陽(yáng)江新洲地?zé)崽锘◢弾r基底放射性生熱率特征

周　毅　劉金輝　孫占學(xué)　楊立中

(東華理工大學(xué)水資源與環(huán)境工程學(xué)院)

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陽(yáng)江新洲地?zé)崽锘◢弾r基底放射性生熱率特征

周毅劉金輝孫占學(xué)楊立中

(東華理工大學(xué)水資源與環(huán)境工程學(xué)院)

通過(guò)對(duì)陽(yáng)江新洲地?zé)徙@孔系統(tǒng)取樣，經(jīng)分析測(cè)試和放射性生熱率計(jì)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(jié)合前人相關(guān)研究成果，計(jì)算出了新洲巖體的放射性熱流值和放射性熱流貢獻(xiàn)率。結(jié)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?zé)崃鞯?3.5%，且生熱率隨深度的增加呈下降趨勢(shì)。分析結(jié)果可為新洲地?zé)崽锷畈康責(zé)豳Y源調(diào)查評(píng)價(jià)提供巖石放射性生熱依據(jù)。

花崗巖放射性生熱率放射性熱流值放射性熱流貢獻(xiàn)率

我國(guó)東南沿海地區(qū)不同期次的花崗巖體大面積出露，孕育了我國(guó)著名的東南沿海中—低溫地?zé)釒А；◢弾r體與溫泉之間必定存在千絲萬(wàn)縷的關(guān)聯(lián)[1-2]。廣東省地?zé)豳Y源豐富，僅次于西藏、云南和福建，分布有大量的熱泉[3]，陽(yáng)江新洲地?zé)崽锉銥槠渲兄弧Ｐ轮薜責(zé)崽?00 m鉆孔揭露溫度104 ℃，溫度非常可觀，目前對(duì)新洲地?zé)崽餆嵩囱芯砍潭容^低，認(rèn)為以正常或偏高的大地?zé)崃鳛闊嵩碵4-6]，大地?zé)崃髦饕傻蒯崃骱偷貧r石放射性熱流提供[7]。此外，目前有關(guān)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(duì)該熱田基底花崗巖體的放射性生熱特征進(jìn)行分析，從而促進(jìn)該熱田進(jìn)一步開發(fā)以及為后期干熱巖資源調(diào)查評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

1　熱田地質(zhì)概況

新洲地?zé)崽镂挥趶V東省陽(yáng)江市陽(yáng)東縣新州鎮(zhèn)橫崗仔村，地理坐標(biāo)為東經(jīng)112°15′26″，北緯21°53′33″，熱田區(qū)地形北高南低。區(qū)內(nèi)主要出露震旦系砂巖、頁(yè)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?guī)r體局部蝕變明顯。熱田區(qū)新構(gòu)造斷裂十分發(fā)育，發(fā)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(cè)試

在新洲地?zé)崽飳?duì)1 000 m鉆孔進(jìn)行了系統(tǒng)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(xì)粒花崗巖。在完成野外取樣工作之后，對(duì)所有樣品進(jìn)行了核對(duì)、清洗、晾干和切塊等室內(nèi)處理，并制備了U、Th、K2O含量外檢樣品，測(cè)試由澳實(shí)廣州分析測(cè)試中心完成，測(cè)試方法：①U和Th含量測(cè)定采用ICP-MS溶液法，數(shù)據(jù)精度在±10%以內(nèi)，檢測(cè)下限為4×10-6，上限為1 000×10-6；②K2O含量測(cè)定采用X射線熒光光譜法，檢測(cè)下限為0.01%，上限為50%，測(cè)試精度誤差在±5%以內(nèi)。巖石密度測(cè)試在東華理工大學(xué)實(shí)驗(yàn)室采用蠟封法完成，測(cè)試試樣如圖1所示，測(cè)試結(jié)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(cè)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(shí)間內(nèi)由放射性衰變所產(chǎn)生的能量，計(jì)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(jì)算結(jié)果見表2。

表1　樣品密度、U、Th、K2O含量測(cè)試結(jié)果

表2　巖石放射性生熱率計(jì)算結(jié)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(dòng)較明顯；在-720～-1000m段，巖體放射性生熱率約2.0μW/m3，波動(dòng)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(shì)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(jù)上述計(jì)算結(jié)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?zé)崃髦械呢暙I(xiàn)率為33.5%。可見，基底花崗巖體的放射性生熱對(duì)新洲地?zé)崽镉休^大的熱量貢獻(xiàn)。

3　結(jié)　語(yǔ)

對(duì)新洲巖體進(jìn)行了取樣并分析測(cè)試了巖體樣本密度以及U、Th、K2O含量，經(jīng)計(jì)算獲得了巖體放射性生熱率值，在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析了巖體放射性生熱率隨深度的變化特征，并對(duì)巖體的放射性熱流值和放射性熱流貢獻(xiàn)率進(jìn)行了計(jì)算，對(duì)于新洲地?zé)崽锷畈康責(zé)豳Y源調(diào)查評(píng)價(jià)有一定的參考價(jià)值。

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

[2]胡郁樂(lè)，張惠.深部地?zé)徙@井與成井技術(shù)[M].武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，2013.

[3]文東光，揚(yáng)齊青，孫曉明，等.中國(guó)地?zé)豳Y源管理信息系統(tǒng)[M].北京：地質(zhì)出版社，2010.

[4]汪集腸，熊亮萍，龐忠和.中低溫對(duì)流型地?zé)嵯到y(tǒng)[M].北京：科學(xué)出版社，1993.

[5]陳墨香，旺集腸.中國(guó)地?zé)豳Y源的形成特點(diǎn)和潛力評(píng)估[M].北京：科學(xué)出版社，1994.

[6]袁建飛.廣東沿海地?zé)嵯到y(tǒng)水文地球化學(xué)研究[D].武漢：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)，2013.

[7]趙平.中國(guó)東南地區(qū)巖石生熱率研究[D].北京：中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，1993.

[8]袁玉松，馬永生，胡圣標(biāo)，等.中國(guó)南方現(xiàn)今地?zé)崽卣鱗J].地球物理學(xué)報(bào)，2006，49(4)：1118-1126.

2016-03-14)

周毅(1989—)，男，碩士研究生，330013 江西省南昌市。