地热资源时空分布及形成规律Word文档格式.docx

1、西北地区温泉稀少；华北、东北地区除胶东、辽东半岛外，温泉出露也不多；滇东南、黔南、桂西之间碳酸盐岩分布区，基本上为温泉空白区。上述分布状况联系中国地质条件分析，可看出以下特点： （1）地热活动强度随远离板块边界而减弱中国西部滇西地区及东部台湾中央山脉两侧，分别处于印支板块与欧亚板块、欧亚板块与菲律宾板块边界及其相邻地区，均是当今世界上构造活动最强烈地区之一，具有产生强烈水热活动和孕育高温水热系统必要地质构造条件和热背景。靠近此带，地热活动强烈；远离此带，地热活动逐渐减弱。我国西南部地热活动呈南强北弱、西强东弱；东部区地热活动呈东强西弱之势，明显地反映了这一特点。 （2）高温水热区与晚新生代火山

2、分布相背离此特征先后为佟伟、廖志杰等所指出。从中国晚新生代火山群与现代高温水热系统地理分布可看到，中国高温水热区不但远离晚新生代火山分布，而且绝大多数晚新生代火山区为低温水热区，如中国晚新生代火山分布较多吉林、黑龙江两省，不仅无高温热显示，而且黑龙江省至今尚未发现大于25温泉，著名五大连池火山群，尽管非常年轻，却只出露冷矿泉。吉林省几处温泉，分布于白头山和龙岗火山区附近，泉水温度4078，通过地球化学温标测算，也未呈现高温热储可能性。表明中国近期火山活动不完全是孕育高温水热系统必要条件，远离火山活动分布高热流板块边缘地区，则仍有可能形成高温水热系统。 （3）碳酸盐岩分布区多以低温温泉水形式出露

3、中国碳酸盐岩分布广泛，出露区面积约占全国陆地总面积12.5，达120104km2，在其分布区大于60温泉比较少见。这主要与碳酸盐岩地层具可溶性，出露区岩溶发育，水循环条件好，深部地热水循环至浅部，其热量可为浅部低温水所吸收有关。 2. 沉积盆地区地热资源 指地表无热显示，赋存于中、新生代沉积盆地中地热水资源。中国不少沉积盆地，尤其是大型沉积盆地赋存有丰富地热资源，具以下特点： （1）大型、特大型沉积盆地有利于地热水资源形成与赋存大型、特大型沉积盆地沉积层厚度大，其中既有由粗碎屑物质组成高孔隙、高渗透性储集层，又有由细粒物质组成隔热、隔水层，起着积热保温作用。大型沉积盆地又是区域水汇集区，具有利

4、于热水集存水动力环境，使进入盆地地下水流，可完全吸收岩层热量而增温，在盆地地下水径流滞缓带，成为地热水赋存理想环境，也是开发利用地热水资源有利地段，尤其是在沉积物厚度大、深部又有粗碎屑沉积层分布地区。华北、松辽等大型沉积盆地中部，均具备这样条件。与之相对应规模狭小盆地，特别是狭窄山间盆地，整个盆地处于地下水积极交替循环带中，为低温水流所控制，对聚热保温不利，在相当大深度内，地热水温度不高，如太原盆地。（2）低温背景值，决定了盆地一般只赋存低温地热水大地热流是沉积盆地热储层供热源，区域热流背景值大小，对盆地地热水聚存有重要、决定性作用。中国主要沉积盆地大地热流背景值，尽管有所差别，但均属正常值范

5、围，介于4075mW/m2之间，这就决定了在有限深度内（3 000m），不具有高温地热资源形成条件，而只能是低温（小于90）、部分为中温（90150）地热水资源。西安地热田不同深度测温资料具有代表性（表2.5.16）。表2.5.16西安地热田不同深度测温资料表t2-5-16.jpg （3）可供利用地热水资源，主要赋存于盆地内河湖相淡水沉积层中中国东部大型中、新生代沉积盆地，沉积了数千米沉积层，这巨厚沉积层尽管都赋存有地下热水，但并不可能全部开发利用，其底层和中层为含有较高盐分地下水封闭系统，因水中含盐度高，热储层渗透性差和水补给循环差，形成不了有开发利用价值热储层；其上层为分布广、厚度大河湖相

