中低温对流型地热系统

中低温对流型地热系统在自然界和我国有着广泛的分布。这类地热系统在阐明地区构造活动性、地热资源形成、分布以及水－岩相互作用和有用元素富集成矿等方面均有着十分重要的意义。文章重点介绍中低温对流型地热系统的特点及其形成模式、在我国的分布，并以漳州地区为例作出实例剖析。     

我国主要水热型地热系统形成机制与成因模式

我国地处环太平洋地热带与地中海-喜马拉雅地热带的交汇部位,且中、新生代沉积盆地发育,地热资源丰富。近年来,我国地热开发利用蓬勃发展,但由于没有进行整体性的地热系统分析,缺乏因地制宜的不同地区地热勘查开发方案,各地地热资源勘查开发工作存在一定的混乱现象。本文从系统论观点出发,提出了我国地热资源"同源共生-壳幔生热-构造聚热"的成因理论,并以我国主要水热型地热系统为例,建立了水热系统分析的系统论观点,将我国主要水热系统划分为沉积盆地古潜山型复合水热系统、沉积盆地深坳陷层控型水热系统、断陷盆地地压型水热系统、陆陆碰撞板缘型水热系统、板缘俯冲带热控构造型水热系统、隆起山地深循环型水热系统以及近代火山型水热系统等七种类型,并系统分析了典型水热系统的运移条件、热源机制,归纳阐述了不同类型的水热系统的成因模式,进一步完善了我国地热资源研究的基础理论和方法,为区域地热资源勘查开发提供了理论依据,对于进一步推进我国地热资源的科学开发利用具有一定的指导意义。     

京津冀地区地热资源成藏模式与潜力研究

京津冀地区雾霾较为严重,同时地热资源丰富,因此,充分利用地热资源是调整该地区能源结构,减缓雾霾的重要途径之一。本文在分析京津冀地区构造、大地热流、地温梯度等地质背景的基础上,分别总结了京津冀地区隆起山地对流型与沉积盆地传导型地热资源的成藏模式与赋存条件,并对两种地热资源的资源量、开发利用现状与潜力进行了分析。京津冀地区地热资源储量折合标准煤约1383亿t,年地热流体可开采热量折合标准煤1100万t,但目前地热流体年开采热量仅相当于114万t标准煤,约占总量的10%,开发利用潜力巨大。     

地热系统类型划分与主控因素分析

为了更好地进行地热开发利用,该文在前人研究基础上,将地热系统定义为一个相对独立的地质单元,以热源为中心,包含热生成—运移—聚集所需要的地质要素和地质作用,这些要素和作用组成了能形成热能聚集的功能单元。根据地质构造背景,地热系统可分为隆起山地型地热系统(Ⅰ型)和沉积盆地型地热系统(Ⅱ型)两大类。根据热源类型,地热系统可细分为隆起山地岩浆型地热系统(Ⅰ1型)、隆起山地非岩浆型地热系统(Ⅰ2型)、沉积盆地岩浆型地热系统(Ⅱ1型)、沉积盆地非岩浆型地热系统(Ⅱ2型)4亚类。根据热的赋存方式,上述4亚类地热系统可进一步细分为隆起山地岩浆水热型地热系统、隆起山地岩浆干热型地热系统等8种类型。充足的热源是一切地热系统形成的基础。充足的水源补给和断裂发育是隆起山地水热型地热系统形成的主控因素,一定埋深的大规模优质储层是沉积盆地水热型地热系统形成的主控因素。埋藏较浅的高渗透性储层及较好的盖层,是干热型地热系统形成的主控因素。     

四川省南江县地热地质特征研究

从地热水的形成、热储构造、地热水的补径排特征及川北地区地热地质条件对比分析等方面分析了四川省南江县的地热地质特征,结果表明:南江县地热水的形成方式为以大气降水为补给源,以地热梯度及化学热、机械热、放射热等方式增温,以岩溶管道及裂隙作为水及热的传递通道,顺层作纵向径流,在地表减压最大地段出露或人工钻井揭露排出地表形成地热水;南江县地热地质条件较为优越,通过钻井揭露,在合适的深度如2 150 m可获取较理想的地热水,具有较好的地热水开发利用前景。     

