陈佩佩:我国地热资源及其开发现状与前景
着丰富的科工开采的地热资源,这一点已由地热田勘探实践所证实。
2我国所出全球地热带的位置和主要地热带 2.1我国所处全球地热带的位置
我国地热带的分布具有明显的规律性,是受我国总的地质构造格架及其在全球构造中所处的部位严格控制的。在全球构造中,我国位处欧亚板块的东部,在其西南部,东南部及东部,分别为印度板块(包括缅甸板块),菲律宾板块和太平洋板块所夹持。这一独特的大地构造部位和岩石圈板块之间的相对运动,确定了我国地热分布的总特征。
从全球地热分布的中规律来看,世界高温温泉密集带——高温地热带,均沿各大板块的边缘展布,被称为板缘地热带。板缘或板间地带是地球岩石圈板块之间相对比较狭窄且活动性最为强烈的地带。这里既是高热流区,又是年轻的凿山运动,火山喷发及岩浆侵入,地震活动,变质作用等强烈发生的地区,同时也是成矿,成热的有利地带。而世界中低温温泉密集带——中低温地热带则广泛发育于板块内部,被称为板块内地热带。板块内部通常是构造活动相对稳定的地带,被视为相对刚性的块体,虽也收到拉伸,剪切和挤压应力的作用,在不同地质时期也发生过或正在发生着复杂的褶皱,断裂和升降运动,以及火山喷发和岩浆侵入活动等,但就其构造活动强度,断裂的深度和规模而论,则远远不及近代岩石圈板块边界。大量实例表明,在不同的大地构造背景下常常形成类型和特点各异的温泉资源。板缘地热高温地热活动于板内地热带中低温地热带活动之间,在热源性质地表水热显示类型,水热活动强度,区域地热场,热流密度以及水热系统的温度和水化学特征等方面,都存在着显著的差异。表明岩石圈板块之间的相对运动对全球地热活动包括温泉的形成与分布的宏观控制作用是十分明显的。由此可见,现代板块边缘是有利于孕育中低温地热活动的大地构造环境。可以说,随着与现代板块边界距离的加大,构造活动的强大逐渐减弱,受控于板块运动的地热活动的强度也随之减弱。
板缘地热带如按板块边界货板间界面的不同力学性质又可划分为:1)洋中脊或洋脊——转换型;2)岛弧型;3)大陆裂谷型或大陆裂谷——洋中脊型;4)缝合线型
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或陆——陆碰撞型等4个类型。板缘地热带如同时根据板块界面的力学性质及其地理分布,又可划分出一下地带:1)环太平洋复合型地热带;2)大西洋洋中脊型地热带;3)红海——亚丁湾——东非裂谷洋中脊型地热带以及4)地中海——喜马拉雅缝合线型地热带。
上述板缘地热带中,与我国温泉分布直接相关的有两个带,即地中海——喜马拉雅缝合线型地热带和环太平洋复合型地热带中的西太平洋岛弧型地热带。
地中海——喜马拉雅缝合线型地热带主要为地热活动带,位处欧亚,非洲及印度洋等大陆板块的接合地带,属缝合线型或陆——陆碰撞型板缘地热带,以年轻的造山运动,现代断裂作用,活火山和岩浆侵入以及高热流等为其特征。其分布范围大体上与地中海——喜马拉雅构造带和地震带一致,西起地中海北岸的意大利,向东经土耳其,巴基斯坦进入我国阿里地区的西南部,再向东经雅鲁藏布江刘御至怒江,澜沧江,金沙江等三江流域,而后急转向我国滇西的腾冲,龙陵,澜沧,景洪等地。
西太平洋地热带位于太平洋板块与欧亚板块及印度洋板块边界,属岛弧型板缘地热带。在该地热带内,现代火山作用强烈,深源地震活动频繁,同时具有显著的高热流。其分布范围与环太平洋构造带和地震带西段一致,西北部由阿留申群岛开始,经勘察加半岛,千岛群岛,日本列岛到我国的台湾岛,向南经菲律宾及印度尼西亚直至新西兰。
2.2我国主要地热带
