臺灣海峽及周邊地區地熱潛能與應用研究

莊慶祥 胡祥云 馮建赟 鄭霜高 莊公勛 姜兆鈞 莊碧彥

（1 福建省祥和地熱開發有限公司院士專家工作站 福建漳州 363000 2 中國地質大學（武漢）地球物理與空間信息學院 湖北武漢 430074 3 中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院 北京 100089）

0 引言

國家主席習近平2020 年9 月在第75 屆聯合國大會上莊嚴宣布中國二氧化碳排放力爭于2030 年前達到峰值，努力爭取2060 年前實現碳中和。奔向低碳的核心就是能源轉型，由常規的化石燃料能源轉向可再生能源。2019 年我國非化石能源占總能源的比重是15.3%，到2030 年需要達到25%，到2050 年需要達到60%。

地熱能來自地殼深部，不受季節、晝夜和天氣的影響，源源不斷地供給熱能，在可再生能源中利用系數最高，故地熱能相對于其他的可再生能源具有更高的能效價值。世界各國都將地熱能作為能源轉型的重點選擇，因為它具有最可信賴的巨大潛力。我國具有地熱資源的優勢，尤其是西藏—滇西地熱帶和臺灣海峽及周邊地區，加強地熱能開發利用有助于我國實現“雙碳”目標。

毫無疑問，地熱資源的溫度越高，其利用價值也越高。2006 年美國麻省理工學院的研究報告 《地熱能的未來——21世紀增強地熱系統對美國的沖擊》引發了世界的矚目，干熱巖再次成為世界前瞻性研究的熱門領域，各國地熱界都希望積極投入研究，搶占這塊地熱開發新高地，從地下3～10 km 深度獲取更高品位（設想能達300～400 ℃）的地熱資源。

中國是能源消費大國，又面臨節能減排的“雙碳”目標，中國地熱工作者理應擔起責任，為干熱巖開發作出貢獻。中國沒有活火山，怎么找出隱伏于地下的干熱巖資源，需要探索新思路，這是本項研究的出發點。利用多年積累的研究區地質構造、地熱地質、礦床地質、地球物理、地球化學、地熱勘查與開發利用等各方面資料，對該地區開展了多領域、多學科、多技術的綜合研究。

1 研究區地質構造和地熱背景

研究區東起中國臺灣省，向西跨越臺灣海峽，至福建全省并含廣東北部、浙江南部和江西東部，總面積約50 萬km2。

全球性環太平洋地熱帶循太平洋板塊西緣，沿菲律賓北上，經中國臺灣省，往日本，再至俄羅斯勘察加。研究區地處中國國土疆域的東南，臺灣省就在環太平洋地熱帶上，臺灣海峽及大陸東南沿海屬于瀕臨該地熱帶的地區（圖1），這對于研究該區的地熱背景是有利條件，占了地質構造的優勢［1］。

圖1 研究區在全球地熱帶的位置圖

從中國大地構造單元劃分來看，研究區屬于武夷—云開—臺灣造山系。從構造體系看，研究區地質構造主體受一系列NNE 方向的大斷裂控制，如圖2。另大陸南部地區受南嶺緯向構造帶的影響，有少量E-W 向斷裂。臺灣海峽因海域覆蓋使地質工作程度明顯不足，但少量地球物理勘查剖面顯示海峽主要受NNE 方向的大斷裂控制，即大陸和臺灣島顯示的構造特征一致［2］。

圖2 研究區構造體系圖

鑒于本區大地構造以NNE 向為主導方向，上述8 類地質響應也包含了這個基因特征，使得總體上表現出9 個地熱帶，也以NNE 向為主（圖4）。

圖3 臺灣海峽地殼剖面圖［4］

2 尋找深部高溫巖體的綜合地質響應

世界高溫地熱田大多與全球火山帶吻合，是活火山及其淺地殼的巖漿房為地熱田提供了超高溫的熱源。研究區沒有活火山的條件，運用逆向思維方法考慮：如果具備深部熱物質上涌、運移、調整、分異、變異、交換（能量）活動的異常，就會在地殼淺部產生8 種地質響應［5-9］。

