全国圈定四种类型干热岩靶区

摘要：全国干热岩资源潜力评估结果显示，中国大陆3.0~10.0km深处干热岩资源相当于856万亿t标准煤。同时提出不同类型干热岩的成因机制，初步确定了中国具备开发潜力的干热岩勘查开发靶区，施工了福建漳州干热岩1井。
1.项目概况
1 e: Q6 ^, A; a3 W: }( {+ I/ C& i2012年开始，国土资源部组织中国地质调查局开始了我国干热岩资源调查评价的前期论证，初步形成了我国干热岩勘查开发实施方案。2013年开始，中国地质调查局部署了“全国干热岩资源潜力评价与示范靶区研究”项目。项目周期为2013—2014年。主要目标任务为通过综合调查我国干热岩资源赋存的地热地质背景，基本掌握干热岩资源赋存特征及分布状况，建立中国干热岩靶区选址评价指标体系，圈定中国干热岩勘查开发的有利目标区，为干热岩示范工程选址提供前期场地和技术支持。通过项目实施，评价了全国干热岩资源潜力，分别在福建、广东、海南、湖南、东北、青藏高原东北缘等地区开展了干热岩资源调查评价工作，在此基础上圈定了中国干热岩资源勘查远景区并开展了东南沿海地区干热岩资源潜力调查，实施了中国首个干热岩科学钻探。
2.成果简介
（1）统一编制了1∶500万中国大地热流图、中国大陆居里面深度图、中国大陆酸性岩浆岩体分布图、中国大陆控热构造图，建立了全国深部地热结构数据库，在此基础上建立了中国干热岩靶区选址的指标体系，包括大地热流、热储岩性、覆盖层厚度、居里面埋深、地应力（构造历史）、放射性生热率、地温梯度、区域经济8个指标，初选了中国干热岩资源有利目标区（图1、图2）。取得了全国干热岩资源潜力评价的基础参数，建立了全国干热岩资源潜力评价模型。通过计算，中国大陆3.0~10.0km深处干热岩资源总计为2.52×1025 J，略高于美国干热岩资源的估算结果(不包括黄石公园地区，美国干热岩资源量为1.67×1025J)，相当于856万亿t标准煤。其中，位于深度3500~7500m之间，温度介于150~250℃的干热岩储量巨大，约为6.3×106EJ，按2%的可开采储量计算，也将获得126000EJ的热能。