根据地热的温度和显示类型,活动强度以及地热的密集程度,可明显划分出藏滇和台湾两个高温温泉密集带,东南沿海和滇川两个中低温温泉密集带据此可划分出四个相应的地热带,即藏滇地热带,台湾地热带,闽琼粤地热带和滇川地热带。前两个地热带即藏滇地热带和台湾地热带,属板缘地热带,分别构成地中海——喜马拉雅缝合线型地热带和西太平洋岛弧型地热带的重要组成部分,是我国温度最高,分布最密集,活动最强烈,规模最宏伟的两大板缘地热带。分布在两大地热带内的高温水热系统与世界其他板缘内的高温水热系统具有许多共同特征。后两个地热带即闽琼粤地热带和滇川地热带,均分布于板块内部。是我国规模最大,温泉分布最为密集的板内地热带,分别位于藏滇,台湾两个板缘地热带的内侧。我国分布于板内地热带内的中低
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温水热系统,其特点与世界其他相应板内地热带内的中低温系统也十分相近。按地质力学观点,藏滇地热带和滇川地热带在大地构造上分别位于我国西部举行歹字型构造体系的头部和主体部分以及我国中部的南北构造带——大型经向构造带部位;台湾地热带和闽琼粤地热带分别位处我国东部巨型构造体系——新华夏系的第一隆起带和第二隆起带部位。
由此可见,我国地热密集带的分布于巨型构造体系的展布方向一致,这一规律性在我国地热分布图上有明显的反映。早在1972年就有人曾指出,中国地热的分布总与各种构造体系,特别是与新华夏,歹字型,山字型等扭动构造体系的断裂构造形迹相随,在我国东部地区由新华夏构造体系,西部地区由康藏歹字型构造体系起着重要的作用;其次,巨型山字型构造体系,纬向构造体系的符合,也有一定的控制作用。在讨论地下热水的构造控制问题时也有人曾提出,我国地热的分布特性,与主要构造体系的展布十分吻合,中国东部地区地热的分带性,是受新华夏一级隆起的控制;西藏,云南在歹字型构造展布区域,近期断裂活动地震活动,岩浆活动等都很强烈,与其相关的高温温泉广泛出露;沿祁吕——贺兰山字型构造体系弧形部位也有大量温泉出露。我国地热的分布与我国主要构造体系的轮廓是温和的。有关构造体系对地热分布的宏观控制作用,力源以及热源等问题,尚有待进一步研究。
2.2.1藏滇地热带
位于我国境内的板缘地热带至今已的藏滇地热带,又称喜马拉雅地热带,雅鲁藏布江地热带或藏南,川西—滇西水热活动密集带。该带是我国温泉最多,分布最密集,延长最广,规模最宏伟的一个温泉密集带,主要分布与藏南,川西及滇西地区,它包括了西藏喜马拉雅山脉主脊线以及北至冈底斯——年轻唐古拉山系一男的地带,往东至横断山脉沿三江峡谷及其间地区以及南至滇西腾冲,龙陵,临沧,澜沧及景洪一带。据不完全统计,分布于该带的温泉总数达1000余处,占全国温泉总数的三分之一以上。我国达到或略高于当地沸点的沸泉数为96处,除台湾省拥有11处,青海省1处以及东南沿海地区3处沸水井外,其余81处全部集中分布与该带内,包括藏南45处,滇西27处和川西9处,其出露海拔多在1000米以上。
藏滇地热带位处欧亚,印度洋两大板块的边界,为地中海——喜马拉雅地热带的
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重组成部分,属缝合线型或陆——陆碰撞型。从白垩纪开始到始新世,印度洋板块北移和欧亚板块接触并全面碰撞。始新世以后,高原结束了洋壳演化的历史,大陆岩石圈开始俯冲,导致地壳缩短和加厚并使高原不断隆升。尤其上新世末期以来,高原大幅度快速隆升,高原周边堆积了巨厚的磨拉石沉积,藏南地区具有聚敛型大陆边缘活动的特点,为形成高温地热活动提供了区域地质构造和热背景条件。伴随陆——陆碰撞型造山带的形成,在上部地壳中发生大规模的断裂作用和岩浆活动。西藏地壳厚度多在60—70千米,壳幔结构复杂,具有“壳厚幔薄”,“壳轻幔重”的层圈结构。根据地震测深结合磁大地电流侧深的结果,将青藏高原划分为上地壳硅铝层,下地壳硅镁层和壳幔混合层等三大不同厚度,不同成分的地壳结构层。