超临界地热资源的地球物理分析——以鲜水河高温水热系统为例

鲜水河高温水热系统位于川西地热区, 是我国重要的水热型地热资源区和高温地热发电工程建设选区, 其深层超临界地热资源可以大幅提高热-功转换效率和地热发电能力, 具有极大的应用价值.超临界地热资源是地热学的全新研究方向, 研究深层超临界地热资源促进地热学拓宽研究领域, 具有重要的科学意义.本文利用地球物理资料、地热地质资料, 对鲜水河高温水热系统超临界水热流体构造条件、有利赋存部位、热结构与热状态开展计算分析.结果表明: 鲜水河断裂带浅源小震群与深层超压热流体层相关, 热泉群串珠状负重力异常圈闭之下超厚沉积地层是赋存深层超临界地热流体储层的有利构造部位; 康定中谷—二道桥—榆林宫热水区的水源补给、热源补给、水热循环通道等地热地质条件优良, 其下方存在酸性岩浆活动, 是形成高温水热系统浅层热储、深层超临界热液区的重要热源条件.我们认为: 鲜水河断裂带是深部热流体上升至浅表产生强烈水热活动的通道, 沿此通道, 在160~250 ℃温度区间, 是鲜水河水热系统地热储层的赋存区域; 在350~400 ℃温度区间, 是深层超临界流体(H2O、CO2)的赋存区域; 随温泉水大量溢出的高浓度CO2地热气体, 伴随出现pH值略小于7的弱酸性热水, 其下方是形成深层超临界地热资源的有利区域.     

耐230 ℃高温海水钻井液室内实验研究

为了解决深海油气井工程和大洋科学钻探深部高温井段钻井液流变稳定性和护壁性能等变差问题,以复合粘土为造浆材料,通过优选抗温抗盐降滤失剂、防塌剂和高温稳定剂等关键处理剂及钻井液配方优化研究,研发了一套耐230 ℃高温海水钻井液配方。采用高温高压流变仪、六速旋转粘度计和高温高压滤失仪等仪器,开展耐230 ℃高温海水钻井液的综合性能评价,如热稳定性、高温流变性等。实验结果显示,密度1.5 g/cm³的钻井液在230 ℃老化16 h前后,表观粘度变化率为2.5%,高温高压滤失量为23 mL。研究结果表明,该海水钻井液抗温可达230 ℃,具有良好的抗高温稳定性、高温流变性能以及较低的高温高压滤失量,可满足深海高温硬岩钻探要求。     

High Pressure-Differential Thermal Analysis and Ultrasonic Wave Amplitude Analysis of Ice-Water Equilibrium at 1.5-5.0GPa

Water is the most active component in all geological systems.It has an important effect on the physical properties of minerals and melts.It also plays a key role in the evolution of the Earth.Accurate thermodynamics data on water are currently confined to pressures below 1.0GPa and temperatures below 900℃.Presented in this paper are new data available on the P-T properties of water at pressures up to 5.0GPa,develoged from differential thermal analysis and ultrasonic wave amplitude analysis.It has been found that there may exist another ternary point at 3.0GPa and that ultrasonic wave amplitude change of ice-water transition shows two inflection points above 2.0GPa, consistent with the two peaks of differential thermal curves above 2.0GPa .It may be a new phenomenon which needs further study.     

湖北大冶铜山口斑岩-矽卡岩型铜钼矿床包裹体特征及流体演化意义

为了提供矽卡岩岩浆成因证据,丰富多成因矽卡岩理论,并研究湖北大冶铜山口铜钼矿床成矿流体性质,以包裹体的岩相学观察为基础,结合高温流体包裹体显微测温和激光拉曼光谱分析,对铜山口矿床矽卡岩矿化进行了研究。结果表明:在早期矽卡岩矿物石榴石中发现了丰富的晶质和非晶质熔融包裹体、熔体-流体包裹体,表明天然岩浆珠滴被矽卡岩矿物晶格缺陷捕获,其中含有石榴石、黄铜矿等子矿物,且早期流体包裹体均一温度超过500℃,为早期矽卡岩岩浆熔体成因提供了重要证据。矽卡岩成矿早期以岩浆作用为主,晚期以热液作用为主,且熔-流转换的过程主要发生在干矽卡岩阶段,早期岩浆熔体中富含成矿物质,为矿区深部成矿提供了物质基础。      

热泵技术提高地热利用率研究

热泵是消耗一定高品位能源把能量从低温物体传递到高温物体的设备。热泵是以低温地热水作为热泵夏季制冷的冷却源、冬季采暖供热的低温热源,同时是实现采暖制冷和生活用热水的一种系统。它用来替代传统的用制冷机和锅炉进行空调采暖和供热的模式,是改善城市大气环境和节约能源的一种有效途径,也是国内地源能利用的一个新发展方向。     

