浅谈贵州省地下热水资源类型及特征

为合理开发、利用和保护地下热水资源,本文分析贵州地下热水资源的形成条件、分布、热储类型、热储结构类型和热储构造类型.在此基础上介绍贵州典型地热区,并对其地下热水资源分区.     

多年冻土区热融湖研究现状与展望

热融湖是多年冻土区地下冰融化形成的典型地貌单元,热融湖及其变化对多年冻土热状态、水文过程、生态环境、冻土工程稳定性等有着重要的影响. 热融湖还是重要的温室气体源,与全球气候系统存在着复杂而显著的互馈过程,是气候与环境变化的指示器. 因此,开展热融湖的相关研究是近年来冻土学研究的热点之一. 通过文献综述,从以下方面评述了热融湖研究的现状与进展：1) 热融湖形态特征及其演化过程;2) 热融湖热状况及其热效应研究;3) 热融湖和多年冻土区土壤-植被生态系统的相互作用研究;4) 热融湖对大气中温室气体的贡献. 最后,讨论了该领域目前面临的主要问题,提出了应在热融湖演化的基础理论、动态变化过程的预测、热融湖的冻土水文效应、区域尺度热融湖与冻土、生态、水文和气候耦合过程的综合等方面进一步开展研究,为定量预测和评价冻土区热融湖环境工程效应,应发展不同尺度的计算模型.     

用估算热收支的方法评价热棒制冷效果

利用青藏铁路路基地质钻孔资料和地温资料,通过计算随地温变化的热收支、来自近地表的热量、来自深部的热量、以及冻土上限变化引起的相变热,来估算测温孔在水平方向的热收支.通过对比热棒路基、普通路基的右路肩孔以及天然孔水平热收支的差异,来描述热棒的工作效果.之后,对比了热棒路基左路肩孔(阳坡)和右路肩孔(阴坡)水平热收支的差异,并给出解释.最后,以热棒路基右路肩孔水平热收支为基础估算了整个路基的水平热收支,进而给出了单个热棒的平均"产冷量".     

模糊数学在岩溶储层地热资源勘探风险评价中的应用——以重庆山地型岩溶热储为例

重庆市岩溶储层地热资源丰富,开发利用历史悠久,但地热资源勘探风险较大。本文利用模糊综合评价法建立了风险评价模型,该模型中包含了热储构造开启程度、热储构造部位、沟谷切割程度、物探效果、热储埋深、热储厚度、热储岩层倾角、热异常情况、热储层位9个风险因子,每个因子划分为风险小、风险中等、风险大3级,并对其进行量化处理。最后对全市23个高隆起背斜两翼46个相对独立的山地型高隆起岩溶地热田共79个地热单元进行了地热资源勘探风险模糊数学综合评判。结果表明,有18个单元为风险小,42个单元为风险中等,19个单元为风险大。风险小的地热田一般热储汇水面积较大、补给径流循环条件好、热储顶板埋深1000-1800 m、热储厚度≥300 m、热储岩层倾角25-40°、深部裂隙较发育;风险大的地热田热储汇水面积较小、补给径流循环条件差、热储顶板埋深≥2500 m、热储厚度〈200 m、热储岩倾角〈20°176;或≥40°176;、深部裂隙不发育;风险中等地热田的地质特征则介于二者之间。评价结果较好地反映出了重庆市岩溶热储地热资源勘探风险状况。     

热融湖塘对多年冻土的热影响

以发育于青藏高原多年冻土区的红梁河热融湖塘为例,研究了热融湖塘附近土体的热状态变化特征,以及其对湖岸多年冻土上、下限影响情况.结果表明:热融湖塘侧向热影响改变了热融湖塘下部和周围区域土体的热状态,使周围土体热状态处于动平衡状态,既受热融湖塘的热影响,也受到周围多年冻土的热影响.热融湖塘对周围浅层土体温度和多年冻土上限影响相对较小,但热融湖塘热影响引起了湖岸边缘的多年冻土上限增大和地温升高.热融湖塘对深部土体温度和多年冻土厚度有较大的影响.     

