西藏羊八井辐射观测初步分析

利用西藏羊八井2009年5月至2010年4月的辐射观测数据,统计了总辐射、紫外辐射、长波辐射、净辐射的日变化、月变化和季节变化,并分析了地表辐射超过太阳常数的发生频率及原因。结果表明,羊八井地区总辐射、紫外辐射、长波辐射、净辐射均表现出明显的日变化、月变化和季节变化特征;总辐射与地表短波反射辐射、总辐射与紫外辐射均表现出明显的正相关关系;大气逆辐射和地表长波辐射之间呈现出一定的的正相关关系。     

利用高分辨率聚束模式TerraSAR-X影像的PSInSAR监测地表变形

利用20景于2010-03～2010-11期间采集的高分辨率聚束(1m分辨率)模式的TerraSAR-X SAR数据,采用永久散射体干涉测量技术(PSInSAR)获取了西藏羊八井地区由地热电站开采地下水引起的地面沉降。结果显示,羊八井地热电站周边及地热开采井地区在2010年期间的地面沉降速率最大达到25mm·a-1,而盆地其他地区的地面平均沉降速率为1mm·a-1。将其与ASAR获取的平均沉降速率结果对比,两者的相关性达到了0.76,这说明TerraSAR-X高分辨率SAR数据不仅可以提供高密度PS点,而且更好地体现了散射体的细节变化和微量位移情况。     

基于工程开发原则的干热岩目标区分类与优选

干热岩(HDR)是指不含或仅含少量流体,温度高于180 ℃,其热能在当前技术经济条件下可以利用的岩体。作为一种重要的非常规地热资源,干热岩的开发利用可以借鉴页岩油气的成功经验,采用相似的技术发展路径,找到“地热甜点”,开发出低成本且高效的钻完井技术,逐步形成和完善技术体系,建立与对象相适应的生产运行模式,以期实现对这种巨大资源的有效开发利用。增强型地热系统(EGS)被认为是干热岩资源开采的一种重要方式。EGS最初被称为工程型地热系统,后来才统称为增强型地热系统,是指通过实施特殊的工程工艺,改善地层储集性能或(和)向地层中注入流体,以实现对地热资源的有效开发。其基本方法原理为在干热岩体内钻两口或多口井,将低温流体通过注入井注入干热岩体的天然裂缝系统,或注入通过压裂技术在钻井之间建立的具有水力联系的人工裂缝中加热,通过吸收干热岩内所蕴含的热能,将流体温度提高到一定程度后从生产井采出至地表或近地表进行利用,形成人工热交换系统,用于发电或取暖等。采用EGS技术开发干热岩地热资源,选区选址恰当与否是能否取得成功的最关键环节之一。中深层地热资源可分为水热型和干热岩型两大类、五亚类。其中,干热岩根据其热储孔渗条件差异又可分为无水优储、无水差储和无水无储三亚类,适合作为EGS开发对象的干热岩资源为其中的无水优储和无水差储两种类型。五类地热资源规模呈金字塔形,开发技术难度逐渐增加。基于由热储埋深、热储温度、热储岩性、热储物性、盖层厚度、盖层断裂发育条件等组成的地质资源条件,由钻探成井技术、储层改造技术、管理运营技术组成的工程技术条件,以及由地热需求和资源经济性组成的经济市场条件三个因素,本文建立了三因素分析与多层次指标分解法相结合的干热岩EGS选区评价方法和关键指标,在国内干热岩资源条件较好的17个候选区中,优选出西藏羊八井高温地热区和渤海湾盆地济阳坳陷潜山分布带作为EGS试验有利区。     

西藏羊八井地热田热水的化学组成

羊八井地热田深、浅层热水都是Cl-Na类型,具有相同的B/Cl比值,说明深层热水在上升通道中与冷水相混合形成了浅层热水。浅层流体自西北向东南流动,温度逐渐降低。浅层热储内普遍存在着水岩交换反应,对热水的化学组成有一定的影响。石英和玉髓地热温度计分别适用于计算深、浅层的热储温度。纳木错(湖)不是羊八井地热田的补给区。深层热水在井筒内绝热汽化时不会出现SiO₂结垢,CaCO₃是否会在井筒壁沉淀需要放喷较长时间来检验。文中还阐述了对热水的化学组分进行监测的必要性。     

