西藏羊八井地热田SOTEM探测及热储结构分析

西藏羊八井地热田是世界上著名的高温地热田,历经四十多年的开发利用,浅部地热资源日趋萎缩,亟需开发深部高温地热资源来维持地热发电或新增装机容量.深刻了解断裂分布特征、地热流体的升流通道,对于开发深部高温地热资源具有十分重要的意义.我们在羊八井地热田实施了6条电性源短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)探测剖面,通过反演获得了2 km深度范围内地层的电性结构.结合现有的构造地质、地球物理、地球化学、钻孔测温等资料,取得了如下新认识:(1)确认F14断裂是地热流体从地热田北区向南区运移的主通道;(2)深部地热流体的上升通道出现在北区硫磺沟,中尼公路附近下伏渗透性较差的基岩阻挡着地热流体在深处从北区向南区的侧向流动;(3)南区深处存在一个富水区,汇聚着来自唐山的大气降水和冰雪融水,与正在开采的浅层热储水力联系较弱;(4)在南区实施尾水回灌,难以实现维持热储压力、延长地热田开采寿命的目的.

西藏羊八井地热田水热蚀变的时空演化特征

西藏亚东—谷露裂谷中—北段的羊八井地热田是我国著名的高温地热田,研究其水热蚀变的时空演化有助于更好地认识藏南地热的发育特征。通过对羊八井地热田及其水热蚀变岩开展地表调查、显微特征与X衍射分析等工作,总结了其主要蚀变类型特征,划分出黄褐色蚀变中心带、灰白色中强蚀变带、灰白色中等蚀变带和浅灰白色弱蚀变带4个不同的水热蚀变带,并区分出红褐色—黄褐色蚀变期、灰白色蚀变期和淡黄色—灰色蚀变期共3期蚀变。研究结果揭示,羊八井地热田高温地热活动中心一直在北区硫磺沟区域,其水热蚀变活动主要受亚东—谷露裂谷内部的活动断裂构造控制,并与断裂构造活动具同步性;地热水的排泄方式早期为沿北东向断裂构造直接排泄,晚期为经浅层第四系径流后再排泄,由直接排泄向间接排泄转变;中高温地热水的排泄区由北区硫磺沟地区向南区藏布曲迁移。根据研究结果推断,硫磺沟区域的北东向断裂与北西向断裂交汇区可作为羊八井热田北区深部地热勘查的主要方向。

西藏羊八井地热田硼同位素地球化学特征初步研究

基于国外大量硼同位素示踪的地热研究实例,在先期建立的MC-ICP-MS测定水中硼同位素分析方法基础上,以羊八井地热田为研究对象,进行了热田地热流体的硼同位素地球化学初步研究。研究表明,羊八井地热田区热储流体的硼同位素值为-10.5‰～-9.1‰,为非海相来源;结合区域地质特征,研究认为热储内的硼组分来源于蚀变花岗岩围岩,并且蚀变花岗岩的硼同位素特征可能与深层地热流体相似。研究表明羊八井浅层热储内硼元素的地球化学行为并非完全是保守元素,存在着一定的硼同位素分馏。在端元硼同位素特征差异较小的羊八井热田,为硼同位素二元混合模型示踪水体混合过程带来了相当的复杂性。本文从热田开采过程与采样时间、水—岩相互作用、气—液相分离以及结垢过程等方面分析了浅层热储内引起硼同位素分馏的可能因素,其中从整体来看,气—液相分离过程的影响相对较大;而在个别井位水—岩相互作用与结垢的影响可能相对较为显著。