太湖南岸地热资源现状及资源潜力评价

根据热储埋藏条件、盖层、导热构造、地形地貌的总体特征,将太湖南岸地热资源区划分为湖州太湖南岸地热资源区、湖州小梅口地热资源区和湖州苍山地热资源区3区。通过计算区内地热流体年开采累计可利用热能量、热储中的热量、热储中岩石的热量和热储中水的热量,得出太湖南岸地热资源区热储中的热量是现有7口地热井年开采累计可利用热能量的1 162倍,其中,热储中水的热量是现有7口地热井年开采累计可利用热能量的126倍,热储中岩石的热量是现有7口地热井年开采累计可利用热能量的1 036倍,研究表明太湖南岸地热资源区可利用的地热资源丰富、潜力巨大。初步预测太湖南岸地热资源区东西两侧广大区域内均有可能存在丰富的地下热水资源,可作为今后地热资源勘查的重要区域。     

热流变构造

提出了热流变构造诸如热流变断裂、热流变节理和热流变褶皱等新概念。它们是围岩受岩浆热作用的影响塑性增大，构造应力使塑性-粘塑性围岩极易产生流变，形成各种热流变构造。详细论述了热流变断裂、热流变节理、热流变褶皱和显微热流变构造的特征。讨论了煤层在岩浆热作用影响了所产生的宏观和微观热流变构造。     

鲁北地区地热资源区划研究

本文分析了新近系馆陶组热储、古近系东营组热储和下古生界寒武-奥陶系基岩热储三个热储层组,认为这些层组属具有勘探和开发意义的热储目的层组,特别是新近系馆陶组热储组具有良好的热储地质条件.并根据地质构造条件、热储类型、地温梯度特征进行了鲁北地热资源区划分.在地热资源区划区基础上,按优先开发、次优先开发、一般开发、远景开发四级原则进行地热资源亚区划分,将鲁北地热资源划分为6个区划区16个区划亚区.     

上海市地热资源地质条件及开发利用潜力分析

受多种因素制约,上海市近年来陆续实施的地热资源勘查效果都不理想.本文在汇总整理本市有关地热资料的基础上,对区内热源、热储、热盖和通道等地质条件进行了分析,并划分了12个地热资源远景区.热盖为上侏罗统、松散层区域性热盖和上白垩统-古近系、下古生界陆源碎屑岩局部性热盖.热储具有下古生界和白龙港玄武岩层状热储和断裂破碎带带状热储.热源主要为正常的地温增温,断陷盆地盆缘断裂和主要断裂具有深部导热作用.     

热红外高光谱技术在地质找矿中的应用综述

热红外高光谱技术（6~14μm）是一种新兴的绿色地质找矿技术,它通过分析矿物热红外光谱特征,开展矿物信息提取及填图应用研究,进而指导找矿勘查。比起发展相对成熟的短波红外（1.1~2.5μm）高光谱技术,它对于短波红外波段无法识别的石英、长石、石榴子石、橄榄石、辉石、碳酸盐矿物、黑云母、角闪石、磷灰石等矿物具有更加敏感的探测能力。目前,热红外在地质找矿中的研究尚处于初级阶段,很多科学问题尚待解决。矿物化学成分的变化是引起热红外波谱特征变化的最重要因素,这也是开展矿物识别与提取的理论基础,本文首次系统分析了不同波谱库及文献中的热红外波谱,总结了上述典型矿物的热红外波谱特征,揭示了矿物的诊断性波段与识别标志。而后将热红外高光谱技术分为地面热红外光谱数据分析技术与空中热红外图像处理技术两大方向,其中地面热红外技术主要基于岩芯或地表样品的波谱特征,开展矿物精细填图研究,建立矿床的找矿勘查模型;空中热红外技术基于图像处理与分析,提取区域矿物分布信息,为找矿指明方向。最后本文指出了未来热红外高光谱技术在地质找矿中的技术难点及热点,即高精度热红外高光谱仪器的研发、矿物热红外光谱的快速识别技术、热红外图像信息提取算法的优化。     

“岩浆热场”说及其成矿意义(上)

文中首先介绍了岩浆热场的沿革,指出"岩浆热场"并不是一个新概念,很早已出现在文献中了。常识告诉我们,炽热的岩浆侵位必定在周围形成一个热场,这就是岩浆热场。国外在19世纪晚期即对岩浆热场有比较深入的研究。罗文积和陈家清早在20世纪90年代(1997)就明确表述了对"岩浆热场"的认识,并给予精彩的阐述,他们是"岩浆热场"学说的先行者。文中简要介绍了地热场的概念,讨论了岩石的热力学性质、热传导形式、影响热流和地温分布的各种可能的因素。而"岩浆热场"指的是:在一个很短的时间内,在一个局部的地区出现的岩浆活动,使该区域地热梯度相对周边地区明显的上升,使之形成一个局部区域的热场。热场的规模很小,通常只离岩体几米或几公里。热异常和等温线是垂直分布的,叠加在地热场之上。并介绍了岩浆热场的基本特征。岩浆热场与地热场的热的来源不同,热的分布不同,地温梯度不同,热场规模不同,持续的时间不同,热与流体的关系不同以及研究方法不同等。岩浆热场说是建立在岩浆物理性质和岩浆动力学基础上的,它依赖于对岩浆的形成、侵位、冷却、固结及其对围岩的影响等知识的了解。牵涉到岩浆的温度、压力、黏度、密度、流变等基本问题。文中着重讨论了岩浆对围岩的热效应和岩浆热场中的流体等问题。岩浆热场最重要的意义是,它是流体赖以上升的通道。文中还概略讨论了流体和成矿流体来自哪里?流体是怎样上升的?热场中流体是怎样对流循环的?热液双向汇聚成矿理论等。     