6、淡水沉积建造，以其高砂岩层比值，构成富含低矿化度低温水半封闭（开放）系统，成为中国东部主要热水赋存层位。该层位在华北、苏北盆地和江汉盆地以上第三系储层为代表；在松辽盆地，则以中、下白垩系储层为代表。 中国中部鄂尔多斯盆地为三叠纪、侏罗纪广盆式河湖相淡水沉积建造，在其边缘相和河道砂岩相带适于低矿化度热水赋存。四川盆地三叠系为海相砂、泥岩及碳酸盐岩建造，侏罗系为深湖相碳酸盐、碎屑岩建造，富集卤水，一般不赋存低矿化地热水，但可在浅部水循环条件较好构造适宜部位，找到矿化度较低低温地热水，如重庆市周边地区低温地热水。 （4）盆地基底赋存有碳酸盐岩部位，往往形成重要热储系统经近年来勘探证实，在盆地基底隐伏

7、有碳酸盐岩地区，尤其是在盆地中部构造隆起部位隐伏碳酸盐岩，通常分布有可供开发利用地热资源。这是由于中国中、新元古代和下古生代碳酸盐岩地层沉积厚度大，层位稳定、分布广泛，岩溶裂隙发育，水连通性较好，盆地内隐伏碳酸盐岩与盆地周边同类岩层有构造上联系和一定水力联系，是周边碳酸盐岩裂隙岩溶水汇流排泄地段或滞流区之故。还由于碳酸盐岩热储层比较稳定，在同一构造部位隐伏区找到了地热水，在其相邻地段也较容易找到地热水，如北京城东南、天津王兰庄、河北牛驼镇、昆明市区等重要地热田都属这一情况。二、 地热资源类型地热资源类型划分有多种方法，根据地热系统地质环境和热量传递方式分成对流型地热系统和传导型地热系统两大类。

8、依据地热资源存在形式分为水热型地热资源和干热岩型地热资源，前者是以蒸汽和液态水为主地热资源，后者是以热岩（干热岩及岩浆）为主地热资源，中国近期发现和广为开发利用地热资源，主要是水热型地热资源。中国地热专家黄尚瑶、陈墨香等沿用国际地热界地热系统划分原则和思路，在对中国地热资源形成、地热地质背景及典型地热田研究基础上，提出了中国地热系统基本类型，将中国水热型地热系统分为两类：即构造隆起区热对流类和构造沉陷区热传导类；五型，即：火山型、非火山型、深循环型、断陷盆地型、拗陷盆地型。该类型划分概括了我国水热型地热系统基本特征（表2.5.17）。表2.5.17中国地热系统基本类型t2-5-17.jpg三、

9、 典型地热田 为进一步了解中国不同类型地热田基本特征，下面选择6个代表性地热田作一简要介绍，其中一个高温地热田（西藏羊八井），4个中、低温沉积盆地型地热田（北京东南城区、昆明、西安、天津塘沽），1个中低温构造隆起区地热田（海南三亚南田地热田）。（一）西藏羊八井地热田羊八井地热田位于西藏拉萨市西北约60km处，地理位置：东经90269032，北纬30263033, 地面标高4 3004 500m。地势北高南低，东、北两侧为念青唐古拉山脉, 主峰7 162m，南东为唐山，主峰6 277m。其间那曲-羊八井-多庆错新生代断陷盆地，西南高，东北低，呈“S”型北东向展布，长达70余km，宽715km，藏

10、布曲河（拉萨河水系）贯穿其间。当地属高原气候，年最高平均气温25.5，年最低平均气温-22.2，年平均降水量269mm，年平均蒸发量2 148mm。羊八井地热田在构造上处于北东向那曲-羊八井-多庆错活动断裂带中部新生代断陷盆地内，盆地内主要分布新生界第四系、第三系及下古生界变质岩系。第四系松散层，分布于山麓及盆地中心部位，最大沉积厚度约340余m；第三系为一套火山岩系，出露于盆地周边，在盆地内多为第四系所覆盖，厚度大于250m；下古生界变质岩系，构成盆地基底，喜马拉雅期花岗岩、燕山期花岗闪长岩、石英闪长岩侵入其间，构成了复杂岩体。主要构造走向北东-南西。 羊八井地热田中地热水以断裂带为补给循环

11、通道，储集于基岩裂隙及第四系松散沉积物孔隙中，通过径向辐射流形式运移，以各种地热显示进行排泄。分为南北两区（图2.5.2），热田北区，浅部热储层处于非承压状态（开放环境），地热水汽化放热，造成岩石强烈水热蚀变（主要为硅化、高岭土化）及自然硫成矿作用，以液态水向邻区渗流，并通过地面放热、汽等方式排泄；热田南区，浅部第四系热储层呈封闭状态，地热水以泉、热水湖泊、冒汽孔、放热地面等方式排泄，汇入藏布曲河。热田形成模式如图2.5.3所示。图 2.5.2西藏羊八井地热田平面模式图1.北区；2.南区；3.水热活动区；4.泉华、热泉；5.水热胶结层；6.钻孔；7.冷水流向；8.热流体m2-5-2.jpg图

