华北克拉通中生代幔源岩浆岩放射性元素生热率的时空差异与主控因素

华北克拉通地热资源与中生代岩浆活动关系密切。然而,地热资源的成因、分布与岩浆作用之间的内在联系尚不明确。为研究华北克拉通中生代岩浆活动对地热资源的影响,在厘清中生代幔源岩浆岩期次、岩性、成因和分布的基础上,利用632组幔源岩浆岩的U、Th、K生热元素数据,计算不同时期岩石放射性生热率,探究华北克拉通中生代幔源岩浆岩放射性生热率时空差异及其主控因素。结果表明:幔源岩浆岩岩石类型是影响生热率的直接因素,霞石正长岩、辉石岩、正长岩和煌斑岩的生热率高于辉长岩、辉绿岩和玄武岩;幔源岩石成因是放射性生热率高低的基础,与伸展构造背景相比,碰撞环境下岩石生热率较高;不同破坏机制下岩石生热率差异较大,热-化学侵蚀岩石圈破坏地区的岩石生热率普遍高于拆沉作用地区。

江西芦溪县南部大地热流特征

江西省芦溪县南部地区地热资源丰富,但地热地质研究程度较低,大地热流测量工作进行的较少,制约着区域地热资源勘查开发。本文以芦溪县南部的新泉和石溪为研究区,结合钻孔岩心热物性测试和地温测井等分析了研究区岩石热导率、地温场、热源机制的特征。研究区岩石热导率平均值为2.063~6.176W/(m·K),热导率最高的为硅质石英岩,可作为良好的导热岩体。大地热流平均值为76.39 mW/m^(2),远高于中国内地地区的平均值62.5 mW/m^(2),该地区具有较高的热背景值。花岗岩放射性生热率平均值为2.16μW/m^(3),不属于高产热型岩体,放射性生热对地表热流贡献较小,热源来源为地壳深部供热。研究区构造活动强烈,深大断裂和次级断裂发育,为地下热水的深部循环提供了良好的导热和导水通道。本研究可为武功山地区的地热资源开发提供重要启示。

珠江三角洲与周边典型地区岩石热物性及其地热效应的比较研究

珠江三角洲位于华夏板块南部,虽然已发现多个水热型地热田,但地热研究仍然较为薄弱.岩石热物性研究是地热研究中最为基础和重要的工作之一.本研究采集并测量了珠江三角洲与周边典型地区100块地表岩石的密度、热导率、热扩散率,以及50块岩浆岩的U、Th、K_(2)O含量,并分别计算了体积热容和放射性生热率.实测结果表明,碎屑岩中细砂岩的热导率最高(3.94±0.92 W·(m·K)^(-1)),页岩的热导率最低(2.68±0.55 W·(m·K)^(-1)).岩石热导率和热扩散率具有明显的正相关性.结合地层厚度建立了地层热物性柱,其中古近系的热导率最低,地层热物性与沉积环境有关.岩浆岩中玄武岩的热导率最低(2.17±0.13 W·(m·K)^(-1)),花岗岩平均热导率为3.87±0.59 W·(m·K)^(-1).花岗岩放射性生热率在0.36~14.23μW·m^(-3)之间,平均值为5.23±3.03μW·m^(-3),属于高产热花岗岩.结合前人对研究区岩石放射性元素含量的测试结果,我们发现,相对于K_(2)O,U、Th与生热率具有更强的相关性,并对产热的贡献更高.相对于花岗岩,玄武岩的生热率较低,K_(2)O对产热的贡献较高.新的资料为区域热流的确定和地热资源评价提供了新的视角.模拟和计算结果表明,三水盆地沉积层能对深部热量起到聚集和保存的作用,并在基底附近形成高温区(>150℃);上地壳中花岗岩体产生的热流超过45 mW·m^(-2),占地表热流的一半以上.盆地和花岗岩体均具有形成高温地热资源的地质条件.此外,酸性岩浆岩放射性生热率随时间逐渐降低的特征与幔源基性岩浆的混合作用有关.

