1.5 中国的地热资源

1.5.1 中国的温泉及其分布

我国蕴藏着丰富的地热资源,目前已发现水温在25℃以上的温泉有2200处,通过钻孔及矿坑发现的大量热水点还没有统计在内。温泉的分布主要受构造条件特别是断裂构造的控制,我国温泉分布明显呈现出藏滇、台湾、东南沿海及滇川等几个温泉密集带。在我国广大平原地区广泛发育的中新生代沉积盆地,地表虽然没有温泉出露,但在地下深处却蕴藏着丰富的热水资源。近三四十年来大量开发的石油井和地热井都已揭露出这类资源。我国从南到北,从东到西,广泛分布着地热资源,说明我国特有的地质构造、地壳热状况以及水文地质条件等都有利于各种类型地下热水和蒸汽的形成和分布,为我国开发利用地热提供了有利的自然条件。从大地构造背景来看,中国在地质构造上位处欧亚板块的东南部,其西南与印度板块相接,东部与太平洋板块相连。中国特有的大地构造部位和现代板块运动,确定了我国地热资源形成与分布的总格局。中国温泉温度分级及放热量见表1-7,中国温泉按省统计见表1-8,中国地温分布特征见表1-9。

表1-7 中国温泉温度分级及放热量(陈墨香,1994)

表1-8 中国温泉统计(陈墨香,1992)

1.5.2 中国高温地热资源的分布

我国的高温地热资源主要集中在两个地区:一是藏南、川西、滇西地区;二是台湾地区。并呈现出两条沿板块边界展布的地热带:藏滇地热带和台湾地热带。

(1)藏滇地热带

藏滇地热带位于印度、欧亚两大板块的边界,又称喜马拉雅地热带(佟伟等,1981),为全球性的地中海—喜马拉雅地热带的东支,其区域背景热流值在80~100mW/m2之间,最高可达364mW/m2(沈显杰等,1990)。著名的雅鲁藏布江深断裂带为大陆板块碰撞的接合带,也称为地缝合线,在我国境内长达2000km。在其南部发育有我国最新的蛇绿岩带(年龄1200万年),说明已深达上地幔。据推测,从白垩纪开始至始新世,印度板块北移和亚洲板块的地壳开始接触并全面碰撞,引起了上部地壳中大规模断裂作用和岩浆作用,形成地壳重熔区。岩石圈的现代断裂作用和褶皱作用及其伴随的岩浆活动和地壳重融,为藏滇地热带提供了良好的通道和强大的热源,使该地热带成为我国大陆地热活动最为强烈的一个带。也就是说,正是由于这种高热背景的存在,一方面促使在地表出现强烈的高温热显示,如间歇喷泉、喷气孔、冒气地面、水热爆炸等;另一方面造成大量岩浆和火山活动,成为上述地表显示的深部附加热源。地球物理和地球化学研究表明,藏南地壳上部十几公里深处,很可能有尚未完全固结的滴珠状岩浆房存在(佟伟等,1982),这些尚未完全固结的岩浆房是广布于该地热带高温(>150℃)地热系统的深部热源。在藏滇地热带内,目前西藏已发现水热活动区600余处,其中经实地调查的有354处(佟伟等,1981)。在水热活动区内,水热活动十分强烈,类型俱全,见有大量热泉、沸泉、喷泉、喷气孔、水热爆炸穴等,水热蚀变及泉华沉积也很发育。西藏水热区的海拔多在4000m以上。在藏南,超过当地沸点的沸泉有37处。1993年年底,西藏羊八井热田ZK4002井(井深1850m)揭露的井底温度高达329.8℃,流体干度47%,是我国目前温度最高的超热井。近20年来,我国地热地质工作者已先后对西藏羊八井、羊易、那曲、朗久等地热田进行了勘查,目前羊八井、那曲和朗久等热田已步入电力开发和综合利用阶段。

云南地处太平洋构造与阿尔卑斯—喜马拉雅构造带的交汇部位,全省有水热区654处,其中沸泉区15处。根据云南省大地构造特点及地热资源分布规律,以红河—洱海大断裂为界,将云南地热资源划分为滇东和滇西两大区域。滇东为中低温水热区,滇西则为以高温为主的水热区。滇西地区水热活动强烈,温泉和热泉数量多、流量小、温度高、天然热流量大,属与岩浆活动有关的地热资源类型。腾冲地区是滇西高温水热区中最重要的地区。自20世纪70年代以来,已有众多的地热工作者对该地区开展了专业性的调查研究工作,取得了丰富的资料。全区共有水热区100处,其中沸泉区5处。根据水热活动的分布规律,腾冲地区又可划分成大盈江、龙川江和龙陵—瑞丽三个水热活动带,其中大盈江水热活动带是全区地热资源最丰富的水热活动带。著名的热海热田、瑞滇热田就分布于此(贾翕志,1993)。

(2)台湾地热带

台湾地热带位于太平洋板块与欧亚板块的边界,为西太平洋岛弧型地热亚带的一部分。在著名的台湾大纵谷深断裂带内,蛇绿岩带发育,说明断裂已深入上地幔。岛上地壳活动活跃,第四纪火山活动强烈,地震频繁,是我国东南部海岛地热活动最强烈的一个带,水热活动区有100余处,100℃以上有6处。台湾岛北端北投附近大屯火山群共有13个地热区,水热活动尤为强烈,有大量热泉、沸泉和喷气孔,其中一喷气孔温度高达120℃。北投火山温泉区的一眼地热钻孔,深1005m,已获294℃的高温蒸汽,但由于地热流体的pH值很低,对金属腐蚀严重,给开发利用带来困难。在宜兰西南部的土场—清水地热区,2000m深处热储的温度可达226℃。(Chen C H,1970;黄尚瑶,1986)

