確立干熱巖潛力靶區工作設計

童召軍

摘 要： 本文介紹了干熱巖的概念及特征，著重講述了確立干熱巖潛力靶區的工作思路、技術路線、評價方法等。意在為今后干熱巖靶區選擇提供可行的方向，并希望在此工作設計的指導下優選出干熱巖資源豐富的潛力靶區。

關鍵詞： 干熱巖；潛力靶區；技術路線；評價方法

引言：干熱巖是一種沒有水或蒸汽的、溫度較高、埋深較淺、有開發經濟價值的熱巖體。隨著化石能源的不斷消耗，以及越來越重的污染問題，清潔、高效的干熱巖逐漸受到世人的關注，摸清干熱巖資源儲量、完善干熱巖的評價體系、建立一套干熱巖的勘查開發方案是我輩地質工作者當仁不讓的責任。

一、指導思想

以地層學、地質構造學、地熱學等相關科學理論為基礎，依據區域內的地質、地質鉆探、物探、地震及涉及到區內地熱的相關地質成果報告等資料作為支撐，采用物化探技術、遙感解譯技術、地熱地質調查技術、巖礦測試等手段，進而形成對工作區干熱巖勘查評價的方法，圈定干熱巖潛力靶區。

二、技術手段及工作方法

擬采用的主要技術手段包括資料搜集、干熱巖地熱地質調查、遙感地質解譯、地球物理勘查、地球化學方法等，現分述如下。

1、資料收集

充分收集工作區內已有地質、地熱溫泉、煤田、礦山勘查等成果及地震、重力、航磁、大地電磁測深等地球物理勘探資料，從大的地質背景分析確定干熱巖可能存在的區域。

2、干熱巖地熱資源調查研究

干熱巖體的圈定必須重視高溫異常區域的地質結構和地質過程的調查研究，擬在工作區內開展干熱巖地熱資源調查工作，對有地熱顯示和具備干熱巖形成條件的地區，補充調查已有地熱顯示點水溫、水量、水質、熱儲類型、成井結構等；對重點區域沉積巖石類型和結構構造， 巖漿侵入類型、時代及空間分布， 火山活動的類型、時代及空間分布， 斷裂構造格架和斷層性質、活動性等， 地震類型、強度、震源深度等， 構造變形歷史和構造應力場特征等進行詳細調查研究， 建立重點區域地質構造演化過程和地質三維模型以及現今構造、巖漿、地應力、地熱狀態。

3、遙感解譯

采用多時相的航天TM熱紅外及多波段遙感信息，解譯工作區內的斷裂構造及其分布特征，圈定干熱巖地熱異常區的分布范圍，分析遙感地熱異常區的展布特征，為尋找干熱巖賦存區域提供依據。擬對工作區開展1：50萬比例尺的干熱巖地熱地質解譯；重點解譯區域為斷裂帶和溫泉出露區附近。

①解譯標志建立：根據不同的圖象處理方法，在對地物反射波譜特征研究的基礎上，結合影像單元的色、形、紋特征，建立地熱地質因子解譯標志。

②解譯圖編制：采用RS與GIS融合成圖技術，應用計算機進行人機交互式解譯，在GIS軟件的支持下對解譯圖進行分層管理，以便于對比和統計、計算。

③解譯成果：根據遙感影像解譯區內地貌特征、植被分布、斷裂構造及其分布特征，控熱及導熱構造，分析地熱異常區的展布特征，圈定干熱巖地熱異常區的分布范圍。

4、地球物理勘查

為查明區內地層結構，干熱巖的埋藏條件、巖漿巖的規模、產狀以及斷裂構造位置等，在干熱巖資源調查及遙感解譯的基礎上，采用大地電磁測深。根據工作區地熱地質條件布設合理點距、測距物探工作，以查明工作區內斷裂的分布與性質、地下潛凸區邊界及干熱巖埋深、裂隙發育程度等。

1、測深點的布置

使用森林羅盤儀在具體的觀測點上指示方向，坡角改正，用皮尺測量距離，以確定電極和磁棒布置位置，方位差小于0.2°。，點位差應小于0.5m。

2、電極的布置

本次勘探一共使用4個電極，其中每兩個電極組成一個電偶極子，為了便于對比、監視電場信號，其長度等于點距，把其中與測線方向一致的電偶極子叫做X-Dipole，與測線方向垂直的電偶極子叫做Y-Dipole。為了保證Y-Dipole的方向與X_Dipole相互垂直，用森林羅盤儀現場確定方向，誤差在0.5°以內，用測繩測量電偶極子的長度，誤差在0.5m以內。