12、2.5.3西藏羊八井地热田模型剖面图式1.粘土层；2.水热胶结层；3.第四系；4.第三系砾岩；5.花岗岩；6.温度等值线（）；7.热泉；8.钻孔m2-5-3.jpg羊八井地热田按热储层特征分为第四系孔隙热储及基岩裂隙热储两个热储层。第四系孔隙热储层，为次生热储层，由深部基岩裂隙热储层地热水补给作用而成，储层为第四系更新统砂、砂砾、砾石层，最大厚度345.5m，最薄仅11.8m。该储层以中尼公路为界，分南北两区。热田南区有亚粘土、亚砂土覆盖，其最大厚度达31.1m，地热水呈承压状态，可自喷，水头高出地表1030m不等；热田北区，热储层无粘性土覆盖，地热水呈潜流状态，埋藏深度随地形增高而增深。据勘

13、察资料，热田南区第四系孔隙热储层，有一个高温热水层，其厚度、温度、埋藏深度如表2.5.18所示。地热水温度在40以上地区分布面积14.62km2，其中130以上可用于发电中、高温地热水分布面积5.656km2（北区3.045km2，南区2.611 km2）；地热井孔内地热水温度141172，孔口温度120147，压力0.20.46MPa，单井汽水总量72169.7t/h，其中蒸汽量9.1325.8t/h。地热流体矿化度9541 853mg/L，pH7.78.89，SiO2含量36.5124.5mg/L，主要为Cl-Na型水，是目前主要开采层。表2.5.18羊八井地热田南区第四系热储层测流资料t

14、2-5-18.jpg 基岩裂隙热储层，主要为第三系喷出岩及喜马拉雅期花岗岩、燕山期花岗岩、石英闪长岩等杂岩体，构造裂隙发育。地热水储集于断裂带及次级脉状裂隙带中，以其两断裂交汇带为其富集部位。据热田北区最新地热勘探孔ZK4001资料，在1 300余m深度内，已揭露有两层基岩裂隙热储层：240450m为浅部热储层，岩性为碎裂花岗岩，热储温度157左右，为目前羊八井地热田开采层位，其上部盖层为第三系火山碎屑岩；9501 336m为深部热储层，岩性为碎裂花岗岩、糜棱岩化花岗岩、碎斑状花岗岩，热储层平均温度247，最高251，其上部盖层为蚀变碎裂花岗岩、黑云母花岗岩等。深部热储层在深度9501 220

15、m深度内，获得了温度247、汽水混合总量达302t/h、估计发电潜力达12.58MW高温地热流体，展现了良好开发利用前景。地热水水质类型为Cl-Na型，矿化度2.8g/L，pH值8.66，氟、锂、偏硼酸、偏硅酸为其特殊离子成分，含量分别达到12.8、20.9、385.0、90.4mg/L，除用于发电外，还具有很好医疗利用价值。（二） 昆明地热田昆明地热田位于中国云南省昆明市城市中心部位，经近年热田地质勘查与开发证实，为一埋藏较浅、分布面广、资源丰富、开发利用潜力大低温地热田。热田范围：西至西山大断裂，东至白邑-横冲断裂，北至昆明城北莲花池东西向断裂，南至呈贡马金铺一带，面积约670km2。 昆

16、明地热田在构造上属康滇地轴东缘昆明断陷盆地。该盆地在垂向上由上而下有五个主要层位（图2.5.4）：图2.5.4昆明地热田结构模式剖面图1. 新生界（QN）松散堆积盖层；2.上古生界（PD）碳酸盐岩基岩盖层；3.下古生界（C-）碎屑岩为主基岩盖层；4.热储层（Z2dn）；5.元古宇昆阳群及震旦系陡山沱组（Z2dPt2）以碎屑岩和浅变质岩为主热储基底；6.断层m2-5-4.jpg第一层：浅部新生界（QN）松散沉积层，含孔隙水。第二层：包括中生界-古生界（PD）沉积地层，砂页岩、碳酸盐岩交替出现，含常温地下水。 第三层：下寒武系（C-1）砂页岩，构成昆明地热田主要热储层盖层，对热田水起着阻水和隔热作

