地热资源的分布特征

如题所述

我国沉积盆地传导型地热资源均为中低温地热资源。隆起山地对流型地热资源中的高温地热资源主要分布于我国的藏南、滇西、川西和台湾地区,其余地区主要分布着中低温地热资源,详见中国地热资源图(见附图)。

1.2.2.1 沉积盆地传导型地热资源

(1)松辽盆地

松辽盆地面积26×104km2,是一个中生代裂谷盆地,基底是古生界及前古生界,断裂发育,沿断裂常有岩浆侵入。新生界总厚度超过10000m,其中白垩系是一套巨厚的河湖相沉积,厚度达7000m,古近系—新近系(第三系)厚约500m。松辽盆地的上白垩统为主要的低温热储层,岩层孔隙度25%~30%,渗透率>300×10-9m2。据近400眼井的测温数据分析,盆地中心热流值高,四周热流值低,实测大地热流值40~90mW/m2。由于断裂传导,在林甸、杜蒙、大庆、哈尔滨、肇源附近,2000~3000m深度的地温40~56℃,地温梯度>3.5℃/100m。

图1-9 中国主要中、新生代盆地分布图(据孙肇才,91,改编)

表1-5 中国温泉地质类型及形成特征一览表

续表

(据黄尚瑶等,931)

白垩系热水埋深1100~2500m层段,水化学类型主要为HCO3-Na型或Cl·HCO3-Na型水,大庆地区矿化度在4~8g/L,南部扶余地区在6~12g/L,松辽盆地北部和西部矿化度多小于2g/L。盆地中心油田水矿化度达10~15g/L,最高为43.69g/L,向南矿化度进一步增大,在乾安地区最高达59g/L。

(2)下辽河盆地

下辽河盆地面积约1.8×104km2,是一个三面环山一面临海的汇水盆地。盆地中的新近系是当地工农业和生活的供水水源。新近系明化镇组和馆陶组的热储层岩性主要为砂砾岩、砂岩和泥岩互层,厚度一般在100m以上。明化镇组与馆陶组含水层之间普遍发育厚50~200m的泥岩,构成上下含水层间的隔水层位。地热水原始水头多高于地表,为承压自流水,目前已经形成区域性降落漏斗,不再自流。水温在25~50℃,水化学类型主要为重碳酸型水,矿化度一般<0.5g/L,在下游的明化镇组含水层中发育有咸水体,水化学类型为氯化物型水;盘锦二五农场附近一井深1102m,自流量345m3/d,为重碳酸钠型水,矿化度0.43g/L。单井涌水量21.33~176.71m3/d·m,热流平均值为63mW/m2。辽河油田自1969年起,已建成了十几座水源地,年开采量达5000万m3以上。据辽宁省地调院调查评价(2003),在新近系热水的主要开采区4747km2的面积内,弹性储存量约496.35亿m3

