内蒙古赤峰市热水镇地热田热资源评价

【摘要】： 地热是新能源家族中的重要种类,对于改善能源结构意义重大。与石油、煤炭和天然气相比,地热资源释放出的温室效应气体很少,具有廉价、清洁、易开采、可直接利用和可再生等优点。我国的地热资源总量仅次于美国,居世界第二位,约占全球地热资源的7.9%。我国利用地热的主要方式是高温地热发电和中低温地热直接利用。内蒙古自治区地热资源的勘查与开发起步较晚,发现的地热点不多,地下热水资源相对有限,赤峰市热水镇为一天然热水矿泉,在该热水矿泉进行了包括地质、重力和地温测量等项内容的地质、地球物理野外勘查,并结合对以往既有勘探资料的分析,对地热田的热结构模型进行了深入研究,为正确评价该地热田地热资源提供了科学依据。同时对开发利用该地热资源发展当地经济和提高当地人民生活水平有十分重要的现实意义。 通过分析赤峰市热水镇地区地质构造特征,阴山断裂构造属于最古老的构造活动带,其活动一直延续到燕山造山活动时代,对本区的地质构造影响极大,与其斜交的八里罕断裂主要活动时期为燕山造山运动的末期。这一断裂在八里罕北部为北东—南西走向,以南变为南北走向。八里罕断裂在本区存在约100m宽破碎带,并发育有次级张性断层和裂隙。八里罕断裂现在还发生微小地震,说明其还在活动。本区除了南北走向的八里罕断裂之外,还存在北西—南东和北东—南西向的断裂系列。地热田正好在上述南北向、北西—南东向、北东—南西向及东西向断裂构造的交汇处,这些断裂构成了地热田热水上升的主要通道,与中生代燕山造山运动相伴的岩浆活动形成的花岗岩和古近纪岩浆活动相伴的玄武岩侵入体构成本区温泉的热源。研究区内地热田西临陡峻山区,东接平缓丘陵地带。两者的分界是南北走向的八里罕断裂,西部由前寒武纪结晶片岩、片麻岩和侵入岩等块状岩构成,东部凹陷上覆由侏罗纪火山岩和第四纪堆积岩所构成,下部为前寒武纪岩类。 做为地热流体主体的水的起源,可通过对其氢、氧同位素组成的分析而得。研究中分别采集温泉水样,地热田附近井水样和周边地表水样,并对它们进行了化学成分和同位素成分的测试及分析,结合氚浓度分析可知在离地热田向西、北部约10～20km远处的高海拔地区向地下渗透的天水为地热田热水的起源,推测这些天水约经80年以上时间才流动、滞留在本地热田。渗透到地下的天水到达深部后,主要以热传导方式加热成热水。根据热水中的化学成份、同位素分析数据,用各种地球化学、同位素温度计,估算浅部热水层和深部储集层中的热水的温度分别为100～110℃和140～150℃,因此本地热田热水属于天水起源的中、低温裂隙水。 为了探明地热田的基底构造和断层的位置,我们在该区进行了重力勘探。对所测重力数据进行了相应改正后得到了测区重力异常分布,该区重力异常具有西部高而向东方向逐渐变低的倾向。测区西北部还呈现局部的高异常。这正与该区西部为前寒武纪岩类,东部陷没,而上覆侏罗纪岩类的岩性分布特征相吻合。同时为了掌握地热田的热构造和范围,并选定开发有利地点的目的,在该区进行1m深和50cm深的地温测量。对测温数据进行各种改正后,绘制了50cm深、1m深地温分布图。由地温分布图可知地下的热水是向低高程方向流动的,并随着变浅逐渐朝南东向倾斜。 从热构造背景分析可知,本地区热背景具有略厚的地壳、稍低的大地热流和壳内相对低温的特征。在这样的地温条件下,壳内很难发生热水对流的现象。又从该区火山活动的分析研究可知,在地壳浅部形成地热田热源的大规模岩浆囊或岩浆固结所成高温岩体的可能性也是非常小的。这样,我们只能想象该地热田热水的热源为伴随构造运动所侵入的侏罗纪花岗岩和第三纪玄武岩体。因此,该地热田的热水循环模型推断如下:从地热田西、北部山区渗透到地下深部的天水,流到地热田下部,受由花岗岩和玄武岩侵入体所构成热源以热传导方式加热变成高温热水,再经该区发育的断裂、裂隙上升到浅部,并与浅层地下水混合,形成了该地热田浅部的热水储集层。根据以上分析和研究,给出该地热田的热结构模型。 通过放热量法、容积法和可采集热水量的方法评价地热储量。各种不同评价法给出的资源量大体都落在200～2000KW范围内。这些评价方法中,认为依放热量法所进行的评价最粗略的话,那么可信度较高的资源量应该是以容积法和可采集热水量来评价的190～900KW。这些资源的评价中已经考虑了具有最高温度150℃的储集层的存在,因此,又发生推算的资源量大幅上浮的可能性很小。根据已有资料记载地热田实际的热水总涌出量(总抽取量)为1400～2100m3/天,若按参考假设可采热水量为1200L/min(1730m3/天)及1500L/min(2160m3/天),则与其相应的发电量计算结果分别为252～720KW和315～900KW。 【关键词】：赤峰热水镇 断裂构造 热源 热水起源 地球物理调查 热构造背景 热结构模型 资源评价
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：P314.9
【目录】：