山东平阴县北部地温场特征及大地热流值

山东平阴县北部近年来发现了赋存于泰山岩群基底变质岩类构造裂隙中的地热资源,分析研究地温场特征、大地热流值及岩石放射性生热条件对于预测、评估研究区地热资源形成潜力具有重要意义。根据研究区井孔测温以及水样、岩石样品的测试数据,系统分析了研究区地温场特征,计算了泰山岩群变质岩地层大地热流值及其岩石放射性生热率,并根据地下水中的SiO_(2)含量计算了研究区硅热流值。结果显示:研究区上部盖层地温梯度平均值为2.07℃/100 m,泰山岩群地温梯度平均值为2.18℃/100 m,平面上呈西低东高分布,垂向上随深度增加而增大;研究区泰山岩群变质岩地层的大地热流值低于中国大陆地区大地热流平均值,具有较低的热流背景;研究区硅热流值略高于钻孔实测数据,同时泰山岩群放射性生热率较低,属于低产热岩体。综合分析表明地温场分布主要受区域地质构造及地层结构影响,研究区地温分布总体处于正常范围,但在区域上具有相对较低的热流背景,热源方面主要为传导生热,其次为岩石放射性生热。研究成果可为研究区地热地质条件研究以及后续勘查开发工作提供基础数据和科学依据。

福建沿海地区地热异常热源成因的地球物理分析

福建沿海地区是我国东南丘陵沿海地带重要的地热异常区,其成因机制、热源构成一直是我国地热学界关注的重要课题。本文利用热、震、磁、重资料分析了该区地热异常的成因及热量来源。结果表明:福建沿海地区剪切波“低速走廊”与政和—大埔断裂带和滨海断裂带在深部形成的铲形逆冲断层相关,其东端向下至环太平洋地热带高温热源区,西端向上至漳州、福州地表地热异常区。居里面至莫霍面之间,地温增温平缓,不具备形成现代侵入岩体异常热源的条件。花岗岩放射性生热是地表热异常的重要组成部分,放射性元素热源深度小于5 km,地下水沿导热构造“汲取”围岩放射性生热量,向热田中心汇集形成高温区。我们认为:福建沿海地热异常区的热能由深、浅两种来源组成,深部热能来源于环太平洋高温岩浆,浅部热能来源于花岗岩放射性元素生热。深部热源的热量顺铲形逆冲断层向上传输到地表,浅部热源的热量由地下水汇集到地热田中心。

根据地震纵波速度分析青藏高原地壳放射性生热率和地幔热状态

从1974年至今,人们对青藏高原的研究积累了大量的地球物理资料。笔者搜集了23条地震剖面纵波数据,利用地震纵波速度和生热率的关系,绘制了各条剖面的地壳岩石生热率随深度变化的等值线,并结合已有的大地热流数据,得到了地幔热流密度分布情况。从地幔热流密度分布可以看出:在班公—怒江缝合带、印度—雅鲁藏布江缝合带、拉萨地体上存在地幔热流较高区域;该区域位于地块碰撞挤压带上,地层构造复杂,地热资源丰富,以著名的羊八井地热田为代表。初步推断该区域地幔岩浆较活跃。

广东佛冈岩体放射性地球化学特征及其干热岩资源潜力研究

干热岩资源不同于传统的化石能源,具有可再生、储量大、高度清洁等优势。粤北佛冈地区地热活动明显,岩体时代较新,出露面积巨大,有利于形成干热岩系统。佛冈岩体主体岩性为燕山期黑云母花岗岩,37个花岗岩样品U,Th,K含量的平均值分别为11×10-6,51×10-6,5.12%,Th/U比为4.96,密度为2.56 g/cm3,单位体积生热率平均值为6.77μW/m3。区内发育的NE向、EW向深大断裂和次一级断裂,共同控制着地温场的分布。此外,研究区相对薄的岩石圈厚度表明地幔热也是佛冈岩体的重要热源之一。初步结论认为,佛冈岩体生热率远高于世界范围内花岗岩的平均值,放射性生热元素含量高,且区内导热、控热构造明显,地壳厚度低于周边地区,可做进一步详查评估工作。