(3)华北盆地

华北盆地面积约20×104km2,其基底是古生界和前古生界,盆地内基本构造单元包括六个坳陷、三个隆起,即北部的下辽河坳陷,中部的渤中坳陷、济阳坳陷、埕宁隆起、黄华坳陷、沧县隆起、冀中坳陷,南部的临清坳陷和内黄隆起。盆地中断裂发育,主要的深大断裂有NE向的郯庐断裂带北段,太行山东麓断裂,沧东断裂带和聊兰断裂带,EW向的断裂有宝坻-昌黎断裂,齐河-上饶断裂和黄河断裂。盆地内部有许多次级大断裂,分割坳陷和隆起,形成54个凹陷和44个凸起,一个凹陷的发育主要受一条主干断裂的控制,呈箕状凹陷型式或不对称地堑型式。华北盆地是一个典型的多旋回盆地,热储层具有多层结构,形成了新近系低温热水储层,古近系地压型地热储层和基岩裂隙岩溶中、低温热水储层,累积沉积厚度达30000m。主要热储层有新近系明化镇组、馆陶组,古近系沙河街组、东营组,奥陶系,寒武系昌平组和蓟县系铁岭组、雾迷山组,是我国热水资源最丰富的热水盆地。其中,新近系砂岩、砂砾岩是华北平原普遍分布的热水储层,地层厚度700~2000m。其砂岩孔隙度随埋深的增加而逐渐减少,渗透率为(156~2500)×10-9m2;热水水化学类型为单一的HCO3-Na型水,矿化度一般1~3g/L;据天津地热勘查开发设计院在滨海新区的调查研究,古近系的东营组热储层岩性以砂岩和含砾砂岩为主,顶板埋深1412~2181m,厚度55~648m,砂泥比35%~38%,砂岩孔隙度23.8%~26.8%。水化学类型为Cl·HCO3-Na型或Cl-Na型水,矿化度3~8g/L;古近系的沙河街组热储层埋深2000~3000m,孔隙度20%左右,渗透率100×10-9m2;水化学类型为Cl·HCO3-Na型和Cl-Ca型水,矿化度北部低、东南部高,一般为5~10g/L。全盆地第三系热水矿化度随埋深增大而增高;基岩裂隙岩溶热储层,主要是奥陶系马家沟组及其顶部风化壳,寒武系昌平组,中元古界雾迷山组和高于庄组。岩溶发育受构造影响,在古潜山中普遍受二次淋溶,形成热水富集区。基岩岩溶裂隙水是一个统一的水动力系统,侧压面高程、水化学特征指标和水温呈由周边向平原规律性变化,反映出水动力交替由强到弱的演化顺序。

该盆地实测大地热流值为41~83mW/m2,平原周边低,中央隆起高。盖层地温梯度在凸起区高,为3.5~6.01℃/100m,凹陷区较低,为2.5~3.5℃/100m。钻井中各层段的地温梯度同岩石的热导率成反比,古生界和前古生界的地温梯度一般为1~3℃/100m。在平原区,第三系热水矿化度随埋深增大而增高。

根据环境同位素测定结果,地热水的水源主要来自大气降水,也有部分源于古沉积水。盆地内深层水的滞留时间较长,年龄较老,如北京地热田热水的年龄为47万~1.7万年(郑克棪等,1989);天津地热田和牛驼镇地热田分别为1.85万~2.93万年及1.24万~3.35万年;束鹿-宁晋地热田为1.5万~2.1万年(黄尚瑶等,2004)。

(4)淮河盆地

淮河盆地面积约10×104km2,为大华北中新生代盆地的一部分。它的南部主要受NW向断裂的控制,由通许凸起,周口凹陷,平舆凸起,驻马店-淮滨凹陷组成;东北部受NE向断裂控制,由菏泽凸起、成武凹陷、嘉祥凸起和济宁凹陷组成。该盆地的主要热水储层是新近系明化镇组和馆陶组,为一套浅湖相和河流相的砂岩泥岩地层。其中,砂岩孔隙度20%~30%,渗透率(100~400)×10-9m2。热水水化学类型为HCO3-Na型水,矿化度0.5~16g/L,一般1~2g/L。岩层大地热流值50~70mW/m2,盖层地温梯度2.5~4.9℃/100m。馆陶组的水温为40~65℃,是该区的主要低温热水层;古近系为热卤水,襄参4井,井深3200m,井底温度105.7℃,周参6井,井深2800m,井底温度88℃;基岩热水主要是奥陶系和寒武系灰岩裂隙岩溶水分布在通许凸起,周口凹陷,驻马店-淮滨凹陷,菏泽凸起,嘉祥凹陷和商丘、亳州地区,为区域深径流补给的岩溶水系统,矿化度1~4g/L。

