海上地热能开发现状及其对中国的启示

在世界能源短缺以及实现碳减排目标的背景下,随着海洋和地热能开发技术的进步,海上地热能的潜力越来越受到人们的关注。本文分析了目前全球海上地热资源开发热点区域分布,以及海上地热资源利用的优势和劣势,梳理了国内外海洋地热资源利用现状和关键开发技术,包括海上地热利用方式、地热勘查技术、地热资源评价技术、地热利用技术和地热能开发影响评价技术等,指出了当前中国海上地热能发展利用过程中面临着基础资料薄弱、关键技术创新力不足、核心装备自主性差、激励政策不够完善等诸多挑战,并给出了相应的发展建议。

南海北部海底地热测量的数据处理方法

为了解南海北部地热分布特征，使用EWING型海底地热探针在3个区域进行海底地热测量，利用TK04型热导率仪测量采自3个区域的沉积物样品的热导率，并对相关数据进行一系列校正处理，获得3个代表性站位HD343、HS82、HX129的热流密度。数据分析表明：对于EWING型探针需要对原始温度记录进行偏移量校正和平衡温度计算；不同自容式温度传感器（MTL）间的相对温度偏移量是基本固定的，取决于记录器本身的性质，与测站位置无关；插入海底后，EWING型探针记录的温度随时间的变化取决于摩擦生热的大小，如果摩擦引起的温度变化小于环境温度，温度将随时间缓慢上升，否则随时间缓慢降低；室内测量的热导率经过温度和压力校正后，一般降低4％～5％；3个站位的地温梯度分别是81℃／km、109℃／km、94℃／km，热导率分别为0．979W／（m·K）、0．785W／（m·K）、0．886W／（m·K），热流密度分别为79mW／m^2、86mW／m^2、83mW／m^2。

渤海中部海底恒温层温度及泥温相位随深度变化特征

利用渤海中部两点一年中4个季节泥温观测资料，近似确定两侧点海底恒温层泥温分别为11．0℃和11．7℃．认为泥温随深度变化可视为一垂向波-泥温波，并利用这一概念分析了泥温相位随深度变化特征，8#，A（B）平台测点泥温波波长分别为ｌs=8m和ｌA（B）=10m。研究建议，以0．5m处多年泥温平均值作为海底恒温层温度．

Lost City低温热液场——一种新的海底热液活动类型

综述了新近发现的海底热液活动的新类型——Lost City低温热液场。该低温热液场坐落于距洋中脊15km远的轴外洋底上，下伏的橄榄石经蛇纹石化反应所产生的热能是驱动该热液场的热源。低温热液场烟囱结构的矿物组分主要为方解石、文石和水镁石，热液流的温度为40～75℃．并以高pH值以及高氢、高甲烷含量为特征。Lost City低温热液场，为研究者们了解早期地球热液过程与它们所支撑的生命系统关系，探讨蛇纹石化、碳酸盐沉淀、微生物活动之间关系提供了天然实验室。

现代海底热液活动的热和物质通量估算

对现代海底热液活动所导致的热和物质的通量研究是非常重要的,因为这不仅涉及到海洋环境研究的基础,而且涉及到海水性质的历史演化.当前对热通量估算的主要依据是来自对热液烟囱、低温扩散流及洋中脊的观测数据, 然而在对烟囱体热通量的估算中很少考虑同时存在的传导项,半空间冷却模型的热通量密度函数与实际数据误差较大.因此,应用了三种方法重新估算了热液活动的热通量:(1)通过烟囱体及扩散流估算的热液热通量为97 359 GW;(2)通过热液羽状体估算的热通量为84 895 GW;(3)利用所提出的指数衰减法,通过洋壳传导通量估算的热通量为4 11 TW.对物质通量估算的研究较少,其原因是现场观测数据太少.以大西洋中脊TAG区热液流体为代表首次估算了不同元素的物质通量.用不同方法所得估算值的差异反映了人类对热液活动的认知程度,系统地现场观测将有助于准确估算热液活动对海洋的贡献.