1.5.3 中国中低温地热资源的分布

中国中低温地热资源广布于板块内部中国大陆地壳隆起区和地壳沉降区。

(1)板内地壳隆起区

发育有不同地质时期形成的断裂带,经多期活动,有的在挽近时期活动性仍比较强烈,它们多数可成为地下水运动和上升的良好通道。大气降水渗入地壳深部经深循环在正常地温梯度下加热,常常在相对低洼的地方,如山前或山间盆地、滨海盆地、河谷底部等,沿活动性断裂涌出地表形成温泉。

东南沿海地热带是地壳隆起区温泉最密集的地带,集中分布的温泉就有500余处。它位于太平洋板块与欧亚板块交接带以西中国大陆内侧,包括江西东部、湖南南部、福建、广东及海南等地,其中广东有250处以上,福建有150余处。温泉水温大部分在40~80℃之间,也有少数在80℃甚至90℃以上。曾有不少国内外地热界人士认为,本区有可能出现温度大于150℃的高温水热系统,甚至有干热岩体存在,广东和福建一些地热地质工作者也曾做过这方面的探讨。最近的研究表明,本区并不存在出现高温水热系统或干热岩体的地质构造条件及高热背景,区域平均热流值在75mW/m2左右。从本区已进行过不同程度勘探工作的几个地热系统来看,热储温度均小于或等于140℃,地下热水循环深度在3.5~4.0km左右,属典型的中低温对流型地热系统(汪集旸等,1993),如福建的福州、漳州,广东丰顺县的邓屋,湖南宁乡县的灰汤以及江西宜春的温汤等。表1-10所示为我国东南沿海地区的主要中低温地热系统及分布图。

表1-10 中国东南部主要的中、低温地热系统(汪集旸等,1993)

除上述东南沿海地热带外,滇川地热带也有温泉100余处。该地热带位于印度与欧亚两大板块交接带以东纵贯滇川南北,沿南北构造带展布。这里,新构造运动强烈,地震频繁。温泉分布南段较密,水温多在60℃以上,个别达92℃;北段较稀,水温多在60℃以下。

此外,山东半岛、辽东半岛、河北山地、太行山、秦岭、天山北麓、四川盆地的东南部、柴达木盆地东部等,温泉分布也较集中,多数温泉水温在60℃以下,少数可达80~90℃。

(2)板内地壳沉降区

在板内地壳沉降区,即我国广泛发育的中、新生代盆地内,一般在断陷盆地的基底相对突起的地方,构造断裂系统发育,深循环的地下水经正常地温梯度加温后沿断裂通道上涌并富集于基岩顶面,常常形成热水的隐伏排泄源地或称隐伏热储体;在地壳活动相对稳定、无重大构造破坏的拗陷盆地内,在正常地温梯度下加热的地下水,在透水岩层中运移上升,常常在不同深度上形成具有区域意义的呈大面积分布的含热水层,水温多接近岩温。我国华北、江汉、四川等盆地,随着油气田和热田的开发,已相继获得热水及热卤水,其中尤以华北中新生代沉积盆地潜力最大,其大地热流值初步测定为62.8mW/m2。目前揭露的70~90℃以上的热水井已有几百眼。表1-11所列为我国盆地型以传导为主的中低温地热资源。

表1-11 中国地热资源表(盆地型,以传导为主的中低温地热资源)

注:1992年统计,引自《能源百科全书》,中国大百科全书出版社,1997。

1.5.4 中国地压地热资源初探

形成地压地热资源的关键是异常高压带的存在,这就要求盆地形成时具有快速沉积的地质构造条件,在此情况下,快速沉积的上覆重荷部分或相当大部分被下伏深部欠压实的沉积物孔隙系统中的流体所承载,从而表现出异常高的流体压力,并形成异常高压带。能出现快速沉积的地质构造条件虽不是到处都有,但亦非十分罕见。

我国在油气资源勘探中,于南海北部的莺琼盆地、华北盆地的济阳拗陷(彭大钧,1988)和渤中拗陷以及我国西北部的柴达木盆地中沉积速率大(>250m/Ma)的深凹槽发现异常高压带,可能赋存地压地热资源,其中最典型者为莺歌海盆地。初步研究表明(张启明等,1993),莺歌海盆地深凹槽新生界沉积巨厚,达8000~12000m,沉积速率很大,达300~600m/Ma,与世界著名的地压地热区墨西哥湾盆地的沉积速率(250~476m/Ma)相比,有过之而无不及,如处于该盆地南段深达5026m的乐东1-1-1A井,尚未钻穿上第三系,接近井底厚278m的梅山组泥岩是一套连续的超压泥岩,该井井底温度为241℃,全井平均地温梯度为4.47℃/100m。近年完钻的处于盆地北段的东方1-1-1和1-1-2井,地温梯度也大于4.0℃/100m,因此,整个莺歌海盆地地温普遍偏高,沉积速率很大,异常高压带顶面深度在2600~4000m之间,很可能是我国地压地热资源最有希望的地区之一。