(5)苏北盆地

苏北盆地面积3.6×104km2,是苏北-南黄海盆地的陆上部分。苏北盆地在地质构造上界于苏南隆起和苏鲁隆起之间,属于扬子断块的一部分。北界为淮阴-明水断裂,南界是南京-南通长江断裂带,西邻郯庐断裂。坳陷中建湖隆起横贯东西,北侧是盐阜坳陷,南部是东台坳陷,再细分为10个凹陷。其中,第四系和新近系厚度200~1600m。新近系盐城组是本区的主要低温热水储层,基本为河流相沉积,砂层占总厚度50%以上。盐城组一段厚200~650m,底部有大厚度砂砾岩层,孔隙度25%~33%,渗透率>400×10-9m2。热水矿化度0.5~1g/L;古近系砂岩厚度变化大,孔隙度15%~25%,渗透率<100×10-9m2,都为高矿化碱水;基底为巨厚的碳酸盐岩沉积,在凸起和斜坡地带形成古潜山热田,一般矿化度较高,为热卤水,但在断裂带和古潜山浅埋地段,矿化度较低,可在1~3g/L。盖层地温梯度变化在2.7~5.0℃/100m之间。大地热流值为55~83mW/m2,1000m深处的温度为43~60℃。其中凸起区较高,凹陷区较低。

(6)江汉盆地

江汉盆地面积2.8×104km2,呈多边形展布。北为大巴山,南为华容隆起,东为下扬子台褶带,西是鄂湘黔褶皱带,大部分地区基底由中、古生界碳酸盐岩和碎屑岩组成,局部为古元古界变质岩系。大地构造上属于扬子准地台中部,为燕山晚期形成的裂谷盆地,盆地内有多组构造线,其中以北东及北西西两组最为发育,前者形成时间较早,发生在早白垩世—始新世早期,后者较晚,形成于中始新世至渐新世,由于两组构造线的切割及块体的不均一运动,使盆地形成了多断、多凹、多凸的格局,共有五个凹陷、一个地堑、五个凸起。白垩系和新近系最厚达10000m,其中新近系为淡水河湖相沉积,厚300~900m,主要热储层岩性为砂岩、砂、砾岩,孔隙率27%~33%。为低温热水储层,多为SO4-Ca型和SO4-Na型水,矿化度0.25~3g/L;古近系的潜江组为咸水湖相沉积,其中盐岩和膏泥岩交互沉积厚3500m,含盐面积约2000km2,是我国最大的古近系盐湖相凹陷。潜江组储集层岩性以砂岩为主,次为泥灰岩,砂泥比10%~25%,砂岩孔隙度18%~22%,渗透率(300~700)×10-9m2。水化学类型为Cl-Ca型和SO4-Na型水,矿化度由盆地边缘向中心、由浅向深增大。高卤水中富含微量元素,碘含量一般为10.15~20.70mg/L,最高为35mg/L;溴一般含量为100~377mg/L,最高为412mg/L。盆地实测大地热流值为57~69mW/m2,盖层地温梯度2.3~4.0℃/100m,新近系热水水温25~69℃,古近系热卤水水温60~95℃;基底中古生代碳酸盐岩是重要的裂隙岩溶型热水储层,主要分布在枝江凹陷、云应凹陷、江陵凹陷的斜坡地带。如天门县张港地热井,埋深600~1700m的灰岩中水温65℃,出水量2191m3/d。