海底热液柱温度异常自动化计算方法探讨

1引言 在Corliss等[1]和RISE Project Group[2]发现海底热液喷口之前,少数科学家已经认识到与热液释放有关的大范围的温度异常。40多年前Knauss[3]发现位于EPR 20°S上水深3000～3500m的异常暖水区与高海底热流带相关。10a后Warren[4]通过对SCORPIO调查航次中获得的数据进行分析也观察到同样的特征出现在EPR 28°S和EPR 43°S上方,

适用于深海热液环境的全固态电化学传感器的研究进展

通过熔融碳酸盐氧化法形成的Ir/IrO_2电极在各种介质中均具有良好的工作性能,并且适合于制作深海热液环境的pH探测电极,Ta/Ta_2O_5也具有一定的应用潜力,而W/WO_3对H^+浓度响应性能差,响应电位与pH之间无线性关系;Ir/IrO_2电极和Ag/AgCl参比电极之间电位差与溶液NaCl浓度之间有良好的线性关系,相关系数R^2均在0.99以上,可把特定NaCl浓度的海水作为参比电解质,如NaCl浓度偏离指定值,则可按这一线性关系对电位差进行校正。离子强度对海水总溶解S^(2-)的探测有一定影响,但在其浓度小于0.1 mol/L时,这种影响可以忽略。

热液柱的形态研究

热液柱是海底热液系统将其自身的能量输人海水的一种重要形式，是进行热液活动环境效应研究的主要物理对象。给出了描述热液柱形成与演化的运动方程、连续性方程和能量方程，并给出了问题的近似解。通过解的分析指出，热液流体从海底喷口喷出以后，由于初速度和浮力的存在将沿一个通道上升，随离海底距离的增大上升的速度迅速降低，同时，热液流体的上升通道在侧向上将随之扩展，到达中性浮力面后不再上升，而仅在一个层面上扩展。在不考虑底层流的情况下，热液柱由热液颈和热液透镜组成。热液颈上粗下细，下部与热液喷口连接，上部与热液透镜连接；热液透镜呈宽扁的透镜状。

海底pH的原位探测镀Nafion膜的Ir/IrO_2电极

洋中脊热液流体及大陆斜坡气体水合物区的冷泉中溶解有硫离子.Ir/IrO2电极对硫离子非常敏感.虽然它和Ag/AgCl参比电极配对在pH0～14中具有优良性能,但在含有2×10-4mol/LNa2S的缓冲溶液(pH=12.6)中无法得到稳定电位.测试初期是高强度假信号,然后是上下波动的信号曲线.为克服硫离子的干扰,在Ir/IrO2电极表面镀上了Nafion膜.Na-fion是杜邦公司生产的一种聚合物选择性半透膜.相对于为未镀Nafion膜的Ir/IrO2电极而言,镀膜电极不仅对不同pH值溶液响应良好,而且在含有2×10-4mol/LNa2S的缓冲溶液中信号稳定,表明了硫离子的干扰被有效屏蔽.固态镀膜Ir/IrO2和Ag/AgCl电极对适用于对海底热液和冷泉的pH测定与长期观测.

现代海底典型热液活动区地形环境特征分析

对现代海底热液活动区地形环境特征的分析有助于增进对现代热液活动及其矿产资源分布规律、热液活动成因机制等的了解.在冲绳海槽热液活动区实测水深资料的基础上,广泛收集了其他典型热液活动区的水深、多波束、地震剖面等资料,据此绘制出主要典型热液活动区的三维地形图.通过对典型热液区地形环境特征的系统分析和对比研究发现尽管现代海底热液活动广泛分布在大洋中脊、转换断层、弧后扩张盆地等各种不同的张性构造环境及现代海底火山活动区,但也仅出现在特殊的地形环境条件下.

南海中央海盆热流特征及成因

对南海中央海盆70个热流观测值的统计结果表明,南海中央海盆属于高热流区,热流平均值可达89.9mW/m2。其中西南次海盆热流平均值为96.6mW/m2,东部次海盆热流平均值为86mW/m2,西南次海盆比东部次海盆更"热"。高热流值的主要原因是岩石圈的构造拉张减薄以及壳内高导层埋深较浅。而局部存在的热流高值异常其根本原因是断裂和岩浆活动的结果。通过对研究区热流分布以及高值特征的分析,不仅可以对洋壳年龄和扩张年代进行估算,还可以对构造特征以及沉积环境进行有效推测。