隨著社會經濟的不斷發展，人民生活水平日益提高，對于菜、肉、蛋、奶的需求量不斷增加，在市場需求的刺激下，我國養殖業不斷發展壯大，以肉雞為例，養殖肉雞的技術、飼料、疫苗越來越科學、合理，但與此同時養殖場內肉雞數量越多，每天的廢物排泄量越大，養殖場周邊環境越來越惡劣，肉雞疫病爆發越來越頻繁，反過來影響了養殖戶的經濟收入和消費者的身體健康。筆者將在本文中重點對環境控制與肉雞疫病防治的關系進行闡述，探討通過凈化養殖場及其周邊環境防治肉雞疫病的有效性，為我國養殖業發展和生態環境凈化提供思路。

（1）區域地貌受新構造活動斷裂控制，尤其臺灣海峽活裂谷新生代沉降帶是喜山期大幅度沉降，地幔上隆與地殼下凹，鏡像倒影，這屬于深部高溫巖體派生的成山成盆地形地貌異常地質響應。

完善的培訓與開發體系應該從培訓需求分析、培訓計劃、培訓實施、培訓效果轉化和培訓效果評估的各個階段考慮員工的需求，提供符合員工崗位需求、符合員工發展需求的培訓內容，強化與員工的溝通，盡可能的通過培訓達到促成員工成長和發展的目標。提供符合員工需求的多元化的培訓方式，并通過制度化的形式推動培訓效果的轉化。高成就動機的員工最關注的就是自身的發展問題，培訓與開發是實現員工發展的主要手段，是提高員工的滿意度，獲得員工認可和信任的推動性的環節。

Study on yield and characteristics of starch from different varieties of sweetpotato

（3）新構造期的構造形變和應力場因“年輕力壯”更具生命力，對地熱資源的形成和賦存具備優勢，而且也與深部高溫巖體有依存關系。對海門島上巨型巖脈進行激光剝蝕等離子質譜鋯石U-Pb 定年，給出了最年輕的年齡為61.5 Ma，而周圍的花崗質巖石大多＞90 Ma。這體現了深部高溫巖體派生的構造應力場異常地質響應。

在初中數學課堂中，學生學習的雖然是數學知識，但是對于其能力的培養卻是全面的。提高數學課堂質效的有效途徑不僅是教師在課堂教學方式上的創新，還要充分調動學生的主動性和創造力。我們在課堂上需要為學生創設能夠創新的環境，如通過典型例題來引導學生思考探索，讓學生通過自己的思索運用多種思路進行解題，以此來激發學生的創新意識。要先激發學生的創新意識，才能夠培養其創新思維能力。

（4）閩臺梯級過渡帶NE 向新構造活動斷裂帶數不勝數，另還有NW-NWW 向新構造活動斷裂帶成群分布。5 條NW 向活動斷裂帶延伸進入臺灣海峽內，被海峽內一系列NE 向新構造活動斷裂帶所切割。這里地殼厚度是中國境內最薄的，殼幔異常最突出，深部熱物質沿深活動斷裂上涌、運移、變異、交換，大地熱流值高。這就是深部高溫巖體派生的新構造斷裂活動異常地質響應。

（8）喜山期的基性巖漿活動在NWW-NEE 現代應力場作用下，受NWW 與NNE 向2 組新構造活動斷裂帶控制，噴出玄武巖漿，分布于寧化、泰寧、明溪雪峰、龍海鎮海、漳浦佛曇等地。臺灣海峽澎湖列島大范圍第四系玄武巖分布區與漳浦玄武巖大范圍分布區存在地幔對流圈，映襯臺灣海峽地幔熱柱構造的存在。這些構成與深部高溫巖體派生的火山與巖漿活動異常地質響應

（6）統計研究區1900—1980 年≥4.7 級地震總數1 255次，其分布依次為：臺灣外海亞地震區占66.06%，臺灣島亞地震區23.75%，臺灣海峽亞地震區9.72%，福建沿海亞地震區0.40%，福建內陸亞地震區0.16%［10］。各分區地震強度、頻度與密度變弱趨勢十分明顯，與研究區地熱梯級變化規律與特征十分相符，與地質響應的增強完全吻合一致，故稱其深部高溫巖體派生的地震地質災害異常地質響應。

隨著認識的深入和檢測手段的進步，生長痛也被認為與兒童的痛閾密切相關——就這個觀點而言，筆者覺得特像一句廢話，這個世界上似乎還沒哪種疼痛與痛閾是無關的呢，這句話用非學術語言來講就是，生長痛跟孩子怕疼不怕疼有關！

