渤海湾盆地新生代火山岩分布特征及其地热勘探潜力
发布时间：2022-01-07 06:47
渤海湾盆地所在的京津冀地区是我国最主要的中深层水热型地热开发区域之一。按照盆地类型划分,渤海湾盆地属于以新生代为主的中—新生代叠合断陷盆地。岩石圈伸展作用控制了盆地凹陷区的分布,同时导致了火山作用进而影响了火成岩分布。渤海湾盆地新生代火山活动与不同区域裂陷、坳陷作用密切相关。古近纪盆地进入裂陷初期,构造火山活动强烈,火山岩沿盆内大断裂呈裂隙式喷发并广泛分布;新近纪,盆地进入坳陷期,构造火山活动强度明显减弱;第四纪以来,渤海湾盆地火山活动微弱,火山岩零星分布。盆地古近纪至前第四纪火山活动可划分5期,其中第四纪火山活动形成的火山机构及火山岩主要分布于河北省沧州市周边及渤海滨海地区。大山、小山两座（目前渤海湾盆地内发现最新的）火山机构玄武岩样品的放射性生热率分别为1.62～2.07μW/m3和1.87μW/m3,远高于渤海湾盆地新生界平均生热率0.80μW/m3的数值,也高于我国其他地区新生代玄武岩类火山岩的放射性生热率,显示这两座火山机构所属的第四纪火山活动期形成的火山岩可能是额外热源,构成地热异常区甚至是近现代火山型干热岩...
【文章来源】：现代地质. 2020,34(04)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
渤海湾盆地新生代火山岩分布图(构造单元划分据文献[1];断裂分布据文献[30];古近系、新近系火山岩分布据文献[20];第四系火山岩分布据文献 [21-22])
受区域构造背景控制,渤海湾盆地中南部(京津冀平原区)大地热流值分布格局与构造单元展布具有一致性,均表现为东西分带结构。冀中坳陷中央凸起带与沧县隆起带呈现为高热流区,热流值64～92 mW/m2;冀中坳陷西部凹陷带、东部凹陷带以及沧东凹陷带为低热流区,热流值50～58 mW/m2;凸起至凹陷之间的斜坡带热流值居中,为58～72 mW/m2(图2)。渤海湾盆地海上部分(渤海盆地)也同样表现为凸起上热流高,凹陷部位热流低[31]。目前,在隆起或坳陷内部凸起之上、高大地热流值区域内存在部分出水温度大于100 ℃的中高温地热井,如冀中坳陷中央凸起带牛驼镇凸起上的河北雄县(水温108.9 ℃,井深3 853 m)、高阳低凸起上的河北博野(水温102 ℃,井深3 758 m)、大兴凸起上的北京采育(水温103～117 ℃,井深3 300～3 600 m)、沧县隆起北部的天津周良庄(水温113 ℃)、中部的河北献县(103.5 ℃,井深3 790 m)等,其中雄县已通过地热供暖满足了整个县城及部分农村的冬季清洁供暖,成为华北第一个地热供暖“无烟城”,显示了这些高大地热流值区具有良好的地热资源勘探开发潜力。区域内新生界碎屑岩地层的地温梯度亦具明显的分带特征:冀中坳陷中央凸起带与沧县隆起带为地温梯度高异常带,主体位于3.5～4.5 ℃/100 m之间,冀中坳陷西部凹陷带、东部凹陷与沧东凹陷带地温梯度较低,大部分地区小于<2.5 ℃/100 m。
毛小平[33]提出,岩体侵入及任何高温异常体的冷却时间小于10～40万年,盖层热阻条件较好时可达100～200万年,并指出研究区存在第四纪至今正在活动的岩体,可作为地热田的异常热量来源。于红梅等[27]测试了大山火山机构3个玄武岩样品、小山火山机构1个风化较弱的火山渣碎屑样品的全岩主元素成分,显示放射性生热元素含量较高。大山火山样品U含量为2.44～3.58 μg/g,平均2.82 μg/g;Th含量为11.13～11.21 μg/g,平均11.17 μg/g;K含量为0.56%～1.85%,平均1.19%。小山火山样品U含量为2.8 μg/g,Th含量为11.85 μg/g,K含量为1.57%。