冲绳海槽中部南奄西海丘海底热液活动的若干特征

冲绳海槽中部南奄西海丘海底热液活动为弧后盆地型热液活动。在水深 ６５０～７７０ｍ处发育有活烟囱，喷出的热液温度（２７０℃）临近当地沸点（２７５℃），热液 中富含ＣＯ２气泡。稳定同位素研究表明，热液活动与岩浆活动有关。根据热液沉积 物的矿物学及化学特征可将其划分为４种类型，它们是富硅热液沉积物、富硫酸盐 热液沉积物、块状富硫化物热液沉积物和碎屑状富硫化物热液沉积物。热液沉积物 中至少含有２７种矿物，并富集了Ｚｎ，Ｐｂ，Ｃｕ，Ａｇ等成矿元素。

深海沉积物地热探针贯入沉积物深度的探讨

针对新型自容式高精度深海沉积物地热探针贯入沉积物深度、插入过程的运动轨迹以及探针的稳定性问题,进行了深入研究,对探针的结构设计以及探针下放要求具有重要指导意义。

东北太平洋热液活动模式初探

东北太平洋热液活动模式初探孟宪伟，吴世迎，韩贻兵（国家海洋局第一海洋研究所青岛）关键词流场，热流场，地球化学场，可能模式前言继大洋多金属结核被发现之后，海底热液矿床又成为重要的大洋多金属矿产之一。海底热液活动向大洋输送物质的通量及海洋物质收支平衡的研...

北康盆地古地热场与油气远景

采用现今盆地地壳厚度作为约束条件,应用Mckenzie模式与构造沉降曲线拟合计算古地幔热流值,并考虑地壳和沉积层放射性衰变所释放的热流,研究盆地古地温场及其演化史,然后据此研究烃源岩的热成熟度史,结合盆地油气地质条件,评价油气资源潜力。结果表明,中始新世末盆地基底热流为45～66mW/m2,随后盆地基底热流略有上升,至早渐新世末为51～66mW/m2,现今盆地基底热流为51～61mW/m2,并且坳陷的基底热流比隆起的基底热流高。所计算的现今表面热流与实测的表面热流一致。中始新统烃源岩在早中新世末处于成熟阶段,现今处于高成熟-过成熟阶段;上始新统-下渐新统烃源岩在晚中新世末处于成熟阶段,现今处于高成熟阶段;上渐新统-下中新统烃源岩现今处于成熟阶段,局部达到生烃高峰。油气资源评价认为北康盆地具有良好的油气资源潜力。

以大洋钻探开展冲绳海槽热液活动研究的建议

关于沟弧盆构造体系下的海底热液活动，因涉及的问题繁多，一直是海洋地质学界十分注目的重要研究课题。相比之下，西太平洋沟弧盆体系的马里亚纳海槽和西南太平洋的汤加－斐济海盆中的劳海盆都有ＤＳＤＰ／ＯＤＰ的支撑，有关海底热液活动及其构造属性、地壳类型、形成时代等已有了十分明确的结论，唯冲绳海槽至今尚未有此机会。为了迎接１９９８年大洋钻探船来西太平洋海域，特建议在冲绳海槽设站钻探，可在地理座标２７°１５′～２７°３５′Ｎ，１２６°５６′～１２７°１０′Ｅ的范围、水深１３００～１５５０ｍ水域内海底热液活动活跃区选站，连续钻探４～５孔，其目的拟解决以下４个问题：１．冲绳海槽现代海底热液活动通道在岩层中的最大透过深度及其岩石学性质；２．冲绳海槽的热液类型和成岩成矿作用；３．热液活动与地壳性质；４．热液活动在沟弧盆体系演化中的意义。

用样条函数计算结果研究冲绳海槽热源机制

对冲绳海槽1984－1990年的实测热流值，利用数字滤波方法计算，得到反映该区深部地壳热状态的区域热流值为80－160mw/m2；用B样条函数法对其作数值模拟，计算出海槽地温场模式，并以此研究冲绳海槽海底高热流的形成机制，得出冲绳海槽热流值的区域性变化与其深部地质构造格局呈正相关，高热流是该区现代构造活动所致，其明显特征是地壳减薄、地幔上拱等结论。

冲绳海槽热流机制浅析

冲绳海槽是一个高热流区 ,平均热流值极高 ,但不均匀 ,实测最小值与最大值相差三个数量级以上。结合海槽地区的构造和地球物理特征 ,探讨了导致这一高而分散热流特征的多种因素 ,包括异常壳幔结构、海底热液循环以及地下水对流等 。