地熱資源評價與分析
——以黑龍江某地區為例

戈藝然

(吉林大學地球科學學院，長春 130000)

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地熱資源評價與分析
——以黑龍江某地區為例

戈藝然

(吉林大學地球科學學院，長春 130000)

地熱能是一種新型能源，具有可持續利用、低污染、成本低等優點，且地熱能資源開發成本較低、設備簡單，具有很強的市場競爭力。黑龍江省東南部某地區為敦密斷裂和斷裂地質構造，這為地熱形成了有利的條件。通過對黑龍江某地區地熱資源的分析，對地熱能的勘察和發展有了新的認識。

地熱資源；黑龍江；評價；分析

1 地質概況

1.1 地層

該區域地層主要有：上元古界張廣才嶺群新興組、古生界泥盆系上統歪鼻子組、二疊系上統開山屯組，中生界三疊系上統西土山組、侏羅系中統帽兒山組等。

1.2 地質構造

在該地區發現了兩大巖石圈斷裂，一是敦密巖石圈斷裂，該斷裂的走向是東北向，斷裂帶呈東南走向，50°左右傾角，10～20 km的斷裂帶寬度。該地區的巖石圈以往就發生過多次活動，出現了擠壓的情況。因此，區域內很多次次級斷裂都受到其控制，而火山及巖漿活動又受到次級斷裂的控制。二是牡丹江地區巖石圈斷裂，在規模上比敦密斷裂小，主要分布在牡丹江市及東京城鎮連線的東側，走向呈南北向或北北東。斷裂帶呈西北方向，傾角較陡，有幾處地段出現了擠壓和逆沖性質。圖1為黑龍江省東南部大地構造分區圖。

圖1 黑龍江省東南部大地構造分區圖Fig.1 Geological division of the southeastern part of Heilongjiang province

2 熱的來源分析

2.1 上地幔隆起

海浪盆地坐落于張廣才嶺幔坳區亞布力凹陷和太平嶺凹陷之間的牡丹江隆起帶，隆起地帶分布走向是東北，東北部與佳木斯幔隆區相連。莫霍面深度平均為37 km，由北東向西南逐漸變深，但在幔坳區內地殼相對較薄，熱能外溢，易于形成地溫梯度相對較高的地溫場，圖2為黑龍江省莫霍面深度及構造圖。鏡泊地熱孔終孔深度1 579.40 m，經物探測井，在孔深1 550 m處，測得水溫為54.78 ℃，自260 m至井底平均地熱增溫率為2.629 ℃/100 m。

圖2 黑龍江省莫霍面深度及構造圖Fig.2 Depth and tectonic map of Moho surface in Heilongjiang province

2.2 花崗巖體分布

熱流量=地溫梯度×巖石導熱率。從公式可見，一定的區域內地溫梯度變化不大時，熱流量大小主要與巖石導熱率有關。地球物質中含數量不多的放射性元素，如U、Th、Ra、K40等，它們自發分裂蛻變時，放出大量的熱。花崗巖類的酸性巖石，平均每噸每年由U發出的熱量為2.3 cal，由Th發出的熱量為2.1 cal，由K發出的熱量為0.5 cal，即平均每1 m3的花崗巖類巖每年發出13.7 cal的熱量；玄武巖類3.8 cal熱量。顯然酸性巖類產熱量高于其他巖石，圖3為黑龍江省花崗巖分布圖。

圖3 黑龍江省花崗巖分布Fig.3 Distribution of granite in Heilongjiang province

3 地熱勘查方法和手段

3.1 水文地質測繪

在地熱勘查中將側重點放在調查構造與巖漿巖調查，地下水的賦存、運移、動態調查，地下水的溫度及水化學特征調查等。弄清勘查區地層結構、地質構造、巖漿巖分布、地溫場特征、水化學特征及地下水動力場特征等地熱地質背景，以研究區域熱源背景及熱水形成機制，確定地熱勘查工作的重點區及勘探靶區。

3.2 地球物理勘探

這是一種有效、快速、經濟的勘測和評價方法，其主要功能是探測勘查區的地質構造特征及含水破碎帶和熱儲層的分布。因為物理勘探方法有特殊的使用范圍限制，所以在實際工作中，應在地熱物探工作的基礎上，尋找每種物探方法在地熱勘查中的適用方法。