（7）閩臺梯級過渡帶的地熱顯示，溫泉分布受NE 向主干斷裂控制，NE 向成帶、NW 向成塊的規律十分明顯，自西向東、由北至南方向梯度增強趨勢明顯。這印證了深部高溫巖體派生的地熱異常地質響應。

（5）深部高溫巖體派生的地球物理地質響應表現在布格重力異常分布呈現：福建沿岸基本上是低值異常，海峽中部為NE 向展布的重力高異常帶，至海峽東部基本成為低值異常帶，但NE 向的分帶被NW 向的斷裂分割成塊。磁異常也保留NE 方向為主。地球化學勘查表明，區內構成異常的烴類主要來源于深部熱解成因。測區有較豐富的深部成因烴類，推測廈澎坳陷應具有良好的油氣遠景，高溫干熱巖地熱資源非常豐富。

根據深部熱物質上涌、運移、調整、分異、變異、交換（能量）活動引發8 類地質響應的強度大小和分布規律，對研究區內殼幔密度結構、磁性結構、電性結構、地震波速結構進行刻畫，從中探尋構造地熱帶、地熱深部熱物質活動與深部高溫巖體等的疊加程度［11-12］，判斷識別出當地潛在的超高溫、高溫、中高溫、中溫或中低溫地熱條件，遴選出3～10 km 深度內干熱巖地熱資源富集帶和段塊，分級確定為干熱巖重點工作靶區和次重點工作靶區，如表1 所列和圖5 所示。

從江西鷹潭到臺灣花蓮的簡易地殼剖面（圖3）可見：臺灣島的大部分連同臺灣海峽與大陸是共同構成大陸型地殼。僅在臺灣島的東部沿海，花蓮—臺東斷裂是1 條超巖石圈斷裂，即太平洋板塊與亞歐板塊的縫合線位置，太平洋板塊俯沖到了亞歐板塊之下［3］。

圖4 臺灣海峽及周邊地區地熱帶分布圖

3 優先遴選重點工作靶區

3.1.2 起壟覆膜：采用單行定植，行距可根據骨架間距確定，絕大多數的大棚骨架間距都是100厘米，在骨架正下方挖定植溝，將剩余1/3的化肥撒施到定植溝中，把土糞肥拌勻后起壟，壟高25厘米，上壟寬40厘米，下壟寬60厘米，然后覆膜。如果使用滴灌，在上壟臺中挖1小溝。如果滴水過多，可以流在小溝內，壟臺上不會存水過多，影響青椒生長。如果不采用滴灌，壟臺要做成龜背形，覆膜時要拉緊、壓嚴、蓋實。塑料大棚可選用黑色地膜，因大棚定植時地溫已經達到青椒根系生長的要求，黑色地膜可有效抑制雜草。

表1 臺灣海峽及周邊地區地熱重點工作靶區圖

圖5 臺灣海峽及周邊地區地熱重點工作靶區圖

最后對研究區初步估算了干熱巖地熱資源量，計算見式（1）。

式中：Q 為熱量；ρ 為巖石密度；cp為巖石比熱容；V 為巖石體積；T-T0為溫度差。

為便于統計和對比，分別對9 個地熱帶蘊含的地熱資源量估算，其總量為2.837×1024J，相當于標準煤96.84×1012t（表2）。另計算了各地熱帶的地熱資源密度，即平均每平方千米所含的資源量，其中以臺東呂宋島弧地熱帶和臺北琉球島弧地熱帶為最大，其值在2.68×108t/km2。

表2 臺灣海峽及周邊地區地熱帶地熱資源估算

4 下一步工作設計

雖然研究區內包含了數十個已勘探開發的地熱田，也有為其它目的進行的地區（礦區）或區域性地質勘查，但對于本項地熱研究主題來說總體水平只相當于預可行性勘查階段，在此基礎上遴選了重點工作靶區和次重點工作靶區，目的是可供結合投資可能和地方的需求來選擇投入勘查階段的工作。