采用Rybach[34]修正过的天然放射性核参数计算式,由于缺乏样品密度数据,选取常见玄武岩样品密度范围内的3 g/cm3,计算大山玄武岩样品放射性生热率为1.62～2.07 μW/m3,小山玄武岩样品放射性生热率为1.87 μW/m3,不仅远高于渤海湾盆地新生界平均生热率0.80 μW/m3的数值[35],也高于鲁西周村、河北汉诺坝、黑龙江、吉林、辽宁、东南沿海、华南、雷琼地区新生代玄武岩类火山岩的放射性生热率(图3)。渤海湾盆地第四纪火山机构及火山岩分布的沧州及周边地区,除正常地层增温外,火山岩可能作为额外热源,具备形成地热异常区甚至是近现代火山型干热岩资源勘探潜力区的条件。邢忠信等[41]分析河北临渤海开发利用区地热资源开发潜力时提出,位于海兴县、黄骅县东南以及盐山、孟村南部地温梯度一般为3.0～4.0 ℃/100 m,最高达5 ℃/100 m。另一方面,该区目前的地热勘探开发与冀中坳陷、沧县隆起、济阳坳陷、东濮凹陷等区域相比程度较低,需要开展进一步的地热勘探工作,落实地下岩体状态,以指导下一步的地热清洁能源开发利用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]渤海湾盆地新生代以来构造-热演化模拟研究[J]. 刘琼颖,何丽娟. 地球物理学报. 2019(01)
[2]河北容城凸起区热储层新层系——高于庄组热储特征研究[J]. 王贵玲,李郡,吴爱民,张薇,胡秋韵. 地球学报. 2018(05)
[3]渤海湾盆地东濮地区奥陶系碳酸盐岩成岩作用及对储集层的影响[J]. 肖菁,季汉成,刘金侠,郭强,杨飞,房超. 古地理学报. 2018(02)
[4]地热田高地温异常成因机理及温度分布特征[J]. 毛小平. 地球学报. 2018(02)
[5]东濮凹陷奥陶系岩溶型热储分布特征及成因研究[J]. 刘金侠,毛翔,季汉成,李海泉. 地学前缘. 2017(03)
[6]鲁西地区新生代周村玄武岩的成因研究[J]. 张银慧,任钟元,洪路兵,张乐,钱生平,吴亚东,丁相礼,徐义刚,陈林丽. 大地构造与成矿学. 2017(01)
[7]渤海湾盆地晚中生代以来伸展模式及动力学机制[J]. 赵利,李理. 中国地质. 2016(02)
[8]渤海湾盆地冀中坳陷现今地热特征[J]. 常健,邱楠生,赵贤正,许威,徐秋晨,金凤鸣,韩春元,马学峰,董雄英,梁小娟. 地球物理学报. 2016(03)
[9]河北平原第四纪火山岩时代[J]. 裴军令,刘锋,胡云壮,周在征,李建锋,赵越. 中国地质. 2015(06)
[10]华北东部海兴一带第四纪火山岩岩石学及地球化学特征[J]. 于红梅,赵波,魏费翔,许建东,王庆民. 地震地质. 2015(04)
本文编号：3574038
【文章来源】：现代地质. 2020,34(04)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
渤海湾盆地新生代火山岩分布图(构造单元划分据文献[1];断裂分布据文献[30];古近系、新近系火山岩分布据文献[20];第四系火山岩分布据文献 [21-22])
受区域构造背景控制,渤海湾盆地中南部(京津冀平原区)大地热流值分布格局与构造单元展布具有一致性,均表现为东西分带结构。冀中坳陷中央凸起带与沧县隆起带呈现为高热流区,热流值64～92 mW/m2;冀中坳陷西部凹陷带、东部凹陷带以及沧东凹陷带为低热流区,热流值50～58 mW/m2;凸起至凹陷之间的斜坡带热流值居中,为58～72 mW/m2(图2)。渤海湾盆地海上部分(渤海盆地)也同样表现为凸起上热流高,凹陷部位热流低[31]。目前,在隆起或坳陷内部凸起之上、高大地热流值区域内存在部分出水温度大于100 ℃的中高温地热井,如冀中坳陷中央凸起带牛驼镇凸起上的河北雄县(水温108.9 ℃,井深3 853 m)、高阳低凸起上的河北博野(水温102 ℃,井深3 758 m)、大兴凸起上的北京采育(水温103～117 ℃,井深3 300～3 600 m)、沧县隆起北部的天津周良庄(水温113 ℃)、中部的河北献县(103.5 ℃,井深3 790 m)等,其中雄县已通过地热供暖满足了整个县城及部分农村的冬季清洁供暖,成为华北第一个地热供暖“无烟城”,显示了这些高大地热流值区具有良好的地热资源勘探开发潜力。区域内新生界碎屑岩地层的地温梯度亦具明显的分带特征:冀中坳陷中央凸起带与沧县隆起带为地温梯度高异常带,主体位于3.5～4.5 ℃/100 m之间,冀中坳陷西部凹陷带、东部凹陷与沧东凹陷带地温梯度较低,大部分地区小于<2.5 ℃/100 m。
