广东惠州黄沙洞地热田构造特征及其对地热的影响

广东惠州位于华南板块东部边缘,属东南沿海断褶带。根据野外地质调查成果,研究总结了黄沙洞地热田及周边的地质构造特征及构造演化规律,研究区经历了多期次构造运动,基本形成了以北东、北西向构造为主的“棋盘格子式”断裂构造样式群。北东、北西向构造为重要控热构造,与区内地热分布具有强烈相关性,经综合分析判断区内北东、北西向构造交汇夹角的南北引张区是热液活动的良好通道和热储场所,为地热资源开发利用提供参考。

东南沿海黄沙洞地热田地应力与控热构造研究

东南沿海地热资源丰富,但地热资源分布规律不清,其核心是对其控热构造的研究不足.为此本文选取位于惠州市的黄沙洞地热田为研究对象,开展了820.53 m深的水文地质钻探和五个层位的水压致裂法地应力测量、黄沙洞地热田及周边主要断裂的野外地质调查和遥感解译等工作.地应力测量结果表明黄沙洞地热田主应力方向为NWW-NNW向,最大、最小水平主应力随深度增加梯度系数分别为0.027和0.018.野外地质调查和遥感影像解译识别出了NE走向的潼湖-黄沙洞断裂带由西段的潼湖断裂和东段的黄沙洞断裂两条分支断裂共同组成.这两条分支断裂构成右阶斜列的展布样式,并具有右行走滑的运动学特征.在两条断裂的构造转换部位形成了黄沙洞拉分盆地,在现今的NWW-NNW向的主应力约束下,拉分盆地显示出NNE-NEE向的伸展运动特征.本文认为与拉分盆地相关的断层为地下水活动和热物质上涌提供通道,这应是本区最根本的控热构造.同时本文统计了广东省地热异常区的已有实测地应力数据与区域断裂带的空间对应关系,发现了NE-NEE的断裂带是东南沿海一带地热田发育的主控构造.本文以NE-NEE向区域性断裂带为核心开展精细的新构造调查研究,结合地球物理数据解析断裂带控热控水方式,该研究实例在东南沿海地热研究中具一定启示作用.

广东省惠州黄沙洞地热田电站经济敏感性分析

基于广东省地质构造和地热分布图,给出广东省惠州黄沙洞地热田水热的主要成因机制,建立适宜黄沙洞地热田的4种地热电站模型,分析地热流体质量流量、装机容量和用电电价对电站经济指标的敏感性.结果表明,广东境内断裂带的展布方向以北东向为主,其次为东西向及北西向,大气降水和地表水体是地热田的主要补给来源;当闪蒸-双工质、两级闪蒸、双工质和单级闪蒸发电系统的流体质量流量分别大于21.3、21.4、26.6和27.3 kg/s,用电电价分别大于0.426、0.435、0.485和0.498元/kWh时,电站净现值大于0,电站经济才有可行性.此时,4种电站的内部收益率分别为16.09%、15.56%、13.09%和12.55%.当地热流体质量流量大于75.0 kg/s、发电系统装机容量大于1500 kW时,4种地热电站投资回收年限均小于4.5年.闪蒸-双工质的经济指标均优于其它发电系统,针对惠州黄沙洞地热资源,宜优先考虑选择闪蒸-双工质联合发电方式.

中低温地热系统低盐度地热水高含量钠的地球化学成因:以广东惠州黄沙洞地热田为例

高温地热系统中地热水中Na^(+)含量一般超过300 mg/L,盐度也较大(TDS>1000 mg/L).而在中低温地热系统中,低盐度地热水的Na^(+)含量一般小于160 mg/L.但在广东黄沙洞中低温地热系统出露的地热水中Na^(+)高达325.4 mg/L,TDS小于650 mg/L.经典的水文地球化学作用(矿物溶解、离子交换等)很难解释其成因.样品水化学结果表明,地热水水化学类型均为HCO_(3)-Na型,钠含量高(平均值为240.06 mg/L).氢氧同位素结果表明地热水与浅层地下水均具有相同的大气来源,都是瑶坑山区大气降水补给.水化学地温计和多组分矿物平衡(MME)评估的热储温度为100~130℃,地热水循环深度最大为2.43 km.Cl^(-)作为混合比计算指标揭示浅层地下水混入地热水的比例为51%~72%,深部地热水中Na^(+)实际含量应该高达685.2 mg/L.水-岩相互作用模拟结果表明,矿物溶解和离子交换对地热水中Na^(+)富集的贡献较小,也揭示出地热水中存在Na^(+)的额外来源.花岗岩流体包裹体微小但广泛存在于结晶矿物颗粒之间,其中Na^(+)含量平均值为11 758.9 mg/L.在地热水加热情况下,断裂和花岗岩裂隙网络层面及附近的流体包裹体膨胀破裂,流体混入到地热水中,为地热水提供了平均83%的Na^(+).因此,花岗岩流体包裹体可能是中低温地热系统低盐高钠地热水中Na^(+)的主要来源.

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。