預可行性勘查研究成果是直接為下一步可行性勘查服務的，它避免可行性勘查漫無目的地進行，而且提供了戰略選擇。下一步的工作可以2 種方式進行：

（1）區域性地球物理勘查大剖面掌握全區大格局。如能申請到國家項目支持或大集團公司有意投入，從全局戰略可以進行2 條地球物理大剖面勘查，用大地電磁測深MT 方法探測到10 km 深度。其位置示意如圖4 和圖5 中的臺北—福州—南城縣剖面I 和臺東—漳州—安遠縣剖面Ⅱ布置，大致NW292°方位。因為本區域大地構造以NNE 方向為優勢，所以大剖面方向NWW，戰略性地跨越了臺灣省、臺灣海峽和大陸沿海地區，此項勘查可以查明區域地質構造格局，亦補充臺灣海峽的資料欠缺。

（2）在閩臺梯級過渡帶上地殼的基底巖石以燕山期花崗巖為主，巖漿巖對礦產資源的控制作用，表現在矽卡巖型及熱液型鐵礦，如上湖鐵礦、徐嶺鐵礦等。另巖漿巖還控制銅、鉛、鋅、銀礦，以及稀有礦產。臺灣海峽活裂谷下部基底巖石也是燕山期花崗巖及喜山期新花崗巖。這些可以說明深部高溫巖體派生的成巖成礦異常地質響應。

（2）分散投資商可據自身優勢選擇某處或某幾處重點工作靶區投入。一般是當地開發商可以利用就地優勢（地理、經濟、資金等），選擇靠近當地的重點工作靶區（或次重點工作靶區），投入地熱可行性勘查，即運用地質、地球物理和地球化學結合的綜合勘查手段，在進一步查明地下地質構造的基礎上，構建起干熱巖地熱地質概念模型，認清潛在的熱源、熱儲和蓋層格局，就可以明確地選定高溫深井的位置，轉入勘探鉆井。

所以說，當我們有著快樂的情緒時，學生就會容易接納我們，他們就會很愿意積極的參與到課堂當中來，喜歡積極的探究問題，提高興趣，增強注意力。

5 應用潛力展望

5.1 地熱儲量估算與節能減排

初步估算研究區地下3～10 km 段干熱巖地熱資源儲量2.837×1024J，相當于標準煤96.84×1012t，因研究區干熱巖地熱資源溫度是中國境內最高的地區，綜合利用率非常高。若采用5%的開采率，可采利用的地熱能為相當于標準煤4.84×1012t，同時有相應的污染物減排，如二氧化碳1.93×1013t、二氧化硫1.37×1011t、二氧化氮4.84×1010t 等，環境效益顯著。

5.2 開發地熱防震減災

我國歷來深受大地震災害的禍害，研究區也屬中國大地震頻繁發生的區域。2009 年以來，作者［10］開展的大地震震源核爆成因探討與開發釋放地熱能、轉換地震能量、防震減災的初步研究發現大力開采地熱可有助于釋放地下應力，減緩地震的發震機制，已取得初步成果。

5.3 重點工作靶區的確定

根據研究區綜合地熱潛能的分析與評價，在初步確定4條構造干熱巖地熱資源富集帶和6 塊干熱巖地熱資源富集段塊的基礎上，進一步確定28 個干熱巖重點工作靶區和27 個干熱巖次重點工作靶區，提供研究區今后干熱巖地熱資源勘查與綜合開發利用選擇。

5.4 地熱資源綜合利用

干熱巖地熱資源綜合開發利用應采用地熱發電為首的梯級綜合利用方案。地熱發電后余熱能溫度90 ℃左右，應全面采用梯級綜合利用。20 世紀80—90 年代，清華大學和中國建筑設計院就在漳州地區實施過國家地熱節能示范項目，有可借鑒的成功經驗。還可考慮與地熱區其他礦產資源的聯產方案。

現已發現7 000多種遺傳或部分遺傳性出生缺陷；遺傳性病因可分為染色體病(含基因組病)、單基因病和多基因病。其中，嚴重遺傳病占嚴重出生缺陷的80%，常為致愚、致殘、致死性，且難以治療、預后差，給家庭和社會造成極大的負擔，嚴重影響人口素質。因此，嚴重遺傳病的預防和早期診斷具有重要的意義。

致謝：感謝中國科學院院士、中國科學院地質與地球物理研究所滕吉文研究員的技術指導，熱心幫助構建創新點。感謝中國地熱產業工作委員會專家委員會鄭克棪教授在寫作中給予的幫助。感謝團隊全體成員的努力，同心協力共同完成了這項研究任務。