陽江新洲地熱田花崗巖基底放射性生熱率特征

周　毅　劉金輝　孫占學　楊立中

(東華理工大學水資源與環境工程學院)

?

陽江新洲地熱田花崗巖基底放射性生熱率特征

周毅劉金輝孫占學楊立中

(東華理工大學水資源與環境工程學院)

通過對陽江新洲地熱鉆孔系統取樣，經分析測試和放射性生熱率計算，得到了新洲巖體巖石密度、U、Th、K2O含量和放射性生熱率值。并結合前人相關研究成果，計算出了新洲巖體的放射性熱流值和放射性熱流貢獻率。結果表明：新洲巖體放射性生熱率平均值為4.0 μW/m3，放射性熱流為26.8 mW/m2，占大地熱流的33.5%，且生熱率隨深度的增加呈下降趨勢。分析結果可為新洲地熱田深部地熱資源調查評價提供巖石放射性生熱依據。

花崗巖放射性生熱率放射性熱流值放射性熱流貢獻率

我國東南沿海地區不同期次的花崗巖體大面積出露，孕育了我國著名的東南沿海中—低溫地熱帶。花崗巖體與溫泉之間必定存在千絲萬縷的關聯[1-2]。廣東省地熱資源豐富，僅次于西藏、云南和福建，分布有大量的熱泉[3]，陽江新洲地熱田便為其中之一。新洲地熱田300 m鉆孔揭露溫度104 ℃，溫度非常可觀，目前對新洲地熱田熱源研究程度較低，認為以正常或偏高的大地熱流為熱源[4-6]，大地熱流主要由地幔熱流和地殼巖石放射性熱流提供[7]。此外，目前有關該熱田所屬的花崗巖體放射性生熱特征的研究成果較少，因此，有必要對該熱田基底花崗巖體的放射性生熱特征進行分析，從而促進該熱田進一步開發以及為后期干熱巖資源調查評價提供依據。

1　熱田地質概況

新洲地熱田位于廣東省陽江市陽東縣新州鎮橫崗仔村，地理坐標為東經112°15′26″，北緯21°53′33″，熱田區地形北高南低。區內主要出露震旦系砂巖、頁巖，第四系淤泥、砂礫石、黏土等河谷沖積物和燕山期花崗巖，主要有花崗巖、黑云母花崗巖等，且巖體局部蝕變明顯。熱田區新構造斷裂十分發育，發育多條NW、NE、EW向斷裂[6]。

2　熱田基底花崗巖體放射性生熱率特征

2.1樣品采集與分析測試

在新洲地熱田對1 000 m鉆孔進行了系統取樣，共采集了45件花崗巖樣品，巖性主要為黑云母花崗巖、中—細粒花崗巖。在完成野外取樣工作之后，對所有樣品進行了核對、清洗、晾干和切塊等室內處理，并制備了U、Th、K2O含量外檢樣品，測試由澳實廣州分析測試中心完成，測試方法：①U和Th含量測定采用ICP-MS溶液法，數據精度在±10%以內，檢測下限為4×10-6，上限為1 000×10-6；②K2O含量測定采用X射線熒光光譜法，檢測下限為0.01%，上限為50%，測試精度誤差在±5%以內。巖石密度測試在東華理工大學實驗室采用蠟封法完成，測試試樣如圖1所示，測試結果見表1。由表1可知：新洲巖體密度為2.63～3.03 g/cm3，平均為2.73 g/cm3；w(U)(4～14)×10-6，平均為8.51×10-6；w(Th)(9～40)×10-6，平均為21.33×10-6；w(K2O)2.84%～5.61%，平均為4.13%。

圖1　測試試樣

2.2放射性生熱率特征

放射性生熱率是指單位體積巖石中所含放射性元素在單位時間內由放射性衰變所產生的能量，計算公式為

A=10-5ρ(9.52CU+2.56CTh+3.48CK)，

式中，A為巖石放射性生熱率，μW/m3；CU、CTh分別為巖石中的U、Th含量，×10-6；CK為K含量，%；ρ為巖石密度，g/cm3。

巖石放射性生熱率計算結果見表2。

表1　樣品密度、U、Th、K2O含量測試結果

表2　巖石放射性生熱率計算結果

由表2可知：新洲巖體放射性生熱率為1.98～6.56μW/m3，平均為4.0μW/m3；在0～-720m段，巖體放射性生熱率為4～6μW/m3，平均為4.74μW/m3，波動較明顯；在-720～-1000m段，巖體放射性生熱率約2.0μW/m3，波動較小，平均為2.4μW/m3，隨著深度的增大新洲巖體放射性生熱率下降趨勢明顯，下降幅度為2.34μW/m3，巖體放射性生熱率隨深度的變化特征見圖2。根據上述計算結果并參照已有的研究成果[7-8]，可得新洲巖體的放射性生熱流值為26.8mW/m2，其放射

圖2　新洲巖體放射性生熱率隨深度的變化特征

性熱流在大地熱流中的貢獻率為33.5%。可見，基底花崗巖體的放射性生熱對新洲地熱田有較大的熱量貢獻。

3　結　語

對新洲巖體進行了取樣并分析測試了巖體樣本密度以及U、Th、K2O含量，經計算獲得了巖體放射性生熱率值，在此基礎上，詳細分析了巖體放射性生熱率隨深度的變化特征，并對巖體的放射性熱流值和放射性熱流貢獻率進行了計算，對于新洲地熱田深部地熱資源調查評價有一定的參考價值。

[1]張祖還，章邦桐.華南產鈾花崗巖及有關鈾礦床研究[M].北京：原子能出版社，1991.

[2]胡郁樂，張惠.深部地熱鉆井與成井技術[M].武漢：中國地質大學出版社，2013.

[3]文東光，揚齊青，孫曉明，等.中國地熱資源管理信息系統[M].北京：地質出版社，2010.

[4]汪集腸，熊亮萍，龐忠和.中低溫對流型地熱系統[M].北京：科學出版社，1993.

[5]陳墨香，旺集腸.中國地熱資源的形成特點和潛力評估[M].北京：科學出版社，1994.

[6]袁建飛.廣東沿海地熱系統水文地球化學研究[D].武漢：中國地質大學(武漢)，2013.

[7]趙平.中國東南地區巖石生熱率研究[D].北京：中國科學院地質與地球物理研究所，1993.

[8]袁玉松，馬永生，胡圣標，等.中國南方現今地熱特征[J].地球物理學報，2006，49(4)：1118-1126.

2016-03-14)

周毅(1989—)，男，碩士研究生，330013 江西省南昌市。