第一，重力勘探研究表示，隨著地質年代的不斷變化，地層、巖石的疏密度有不斷增大的規律。當布格重力不正常的時候，正值與負值之間的分布情況使基巖面起伏變大，其分布規律顯示：在凸起區域的表現是正異常，在凹陷區域表現為負異常，并與兩坳一隆的構造的分布形式相同。在重力異常密集線性地區，一般都會表現出斷裂的部位。第二，大地電磁勘查方法表明，地層電阻率在地表較淺的部位轉折不明顯，隨著地層的不斷深入，電阻率增加，古生界與中新元古界電阻率變化大。大地電磁在體現基巖面起伏、地層大體分層和判斷斷裂的走向趨勢方面都有很好的效果。第三，磁法勘探的方法表明，在全部地層中，磁性呈現的是相對逐漸過渡的變化，奧陶系為磁性的最低點，在逐漸向老地層和新地層方向呈現增高趨勢，而侏羅系的磁性表現出的是突變的本質。航磁的不正常和基底起伏基本是一致的，航磁異常值高，基底表現為凸起，航磁異常值低，基底表現為凹陷。第四，人工地震勘探的方法表明，隨著地層由新到老的變化過程，不同時期地層的地震波速也在不斷變化。在館陶組、石炭-二疊系底面折射的能量比較強，具備一定的持續性，可以用作分層的根據。特別是在新近系沉積比較厚的區域，效果十分顯著，而在基巖淺埋區域里，分層效果則不是很明顯。

3.3 水文地球化學勘查

水文地球化學調查是通過分析地下水中元素及其同位素的組成，研究元素及其同位素的遷移、富集和分散規律，從而揭示地熱流體的成因、徑流補給和儲存介質。在深層隱伏地熱勘查中，開展水文地球化學勘查，能有效認識和揭示地熱成因。

4 地熱能概述與發展前景

地熱資源的勘探必須克服三方面困難：地熱田的具體位置；地熱田是否具有足夠的循環介質，如水或氣體等；地熱井的具體施工深度。任何一個方面的不確定性都有可能出現有熱無水或有水無熱的情形。此外，由于地熱資源的位置特殊性，深層地熱井深度和施工孔徑都比較大，所以鉆井施工能否達到地熱資源所在層面成為了地熱資源勘探的一大難點。

如何勘探出地熱資源所在位置、確定地熱井施工位置及具體深度，從而對地熱資源進行全面開發與利用，是我們需要突破的“瓶頸”問題。目前，綜合利用各種物探方法進行地熱資源的勘探，是主要的勘探手段。物探工作是地熱資源勘探的重要組成部分，綜合物探方法的使用，提高了勘查精度，有利于對勘查地點進行地質條件、地熱資源量、熱儲特征進行正確分析與評定，便于后期對地熱能的開發與利用。

[1] 藺文靜，劉志明，王婉麗，等.中國地熱資源及其潛力評估[J].中國地質，2016，(21)：121-122.

[2] 王貴玲，劉志明，藺文靜，等.中國地熱資源潛力評估[C]//第十三屆中國科協年會第十四分會場——地熱能開發利用與低碳經濟研討會論文集，2016.

[3] 汪集旸，胡圣標，龐忠和，等.中國大陸干熱巖地熱資源潛力評估[J].科技導報，2016，30(32)：110-111.

Evaluation and analysis of geothermal resources—a case study of a certain region in Heilongjiang

GE Yi-ran

(College of Earth Sciences,Jilin University,Changchun 130000,China)

Geothermal energy is a new type of energy,which has the advantages of sustainable use,low pollution and low cost. The development cost of geothermal energy resources is low and the equipment is simple with strong market competitiveness. A region of southeastern Heilongjiang province is the compact and fractured geological structure,which is favorable for geothermal conditions. Through the analysis of geothermal resources in a certain area of Heilongjiang,a new understanding of geothermal energy investigation and development is made.

Geothermal resources; Heilongjiang; Evaluation; Analysis

2017-01-22

戈藝然(1987-)，女。

P314.3

A

1674-8646(2017)06-0052-02