毛小平[33]提出,岩体侵入及任何高温异常体的冷却时间小于10～40万年,盖层热阻条件较好时可达100～200万年,并指出研究区存在第四纪至今正在活动的岩体,可作为地热田的异常热量来源。于红梅等[27]测试了大山火山机构3个玄武岩样品、小山火山机构1个风化较弱的火山渣碎屑样品的全岩主元素成分,显示放射性生热元素含量较高。大山火山样品U含量为2.44～3.58 μg/g,平均2.82 μg/g;Th含量为11.13～11.21 μg/g,平均11.17 μg/g;K含量为0.56%～1.85%,平均1.19%。小山火山样品U含量为2.8 μg/g,Th含量为11.85 μg/g,K含量为1.57%。采用Rybach[34]修正过的天然放射性核参数计算式,由于缺乏样品密度数据,选取常见玄武岩样品密度范围内的3 g/cm3,计算大山玄武岩样品放射性生热率为1.62～2.07 μW/m3,小山玄武岩样品放射性生热率为1.87 μW/m3,不仅远高于渤海湾盆地新生界平均生热率0.80 μW/m3的数值[35],也高于鲁西周村、河北汉诺坝、黑龙江、吉林、辽宁、东南沿海、华南、雷琼地区新生代玄武岩类火山岩的放射性生热率(图3)。渤海湾盆地第四纪火山机构及火山岩分布的沧州及周边地区,除正常地层增温外,火山岩可能作为额外热源,具备形成地热异常区甚至是近现代火山型干热岩资源勘探潜力区的条件。邢忠信等[41]分析河北临渤海开发利用区地热资源开发潜力时提出,位于海兴县、黄骅县东南以及盐山、孟村南部地温梯度一般为3.0～4.0 ℃/100 m,最高达5 ℃/100 m。另一方面,该区目前的地热勘探开发与冀中坳陷、沧县隆起、济阳坳陷、东濮凹陷等区域相比程度较低,需要开展进一步的地热勘探工作,落实地下岩体状态,以指导下一步的地热清洁能源开发利用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]渤海湾盆地新生代以来构造-热演化模拟研究[J]. 刘琼颖,何丽娟. 地球物理学报. 2019(01)
[2]河北容城凸起区热储层新层系——高于庄组热储特征研究[J]. 王贵玲,李郡,吴爱民,张薇,胡秋韵. 地球学报. 2018(05)
[3]渤海湾盆地东濮地区奥陶系碳酸盐岩成岩作用及对储集层的影响[J]. 肖菁,季汉成,刘金侠,郭强,杨飞,房超. 古地理学报. 2018(02)
[4]地热田高地温异常成因机理及温度分布特征[J]. 毛小平. 地球学报. 2018(02)
[5]东濮凹陷奥陶系岩溶型热储分布特征及成因研究[J]. 刘金侠,毛翔,季汉成,李海泉. 地学前缘. 2017(03)
[6]鲁西地区新生代周村玄武岩的成因研究[J]. 张银慧,任钟元,洪路兵,张乐,钱生平,吴亚东,丁相礼,徐义刚,陈林丽. 大地构造与成矿学. 2017(01)
[7]渤海湾盆地晚中生代以来伸展模式及动力学机制[J]. 赵利,李理. 中国地质. 2016(02)
[8]渤海湾盆地冀中坳陷现今地热特征[J]. 常健,邱楠生,赵贤正,许威,徐秋晨,金凤鸣,韩春元,马学峰,董雄英,梁小娟. 地球物理学报. 2016(03)
[9]河北平原第四纪火山岩时代[J]. 裴军令,刘锋,胡云壮,周在征,李建锋,赵越. 中国地质. 2015(06)
[10]华北东部海兴一带第四纪火山岩岩石学及地球化学特征[J]. 于红梅,赵波,魏费翔,许建东,王庆民. 地震地质. 2015(04)
本文编号：3574038
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