安徽省地热资源分布特征及开发利用建议

安徽省地热资源丰富,开发利用潜力巨大。通过对安徽省地热资源调查评价与区划示范研究,将安徽地热资源划分为隆起山地对流型和沉积盆地传导型两大类型,其中隆起山地对流型地热资源主要分布于大别山区、巢湖—和县一带及皖南山区,沉积盆地传导型地热资源主要分布在亳阜断陷盆地、淮南陷褶断带及合肥断陷盆地。安徽省已发现的地热流体大多为温热水或温水,少数为热水。同时对全省地热资源的开发利用现状及存在问题进行了调查和分析,并就如何合理开发利用地热资源提出了相关的建议和对策。     

穹窿控制型地热流体质量评价

地热流体是主要的地热资源之一。地热流体质量评价是地热流体开发利用的关键环节。本文利用地热水的现场测试和实验室全分析数据, 对江西武功山穹窿区17处地热水进行了质量评价, 主要包括理疗热矿水评价、饮用天然矿泉水评价、农业灌溉用水评价、渔业用水评价、腐蚀性及结垢趋势评价。评价结果显示, 82%的地热水达到理疗热矿水标准, 主要达标元素为氟和硅; 18%的地热水达到天然矿泉水标准, 达标成分为偏硅酸; 化学组分适用于农业灌溉直接用水的地热水占82%, 需经梯级利用后使尾水温度低于35 ℃; 适用于渔业用水的地热水占76%; 所有地热水均无腐蚀性和结垢趋势。以上结果可为该地区地热流体资源开发利用提供有效的参考价值。     

江西地热控制因素研究

江西地热资源为赋存于断裂裂隙中的水热对流型地热水,这一特性决定了地热水的形成与分布与断裂构造有着密不可分的联系。现出露的地热,其形成与分布受断裂构造、水文地质、地形地貌、以及岩性等因素的控制。这些控制因素可以为地热勘查与开发,尤其是寻找隐伏地热指明方向,即在地热研究中应综合考虑地热异常、断裂构造及组合、水文地质及岩性等控制地热水形成与分布因素的共同作用。     

辽宁省盖州市双台温泉地热赋存成因及地热开发

辽宁省盖州市双台温泉地热田是受深大断裂构造控制的裂隙、孔隙型地热田,属低温地热资源,储量较丰富,水质良好,且有矿泉作用。通过资料收集及实际调查分析总结,阐述地热赋存成因特征及地热资源开发现状,为合理开发利用地质资源提供依据。     

岩浆热源型地热系统及其水文地球化学判据

在各类地热系统中，岩浆热源型地热系统具有突出的科学研究意义和开发利用价值。自岩浆热源释出的岩浆流体富含多种强酸性气体，有极强的岩石溶蚀能力，是发生于岩浆热源型地热系统内的水文地球化学过程大异于非岩浆热源型地热系统的根本原因。浅埋或深埋岩浆热源型地热区内均普遍发育三种不同类型的地热水：酸性SO 4型、SO 4- Cl型或Cl- SO 4型水，中性Cl- Na型或Cl- HCO 3- Na型水，弱碱性HCO 3- Cl- Na型或HCO 3- Na型水；是否同时出现以上类型地热水也成为以非碳酸盐岩为热储围岩的水热型地热系统是否具有岩浆热源的水文地球化学判据。在中国，藏南- 滇西地热带和台湾地热带是岩浆热源型地热系统集中分布的区域；藏南高原的高温水热型地热系统下的岩浆囊可能是地壳增厚过程中发生局部熔融的结果，也可能与印度大陆岩石圈向北消减后在拉萨地体下形成的近东西向地幔楔的上涌有关。     

地热回灌系统水结垢预测

地热回灌是实现地热能可持续利用的最有效手段.然而,在地热回灌过程中,会有多种因素影响回灌效果,化学堵塞便是普遍存在的影响因素.地热水由于压力和温度的变化,某种矿物成分因过饱和而产生沉淀进而堵塞孔隙喉道导致回灌量衰减.本文根据陕西宾馆于2011年进行的回灌试验,利用水化学分析及结垢预测软件来分析水化学成分和矿物饱和指数(...     