高温地热区土壤微渗漏的温室气体释放通量研究:以藏南羊八井地热田为例

土壤微渗漏是地球深部的构造-岩浆活动向大气圈释放温室气体的重要形式之一。近年来,国外许多地热区已经开展了土壤微渗漏温室气体释放通量的定量研究,然而,目前我国尚无该方面的系统研究报道。本文阐述了利用密闭气室法测量地热区土壤微渗漏温室气体释放通量的方法和原理,并将其应用于青藏高原的羊八井地热田。根据研究区的地热活动强度,将羊八井地热田划分为土壤微渗漏释放较弱的A区和土壤微渗漏释放较强的B区。计算结果表明,A区和B区的CO2气体释放通量分别为6.7g·m-2·day-1和98.5g·m-2·day-1。两区释放通量的差异主要受控于断裂的发育程度,即A区位于裂谷的中部,断裂发育程度较差,B区靠近念青唐古拉正断层,断裂发育程度较高,为温室气体的逸出提供了良好的运移通道。羊八井地热田土壤微渗漏CO2气体的释放总量约为8.6×104t·a-1,接近于意大利Vulcano火山区的土壤微渗漏温室气体释放规模(1×105t·a-1)。研究区的气体同位素组分测试结果显示,He同位素值介于0.107RA^0.648RA(RA为大气3He/4He比值),δ13C值介于-11.33‰^-6.79‰(vs.PDB),表明羊八井地热田的温室气体可能主要来源于大陆俯冲环境下的加厚陆壳,其温室气体释放通量的规模主要受控于地壳的岩浆活动以及南北向裂谷拉张作用。羊八井地热田所在的拉萨地块是青藏高原温室气体释放活动最强烈的区域之一,以往的研究表明,青藏高原出露大量新生代火山、地热区,开展火山、地热区温室气体释放通量的研究将有助于深入理解地质因素向当今大气圈释放温室气体的规模等与深部碳循环相关的科学问题。

西藏羊八井地热田水热蚀变的温度特征

热储温度是地热资源研究和评价的重要内容之一。水热型地热活动形成种类繁多的水热蚀变。水热蚀变是在一定的温度环境下水-岩反应后的蚀变现象,不同温度条件下形成的水热蚀变类型不同。水热蚀变类型及组合与热储温度存在密切关系。前人已开展了水热蚀变与热储温度关系的研究,但是尚未总结热储温度的水热蚀变判别标志。西藏羊八井地热田发育广泛的水热蚀变,其勘查程度很高,成为水热蚀变的温度特征及其与热储温度关系研究的理想对象。笔者在野外实际地质调查基础上,通过显微镜观察、电子探针分析、X射线衍射全岩分析和黏土定量分析,研究了热田的水热蚀变类型和蚀变矿物温度特征,推测了热储温度,初步建立了中高温热储的蚀变判别标志。研究结果显示:羊八井地热田水热蚀变矿物中的五角十二面体黄铁矿的形成温度达200℃以上,强硅化的形成温度高于150℃,伊利石化的形成温度高于120℃,推测羊八井深部热储温度超过200℃。特征蚀变矿物的空间分布特征与实际勘查的热储温度空间分布特征一致。将普遍发育的五角十二面体黄铁矿化、硅化、伊利石化作为深部存在中高温热储的蚀变判别标志。

可控源音频大地电磁测深法在西藏羊八井地热田勘查中的应用效果

西藏羊八井地热田是目前我国最大的地热能发电基地,过去一些年,已经投入多种物探方法进行相应资源勘查工作,但所开发的仅是浅部地热资源。为了进一步开发深部地热资源,决定在羊八井地热田开采区内开展可控源音频大地电磁测深进行深部地热资源勘查工作。在详细研究羊八井地热田地质情况、岩石和含热水层位电性特征的基础上,首先选择在已知地质剖面上进行可控源音频大地电磁测深方法技术实验工作。方法实验结果表明,可控源音频大地电磁测深实测结果能够明确地反应出地下热水赋存空间位置、花岗岩顶界面和地质构造空间展布情况,可以完成相应设计目标任务。根据实际勘查结果,已经开发出了深部地热资源,实现了区内地热资源勘查新的突破,为进一步开发区内地热资源指明了方向。

