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重要矿场资源调查计划——干热岩

编著:地调科普办    

干热岩到底是地热还是岩石?是不是有点糊涂?


1、干热岩=地热吗?

还是让专家来说吧!

干热岩是埋藏于地下深处,温度大于150℃,不含或含少量流体的致密不渗透的高温热岩体,主要为变质岩或结晶岩类岩体。它们埋藏浅,温度在150℃以上,其热能赋存于岩石中,被认为是极具战略潜力的替代性清洁能源。

干热岩也是一种地热资源。但是,干热岩是属于温度大于150℃的高温地热资源,而且其性质和赋存状态有别于蒸汽型、热水型、地压型和岩浆型的地热资源。干热岩的成分可以变化很大, 绝大部分为中生代以来的中酸性侵入岩, 但也可以是中新生代的变质岩, 甚至是厚度巨大的块状沉积岩。干热岩主要被用来提取其内部的热量, 因此其主要的工业指标是岩体内部的温度。

                                                                       2、除了青海,哪里还有干热岩?

从理论上说,随着地球深部地热温度越来越高,只要达到一定深度都可以开发出干热岩,因此干热岩又被称为无处不在的资源。但就现阶段来看,受限于当前的技术手段和成本,在那些浅部温度高的地区开发干热岩将会有更好的经济价值。目前干热岩开发利用潜力最大的地方,是位于全球板块或构造地体的边缘,构造活动剧烈,是地球释放内部能量的主要区域,地热资源十分丰富。

我国东南沿海地区、松辽平原、华北平原和青藏高原地区是干热岩将来勘察开发有潜力的地区。特别是青藏高原南部,资源量巨大且温度最高。

                                                                        3、为啥青海会有干热岩?

这就要从干热岩的成因来说。

根据地壳结构和成因机制,中国干热岩资源主要可分为:高放射性产热型、近代火山型、沉积盆地型及强烈构造活动带型,各种类型成因机制不同。

1、高放射性产热型干热岩资源

类似于法国Soultz地区及澳大利亚Cooper盆地等高放射性花岗岩地区,中国东南沿海地区,地表及地壳浅部发育许多大型的中生代酸性花岗岩类岩体,该类岩体具有较高的放射性产热特征,在壳源产热和幔源产热均理想的情况下大地热流值可超过100μW/m2。在覆盖层理想的地方,可以获取理想的干热岩资源。其热成因模式如图1所示。以燕山期大范围形成的酸性岩体为赋存体形成干热岩资源区。

图1  高放射性产热干热岩资源区成因模式

2、沉积盆地型干热岩资源

沉积盆地型干热岩资源具有基岩覆盖层较大、表层地温梯度较大、增温稳定的特点。深部热源向上传导到达覆盖层时,由于沉积覆盖层热导率小的特点,阻止了热量的散失。

本类干热岩资源虽然地表热流值并不太高,但由于热量在浅部的聚集,其底部基岩岩体温度可以达到150℃以上。由于沉积覆盖层具有较高的地温梯度,通常与水热型地热田共生。其热成因模式如图2所示。

2  沉积盆地型干热岩资源成因模式

3、近代火山型干热岩资源

近代火山型干热岩资源和火山活动密切相关。国际上很多知名的干热岩资源区均属于这种类型。受底部未冷却岩浆的作用,地表具有明显的水热活动现象。通常在较浅的地方就可以获得较高的温度,其成因模式如图3所示。其热源特征与底部岩浆活动历史和岩浆活动特征密切相关。

3  近代火山型干热岩资源成因模式

4、强烈构造活动带型干热岩资源

强烈构造活动带型干热岩资源分布在青藏高原。受亚欧板块和印度样板块的挤压,新生代以来青藏高原逐渐隆升,局部有岩浆底侵的存在,在这些区域可能形成理想的干热岩资源,其热成因模式如图4所示。

4  强烈构造活动带干热岩资源成因模式

青海省处于全球地质构造最复杂、隆升速度最快、隆起最新的青藏高原北部,新生代以来,受印度板块与欧亚板块的碰撞挤压作用,青藏高原发生强烈的隆升,青海省地质构造发生巨大变化。在这一特殊的地质作用下,印支—燕山期以来岩浆岩广泛分布于全省,并造就了挽近期活动构造的展布变化及青海省特有的地质条件

近日,青海省水文地质工程地质环境地质调查院在青海共和盆地3705米深处钻获236℃的高温干热岩体,这是我国首次钻获埋藏最浅、温度最高的干热岩体,不仅实现了我国干热岩勘查的重大突破,而且按照国际品质标准找到了高品质的干热岩。这也是青海继2009年在全国首次发现陆地可燃冰之后,在新能源领域的又一重大发现。据初步测算,地壳中3到10千米深处干热岩所蕴含的能量极其可观,相当于全球石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的数十倍。这一重大突破对开展干热岩资源的深入研究、争夺新一轮能源制高点具有重要意义,并且对改变地区能源结构和对经济、社会的发展具有深远的现实意义。

这次在青海共和盆地,科研人员先后攻克了地质选址、高温钻井、深孔高温高压测温等关键技术,在成功施工的五眼干热岩勘探孔中,均钻获干热岩体。

同时,科研人员还采用地球物理、地球化学、放射性调查等综合技术手段圈定干热岩有利勘探区18,面积达到3000多平方千米

                                                      

5  青海干热岩钻探现场

                                                                    4、干热岩备受关注,究竟为啥?

1、干热岩用于发电 

目前,人们对干热岩的开发利用,主要是发电。利用干热岩发电技术可大幅降低温室效应和酸雨对环境的影响,且不受季节、气候制约。而且将来利用干热岩发电的成本仅为风力发电的一半,只有太阳能发电的十分之一。

2、干热岩用于供暖 

干热岩因其得天独厚的较高温度,一旦成功开采出来,将是冬季供暖的良好热源。但因其造价较高,对于面积较小的建筑供暖,高昂的成本是一般人难以承受的。因此,用干热岩技术来进行集中供暖是比较合适的选择。

 目前,除欧美等技术发达的国家外,世界上大部分国家对干热岩领域的基础地质勘察工作薄弱,勘察手段不完善,基础研究不深入等,也制约了干热岩资源的商业性开发。

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