(7)汾渭盆地

汾渭盆地由关中盆地和运城盆地组成,面积2.4×104km2。关中盆地东西向沿渭河展布,南为秦岭山地,北临渭北台塬,运城盆地北东向沿涑水河展布,东南为中条山,西北临稷王山。两盆地在构造上为一整体,是新生代发育起来的断陷盆地,基底北部为下古生界碳酸盐岩,南部为前寒武系变质岩和花岗岩,发育NE向和NW向两组断裂,多为全新活动断裂,形成凹凸并列的构造格局。盆地大体是北浅南深,北部斜坡和盆地两端的宝鸡地区新生界厚数百米,一般在1000m左右,盆地腹部及南部新生界厚一般超过3000m,最厚达7000m。盆地中的主要热储层为早更新统三门组、新近系张家坡组和蓝田灞河组及古近系白鹿塬组,岩性为砂、砾岩和砂岩,孔隙度15%~35%,渗透率(300~2000)×10-9m2。水化学类型为HCO3·SO4-Na型、SO4-Na型和Cl·HCO3-Na型水,矿化度一般1~3g/L。运城盆地为矿化卤水;盆地基底基岩主要热水储层为奥陶系岩溶水,奥陶系灰岩顶部古岩溶在热水溶蚀下形成区域性深部径流热水系统,沿全新活动断裂发育强径流带,渗透系数1~20m/d。水化学类型多为HCO3·SO4-Na型,矿化度0.5~1.5g/L。盆地实测大地热流值50~80mW/m2,盖层地温梯度2.8~3.7℃/100m,井深200~3000m,水温70~115℃。

(8)四川盆地

四川盆地面积20万km2,是中生代发展起来的大型坳陷盆地。区内划分为三带八个构造区,巨大的深断裂发育在盆地周边,盆地内断层不甚发育。盆地中热储层一般孔隙度均较小,渗透率也低,基本为高矿化的热卤水。实测大地热流值49~59mW/m2,地温梯度一般<2.5℃/100m。经钻探揭露,在盆地深部赋存丰富的地热水、热矿水和热卤水资源。在盆地西部花水湾、蓬基等地,在1800~2500m的热储层中,井口水温可达68~79℃,矿化度小者仅有10.32g/L。

(9)鄂尔多斯盆地

鄂尔多斯盆地面积32×104km2,是一个叠合的克接通坳陷盆地。盆地内部断裂不发育,构造活动微弱,按盆地的结构划分为六个构造单元:伊盟隆起区、渭北断褶区、晋陕断阶区、贺兰-六盘区断褶区、鄂尔多斯西部坳陷区及中部伊陕斜坡区。盆地中热储层叠置分布,其中下白垩统志丹群热储层,由细砂岩、中砂岩和砂砾岩组成,总厚度100~400m,孔隙度16%~28%,渗透率(2.7~49)×10-9m2,热水矿化度0.5~3g/L,水温25~55℃;侏罗系延安组热储层的砂岩总厚度100~250m,孔隙度16%~27%,渗透率(2~500)×10-9m2,热水矿化度10~40g/L,富含碘、硼等元素;下古生界碳酸盐岩的孔隙度0.31%~13.3%,渗透率(0.25~316)×10-9m2,古岩溶发育厚度40~100m,是形成热储层的有利部位。据《中国地热资源-形成特点和潜力评估》(陈墨香、汪集旸等,1994),在盆地东部500~1000m深处,地热水温度25~42℃,矿化度0.5~3g/L,在深部多超过5g/L。在盆地中部和西部800~1400m深处,温度25~55℃,矿化度0.5~3g/L。在盆地西部约1500~2000m深处,水温可达50~70℃,矿化度在20~30g/L以上。盆地地温梯度2.88℃/100m(黄尚瑶、王钧,2001)。

(10)银川盆地

银川盆地面积7790km2,为一新生代断陷盆地,沉积厚度2000~3000m。自1998年以来,在盆地中部的银川市发现了地热资源,井深3000m,井口水温在55℃以上,水量1400m3/d,水化学类型为Cl-Na型水,矿化度15g/L,水中含多种微量元素,已达医疗热矿水标准(张黎,1999)。据宁夏地质调查院调查评价,在银川市发现的地热田面积227km2,估算可开采热水储量约1.8×108t。

(11)柴达木盆地

柴达木盆地面积约22×104km2,具有巨厚的中新代。在1000m、2000m、3000m深的地温分别为35~45℃、50~70℃、80~100℃。约在1500~2500m深处见水温55~65℃的热卤水,矿化度高达358g/L。盆地地温梯度2.73℃/100m(黄尚瑶、王钧,2001)。