西藏羊八井现代地下热水系统硫矿的成矿作用

通过对羊八井盆地地热流体的地球化学、气体成分、同位素特征以及泉华、岩矿等资料的研究 ,确认该地下热水溶液中的水主要来自大气降水 ,部分来自深部 ;矿质大部分源自对围岩的淋滤和溶解 ,少部分物质 ,如易挥发成分则与岩浆体有关 ;热源则由地壳浅部岩浆体供给。根据羊八井地热水成矿作用特点和矿化分布规律 ,提出成矿区主要位于地热流体卸压排泄系统成矿的论点 ,并建立了羊八井盆地地热水系统成矿概念模型。地热田内自然硫及其它硫化矿物的形成过程中微生物起着重要的作用     

西藏羊八井地区太阳短波辐照度特征及其短期预测模型对比分析

本研究利用西藏羊八井太阳短波辐照度观测数据分析了该地区2020—2021年的辐射时间序列分布特征,基于时间序列分析、随机森林（Random Forest,RF）和Prophet进行建模预测,通过对比研究探究三种模型在该地区的适用性以及提高模型预测精度的方法.结果表明：该地区短波太阳辐照度呈双峰倒U型分布的月变化和单峰倒U型分布的日变化特征.RF在选用模型中最优,其标准化均方根误差（Normalized Root Mean Square Error,NRMSE）、决定系数R2分别为17.54%和0.962.小波变换去噪能提高各模型预测精度,NRMSE降低4.82%~12.94%.组合模型能提高预测精度,误差倒数权重组合模型的NRMSE较差分自回归滑动平均模型（Autoregressive Integrated Moving Average,ARIMA）和Prophet分别下降35.22%、25.12%.预测时间步长差异也会影响预测效果,模型的预测误差随时间步长逐渐增大而减小.因此,可利用RF等机器学习模型在西藏地区进行太阳辐照度短期预测,通过小波变换、组合模型、预测时间步长等环节提高预测精度,以满足当地光伏发电对太阳辐照度的预测需求.     

高温地热区土壤微渗漏的温室气体释放通量研究: 以藏南羊八井地热田为例

土壤微渗漏是地球深部的构造-岩浆活动向大气圈释放温室气体的重要形式之一。近年来,国外许多地热区已经开展了土壤微渗漏温室气体释放通量的定量研究,然而,目前我国尚无该方面的系统研究报道。本文阐述了利用密闭气室法测量地热区土壤微渗漏温室气体释放通量的方法和原理,并将其应用于青藏高原的羊八井地热田。根据研究区的地热活动强度,将羊八井地热田划分为土壤微渗漏释放较弱的A区和土壤微渗漏释放较强的B区。计算结果表明,A区和B区的CO2气体释放通量分别为6.7g·m-2·day-1和98.5g·m-2·day-1。两区释放通量的差异主要受控于断裂的发育程度,即A区位于裂谷的中部,断裂发育程度较差,B区靠近念青唐古拉正断层,断裂发育程度较高,为温室气体的逸出提供了良好的运移通道。羊八井地热田土壤微渗漏CO2气体的释放总量约为8.6×104t·a-1,接近于意大利Vulcano火山区的土壤微渗漏温室气体释放规模(1×105t·a-1)。研究区的气体同位素组分测试结果显示,He同位素值介于0.107RA~0.648RA(RA为大气3He/4He比值),δ13C值介于-11.33‰~-6.79‰(vs.PDB),表明羊八井地热田的温室气体可能主要来源于大陆俯冲环境下的加厚陆壳,其温室气体释放通量的规模主要受控于地壳的岩浆活动以及南北向裂谷拉张作用。羊八井地热田所在的拉萨地块是青藏高原温室气体释放活动最强烈的区域之一,以往的研究表明,青藏高原出露大量新生代火山、地热区,开展火山、地热区温室气体释放通量的研究将有助于深入理解地质因素向当今大气圈释放温室气体的规模等与深部碳循环相关的科学问题。     