3、磁棒布置

磁棒離GMS-07e應大于5m，為了消除可能對磁棒的干擾，兩個磁棒要埋在距離地面至少5cm的地下，用地質羅盤定方向使其相互垂直，且水平誤差控制在2°以內。工作人員要盡量遠離磁棒，盡量選擇遠離房屋、電纜、大樹的地方布置磁棒。試驗時兩個磁棒相隔2～3 m，平行放在地面上，兩個電偶極子也需平行。

5、地球化學方法

1、放射性元素采樣及化學分析

放射性元素的衰變生熱是地球內部驅動眾多深部構造熱過程的重要動力來源，也是巖石圈內熱場（溫度場）分布的主要控制因素。巖石中所含的天然放射性元素雖然很多，但只有鈾、釷、鉀3個元素因具有足夠的豐度且其半衰期可與地球的年齡相比擬而被列為主要生熱元素。因此，在工作區巖漿巖分布區采取巖石樣品，化驗其鈾、釷、鉀3個元素的含量，檢測巖石生熱率。

2、同位素樣品采集與化學分析

地球內部熱能可以通過斷裂構造系統和流體系統相結合， 更有效地傳至地殼淺部或地表。不同來源的流體具有不同的成分特征， 尤其是3H、 88Sr、34S、37Cl同位素成分特征， 所以可以通過對地熱流體或氣體成分及其同位素特征的研究來判別流體的來源和深度， 同時還可利用同位素地質溫度計來評價深部熱儲溫度。

6、建立干熱巖靶區地質模型

在對沂沭斷裂帶以東地區地熱地質條件進行充分分析研究的基礎上，選定構造區域的巖石、地層、巖漿活動、斷裂構造格架和斷裂活動、構造應力場，建立干熱巖賦存區地質模型，為干熱巖選區研究提供依據。

7、干熱巖地熱資源潛力計算

1、計算原則

地質開發實踐證明，巖石在橫向、縱向上都有一定的連續性，即巖石在一定尺度的空間上是連續分布的，這為干熱巖地熱資源量計算提供了現實基礎和理論依據。

2、計算方法

體積法又稱熱儲法或儲存熱量法。該評價方法將熱儲層巖體以及孔隙介質中賦存的地熱流體作為整體，計算相當于當地基準溫度 （當地平均氣溫） 而言，整個熱儲體積所蘊含的全部熱能量。體積法公式如下：

Q =ρCPV（Ti -T0）=ρCP Sh（Ti -T0） 。

式中， Q ：干熱巖資源儲量； ρ ：巖石密度；CP ：巖石比熱容；S：熱儲層或巖體面積；h：熱儲層或巖體厚度； Ti ：所計算深度的巖體溫度；T0：基準溫度（地表溫度）。

當工作區未有超過2000m鉆孔時，深度巖體的溫度 Ti 就只能用間接的方法推算出來。在穩態熱流狀態下的深部溫度可用下式推算：

式中： T0為地表溫度， q0為地表熱流值， A0為地表生熱率， Zi和 Ki分別為各層段的厚度和熱導率， A'和 Z'分別為底部生熱率和計算點地層的總厚度。

一般情況下， 為了簡單計算， 常用下式進行計算：

式中： K-熱導率； z-深度。

三、結束語

在先進的指導思想指導下，再配以合理、優化的工作方法和技術手段，定能科學的選出干熱巖潛力靶區，估算干熱巖資源儲量、建立干熱巖的評價體系，此體系將為以后干熱巖靶區的選擇起到示范作用。

參考文獻

[1] 陸川.王貴玲. 干熱巖研究現狀與展望[J].科技導報2015，33（19）：13-21.

[2] 楊方.李靜.任雪姣中國干熱巖勘查開發現狀.GEOTHERMAL ENERGY 2013.

[3] 藺文靜， 王鳳元， 甘浩男. 福建漳州干熱巖資源選址與開發前景分析[J]. 科技導報， 2015， 33（19）： 28-34.

[4] 曾梅香.李俊.天津地區干熱巖地熱資源的開發利用前景分析.地熱能.2006.