景。本文以东南沿海福建厦门湾-漳州盆地为例,在区域地热地质背景研究的基础上,从区域大地热流、地温梯度、热储温度、循环深度以及深部地温场分布等方面系统分析了厦门湾-漳州地区干热岩资源的形成条件,科学评价了本区未来干热岩资源勘查的适宜深度。分析认为,区内平均地温梯度约为18.3℃/km,低于大陆地区平均值;花岗岩体的放射性生热率仅略高于世界范围内的花岗岩放射性生热率的平均值;区内相对高的地表热流值很大一部分来自于地幔热传导,放射性元素生热贡献相对较低,要达到180℃的干热岩开发温度,勘查深度要超过6 km;区内未来干热岩资源的开发应充分考虑深部热源条件、地表盖层厚度以及区域断裂对钻探工程的影响,这些认识对于本区未来干热岩资源勘查开发工作有一定的指导意义。     

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。     

广东惠州花岗岩体及其地热意义

为洞悉东南地区地热的形成演化,以惠州黄沙洞-石坝地区高温地热田为例,综合地震学、岩石地球化学、锆石U-Pb年代学等方法来解译该地热田的形成模式.研究区岩体主要为燕山期高分异高含产热元素的I型花岗岩,形成背景为古太平板块俯冲的前进与后撤;深部花岗岩体连为一体且厚度达3.5 km.高导热率的花岗岩促进地幔热传导至地表和花岗岩中放射性元素衰变产生的热量是惠州高温地热形成的两大重要原因.研究区深部花岗岩生热量及干热岩地热资源储量巨大.研究区地热产出模式对惠州乃至东南地区的能源供给系统有重大意义.      

青海共和盆地干热岩赋存地质特征及开发潜力

青海共和盆地贮藏有丰富的干热岩地热资源。为提升共和盆地干热岩地热资源成因的理论认识,进一步推动干热岩资源的勘探,文章从共和盆地干热岩热源机制、盖层条件、储层特征等方面对共和盆地干热岩资源成因件进行了全面分析。首先,结合区域地质构造分析、地热地质调查、地球物理（航磁、地震）解译等手段,在共和盆地恰卜恰岩体内实施了4口深度为2927~3705 m的干热岩勘查孔,并在3705 m处钻获236℃的优质干热岩资源,为中国非现代火山区干热岩地热资源勘探的首个重大突破。其次,系统测试了钻孔不同深度花岗岩放射性,结果表明,共和盆地花岗岩体铀、钍、钾放射性含量略高于大地背景值,放射性生热率较低,对干热岩热源的贡献小,其热源可能来自壳内熔融体。第三,基于地质资料分析和航磁解译,圈定了共和盆地总体面积约1.4×104 km2的潜在干热岩分布区。最后,采用体积法评估了共和盆地干热岩资源潜力,结果表明,共和盆地3.0~6.0 km深度范围保守的、静态干热岩资源总量为8974.74×1018 J,换算标准煤可达3066.19×108 t,具有广阔的开发利用前景。      

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。     

干热岩控热构造系统厘定与类型划分

为了研究干热岩成因机理,综合分析了干热岩形成背景、控热构造系统及尺度.地球中的干热岩具有特殊的形成构造背景,控热构造对干热岩热能的传输与聚敛具有很重要的作用,导致岩石圈不同热结构和热异常.控热构造可划分为生热、导热、储热和释热构造.生热构造包括地幔软流圈底辟,具有大量高放射性元素的岩浆房,活动性的深大断裂等;中、下地壳脆韧性转换带,活动的韧性剪切带是导热构造;中、下地壳的低阻高导体,韧性剪切流变层既是导热层,也是储热构造;火山、地震、浅表层次的活动断裂等为释热构造;控热构造的类型受到构造尺度和构造背景的限定.由于地壳中控热构造分布状态及发育特征差异较大,从而导致干热岩等地热能资源在地壳中的埋深、规模、热量以及分布状态等也有较大差异.      

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。

     

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.     

井筒自循环技术开采干热岩地热的试验研究

井筒自循环技术是开发干热岩地热的一种新技术,它采用油管和套管组成的U形通道作为换热器,目前对该项技术的现场和室内试验研究尚不够。文章建立了一个实验室规模的模拟装置来模拟干热岩局部井筒自循环的热交换过程,以水作为换热介质,进行一系列室内试验,对换热的影响因素及换热参数进行研究。试验结果表明:具有较大采热能力和热容量的花岗岩在高温下具有较高的采热速率;较高的注水速率会产生较高的采热速率,但出口温度会降低,因此,应慎重选择较高出口温度和较高采热量之间的平衡。相似性分析表明,876 m长的垂直井在602.8 m3/d的注入速率下,可从150 ℃的干热岩中获取的采热量高达565 kW,该结果与现场实测数据很接近,可以证明相似性分析结果的合理性。建立的模拟装置及试验原理也同样适用于“取热不取水”的中深层同轴套管式地埋管换热技术,可以为中深层地热开发研究和实际应用提供一定的参考。     

广东省惠州市博罗—大亚湾NW-SE向断陷系统地热资源分析

博罗—大亚湾断陷区位于广东省惠州市西南部,处在我国东南沿海构造活动带,自新生代以来,受太平洋板块和欧亚大陆板块俯冲作用的影响,洋陆系统相互作用导致构造活动活跃,岩浆侵入、火山喷发频繁,地震活动强烈,地表热流值较全国而言比较高,沿着北西走向的博罗—大亚湾线性断陷系统内发育厚层的陆相碎屑沉积,众多的高温热泉出露在裂陷边界,显示出良好的地热资源潜力。通过研究分析深部重磁电震等地球物理资料,发现区域内不仅拥有丰富的浅层次水热型地热热源,深部层位可能存在优质的干热岩储层,初步推断其热源来自新生代南海地幔底辟作用,其导致壳幔物质非均匀流动,在陆壳地区底部发生熔融,向浅部不断传导形成线性热隆伸展构造,控制着整个断陷内的地热系统。