郑州市地热资源热储特征分析

郑州市位于河南省中部,蕴藏较丰富的地热资源.结合地热成因和开发利用情况,郑州市热储划分为断裂型和沉积盆地型,其中沉积盆地型自上而下划分为第一热储层、第二热储层.阐述了各热储层埋藏深度、岩性、水文地质参数、富水性及地下热水循环特征,为地热资源评价提供基础.     

河南省沉积盆地水热型地热资源特征及潜力评估研究

通过对河南省沉积盆地水热型地热资源特征梳理,结合河南省地热地质背景条件和主要热储层水文地质特征,对河南省沉积盆地地热资源特征进行分析。同时选取地热资源可开采量、可采资源模数、单井单位涌水量、热储埋深和热储温度等5个指标,采用主成分分析法建立评估模型,对盆地新生界热储和下古生界热储资源潜力进行评估,并对各构造单元热储层地热资源潜力进行排序。结果可知:(1)河南省沉积盆地水热型地热资源依据热储层时代及储水介质特征,主要分为新近系孔隙热储、古近系裂隙孔隙热储、下古生界岩溶热储,分布在黄淮海平原及山间盆地,为河南省主要地热资源类型,其中以新近系热储层储存的热水量最大。(2)从盆地各构造单元热储分区潜力评估和排序结果来看,河南省地热资源潜力排在前3位的依次为汤阴断陷O-∈热储层、济源-开封凹陷E热储层和通许凸起O-∈热储层。本次研究结果为下一步河南省地热资源勘查开发提供了科学依据。     

沉积型和火山型地热流体的同位素水文地球化学对比研究

地热资源按地质构造及成因的不同可划分为火山型及沉积盆地型两种类型。国内外许多学者对沉积型地热系统的同位素水文地球化学研究较多,而火山型地热系统研究不足,且沉积型和火山型地热流体的同位素水文地球化学对比研究还有待进一步深入。文章以关中盆地腹部沉积型地热系统及腾冲火山地热系统为代表,应用同位素水文地球化学方法对不同类型地热流体的地质构造、地热流体起源及成因、热储开放程度等进行系统对比研究,进而揭示其异同之处,为我国不同类型地热资源的可持续开发利用提供科学依据。关中盆地与腾冲热海地热系统在热储空间、构造条件、热源方面均存在较大差异,前者热储更为封闭,热储层更厚,后者热储通道更为畅通,热源更为丰富;腾冲热海地热系统热储温度高,埋藏更浅,热水循环更快,更易于开发利用。关中盆地与腾冲热海地热系统均存在比较明显的δ18O富集现象,关中盆地地热流体滞留时间更长是δ18O富集的主控因素,腾冲较高的热储温度是δ18O富集的主控因素;关中盆地腹部为沉积-半封闭型、封闭型,腾冲热海地热系统为火山-半封闭型;在漫长的地质历史时期,水岩反应的程度是决定热储流体水化学类型的主控因素。     

井口水温与热储层温度关系的有限元模拟及实例剖析

热储温度是地热研究和地热资源开发中一个重要参数,但直接测量深部热储温度有时有困难。笔者在建立围岩体热动态方程和将热水井作为热管降温的热动态方程的基础上,以有限元法对围岩体的热过程和热水井的温度场进行分析研究,并以北京、冀中和湛江地区的热水井为例,揭示井口温度与热储温度之间的函数关系,从而求得热储温度或预测井口温度。     