太原盆地岩溶地热系统的形成演化及其地热资源潜力

【研究目的】太原盆地作为优质岩溶热储分布与城市供暖需求匹配良好的地区之一,其岩溶地热系统的形成演化与成因要素的研究对本区地热资源的整体开发以及断陷盆地型地热资源展布规律的认识均具有重要的指导意义。【研究方法】本文在综合前人研究成果与最新54口地热井资料的基础上,分析了太原盆地岩溶地热系统的热源、热储展布和水热动力学特征,并分8个单元评价了地热资源量。【研究结果】结果表明,岩溶热储发育的层位主要为华北板块广泛分布的下古生界奥陶系,经历了早古生代末的表生岩溶、晚古生代的直接盖层沉积、中生代岩溶地热系统初始形成、新近纪的改造与第四纪最终定型等5个阶段。该地热系统的热源来自于新生代裂谷盆地产生的高大地热流（最高达79.12 mW/m2）,热传递方式可分为强烈对流型（盆地边缘）和热传导型（盆地内部）截然不同的两类。热储储集性能具纵向分层、平面分带特征。在纵向上识别出15～20层有效储集段,累计厚度160～180 m,可划分为3~4层主力含水段;在平面上有利储集带主要受NE向隐伏构造的控制,且主力含水层在运移过程中易发生“越流”现象。盆地中段的奥陶系热储因埋藏适中（约400~1900 m）、且储层温度较高（30~75℃）,是最有利的勘探开发区。依据热储体积法评价出太原盆地岩溶地热系统可利用的静态地热资源量为83.03×108 GJ,折合标煤2.83×108 t。【结论】年开采地热资源量可满足1502万m2的供暖面积。鉴于目前已开发资源仅占可开发的23.3%,开发潜力巨大。创新点：根据区域构造－沉积旋回对地热系统组成要素的控制作用,剖析山间断陷盆地岩溶地热系统的成因模式;结合地热井产水量与测井曲线解释成果,分析热储物性纵向分层、平面分带的规律;采用热储体积法分区块精细评价太原盆地岩溶地热系统的地热资源量。     

岩浆热源型地热系统释义

以壳内岩浆囊(熔融体)为主要热源的地热系统是国内外地热界的热点研究对象.然而,当前尚无"岩浆热源型"地热系统的确切定义,对此类地热系统的认识也存在诸多争议.本文讨论了岩浆热源型地热系统的形成与其下熔融体的关系,阐释了"岩浆热源"的形成机制及其对上覆地热系统影响的本质,综述了利用岩浆流体地球化学组成识别其对地热水定量贡献...     

塘沽地热系统水化学赋存环境

根据水化学成份检测资料，研究了塘沽地热系统馆陶组Ⅲ段热储层地热水化学成份的时空变化规律。利用地热水中pH值的大小，气体成分的含量及放射性同位素^14C实测的地热水年龄，确定了塘沽地热系统馆陶组Ⅲ段热储层地热水的赋存环境，得出地热水补给和径流均微弱的结论，为地热水的开发管理和保护提供了科学依据。     