• 中文摘要4-7
• Abstract7-13
• 第1章 绪论13-23
• 1.1 论文研究的目的和意义13-14
• 1.2 地热资源的研究利用现状14-20
• 1.2.1 地热研究现状14-17
• 1.2.2 地热利用现状17-20
• 1.3 论文研究的主要内容和创新点20-23
• 1.3.1 主要内容20-21
• 1.3.2 创新点21-23
• 第2章 地热田资源评价方法及发电研究23-29
• 2.1 地热资源评价方法23-25
• 2.2 地热发电研究25-27
• 本章小结27-29
• 第3章 赤峰市热水镇区域地质构造及地下热水状态29-41
• 3.1 赤峰周边地区区域地质29-34
• 3.1.1 周边地质29-33
• 3.1.2 周边地质构造33-34
• 3.2 热水镇地质构造34-38
• 3.2.1 热水镇自然地理条件34-35
• 3.2.2 热水镇地质35-37
• 3.2.3 热水镇地质构造37-38
• 3.3 热水镇地下热水的分布状况38-40
• 3.3.1 地下热水的赋存条件及特征39
• 3.3.2 地下热水水化学特征39-40
• 本章小结40-41
• 第4章 流体地球化学调查41-77
• 4.1 调查内容及方法41-50
• 4.1.1 调查内容41
• 4.1.2 调查方法41-50
• 4.2 野外现场样品采集和分析结果50-54
• 4.3 地热流体的起源54-63
• 4.3.1 水的起源55-57
• 4.3.2 溶存化学成份的起源57-63
• 4.4 地下热水温度63-65
• 4.5 地下热水流动模型65-75
• 4.5.1 热水的混合状态65-70
• 4.5.2 浅部热水分布形态70-74
• 4.5.3 地热流体流动模型74-75
• 本章小结75-77
• 第5章 地球物理调查77-89
• 5.1 重力测量77-81
• 5.1.1 调查内容及方法77-78
• 5.1.2 重力异常分布78-80
• 5.1.3 二维断面80-81
• 5.2 地温探查81-88
• 5.2.1 调查内容及方法81-84
• 5.2.2 地温测定结果和分析84-88
• 本章小结88-89
• 第6章 地热资源评价89-109
• 6.1 地热构造模型89-97
• 6.1.1 区域构造89-91
• 6.1.2 宁城县热水镇地热田热结构模型91-97
• 6.2 地热资源量评价97-107
• 6.2.1 依据放热量法的评价97-99
• 6.2.2 依据容积法的评价99-102
• 6.2.3 依可采集热水量的评价102-104
• 6.2.4 发电可行性评价104-106
• 6.2.5 资源量以外的技术问题106-107
• 6.2.6 资源评价的总结107
• 本章小结107-109
• 第7章 结论和展望109-111
• 7.1 结论109-110
• 7.2 建议110-111
• 参考文献111-119
• 攻读期间发表的学术论文及其他成果119-121
• 已发表论文及专著情况119
• 参加科研项目119-121
• 致谢121

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