影响珠海夏季高温的天气系统类型

对珠海市1962~2006年高温资料进行统计分析,对高温日天气过程进行普查,发现副热带高压和热带气旋是导致珠海市高温的主要天气系统。分析发现导致高温天气的系统可以分为三种类型,热带气旋型在三种类型中占比较大的比例,热带气旋和副热带高压共同影响型会导致珠海出现极端高温。     

四川盆地高温热浪时空特征及预报模型研究

利用四川1960~2009年逐日最高气温、欧洲中心ERA Interim1.5°*1.5°再分析资料和ECWMF2.5°*2.5°模式预报场资料,分析四川盆地高温热浪的时空分布特征,归纳出四川盆地高温热浪天气预报模型。结果表明:四川盆地高温热浪天气有三个异常区;区域性高温热浪过程期间100hPa南压高压明显东进,我国至俄罗斯南部地区显著增高;500hPa有青藏高压型、副高型和带状高压型三种环流型。四川盆地高温热浪天气的预报模型为:1)500hPa四川盆地上空为青藏高压或副高或带状高压控制,位势高度达584位势什米以上,其中青藏高压和西太副高需达588位势什米;2)四川盆地上空850hPa上未来三天都为大于24℃的闭合等温线控制。     

广西贵港地区极端高温日的时间变化特征及其环流背景

极端高温事件是我国南方夏季频发的天气灾害,区域性明显,持续性高温事件的环流背景及其影响机理值得深入研究。基于台站观测资料和欧洲中期天气预报中心的再分析资料,对1961—2010年广西东南部贵港地区发生的高温事件的时间变化规律及持续性高温天气过程对应的大气环流场演变进行了统计诊断分析。(1)广西东南部贵港地区的高温日主要出现在6—9月,其中7—8月是高温日频发的月份;3天以上的持续高温日数占总高温日数的6成;8—9月的高温日数具有明显的增加趋势。(2)桂东南在6—9月的持续性高温天气与一些特定的天气系统的存在有紧密联系。持续的下沉运动是造成广西东南部升温的主要原因,而导致垂直下沉运动的主要原因又与大陆高压、副热带高压或南海-菲律宾海出现的热带低压系统的北移路径偏东有关,持续时间较长的高温过程还与热带气旋的活动时间较长和强度偏强有关。(3)高压控制的晴空少云天气可导致地表接收更多的太阳辐射,使得地表温度的升高,从而导致地表向上的长波辐射及感热通量增强,加热近地面空气,这些有利于近地面升温的热力过程以及垂直下沉绝热加热过程的增强,使得高温天气过程得以维持。      

砂岩和灰岩热导率温度作用效应的实验研究

高温作用会导致岩石内部结构发生变化,并对其热物理性质产生显著影响,因此,研究高温作用后岩石热物理性质的变化规律对地热系统及存在热流传播问题的地下工程具有指导意义。实验以高温作用后砂岩、灰岩为研究对象,利用热常数分析仪研究了砂岩、灰岩热导率随温度的变化特征,并结合岩石微观结构特性,从矿物受热的微观机理出发,对岩石热导率变化的内在机理进行了初步探讨。结果表明,砂岩热导率可分为25~100℃、100~400℃、400~600℃和600~900℃四个阶段,灰岩热导率可分为25~100℃和100~400℃两个阶段,砂岩、灰岩在25~400℃间由于水分的蒸发热导率整体变化较快,400℃以后矿物发生相变及分解、熔融等物理化学反应,从而微裂缝发育、延伸,并连接形成宏观裂隙,砂岩热导率急剧下降,灰岩内部结构较完整,微裂隙发育较少,热导率基本稳定。     

热锻炼对龙须菜高温胁迫响应的影响

夏季高温是限制龙须菜(Gracilariopsis lemaneiformis)生长和发育的一个主要问题。本研究以野生龙须菜作为材料,经过28℃的热锻炼预处理72 h,再分别置于32、36、40℃高温胁迫24 h,并测定了高温胁迫条件下龙须菜的丙二醛(MDA)、过氧化氢(H2O2)和可溶性蛋白质的含量,以及超氧化物歧化酶(SOD)活性和抗坏血酸(AsA)水平等生理指标,研究了龙须菜对高温胁迫的响应。结果表明:热锻炼能维持藻体较低的MDA含量,降低H2O2的产生速率,缓解藻体的膜脂过氧化伤害;同时热锻炼缓解了可溶性蛋白质的降解,增加了SOD酶的比活力,缓解了AsA的下降速率,说明热锻炼能缓解高温胁迫对藻体的伤害,有效地提高了龙须菜对高温胁迫响应的能力。