Geochemical indicators of a high-temperature geothermal system

The intensity and distribution of hydrothermal alteration are frequently used during the exploration and assessment of a geothermal prospect to estimate the size, shape and temperature of a thermal system. Geochemical and petrographic observations used to characterize the hydrothermal alteration include the mapping of both trace- and major-element dispersion patterns and the distribution of secondary mineral assemblages.This paper describes the trace-element and mineralogical distributions common to many of the high-temperature systems (> 150°C) that we have studied. However, examples of important geochemical relationships are primarily drawn from our detailed investigations of the Roosevelt Hot Springs thermal system in southern Utah. The hydrothermal fluids at Roosevelt Hot Springs are enriched in sodium chloride and contain approximately 9000 ppm total dissolved solids. The reservoir, with a base temperature near 270°C, is located in fractured gneisses and granites.At Roosevelt Hot Springs, the surface discharges consist of opaline and chalcedonic sinter, and alluvium cemented by silica, calcite, Mn oxide and Fe oxide. The geochemistry of these surface deposits is extremely variable, but locally they contain up to 5.5 ppm Hg, 858 ppm As, 18.8% Mn, 230 ppm Cu, 290 ppm Sb, 294 ppm W, 17 ppm Li, 68 ppm Pb, 26 ppm Zn, 4.9% Ba and 100 ppm Be. High concentrations of Au and Ag, although not present in the sinters at Roosevelt Hot Springs, occur in hot spring deposits from other chemically similar systems such as Steamboat Springs, Nevada.Mercury and As are the most widely distributed trace elements in the surface samples. Their distribution in soils overlying the thermal system expands the area of interest and helps define the high-temperature portion of the system. The highest concentrations of Hg and As, of up to 5.5 and 26 ppm, respectively, occur in soils within 300 m of the thermal discharges. A broader area extending up to 1000 m from the surficial thermal activity also contains ppb. Mercury anomalies tend to mark the location of faults within the uppermost portions of the reservoir and areas where the thermal fluids move laterally away from the thermal system toward the adjacent valley.Depletions of Mn, Cu and Zn are found in the acid-altered soils and in alluvium associated with the hot spring deposits and fumaroles. The acid alteration occurs locally in areas of surficial thermal activity and persists to depths of less than 60 m. Alteration minerals within these zones include alunite, jarosite, native sulphur, opal, chalcedony, kaolinite, sericite, montmorillonite, and mixed-layer clays. The formation of acid waters occurs near the surface and results from the oxidation of H₂S contained within gases evolving from the fumaroles or within waters discharged by the hot springs. The locally intense acid-sulphate alteration and scavenging of metals within the soils occurs as the fluids percolate downward.Alteration mineralogy at depth is determined through examination of down-hole samples which penetrate the geothermal system to depths in excess of 2 km. Reservoir rocks of temperatures below about 210°C contain an alteration assemblage with mixed-layer clays, montmorillonite, sericite, pyrite, hematite, magnetite, calcite, chlorite, quartz, and potassium feldspar. At higher temperatures, mixed-layer clays and montmorillonite disappear and anhydrite appears locally.Altered rocks within the high temperature portions of the thermal field are characterized by anomalous concentrations of As and Li. Selective chemical leaching of the altered rocks and electron microprobe analyses indicate that As is contained primarily in pyrite or iron oxides after pyrite whereas Li occurs in clays and micas.Mercury exhibits an inverse relationship with temperature and is concentrated in the cooler portions of the thermal system to depths marked approximately by the 200°C isotherm. This distribution is similar to the distribution of clay minerals in the reservoir rock. Heating experiments indicate that Hg occurs primarily as Hg° and that it is readily mobilized by the thermal system at temperatures in excess of 200–250°C.     

增强型地热系统开发过程中的多场耦合问题

增强型（或工程型）地热系统（简称EGS）是指从地下3~10km低渗透岩体中经济开采深层地热的人工热能系统,作为目前地热领域的重要发展方向,其研究受到发达国家的高度重视,但我国还基本处于空白。在EGS运行过程中,高温岩体及裂隙受到温度场（T）、渗流场（H）、应力场（M）、化学场（C）的耦合作用,其结果直接影响整个系统的设计和运行。本文根据对EGS最基本的物理—化学过程分析,讨论了任意两场之间的相互作用,指出了三场耦合应考虑的重点及四场耦合现阶段研究的不完善性,最后综述了目前国际上用于解决EGS多场耦合问题的模拟软件研究进展。     

鲁东招远地热田地热通量及地热成因研究

鲁东地热区在地质构造单元上位于沂沭断裂带昌邑—大店断裂以东,地热资源丰富。本文采集了鲁东地热区招远地热田内一眼2000m深地热井（DRZK01）中的40块岩芯样品进行岩石热导率、岩石生热率测试及分析,结合测温资料及收集资料对该区地热通量构成及分层热流进行了分析研究;采集区内典型地热流体样品进行水化学分析并采用合适的地热温标估算了该区热储温度;综合研究成果建立了该区地热成因概念模型。研究结果显示,该区岩石热导率数值较高,测量值在2.8~5.7W/（m·K）之间,普遍高于上地壳平均热导率,地温梯度较高,为31.8℃/km;利用热导率和地温梯度计算的地热通量102mW/m2中热传导分量为（73.2±6.18）mW/m2,对流分量为（28.76±6.18）mW/m2,其中热传导分量中地壳热流为22.5mW/m2,地幔热流为（50.74±6.18）mW/m2,二者比值为1:1.98～1:2.52,为“热幔冷壳”型热结构。石英温标计算热储平均温度为128.6℃,热循环深度约3634m。研究结果丰富了该区地热系统理论并为该区地热资源开发利用提供一定的理论支撑。     

