鄂东地区干热岩分析_陈金国

第28卷第6期2014年12月资源环境与工程Ｒesources Environment ＆Engineering Vol.28，No.6Dec．，2014收稿日期：2014－09－02；改回日期：2014－10－08作者简介：陈金国（1978－），男，工程师，硕士，地质工程专业，从事水文地质与工程地质工作。

E －mail ：27662772@ 数字出版网址：http ：// /kcms /detail /42.1736.X.20141010.1607.008.html数字出版日期：2014－10－1016：07鄂东地区干热岩分析陈金国（湖北省第三探矿工程大队，湖北黄冈438000）摘要：通过系统分析研究得出在鄂东地区地热资源热源主要来自于岩浆余热、放射性物质蜕变和地热增温，在出露的温泉附近，普遍侵入岩体的分布，特别是在英山罗田一带，温泉集中出露，根据调查，最大地热地温梯度达13.6ħ/100m ，该地段地温场高和地温梯度异常明显，地温梯度是正常地壳2倍，属地热异常区，深部存在热源，可以认为鄂东地区是在挽近期仍有侵入活动的地带，可能有浅埋的干热岩体。

关键词：地热能;干热岩;岩浆岩;地温梯度;地热异常区;地质构造;鄂东地区中图分类号：P314;TK521文献标识码：A文章编号：1671－1211(2014)06－0841－060引言地热能由于其清洁可再生性，已经成为世界第3大可再生能源，其主要分为水热型和干热岩型两种类型。

干热岩是一种没有水或蒸汽的热岩体，主要是各种变质岩或结晶岩类岩体，较常见的岩石有黑云母片麻岩、花岗岩、花岗闪长岩等。

干热岩普遍埋藏于距地表2 6km 的深处，其温度范围很广，在150 400ħ之间［1］。

现阶段，干热岩地热资源是专指埋深较浅（2 3km ）、温度较高（150ħ）、有开发经济价值的热岩体，保守估计地壳中干热岩所蕴含的能量相当于全球所有石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的30倍［2］。

判断某地方是否有干热岩存在的潜力，最明显的标志是看地温梯度是否有异常，或地下一定深处（2000 5000m ）温度是否达到150ħ以上。

鄂东地区是湖北省地热资源的重要成矿区，在全省已发现分布的64处温泉中，鄂东分布有16处（英山和罗田各6处，黄石、大冶、蕲春、武穴各1处）。

目前查明的16处地热资源可开采热量超过16．00ˑ1014kcal ，相当于标准煤2500万t ，可开采地热流体量超过25000m 3/d 。

其中罗田三里畈温泉是湖北省境内天然出露温度最高的温泉，最高水温为73ħ［3－5］，另外该地区处于中国第20个国家级重点成矿带武当—桐柏—大别成矿带内，地处华北和中南两大地块的交接地带，是相对独立的三角形古老变质岩块。

本区地质构造复杂，岩浆活动频繁，变质作用强烈，具有良好的地热成矿地质条件和深部地热找矿前景；广泛的地热资源分布以及独特的地质构造特征，为鄂东干热岩的存在提供了较好的佐证。

下面从地质背景条件、地热资源分布特征等方面，对鄂东地区存在干热岩的可能性进行初步探讨分析。

1区域地质背景1．1地质构造条件鄂东位于扬子准地台下扬子台褶带的西端，北与秦岭褶皱系大别复隆相接，南与修水—钱塘缘褶带相连，西以汉江断坳为界［6］。

区内构造复杂，处于隆坳过渡带的构造活动地段，从造山带结构上看，该地区主要分布在桐柏—大别造山带东大别剪切带内，该区域中生代在陆陆俯冲碰撞造山作用下，构造活动强烈，以发育北西向、北东向及近南北向断裂为特征；按照其展布方向分别有：①北向或北北西断裂，主要分布在桐柏—大别山一带，一般规模巨大，并经历多期活动，新生代以来仍然继续活动；②北北东向断裂，以浠水断裂—麻团断裂一带最为发育，挽近期活动性较强；③北东向断裂：主要分布在三里畈—但店断裂一带，规模巨大，挽近期活动性强；④北东东向断裂，主要分布在天堂寨断裂以东一带，断裂规模较小，数量较少。

在鄂东一带，作为大别山断块的一部分，不仅经历了前寒武纪的剧烈变动，而且在中生代时曾剧烈“活化”，新生代以来继续活动，北北东、北东向构造叠加于古老的北西向构造之上，岩浆活动和混合岩化作用强烈而普遍，断裂密集［7］，从而导致了该区域地壳中的热流密度和地温梯度普遍高于省内其他前寒武纪变质岩区，在该区块内，地热资源蕴藏丰富，从而说明了深部存在热源的可能性。