17、用，其中下寒武统沧浪铺组砂岩，在地热田中部构成面积不大热储层。 第四层：震旦系渔户村组及灯影组（Z2dn）白云岩，为昆明地热田主要热储层。 第五层：震旦系陡山沱、南坨组（Z2d）碎屑岩及元古宇昆阳群（Pt2）变质岩系，构成热储层基底。 昆明地热田有上、中、下三个热储层: 上热储层：主要指下寒武统沧浪铺组石英砂岩热储层，分布于关上到跑马山一带，面积约60km2，热储层厚度50155m，地热水温度3853 ，单井出水量300600 m3/d。中热储层：震旦系渔户村组下部硅质白云岩、灯影组白云岩，厚度250300m，分布全区，为地热田主要热储层。地热水温度4074，单井出水量1 000 m3/d左右

18、。下热储层：震旦系灯影组藻屑白云岩，厚315376m。目前在局部地段开采此层，地热水温6078，单井出水量大于 1 000 m3/d。震旦系渔户村组硅质白云岩、灯影组白云岩为主要热储层，出露于昆明断陷盆地西部山区及北部地校核桃箐等地，在盆地内则隐伏于第四系及古生界寒武系地层之下，埋深3631 100m左右 ，因主要受南北向断裂构造切割，导致热储层特性、地热水赋存条件有差异，在地热田北段由西至东变化。近靠西山地带，热储层埋深645795.4m，地热水温度39.541.0，水位埋深0.071.43m，热水井单位出水量0.0420.33L/（sm）；海埂地段，热储层埋深743926m，地热水温度52

19、67，水位埋深2.59.39m，热水井单位出水量0.450.84L/（s市区，热储层埋深362.96538.75m，地热水温度40.568.0，水位深15.2443.20m，热水井单位出水量0.251.45L/（s市区以东至关上、官渡以西地段，热储层埋深568.51109.61m，热水井单位出水量0.281.75L/（s关上、官渡以东地段，热储层埋深492729.0m，地热水水位埋深5.9156.39m，热水温度3752，热水井单位下降出水量0.1125.68L/（sm）。图 2.5.5昆明地热田分区示意图m2-5-5.jpg昆明地热田为层状热储类型，热储层分布较为稳定，热源主要来自地球内部传

20、导热，地热温度随储层埋深增加而增加，故又可称其为传导型地热田。地热水主要来自热储层出露区降水补给及上覆弱含水层和切穿热储层含水断裂带越流补给，补排关系比较复杂。热田分布受盆地构造及断裂构造控制明显。昆明地热田依据热储层厚度、分布、埋藏深度及地质构造特征将其分为12个区（图2.5.5）。全区在2 000m深度内，储存热量约2.55977051016kJ,相当于8.734亿 t 标准煤发热量; 储存水量约120.63亿m3,以其可采收15计，则可开采地热水量18.093亿m3，可利用2.2701014kJ热量，约相当于储存热量1。以100年开采时间计，则每年可采0.18亿m3 或每天可采4.96万

21、m3地热水，各区储存热量及可开采量如表2.5.19所示。地热水化学特征总规律是：水化学类型在热田外围较简单，热田内趋于复杂，热水中水化学组分含量高低与水温有关，Cl、SO4、Na、SiO4、F等离子含量随水温增减变化明显，水温增高，其含量增高；热水与常温地下水水化学特征有明显差别，地热水矿化度及主要离子含量普遍高于热田区常温地下水，反映出地热水较常温地下水循环深度深，运移时间长，补给途径较远特征。表2.5.19昆明地热田储存热量、水量汇总表t2-5-19.jpg（三） 北京东南城区地热田北京东南城区地热田是一个隐伏地热田，位于北京市东南城区，东起朝阳门外十里堡，西至中山公园，南至永定门外，北至

22、左家庄，面积约120km2（图2.5.6）。热储层主要为蓟县系铁岭组和雾迷山组碳酸盐岩，隐伏于新生界第三系、第四系地层之下，埋藏深度6002 000m，地热水温度4070。北京地热田在构造上处于北京凹陷中段南侧。该凹陷为一南西北东向长条形凹陷盆地，西北以黄庄-高丽营断裂为界，与京西北隆起毗邻，东南以南苑-通县断裂为界，与大兴凸起相接，其间宽约15km，轴长约60km。北京东南城区地热田所处部位是北京凹陷中心线以南紧靠南苑-通县断裂部位。经勘探证实，基底岩层，也是主要热储层，为中元古代蓟县系铁岭组及雾迷山组白云岩，浅埋区位于朝阳区呼家楼一带，埋藏深度仅700800m，向西北方向埋深渐增至2 00