西藏羊八井地热田三维电性结构模型——来自大地电磁的证据

西藏羊八井地热田位于亚东-古露裂谷中部的断陷盆地,延展形态受西北、东南两侧的山前断裂带控制,地热发电已超过四十年.囿于三维地球物理探测资料,地热田局部熔融体的位置、埋藏深度和几何形态,以及地热流体的升流通道等关键地质问题长期存有争议.本文利用47个测点的实测大地电磁全阻抗张量数据进行三维反演,给出了羊八井地热田三维电性结构模型在不同深度的水平切片和在不同测线的剖面图,取得了以下认识:(1)局部熔融体是羊八井地热田的深部热源,位于中尼公路下方,沿北东方向伸展,埋藏深度6.2~14km;(2)地热流体升流通道位于北区硫磺沟一带,呈开口朝上的喇叭形状,北区2km深度以下的岩石裂隙不够发育、渗透性较差,尚未发现富水性较好的层状热储;(3)南区不存在深层高温热储,在北区应用增强型地热系统(EGS)技术将是羊八井地热田提高发电能力的重要途径.

试论中国地热单元分级分类评价体系

为了更好地分析地热资源的分布特征和富集规律,评价资源潜力,优选有利勘探开发目标,需要探索并形成一套满足各勘查阶段不同目的的分析思路和方法。借鉴油气地质分级分析与评价的经验,尝试性地提出了一套从全球构造到地热藏的地热单元分类分级评价的思路。以不同级次的构造单元为基础,根据勘查阶段与资料翔实程度,结合构造发育、地层结构、地热显示及地热资源分布的特点,将地热单元由大到小划分为地热域、地热区、地热带、地热系统和地热藏等5个级别。地热域是最大的地热单元,与全球范围内板块尺度的构造单元相对应,可进一步分为板缘地热域和板内地热域两种类型。地热区是地热域中的次级地热单元,主要的划分依据为区域构造特征,包括岩石圈结构、热体制等。地热带是地热区内根据地热显示强度和富集情况,结合造山带与盆地构造发育情况划分的三级地热单元。地热系统是相对独立的热能生成、运移、聚集和保持的自然系统,是地热资源勘探开发研究的重点。地热藏是一个相对完整且封闭的地热储盖组合,是商业性开发利用的具体对象。地热单元由大到小逐步细分,是地热资源认知过程中逐步聚焦的过程。不同层级的地热单元的地质认识与资源潜力的评价结果,对地热资源勘查与开发利用具有相应的指导作用。文中以西藏羊八井地热田为例,分别论述了其所属不同级次的地热单元类型。

念青唐古拉山地质遗迹特征及世界地质公园创建可行性分析

西藏念青唐古拉山东段地处西藏腹地的拉萨市西北部当雄县,发育了丰富、典型、类型多样的地质遗迹资源.在野外系统调查的基础上,将念青唐古拉山地质遗迹资源划分为纳木错、羊八井地热田和念青唐古拉山冰川地貌为代表的3大类7类11亚类.它们沿该区特有的盆-山构造体系聚集展布,具有极高的科学价值、美学价值和开发利用价值,在全球范围具有典型性、稀有性、完整性和国际对比意义.这些丰富的地质遗迹与佛教建筑融合的文化遗产、高原腹地的生态系统相生相成,全面展示了青藏高原人与自然和谐共生的体系.基于此,从自然文化、范围边界、管理机构、可持续发展经济政策和利益相关者需求等方面分析认为,念青唐古拉山世界地质公园创建优势显著、切实可行、意义重大,进一步提出采用“以地热田为主题的念青唐古拉山世界地质公园”建园方案,采取政府支持、借鉴经验、普及理念、科研保护、旅游产业和社区发展等多维对策,对利用区域绿色地质遗迹资源,促进地方生态文明建设与经济可持续发展具有理论与实践双重意义.