漳州盆地地热区电性结构探测研究

发布时间：2020-04-03 07:52

【摘要】：随着人类对能源需求的不断增长和化石能源的不断消耗,世界各国越来越面临着化石能源枯竭和环境污染的问题,长期以来各国学者都在不断探索,努力寻找可替代能源。其中,地热能作为一种可再生能源已经被逐渐认识和利用起来,它们作为传统能源的补充,在能源结构调整、节能减排、应对全球气候变化和提高人民生活水平等方面发挥了举足轻重的作用。漳州地区地处东南沿海地热区,拥有丰富的天然地热资源,为了加深理解研究区地热资源的形成原因,本文主要利用4条大地电磁剖面对研究区的电性结构展开了研究,获得了研究区热结构,并对研究区的热源及地热资源的形成机制有了一些新认识。通过对原始数据的时间序列进行Fourier变化、Robust估计、远参考和功率谱挑选等预处理得到所有测点的阻抗张量数据,经筛选获得157个高质量的宽频大电磁测深点。在大地电磁法资料处理时,通过Swift分解、Bahr分解和阻抗相位张量分解对研究区维性进行了分析,认为研究区整体二维性较好,但在局部和深部存在一定的三维性。另外,采用GB多频多测点分解法对研究区的电性主轴信息进行了分测线统计分析,确定研究区的构造走向方向为NE向,与实际区域构造走向方向一致。为了获得可靠的地下电性结构,本文还采用Niblett-Bostick法计算了每个测点每一个频点的穿透深度,最终确定反演深度为50 km。由于研究区位于海峡西岸,距离东海海岸较近,并且研究区大量出露燕山期花岗岩,海水与大陆电阻率的巨大差异,“海岸效应”势必会对电性资料造成畸变,本文针对研究区的实际情况建立模型进行了正演研究,分析海岸效应对实测资料的影响,为反演模型的选取提供理论基础。在对电磁法数据进行处理与分析之后,本文分别对实测资料进行了二维和三维反演,获得了研究区沿剖面的电性结构模型,对比二维三维反演结果,在电性结构上反映基本一致,基于这些电性结构模型,结合研究区已有的地质和地球物理资料,我们对该区域电性结构及地热资源的形成机制有了如下认识:(1)漳州地区在50 km以浅垂向由浅至深大致分为三个电性层:第一层为低阻层,电阻率为几十至几百欧姆米,横向上分布不均匀;第二层为高阻层,电阻率为几千至几万欧姆米,在研究区中上地壳广泛分布;第三层为相对低阻层,电阻率为几百欧姆米。本研究还发现在中部的高阻层中分布有不均匀的高导体。(2)四条大地电磁剖面反演结果显示,研究区表层分布有200-400 m的低电阻率层,主要为第四系沉积及侏罗纪火山岩,其中低阻层在研究区的西南部和东部九龙江入海口表现较厚。(3)研究结果显示,在中上地壳20 km以浅广泛分布高阻体。由于研究区地处菲律宾板块与欧亚板块接触部位,历经多次岩浆构造活动,尤其是受到燕山活动的影响,广泛分布花岗岩体,电性结构表明,侵入岩分布范围广、深度大。由于花岗岩体放射性元素Th、U、K的存在,放射性热是研究区主要热源之一。(4)中上地壳分布有不均匀的高导体,主要沿深大断裂分布,断裂带的纵向伸展控制了高导体的横向展布,高导体的存在与伸展环境下软流圈沿断裂带上涌有关。地表热资源显示在上地壳具有高导体存在的位置温泉的温度相对较高,表明高导体的存在对温泉的形成具有促进作用。(5)热泉的分布大部分在断裂带交汇位置,热水的形成机制是地表水沿仍在活动的断裂或断裂带进行循环,在循环过程中与深部围岩接触,并沿断裂带上升出露地表形成中低温温泉,其热源主要为花岗岩放射性热和地幔热,在深部具有高导体存在的位置,形成的温泉温度较高。
【图文】：

地球构造,地热梯度

1.1 引言21 世纪的社会需要大量的能源来驱动商业机器，维持许多人所期望的生活方式。如今，这些能源大多来自煤炭、石油和天然气。然而，随着人类对能源需求的不断增长和化石能源的不断消耗，世界各国长期被环境污染和化石能源枯竭等问题所困扰。多年以来各国学者都在不断探索，以加快开发更多的方法来利用替代能源。目前，风能、水能、太阳能、生物质能和地热能等一大批可再生能源已经被逐渐认识和利用起来，它们作为传统能源的补充，在能源结构调整、节能减排、应对全球气候变化和提高人民生活水平等方面发挥了举足轻重的作用。地热能是人类可以使用或可能使用的地球内部热量的一部分。地球实际上是一个巨大的热库，其内核温度高达 6000℃（图 1.1）。其内部热能主要来自两个方面，一是在地球在形成之初由宇宙物质的重力势能转化而来，二是地球内部的放射性元素产生的衰变热[1]。人类可以经济地开采出的那部分地热能被称为地热资源。

活火山,岩石圈板块,地球,地热资源

地热资源按照其成因和产出条件可以分为三种类型，分别是浅层地温能型、水热型地热资源和干热型地热资源[3]。浅层地温能是指地球浅表土壤砂石和地下水中所蕴含的热能，，温度一般低于 25℃，深度小于 200 米，多直接利用；水热型地热资源一般温度高于25℃，埋深在3000米以浅，发生在高渗透性空隙或裂缝介质中，形成具有年轻火山活动或高热流背景的高温地热系统；干热岩一般温度高于 150℃，埋深大于 3000 米，是一种深部热岩体，没有或含少量流体，主要为各种变质岩或结晶岩。地热资源作为一种可持续利用的清洁能源，其优势主要表现在以下 3个方面[1]：（1）资源量巨大。据国土资源部最近发布的评价数据，我国 4000 米以浅水热型地热资源年可开采量折合标煤 18.7 亿吨，地级以上城市浅层地热能年可开采量折合标煤 7 亿吨，中国大陆 3 10 千米深度范围内资源量相当于 860 万亿吨标煤（。2）热源连续稳定，利用效率高。与风能、水能、太阳能等清洁能源相比，地热能不受昼夜变化、气候和季节等外界因素的干扰，其利用效率最高。（3）CO2减排优势明显。基于热泵技术的地热供暖与传统的锅炉供暖相比，其 CO2减排量可以减少50%。
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P631.325;P314

【相似文献】