青藏高原羊八井盆地全新世以来气候变化的泥炭记录

位于青藏高原念青唐古拉山南缘羊八井盆地的七弄沟分布着广阔的泥炭地,通过提取七弄沟泥炭的腐殖化度和总有机碳信息,并结合14C测年控制,反演了全新世9.1~3.5 cal.kaBP羊八井盆地的环境变化信息。根据泥炭记录的古环境特征,将该地区9.1~3.5 cal.kaBP的气候分为3个主要阶段:阶段Ι(9.1~7.4 cal.kaBP)温度波动上升阶段,9.1~7.4 cal.kaBP七弄沟温度呈波动上升趋势,期间发生了两次比较明显的降温事件,分别发生在9.1和8.0 cal.kaBP左右;阶段Ⅱ(7.4~4.7 cal.kaBP)温度波动频繁且剧烈阶段,此阶段七弄沟温度波动频繁且剧烈,在6.0和5.8 cal.kaBP发生了两次比较显著的降温事件;阶段Ⅲ(4.7~3.5 cal.kaBP)温度波动下降阶段,4.7 cal.kaBP之后温度呈波动下降的趋势,但是波动的频率和幅度远比第二阶段小,仅在4.0 cal.kaBP发生了比较显著的降温事件。     

西藏羊八井地热田水热蚀变的时空演化特征

西藏亚东—谷露裂谷中—北段的羊八井地热田是我国著名的高温地热田,研究其水热蚀变的时空演化有助于更好地认识藏南地热的发育特征。通过对羊八井地热田及其水热蚀变岩开展地表调查、显微特征与X衍射分析等工作,总结了其主要蚀变类型特征,划分出黄褐色蚀变中心带、灰白色中强蚀变带、灰白色中等蚀变带和浅灰白色弱蚀变带4个不同的水热蚀变带,并区分出红褐色—黄褐色蚀变期、灰白色蚀变期和淡黄色—灰色蚀变期共3期蚀变。研究结果揭示,羊八井地热田高温地热活动中心一直在北区硫磺沟区域,其水热蚀变活动主要受亚东—谷露裂谷内部的活动断裂构造控制,并与断裂构造活动具同步性;地热水的排泄方式早期为沿北东向断裂构造直接排泄,晚期为经浅层第四系径流后再排泄,由直接排泄向间接排泄转变;中高温地热水的排泄区由北区硫磺沟地区向南区藏布曲迁移。根据研究结果推断,硫磺沟区域的北东向断裂与北西向断裂交汇区可作为羊八井热田北区深部地热勘查的主要方向。     

西藏羊八井地热田硼同位素地球化学特征初步研究

基于国外大量硼同位素示踪的地热研究实例,在先期建立的MC-ICP-MS测定水中硼同位素分析方法基础上,以羊八井地热田为研究对象,进行了热田地热流体的硼同位素地球化学初步研究。研究表明,羊八井地热田区热储流体的硼同位素值为 -10.5‰～-9.1‰,为非海相来源; 结合区域地质特征,研究认为热储内的硼组分来源于蚀变花岗岩围岩,并且蚀变花岗岩的硼同位素特征可能与深层地热流体相似。研究表明羊八井浅层热储内硼元素的地球化学行为并非完全是保守元素,存在着一定的硼同位素分馏。在端元硼同位素特征差异较小的羊八井热田,为硼同位素二元混合模型示踪水体混合过程带来了相当的复杂性。本文从热田开采过程与采样时间、水—岩相互作用、气—液相分离以及结垢过程等方面分析了浅层热储内引起硼同位素分馏的可能因素,其中从整体来看,气—液相分离过程的影响相对较大;而在个别井位水—岩相互作用与结垢的影响可能相对较为显著。