(12)准噶尔盆地

准噶尔盆地面积约38×104km2,为一由古生代结晶基底组成的稳定地块,上部中新生代沉积盖层的厚度1500~8000m,在1000m、2000m、3000m深的地温分别为30~40℃、50~60℃、60~70℃。1990年,新疆地矿局在盆地西部的博乐市塔斯海地区,发现了在厚40m的第四系下伏花岗岩断裂带上,热水温度可达37℃(孙晓明等,1994)。在盆地东部的吉木萨尔县油气勘探中,发现了在盆地深部赋存丰富的中低温热水,在约2300m深处,井口水温可达72℃,呈自流状。盆地地温梯度2.02℃/100m(黄尚瑶、王钧,2001)。

(13)塔里木盆地

塔里木盆地面积约53×104km2,是基底为元古宇的稳定地块。盆地在1000m、2000m、3000m深的地温分别为35~40℃、50~60℃、60~70℃。在盆地深部赋存有丰富的热卤水资源,在埋深1000~6000m,温度30~150℃,矿化度多100~250g/L。在盆地边缘及中部隆起的西部,见有矿化度低于30g/L的热水。盆地地温梯度1.76℃/100m(黄尚瑶、王钧,2001)。

1.2.2.2 隆起山地地热资源

我国隆起山地地热资源主要有四个水热活动密集带:藏南-川西-滇西水热活动密集带、台湾水热活动密集带、东南沿海地区水热活动密集带和胶辽半岛水热活动密集带。

(1)藏南-川西-滇西水热活动密集带

西藏喜马拉雅碰撞带是晚白垩世末-始新世新特提斯洋盆闭合后,叠置在欧亚板块南缘的新生代陆内强烈变形带。雅鲁藏布江构造带和冈底斯-念青唐古拉构造带。印度板块和欧亚板块碰撞后,随着印度板块持续、强烈向北俯冲,加积楔不断增厚,并向印度前陆方向扩展,在加积、增厚过程中,不同物性层间将产生剪切滑动或拆离,因剪切生热而转化为热系统,导致碰撞带壳底层增温,温度可达1000~1350℃,足以导致陆壳底层岩石的局部熔融,熔融区随着加积楔的扩大而扩展形成高温熔融层或岩浆垫,目前印度板块以50mm/a速度向欧亚板块俯冲,表明喜马拉雅碰撞带仍处于加积、增厚和增温过程中。以北部的班公湖-怒江一线和南部的雅鲁藏布江为界可以分为藏北、藏中及藏南三个水热区。每个活动区的地热显示情况反映出现代水热活动北弱南强趋势。其中:

申扎-谢通门水热活动带:分为南北两段,其中北段有5处水热显示区,显示类型以热泉为主,温泉次之,水温8.5~79.5℃;南段有10处水热显示区,水温43~86℃,显示类型以热泉为主,温泉次之,出露有沸泉及间歇喷泉。水热显示最强烈的是查布间歇喷泉区。该显示区共有各类显示点200余个,全部出露于泉华台上,温度高于80℃以上者有58处。间歇喷泉2个,喷柱可达20余米,汽态水柱直径2m以上。喷发时泉口3m深处的温度高达94℃。

那曲-羊八井-尼木水热活动带:泉水温度36~92℃,羊八井钻孔揭露的热水最高温度为202℃,矿化度1~2g/L,水化学类型为Cl-Na型水。水热显示以热泉为主,温泉次之,并有5处沸泉区,间歇喷泉区、沸喷泉及水热爆炸区各一处。1977年12月4日,位于本带中部的羊八井显示区1号井孔,发生过人工诱发水热爆炸。