塔里木盆地沉积层放射性生热的热效应及其意义

通过塔里木盆地不同层系沉积岩石中放射性元素铀、钍、钾的含量实测数据，计算了不同岩石的生热率。结果表明，泥岩的生热率最高，平均１ ．９８μＷ／ｍ３ ，砂岩和灰岩的生热率不大，平均０．８μＷ／ｍ３ 和０．６μＷ／ｍ３ 。探讨了放射性元素生热对大地热流的贡献及对地层中有机质成熟度的影响与作用。因巨厚的沉积而导致的放射性元素生热效应，使塔里木盆地现今地热梯度中约有３．３℃／ｋｍ 的放射性衰变热的贡献，相对于忽略岩石放射性生热而言，由此而引起的增温效应不仅增加了地表热流，而且增加了地层中有机质的成熟度，加速了烃源岩的成熟生烃过程。图２ 表２ 参６（王社教摘）

岩石古放射性生热率的校正及其地球化学意义

岩石放射性生热率是研究油气沉积盆地地热及花岗岩体热演化史的一个重要参数,但由现今采样分析所测得的放射性元素含量计算得出的是当今的放射性生热率。因此,本文根据辐射衰变定律及U、Th和K的放射性生热参数,导出三种不同计量单位(μWm-3,μJg-1a-1,HGU)校正岩石古放射性生热率的公式。它们可应用于沉积盆地中古地层放射性生热率的计算和校正,也适用于铀矿床成矿古水热系统热源及花岗岩体热演化史的研究。

对中国大陆壳体的放射性生热元素丰度的大地热流检验

本文作者据《中国大陆壳体的区域元素丰度》一文给出的壳体放射性生热元素铀、钍、钾的丰度，计算出中国大陆三个主要壳体的平均热流值，将其与实测大地热流平均值进行对比。结果表明计算值不满足实测大地热流值的约束，这意味着该文给出的铀、钍、钾的丰度值偏高。我们认为，根据区域地震剖面地震波速推断岩性，再利用出露地表的相应岩石的成分估计地壳或地幔放射性生热元素丰度的方法，缺乏十分可靠的理论或实验基础。同时该文给出的中国大陆壳体的其他强不相容元素的丰度值是否可靠也值得商榷。

漳州岩体放射性生热率特征及干热岩资源潜力

分析了漳州岩体地表钻孔岩石样品的密度以及铀、钍、钾含量,并进行了放射性生热率计算及生热率特征分析。在此基础上,对漳州岩体放射性生热率进行比较、干热岩地热地质特征分析和干热岩资源量估算,结果表明:漳州岩体具有较高的放射性生热率、良好的干热岩地热地质背景、较大的干热岩资源储量,总热能为3.244×1021J,折合标准煤约110.71亿t,提取2%折合2.21亿t标准煤,提取20%折合22.14亿t标准煤,提取40%折合44.28亿t标准煤,且主要以高温形式存在,占总资源量的91.37%,干热岩资源潜力较大。上述研究成果可为福建地区干热岩资源勘查评价及开发利用提供依据。

西藏岩浆岩放射性生热率的实验研究

测定了采自喜马拉雅和冈底斯地块露头和钻孔的97块岩石标本的放射性生热率(A),结果表明:藏南花岗岩(n=12)和藏北花岗岩(n=24)的平均生热率A值分别为3.2±1.5μW/m^3和2.6±1.6μW/m^3,与全球17个热流省的统计数据相比,两者均具有中等的放射性生热元素丰度;两者的平均钍铀比十分接近,分别为4.4±2.7和4.5±1.4,岩浆分异程度属中等。这些说明了:(1)本文作者在前期研究中选用的A值量级是适宜的;(2)花岗岩类作为壳内主要的放射性生热岩层,其生热率A值并未呈现异常量级。换言之,应着重从构造演化过程及其诱发的深部热作用机制,探讨藏南藏北高热流异常的成因。

阳江新洲地热田花岗岩基底放射性生热率特征

通过对阳江新洲地热钻孔系统取样,经分析测试和放射性生热率计算,得到了新洲岩体岩石密度、U、Th、K2O含量和放射性生热率值。并结合前人相关研究成果,计算出了新洲岩体的放射性热流值和放射性热流贡献率。结果表明:新洲岩体放射性生热率平均值为4.0μW/m3,放射性热流为26.8 m W/m2,占大地热流的33.5%,且生热率随深度的增加呈下降趋势。分析结果可为新洲地热田深部地热资源调查评价提供岩石放射性生热依据。

