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重要礦場資源調查計劃——干熱巖

編著:地調科普辦    

干熱巖到底是地熱還是巖石?是不是有點糊涂?


1、干熱巖=地熱嗎?

還是讓專家來說吧!

干熱巖是埋藏于地下深處,溫度大于150℃,不含或含少量流體的致密不滲透的高溫熱巖體,主要為變質巖或結晶巖類巖體。它們埋藏淺,溫度在150℃以上,其熱能賦存于巖石中,被認為是極具戰略潛力的替代性清潔能源。

干熱巖也是一種地熱資源。但是,干熱巖是屬于溫度大于150℃的高溫地熱資源,而且其性質和賦存狀態有別于蒸汽型、熱水型、地壓型和巖漿型的地熱資源。干熱巖的成分可以變化很大, 絕大部分為中生代以來的中酸性侵入巖, 但也可以是中新生代的變質巖, 甚至是厚度巨大的塊狀沉積巖。干熱巖主要被用來提取其內部的熱量, 因此其主要的工業指標是巖體內部的溫度。

                                                                       2、除了青海,哪里還有干熱巖?

從理論上說,隨著地球深部地熱溫度越來越高,只要達到一定深度都可以開發出干熱巖,因此干熱巖又被稱為無處不在的資源。但就現階段來看,受限于當前的技術手段和成本,在那些淺部溫度高的地區開發干熱巖將會有更好的經濟價值。目前干熱巖開發利用潛力最大的地方,是位于全球板塊或構造地體的邊緣,構造活動劇烈,是地球釋放內部能量的主要區域,地熱資源十分豐富。

我國東南沿海地區、松遼平原、華北平原和青藏高原地區是干熱巖將來勘察開發有潛力的地區。特別是青藏高原南部,資源量巨大且溫度最高。

                                                                        3、為啥青海會有干熱巖?

這就要從干熱巖的成因來說。

根據地殼結構和成因機制,中國干熱巖資源主要可分為:高放射性產熱型、近代火山型、沉積盆地型及強烈構造活動帶型,各種類型成因機制不同。

1、高放射性產熱型干熱巖資源

類似于法國Soultz地區及澳大利亞Cooper盆地等高放射性花崗巖地區,中國東南沿海地區,地表及地殼淺部發育許多大型的中生代酸性花崗巖類巖體,該類巖體具有較高的放射性產熱特征,在殼源產熱和幔源產熱均理想的情況下大地熱流值可超過100μW/m2。在覆蓋層理想的地方,可以獲取理想的干熱巖資源。其熱成因模式如圖1所示。以燕山期大范圍形成的酸性巖體為賦存體形成干熱巖資源區。

圖1  高放射性產熱干熱巖資源區成因模式

2、沉積盆地型干熱巖資源

沉積盆地型干熱巖資源具有基巖覆蓋層較大、表層地溫梯度較大、增溫穩定的特點。深部熱源向上傳導到達覆蓋層時,由于沉積覆蓋層熱導率小的特點,阻止了熱量的散失。

本類干熱巖資源雖然地表熱流值并不太高,但由于熱量在淺部的聚集,其底部基巖巖體溫度可以達到150℃以上。由于沉積覆蓋層具有較高的地溫梯度,通常與水熱型地熱田共生。其熱成因模式如圖2所示。

2  沉積盆地型干熱巖資源成因模式

3、近代火山型干熱巖資源

近代火山型干熱巖資源和火山活動密切相關。國際上很多知名的干熱巖資源區均屬于這種類型。受底部未冷卻巖漿的作用,地表具有明顯的水熱活動現象。通常在較淺的地方就可以獲得較高的溫度,其成因模式如圖3所示。其熱源特征與底部巖漿活動歷史和巖漿活動特征密切相關。

3  近代火山型干熱巖資源成因模式

4、強烈構造活動帶型干熱巖資源

強烈構造活動帶型干熱巖資源分布在青藏高原。受亞歐板塊和印度樣板塊的擠壓,新生代以來青藏高原逐漸隆升,局部有巖漿底侵的存在,在這些區域可能形成理想的干熱巖資源,其熱成因模式如圖4所示。

4  強烈構造活動帶干熱巖資源成因模式

青海省處于全球地質構造最復雜、隆升速度最快、隆起最新的青藏高原北部,新生代以來,受印度板塊與歐亞板塊的碰撞擠壓作用,青藏高原發生強烈的隆升,青海省地質構造發生巨大變化。在這一特殊的地質作用下,印支—燕山期以來巖漿巖廣泛分布于全省,并造就了挽近期活動構造的展布變化及青海省特有的地質條件

近日,青海省水文地質工程地質環境地質調查院在青海共和盆地3705米深處鉆獲236℃的高溫干熱巖體,這是我國首次鉆獲埋藏最淺、溫度最高的干熱巖體,不僅實現了我國干熱巖勘查的重大突破,而且按照國際品質標準找到了高品質的干熱巖。這也是青海繼2009年在全國首次發現陸地可燃冰之后,在新能源領域的又一重大發現。據初步測算,地殼中3到10千米深處干熱巖所蘊含的能量極其可觀,相當于全球石油、天然氣和煤炭所蘊藏能量的數十倍。這一重大突破對開展干熱巖資源的深入研究、爭奪新一輪能源制高點具有重要意義,并且對改變地區能源結構和對經濟、社會的發展具有深遠的現實意義。

這次在青海共和盆地,科研人員先后攻克了地質選址、高溫鉆井、深孔高溫高壓測溫等關鍵技術,在成功施工的五眼干熱巖勘探孔中,均鉆獲干熱巖體。

同時,科研人員還采用地球物理、地球化學、放射性調查等綜合技術手段圈定干熱巖有利勘探區18,面積達到3000多平方千米

                                                      

5  青海干熱巖鉆探現場

                                                                    4、干熱巖備受關注,究竟為啥?

1、干熱巖用于發電 

目前,人們對干熱巖的開發利用,主要是發電。利用干熱巖發電技術可大幅降低溫室效應和酸雨對環境的影響,且不受季節、氣候制約。而且將來利用干熱巖發電的成本僅為風力發電的一半,只有太陽能發電的十分之一。

2、干熱巖用于供暖 

干熱巖因其得天獨厚的較高溫度,一旦成功開采出來,將是冬季供暖的良好熱源。但因其造價較高,對于面積較小的建筑供暖,高昂的成本是一般人難以承受的。因此,用干熱巖技術來進行集中供暖是比較合適的選擇。

 目前,除歐美等技術發達的國家外,世界上大部分國家對干熱巖領域的基礎地質勘察工作薄弱,勘察手段不完善,基礎研究不深入等,也制約了干熱巖資源的商業性開發。

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