鲁东招远地热田地热通量及地热成因研究

鲁东地热区在地质构造单元上位于沂沭断裂带昌邑—大店断裂以东,地热资源丰富。本文采集了鲁东地热区招远地热田内一眼2000 m深地热井(DRZK01)中的40块岩芯样品进行岩石热导率、岩石生热率测试及分析,结合测温资料及收集资料对该区地热通量构成及分层热流进行了分析研究;采集区内典型地热流体样品进行水化学分析并采用合适的地热温标估算了该区热储温度;综合研究成果建立了该区地热成因概念模型。研究结果显示,该区岩石热导率数值较高,测量值在2.8～5.7 W/(m·K)之间,普遍高于上地壳平均热导率,地温梯度较高,为31.8℃/km;利用热导率和地温梯度计算的地热通量102 mW/m~2中热传导分量为(73.2±6.18) mW/m~2,对流分量为(28.76±6.18)mW/m~2,其中热传导分量中地壳热流为22.5 mW/m~2,地幔热流为(50.74±6.18) mW/m~2,二者比值为1∶1.98～1∶2.52,为"热幔冷壳"型热结构。石英温标计算热储平均温度为128.6℃,热循环深度约3634 m。研究结果丰富了该区地热系统理论并为该区地热资源开发利用提供一定的理论支撑。     

西藏南部古堆高温地热田水化学特征及其成因研究

作为我国近些年地热勘探取得重要突破的地热田,西藏南部古堆地热田以其浅埋、高温、富锂、活动剧烈为典型特征而为人们广泛关注。然而关于其水化学特征和成因人们还知之甚少。古堆高温富锂地热田由五个地热显示区组成,分别是布雄朗古、杀噶朗噶、巴布的密、茶卡和日若地热显示区,其中布雄朗古、杀噶朗噶地热显示区地热活动最为强烈。古堆地热田沸泉和热泉的水化学类型主要为Na- Cl型,温泉和冷泉的水化学类型主要为Na- Cl- HCO3、Na- HCO3- Cl和Na- HCO3型,地表水化学类型主要为Ca- Mg- SO4- HCO3和Na- Ca- Mg- SO4- Cl- HCO3型,这些不同的水化学类型可能反映其不同的成因和物质来源;K- Na地温计显示布雄朗古、杀噶朗噶、巴布的密、茶卡有相似的热储温度（最高可达240. 56℃）,且明显高于石英和K- Mg地温计计算结果;除了部分沸泉,多数地热水在Na- K- Mg三角图中的投点都远离完全平衡线,表明地热水在从热储上升至地表的过程中没有达到完全的化学再平衡,可能与冷水发生了混合;通过对地热流体特征元素的分析发现Cl、Na、K、SiO2、B、As、Li、Rb、Cs和F是古堆地热流体的特征化学组分,Cl和其他特征化学组分之间良好的线性关系,表明了深部母地热流体的存在;通过对古堆地热流体焓- 氯图解的分析表明古堆地热田深部可能存在两类不同的母地热流体,其Cl含量、焓值和对应的温度分别为567 mg/L、1562. 5 J/g、335. 5℃和697 mg/L、1250 J/g、282. 5℃,并且古堆地热田的母地热流体可能是通过与围岩的热传导、沸腾或者与浅部地表冷水混合的冷却方式上升至地表形成不同温度、水化学类型和活动强度的热泉,本研究对深入认识我国西藏南部高温富锂地热系统的水化学特征和形成过程具有重要理论意义,同时对将来合理利用我国西藏南部清洁地热能和地热型锂资源具有重要的现实意义。     

基于Intranet的地热地理信息系统的设计与实现

通过建立Intranet网络及地热地理信息系统,为地热资源的可持续开发利用提供帮助.该系统具有数据存储、数据查询、数据更新功能,涉及资源管理、技术开发、开采监测等三个方面;具有空间查询及分析功能,图形信息与属性信息可以相互查询,也可以独立查询,空间分析功能包括资源量计算、资源开发评价等;自动制图功能,可自动绘制井身结构图、地层柱状图等多种标准图.