松辽盆地侏罗系地层放射性元素产热特征及其意义

本文阐述了松辽盆地侏罗系地层的分布特征,并在测定松辽盆地三肇凹陷侏罗系地层放射性元素含量及地层密度的基础上,计算了侏罗系地层现今及地质时期放射性元素产热量,分析了放射性元素产热量变化特征,探讨了放射性元素产热与天然气成藏的关系。

共和盆地干热岩地热资源的成因机制:来自岩石放射性生热率的约束

共和盆地位于青藏高原东北缘,是我国重要的干热岩地热资源赋存区之一.成因机制研究是干热岩地热资源研究中最为基础与核心的工作之一,也是干热岩地热资源潜力精细评价和合理开发利用的重要依据.本文基于98块采自共和-贵德盆地岩石样品的放射性生热率数据,分析了盆地主要岩性岩石的放射性生热率分布特征,讨论了共和盆地干热岩地热资源的成因机制,并初步建立了干热岩地热资源的成因模式.研究表明,共和盆地恰卜恰地热区沉积岩(以泥岩和粉砂质泥岩为主)放射性生热率为1.21~2.02μW·m^-3,平均值为1.67±0.29μW·m^-3;以花岗岩和花岗岩闪长岩等为主的基底岩石的放射性生热率介于1.17~5.81μW·m^-3之间,平均值为3.20±1.07μW·m^-3.贵德盆地扎仓寺地热区沉积岩(以砂岩和泥质砂岩为主)放射性生热率为1.83~2.40μW·m^-3,平均值为2.13±0.23μW·m^-3;基底花岗质岩石的放射性生热率介于0.92~6.49μW·m^-3之间,平均值为2.81±1.40μW·m^-3.测试数据显示共和-贵德盆地基底花岗岩不存在高放射性生热率异常.但是,新生代以来印度-欧亚板块持续性陆-陆碰撞作用造成的壳内放射性生热元素富集层增厚,导致了花岗岩放射性生热率的热贡献量同步增大(30.3~40.5mW·m^-2),因此,花岗岩放射性生热可为共和盆地干热岩地热资源提供稳定的壳内热源基础.基于放射性生热率数据和热流配分研究,结合研究区已有地质-地球物理研究资料,本文认为壳内部分熔融层作为附加热源为共和盆地干热岩地热资源提供了重要的附加热流贡献.在此基础上,本文初步构建了共和盆地干热岩地热资源成因模式:加厚地壳花岗岩放射性生热与壳内部分熔融层供热.

南岭地区与东南沿海地区中生代花岗岩放射性地球化学特征及岩石圈热结构对比研究

华南地区广泛发育中生代花岗岩,主要出露于南岭地区和东南沿海地区。受大地构造作用影响,自西向东,莫霍面深度逐渐变薄,深部温度逐渐升高,软流圈顶部上升,花岗岩形成时代也随之逐渐年轻化。南岭和东南沿海地区的地表和钻孔花岗岩放射性生热元素含量测试结果表明,南岭地区放射性生热率平均值为5.18μW/m^3,东南沿海地区为3.01μW/m^3,最高生热率为南岭佛冈岩体7.56μW/m^3;热贡献率主要来自Th和U的放射性衰变热,K的热贡献率一般不超过10%。通过本文研究结果,结合前人地质学、地球物理学和地热学研究成果,发现南岭地区和东南沿海地区地壳热流对地表热流值的贡献率分别为60%~65%和40%~45%,指示两者分别为"热壳冷幔"和"冷壳热幔"型岩石圈热结构。