波密-古玉水热活动带:水热显示以温泉为主,热泉次之,水温18~96℃。波密县通麦区长青沸泉是最强烈的显示区,水温96℃,是区内唯一的沸泉。

噶尔-普兰水热活动带:水热显示分为东、西两区。其中西区水热显示以沸泉为主,热泉、温泉次之,水温18~93℃。水温显示最为强烈的是噶尔县巴尔区曲珍的巴尔沸喷泉。其喷柱高约8m,水柱直径0.4m,喷口压力约5kg/cm2以上,喷口水温93℃;东区水热显示区较为集中,水温71~95℃,主要为水热爆炸,其次为热泉。规模较大水热爆炸区有曲普水热区,爆炸坑多达7个,爆炸坑最大直径可达80m。1974年4月和1975年11月,曲普水热区两次发生水热爆炸。

岗巴-孜松水热活动带:水热显示区主要为水热爆炸和热泉,水温48~88℃。水热爆炸是该带最大特点,分别有北部的卡马、苦马和中部的国措、南部的科作共4处。

错那水热活动带:水热显示以沸泉、热泉为主,其次为温泉,尚有间歇喷泉,水温14~88℃。措美县古堆区卡如间歇喷泉区共有沸泉10个,间歇喷泉2个,是该带水热活动最为强烈的显示区。间歇喷泉的喷柱高1m,间歇期15分钟,喷发时瞬时涌水量约5L/s,水温88℃。

(2)台湾水热活动密集带

台湾岛作为西太平洋岛弧系的一部分,划分为三个地质区:中央山脉地质区,西部麓山地质区和海岸山脉地质区。在板块碰撞的过程中,岩浆上涌和构造片之间的剪切磨擦,形成了现代的高温热储,大地热流值80~120mW/m2。大多属于碳酸盐泉,少数属于硫酸盐泉和氯化物泉。在火山岩区,绝大多数为酸性硫酸盐泉,其他岩石区出露的多为中、碱性碳酸盐泉,少数为氯化物泉。

(3)东南沿海地区水热活动密集带

东南沿海地区分属于扬子断块和华南断褶,分布着不同时期的花岗岩和中生代的火山岩,其展布主要受NE向断裂控制。在燕山期可能是个热壳,而进入第四纪以来,热量已全部散失,不能构成热源。岩浆岩为脆性物质,在第四纪以来台湾弧向西北推挤,北西向张裂发育,容易形成深断裂破碎带,成为热水运移通道。所以,该区内有74%的温泉出露于岩浆岩断裂带或接触带上。区内温泉以中低温热水为主,热储温度一般为110~130℃,热水循环深度不超过4km。地热田面积较小,最大者不超过10km2,一般在0.3~0.5km2。热泉水温55~91.5℃,流量1~20m3/s。

(4)胶、辽半岛水热活动密集带

胶东半岛位于太平洋板块与欧亚板块边界的西北侧,是岩石圈板块内部相对稳定缓慢隆起的古陆块。已发现水温≥40℃的温泉14处,集中分布在栖霞复背斜、乳山-威海复背斜和牟平-即墨北东向断裂束这三个构造单元上。复背斜核部长期向上拱起遭受强烈风化剥蚀,广泛出露前寒武系基底岩石以及花岗岩体。上窄下宽的“屋脊式”背斜构造形态,有利于热流侧向运移,向背斜轴部或核部集中,使背斜构造沿轴迹方向形成高热流异常带。温泉的具体出露部位受断裂构造和岩浆侵入体的控制,均出露于复背斜核部的NNE或NE向断裂与NNW或NW向断裂构成的X型构造交汇处。这些部位裂隙构造十分发育,岩石破碎,成为温泉出露最有利的地段。胶东半岛的14处温泉中,温度大于60℃有7处,温度大于80℃仅有2处,其余均在40~56℃之间,水量65~900m3/d,水化学类型为重碳酸盐型、硫酸盐型和氯化钠型,矿化度0.47~17.35g/L。

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