                               
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图1 中国大陆地区热流分布图

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图2 全国航磁居里面深度图

$ _+ ]. e# _: ^+ [; O) s2 _（2）完成了中国干热岩资源成藏模式研究。提出不同类型干热岩成因机制，圈定了各类型干热岩资源重点靶区。结合干热岩热成因机制，将中国干热岩资源划分为4种类型，分别为高热流酸性岩体型、沉积盆地型、近代火山型和强烈构造带型。
- p' g  y3 l+ _! {' c: O高热流酸性岩体型干热岩：主要集中在隐伏与半隐伏花岗岩地区。酸性岩体在中国分布广泛，面积约90.9万km2，约占国土面积的10%，中国花岗岩主要出露在中国东部，特别集中粤、闽、桂、赣、湘等省，花岗岩面积占全国的40%~60%，这些地区壳源热流占有较大比重，是中国高热流酸性岩体干热岩资源分布区。重点研究了东南沿海漳州地区深部热结构，综合绘制了漳州地区热结构特征图，真实反映出地表到居里面深度的岩性结构、放射性产热特征、温度变化以及热流变化特征。漳州地热田地温梯度相对稳定，放射性集中层厚度为10km，幔源热流所占比例为39.6% 。
沉积盆地型干热岩：靶区具有覆盖层大、大地热流和居里面深度较大的特点。沉积盆地基岩面的起伏形成基底隆起和凹(坳)陷格局，对区域地温场和地表热流的分布起着控制作用。由于盆地基底之上覆盖层厚度大、热导率低，使得基底隆起区的大地热流值大于凹陷区的大地热流值。与沉积盖层相比，基岩的热导率大得多。当来自深部的热流遇到热导率小的沉积盖层时，就会向热导率大的基岩凸起部位集中，使凸起区具备相对更高的大地热流值。因此，具有良好隔热保温作用的古近系—新近系、第四系覆盖层的沉积盆地是寻找干热岩的良好靶区。中国沉积盆地主要包括华北平原、河淮平原、苏北平原、松辽盆地、下辽河平原、汾渭盆地、鄂尔多斯盆地、四川盆地、江汉平原、河套平原、银川平原、西宁盆地、准噶尔盆地、塔里木盆地等。
近代火山型干热岩：与强烈构造带型干热岩资源的热源具有相似之处，两者均在上地壳存在局部的高温熔融体，从而引起了局部的热异常。两者的区别在于热源向浅层侵入的途径不同，近代火山型干热岩资源的热源是由于深部热扰动（岩浆活动）引起的热源沿火山通道向浅部运移，以致喷发出地表，热量与岩浆喷发时间以及岩浆冷却速度有关。而后者则是地幔物质沿着深大断裂进入上地壳而形成浅部热异常。中国近代火山型干热岩靶区主要分布在腾冲、琼北、长白山、五大连池等地区，一般属于冷壳热幔型热结构，其热源特征与底部岩浆活动历史和岩浆活动特征密切相关。
强烈构造带型干热岩：主要分布在板块接触带。板块边界是最重要的活动构造带，因而形成现代活动造山带及强烈活动的地震带和火山带。作为活动构造中最活跃的因素，活动断裂对于酸性侵入岩隆起具有重要的指示作用。一是活动断裂往往切割地壳较深而且形成了软弱的结构面，使深部酸性岩浆易于侵入，其年龄与断裂活动年龄紧密相关，因此往往较年轻；二是岩浆岩的侵入在局部打破了断裂原有的空间几何结构和变形特征，这种调整作用在侵入岩体上加剧了其隆起。中国青藏高原处于地中海-喜马拉雅地热带，地热资源的生成与地球岩石圈板块发生、发展、演化及其相伴的地壳热状态、热历史有着密切的内在联系，特别是与构造应力场、热动力场有着直接的联系。
/ Z( W/ C$ I) m3 p  I; w3 e（3）开展福建漳州干热岩1井施工。2013—2014年，中国地质调查局组织完成了全国干热岩资源潜力评价与示范靶区研究，在东南沿海地区圈定了8个干热岩勘查优先靶区，完成了干热岩综合地球物理勘查。2014年，开展了福建省区域重力、重力剖面以及大地电磁测深等物探工作，结合大地热流、酸性岩体分布、居里面埋深和区域构造特征，最终确定福建漳州地区居里面隆起且酸性岩体分布广泛，是中国干热岩开发的有利靶区。同时，确定了中国第一口干热岩科学钻探孔位，2015年5月21日干热岩科学钻探在福建漳州龙海东泗村正式启动（图 3），标志着中国干热岩勘查开发进入实践探索阶段。通过实施科学钻探，将进一步探索深部干热岩赋存特征和成因机制，评价干热岩资源潜力，为中国实现干热岩开发利用提供科学依据。

                               
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图3 2015年福建干热1井开钻现场

3. 成果意义
" N9 c* `8 e7 \9 c, v8 T开启了中国干热岩勘查开发的大门，使各科研院所及各省勘查队伍开始认识了干热岩这种新的可再生能源，为全国干热岩资源的开发奠定了理论基础。同时推动了中国干热岩勘查开发技术（增强型地热系统）的研发。在前期工作的基础上，极大地推动了地方政府和商业性投资对干热岩开发的兴趣，为中国干热岩资源示范工程建设提供了前期的基础技术储备。
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