在上地壳硅铝层中,其底部的下层为一低速低阻层,厚5—10千米。此层在区内普遍存在,对地热活动起着重要作用。据判断,大约在10—15千米伸出形成地壳局部熔融区,为脏低昂地热带提供了良好的通道和强大的热源,使该带成为我国地热活动最为强烈的地带。世界罕见地间歇喷泉在我国已发现多处,均分布于该带内。著名的羊八井地热田位于该带的中段,2006米深钻孔揭露温度达329.8℃;羊易地热田330米深钻孔揭露最高温度为2.7.16℃。著名的腾冲火山区位于本带东南端,这里的水热活动也十分强烈,见有大量温泉,沸泉和喷气孔等。
综上所述,藏滇地热带因处在特定的而区域地质构造和高热背景条件下,近来在该带地热勘查中已去得不少新进展,表明该带地热资源十分丰富,具有巨大的开发潜力。
2.2.2台湾地热带
台湾地热带是我国温泉密度最大的温泉密集带,是我国除藏滇地热带外唯一发现有沸泉分布的地带。
台湾地热带位于太平洋板块(包括菲律宾海板块)与欧亚板块的碰撞边界,为西太平洋岛弧型地热带的重要组成部分。台湾经历中新世中期的地壳运动,特别是上新世末至更新世受菲律宾板块与欧亚板块的东侧碰撞的影响,中央山脉迅速隆起成山,而台湾海峡则是同时期裂谷作用的产物,台湾东侧的大纵谷深断裂带成为聚合性碰撞边界。因此,岛上现今地壳活动强烈,具有显著地高热流。台湾除个别地区外,热流
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值多在80—120mW/m2,热流估算值介于62.04—107.15 mW/m2之间。岛上地热活动频繁而强烈,绝大部分属浅源地震,震源深度一般在70千米以内。台湾之所以成为我国高温高强度地热活动带,这与台湾所处的区域地质构造和高热背景条件是密切相关的。
如前所述,台湾105处温泉中,沸泉11处,集中分布与台湾北部的大屯火山群及宜兰的土场——清水地区和龟山岛上。大屯火山区大油坑温泉区喷气孔蒸汽温度可达120度,是该火山区地表所测最高温度。地热勘查结果表明,该火山区地热在1005米深处已获得近300度的高温蒸汽。
由上述可知,我国台湾地热带和藏滇地热带一样,高温地热资源十分丰富,是我国开发利用高能位地热资源最有希望和潜力最大的地区之一。
2.2.3闽琼粤地热带
闽琼粤地热带亦即东南沿海地热带,位于太平洋板块与欧亚板块交接地带以西中国大陆内侧,包括江苏省东部,湖南省南部,福建省,广东省及海南省。该地热带的主体部分沿福建,广东,海南三省展布,故称闽琼粤地热带。这里无现代火山作用,但自中生代以来地壳活动活跃,深断裂发育,其特点是:伴有大规模中酸性岩浆活动,形成东南沿海火山岩带和大量花岗岩,广泛分布有北北东和北东东向的褶皱带以及与此相光的性质不同的深断裂。据航磁资料,该区主要显示两组磁异常,一组为近东西向至北东东向,另一组为北东至北北东向,分布在闽粤两省的沿海一带的许多温泉明显受到上述不同方向断裂的控制。地震发生的频率不高,但强度较高,且均为浅源地震。
东南沿海一带地壳厚度约32—34千米。大地热流值据多家测试结果,一般为70,漳州74—84,福州82,硅热流值达86,均高于全球陆地平均值。上述特征为中低温地热带的形成提供了有力的构造热背景条件。
闽琼粤地热带是我国中低温温泉最为密集的地带,集中分布的温泉就有500余处,其中广东282处,附件172处,海南35处。本带温泉的水温大部分介于40—80摄氏度之间,少数在80摄氏度以上。温泉多沿断裂带及燕山期花岗岩体边缘分布。本带已进行勘察的温泉区有:广东丰顺邓屋,广东潮安山湖,新潮姚屋寨,保亨的新村(七
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