广东惠州石坝-黄沙洞地区岩石放射性生热率特征研究

岩石的放射性生热是地热资源的重要热源之一,为研究广东惠州石坝—黄沙洞地区岩石放射性生热率特征,本文系统采集了石坝—黄沙洞地区不同岩性的样品,测定其密度及产热元素含量,对花岗岩样品进行锆石LA-ICP-MS U-Pb同位素定年。结果表明:研究区内不同岩性中花岗岩的放射性生热率最高(均值5.81µW/m^3),但是变化范围较大(2.83µW/m^3~9.07µW/m^3);U、Th对生热率的贡献基本相等,K的贡献一般低于10%,部分沉积地层样品可达20%;花岗岩的生热率与时间关系密切,在~150 Ma具有明显峰值。初步结论认为:研究区内岩性对岩石生热率具有显著影响,花岗岩的生热率最高;花岗岩的生热率受岩体形成时的区域岩浆事件影响,在~150 Ma形成的花岗岩具有最高的生热率,有利于干热岩的勘查开发。

桂北豆乍山岩体放射性地球化学特征及其干热岩资源潜力研究

对桂北豆乍山岩体钻孔样品进行了放射性生热元素含量、岩石密度和岩石热导率测试。结果显示该岩体花岗岩U平均含量为17.49×10^(-6),Th平均含量为27.54×10^(-6),K_(2)O平均含量为4.64%,放射性生热率平均值6.46μW/m^(3),高于地壳平均值及大部分华南其他岩体的放射性生热率值;岩石密度平均在2.57 g/cm^(3)左右,与世界范围内花岗岩密度的平均值大致相同;岩石热贡献率主要来自Th和U的放射性衰变热,而U的贡献率相对更高。研究区岩石热导率平均为3.389 W/mK,与目前已知的花岗岩热导率平均值相近。通过本文及周边其他岩体的研究结果,结合前人资料,推断豆乍山岩体所在的苗儿山地区,乃至桂北地区的地幔热流值低于地壳热流值贡献,属于"热壳冷幔"型岩石圈热结构。根据豆乍山岩体放射性生热元素和生热率的优势,认为其干热岩开发潜力较大,可对其进行进一步干热岩评价工作。

湘东南地区中生代花岗岩放射性地球化学特征及岩石圈热结构研究

湘东南地区位于南岭地区中段北部,区内广泛发育中生代花岗岩。通过在收集整理前人研究资料的基础上,对湘东南地区花岗岩进行了放射性生热率和元素热贡献率计算,结果表明;区内中生代花岗岩放射性生热率平均值为7.03μW/m3,属于高产热花岗岩,U热贡献率明显高于Th热贡献率。结合该区开展的地球物理、地球化学、地热学等研究成果,得出区内地壳热流值地壳热流平均值为56.24mW/m2,在地表热流贡献中占有较大比重,指示了湘东南地区为"热壳冷幔"型岩石圈热结构。

共和盆地兰采温泉地区地热特征及干热岩靶区

干热岩大力开发有助于我国“双碳”目标的尽早实现,其中放射性生热是干热岩形成的重要因素之一,研究该类型干热岩地质特征和放射性生热特征,对选择该类型干热岩勘查目标区具有重要价值和现实意义。为此,以共和盆地兰采温泉群地区为线索,通过野外地质调查、地表放射性伽马测量、岩石放射性测试等手段,研究了高温温泉形成的地热地质条件和放射性特征,并依据地球物理勘查解译数据初步圈定了干热岩勘查目标靶区。研究结果表明:(1)兰采温泉地区擦拉更复式花岗岩体和羊智河—夏琼断裂与兰采温泉群的形成关系密切;(2)该区出露的中晚三叠世斑状二长花岗岩、钾长花岗岩和斑状钾长花岗岩等岩体的生热率表现出异常高的生热率特征,是正常沉积盖层生热率的5~8倍;(3)基于大地电磁测深勘查解译,羊智河—哲格姜—夏琼断裂破碎带下伏低阻体,推测为侵入时代较晚、温度较高的“体中体”花岗岩体。结论认为,该区具有“体中体”地质结构的晚三叠世高放射性斑状钾长花岗岩体,可作为干热岩勘查的主要目标方向;下一步应查明复式岩体空间分布形态,研究复式花岗岩体与地热流体的关系以及对深部温度场的影响机理,进而为圈定干热岩勘查靶区提供更加确凿的依据。