23、0m以上。这套地层与北京西北部山区广泛分布同类岩层有构造和水力上联系，当这些岩层在西北山区接受降水补给后，向东南运移至北京凹陷增温，在凹陷区第三系地层阻水隔热保温作用下，使地热水在碳酸盐岩层中富集、贮存，而形成今日可开发利用隐伏地热田（图2.5.7）。但不同部位热储层埋藏深度、富水性有所差别，主要是由于受到下述基底构造破坏和影响： （1）良乡-前门断裂 走向北东，长50余km，构成热田西北界。断裂两侧热储层顶板埋深差达1 320m。西北一侧热储层埋深大，渗透性差，上覆第三系厚度大，下部并见白垩系，地热水开发意义较小。图2.5.6北京市主要地热田分布图 资料来源：谢桂寅，北京地下热水资源及其开发

24、利用情况调查报告，1994.3 m2-5-6.jpg图2.5.7北京东南城区地热田水文地质剖面图Q.第四系；N.上第三系；E.下第三系；K1.下白垩系；J2.侏罗系中统；J2t.侏罗系中统髫髻山组；CP.石炭系二叠系未分；O.奥陶系；Zqj.青白口系景儿峪组；Zqx.青白口系下马岭组；Zjt.蓟县系铁岭组；Zjh.蓟县系洪水庄组；Zjw.蓟县系雾迷山组；1. 断层线；2. 地热等温线（）；3. 钻孔及编号m2-5-7.jpg（2）南苑-通县断裂 走向北东，构成热田东南边界。界内热储层埋深为700800m，是北京东南城区地热田开发利用较为经济地段；界外为大兴凸起，基底埋深渐浅，地热水温度渐低，已

25、缺乏开发利用意义。 （3）崇文门-呼家楼断裂是地热田内部主要断裂，经勘探证实，断裂沿线是第三纪玄武岩岩浆活动中心，断裂带附近为热储层较富水、热水温度较高地带。推测该断裂是热田主要导水导热构造。北京地热田地热水属承压-自流水类型。勘探开发初期，水位可上升至地表附近，有可自流，水位埋深2.5m至-11.14m，承压水头以崇文门-呼家楼断裂线附近最高，向北西方向递减。但地热水水位随着开采量扩大，呈逐年下降趋势。19741980年间累计下降12.3215.27m（表2.5.20）。表2.5.20 19741980年地热水水位下降值（m）统计表t2-5-20.jpg 北京地热田热储层与其盖层地热增温率有

26、较大差别，热储盖层地热增温率由上而下渐增，平均值为4.05/100m，其中第四系平均1.95/100m,第三系平均3.99/100m, 第三系侏罗系、白垩系平均为4.28/100m, 蓟县系页岩隔层平均为6.85/100m。热储层地热增温率仅1.77/100m，明显地低于上部盖层，反映出热储盖层地热增温热传导性质，越靠近热储层地热增温率越高。热储层则有热对流作用，导致在热储层埋藏浅地区，出现热异常，在相同深度内可获得比相邻地段温度高地热水。 热储层系硅质白云岩及白云岩类裂隙岩溶含水系统，富水性受岩溶裂隙发育影响。据热水孔抽水试验统计：其单位出水量介于0.1852.708 L/（sm）之间，单位

27、出水量（q）1.0 L/（sm）热水井，大都分布于断裂带附近，尤其是岩溶裂隙较发育断层上盘；Lq0.5 L/（sm）热水井亦近靠断裂带；q0.5 L/（sm）热水井，大多远离断裂带或热储层中夹薄层页岩较多地段。总来看，因热储层比较稳定，分布面广，厚度大，并具可溶性，故普遍含水，单井出水量一般可在1 0002 000m3/d左右，热储层埋藏深度小于2 000m地段，一般均具有开发利用条件。北京东南城区地热田地热水属低矿化（矿化度一般介于500700mg/L）HCO3.SO4-Na.Ca或HCO3-Na.Ca型水，pH值7.17.9, F、Ra、Rn、HBO3、SiO2、H2S等组分含量较浅层常温

28、地下水高，有达到矿水浓度标准（表2.5.21），除用于供暖外，还可用于医疗洗浴。表2.5.21地热水特征组分与常温地下水含量比较t2-5-21.jpg 经计算热田地热资源量403.8MW。其中蓟县系雾迷山组热储层331.7MW，热水平均温度49.07；蓟县系铁岭组热储层72.1MW，热水平均温度44.76。（四） 天津塘沽地热田 天津塘沽地热田是天津滨海地热田资源比较富集地段，北至北塘，南至驴驹河，西至苍州断裂，东至渤海，面积约920 km2。地热田在地质构造上处于黄骅拗陷北段，跨越北塘凹陷，塘沽鼻状构造带、板桥凹陷、港西凸起等次一级构造带上，其中塘沽鼻状构造带处于热田中心部位（图2.5.8）。图2.5.8天津塘沽地热田基底构