叠合盆地深层构造—热演化研究方法:以四川盆地为例

与简单盆地和叠合盆地中-浅层相比,叠合盆地深层往往缺乏镜质体反射率等传统古温标,海相碳酸盐岩层次往往缺乏磷灰石、锆石等重矿物而无法开展裂变径迹和（U-Th）/He分析,而且经历了多期复杂热史,古温标早期热记录被后期构造-热事件叠加改造,因此单一古温标和单一的热史恢复模式难以满足叠合盆地深层构造-热演化研究。本文从沉积盆地构造-热演化基本研究方法入手,着重介绍了发展迅速的多种显微组分荧光分析（FAMM）和二元同位素技术。针对叠合盆地深层多期复杂热史恢复的难点,以四川盆地为例总结了开展叠合盆地深层构造-热演化研究的思路和工作方法。叠合盆地深层构造-热演化研究应坚持今古地温场并举、盆地热演化与区域构造演化相结合、地质-地球物理-地球化学三位一体的总体工作思路,多温标耦合,正、反演结合,既考虑岩石圈热演化的动力学规律,又考虑该演化过程对盆地基底沉降、地层发育、古温标热演化程度的影响,只有这样才能保证叠合盆地深层构造-热演化研究结果的可靠性。     

热反射技术及其在多年冻土区道路热保护中的应用

热反射技术是一项被广泛应用于建筑物及道路表面降温的主动冷却技术, 国内外很少对此技术在多年冻土区道路热保护方面进行研究。针对多年冻土区气候及工程环境特点, 综述了热反射技术在冻土区道路中的应用现状和研究成果, 阐述了热反射涂层的基本成分、 反射机理和测试方法, 分析了路用热反射涂层的材料性能、 反射效果和路用性能, 简要介绍了热反射涂层在路基边坡应用方面的研究进展。指出在当前条件下利用热反射涂层保护多年冻土区道路所遇到的问题及可行的解决方案, 并在此基础上提出了今后研究的重点： 从材料选择、 理论分析和试验方法入手, 对路用热反射涂层的颜色、 反射性能、 路用性能和区域适用性进行改进和研究, 加强多年冻土区道路热反射涂层的野外试验和分析, 深入研究复杂气候和工程环境下的热反射涂层性能。     

北京市延庆地热田成因模式

通过对地热流体水化学、同位素以及热储岩石热物性测试,分析了延庆地热田大地热流特征、地热流体补给来源、年龄、循环深度以及热储温度等,从源、通、储和盖四方面系统总结了地热田成因。结果显示:延庆地热田属于由正常大地热流加热的非火山型地热系统,热田内大地热流值为75.6m W/m~2,地热流体补给来源于延庆西北部山区的大气降水。热田内三个主要热储中的地热流体年龄和循环深度存在一定区别。燕山期花岗岩、白垩系砂岩和蓟县系白云岩热储中地热水年龄分别为15～21ka、28ka、48ka。花岗岩和砂岩热储中地热流体循环深度约2500m。白云岩热储中流体循环深度为2900～3600m,热储温度分布范围为80.5～98.3℃,平均热储温度90.6℃。     

寒冷地区热棒技术的研究与应用

由于热棒具有极强的单向导热性能, 被广泛用来冷却地基、强化冻土与大气间热交换, 解决基础冻胀、融沉等热力过程中工程问题. 从热棒在国内外冻土工程的综合应用、热棒传热影响因素以及热棒应用的工程设计参数, 评述和回顾了寒冷地区热棒技术的研究和应用, 并讨论了热棒技术综合应用的发展前景.工程实践表明, 热棒在寒冷地区具有广泛的工程应用前景, 不仅可以应用于寒区公路、铁路、 输油管线工程等大型线性工程, 而且也可应用于机场、房屋等工业与民用建筑, 同时还可以用于低温储藏库修建、机场跑道融雪等. 青藏铁路修建以来, 热棒在我国得到了最广泛的应用, 同时热棒与保温材料、块碎石护坡/护道等联合构成了新的综合结构措施.     

华北地区碳酸盐岩热储层酸化压裂模拟方法与应用

碳酸盐岩地层是我国华北地区最重要的热储岩层之一,不同次级构造单元的碳酸盐岩地热井产量和回灌量存在较大差异,严重制约了碳酸盐岩热储的规模化开发。酸化压裂是碳酸盐岩热储增产稳产的有效手段,其涉及溶质运移、酸岩反应、渗流传热、反应放热等一系列复杂过程。本文提出了一种模拟工程尺度碳酸盐岩热储酸化压裂过程的数值方法,可考虑碳酸盐岩热储酸化压裂过程中热、水、力、化四场之间的耦合作用。通过与前人试验和模拟结果的对比,验证了该方法的正确性,并建立了碳酸盐岩热储非均质裂隙模型,对其酸化压裂效果进行了模拟。