1．2地层岩性鄂东地区地层按照其特征可以耿集—泉水河断裂为界分为两大块，北区地层以变质岩系为主，自西向东各地层的原岩组成及变质过程略有不同，南区以沉积岩为主。

在北区，属于秦岭地层区的东延部分，主要分布元古界—下古生界变质岩，为一套浅至中深区域变质和混合岩化作用生成的各种变质岩，有片麻岩、混合岩、片岩、板岩、千枚岩、白云岩和大理岩及火山碎屑岩等。

南部地区属扬子地台区，出露地层主要为古生界地层，兼有中、上元古界级中新生界地层；其中在北部地区，地热资源分布众多。

1．3岩浆岩活动特征鄂东地区岩浆岩发育，主要由大别—吕梁期超基性、基性及中、酸性岩和燕山期酸性岩组成，除太古界大别—吕梁期的花岗岩体外，还有中生代花岗岩类出露。

1．3．1大别—吕梁期侵入岩主要以中酸性花岗岩及花岗闪长岩类为主，岩体多呈岩基、岩墙、岩株及岩盆状产出，成群分布。

它们皆侵入前震旦系中，同位素年龄测定为7．9亿 9．36亿年［8］。

1．3．2燕山期侵入岩为省内最强烈的一次岩浆活动和围岩混合岩化作用；在大别山区岩浆岩侵入体星罗棋布，绝大多数为酸性花岗岩侵入体，测年大约在1．8亿 0．9亿年，另外在大别山主峰及其两侧地区的元古界，普遍经受混合岩化作用，而且越接近主峰岩化作用越强烈；以中酸性花岗岩及花岗闪长岩为主，岩体规模大小悬殊，分布较密集，多斜交地层走向或近南北向延展，侵入新太古界和元古界中。

鄂城—大冶地区为中酸性花岗闪长岩、花岗岩、石英闪长斑岩等，以岩基、岩盘及岩脉状产出，单个岩体的延展呈近东西向，多个岩体的串联方向为北北东向，侵入三叠系—侏罗系中，同位素年龄为1．06亿 1．57亿年。

幕阜山地区以酸性花岗岩、二长花岗岩为主。

呈岩基状产出，北北东—南西西向伸延，侵入前震旦系和下古生界中，同位素年龄为1．17亿 1．62亿年。

此外，分布在下第三系的玄武岩体，规模虽小，但在鄂东鄂城、黄梅、麻城、黄陂等地可零星见到，据航磁资料还发现一批隐伏岩体，它们多沿活动断裂带分布，从其围岩分析，可能属喜山运动早期产物。

纵观全省岩浆岩分布，鄂东多于鄂西，而东部地热出露数量也远远多于西部，二者在分布区域上存在一致性，也说明了存在深部热源的可能性。

1．4地震活动特征燕山运动奠定了本区的主要构造和地貌轮廓，挽近期活动主要表现为河流阶地的形成和近代有感地震的发生，自公元前159年至公元1980年的2139年期间，东部地区共发生破坏性地震14次（图1），其中最强烈的一次是1932年4月6日麻城黄土岗地震，地震震级＞6级，震中烈度Ⅶ度，调查表明，此次地震与北北东向一组枢纽断层的强烈活动有关，该组断层所夹持的块体—鹰山尖有明显的隆起异常，是麻团断裂新活动迹象，其余强震主要分布在黄梅、浠水、鄂州和英山等地；另据统计，1974年—1979年本区共发生微震和弱震共计283次，主要集中分布于沿江断裂的广济一带，鄂城—嘉鱼断裂的武昌和嘉鱼一带，麻团断裂的麻城一带，大别山主峰一带，微震震中沿主峰呈北西向密集排列，本区地震属于浅缘构造地震，震源深度一般8 12km。

据《中国地震动参数区划图（GB18306—2001）》及附录A：中国地震动峰值加速度区划图（1ʒ400万），罗田、英山东北部鄂皖交界处，地震动峰值加速度为0．10g，相当于地震烈度Ⅶ度区；而集中在英山、罗田一带出露的地热田共14处，占全省地热总数22%，地震的活动为地热出露提供了良好的通道。

2地温异常及地热显示特征2．1莫霍面特征莫霍面是深部构造研究的主要对象，其等深线图反映了深部构造基本面貌。

从莫霍面等深线图中可以看出湖北省地壳横向不均一性明显，地壳厚度变化总趋势是自东向西显示台阶式变厚。

全省深部构造特点是：太行—武陵深层构造变异带斜贯全省中部，且将全省深层构造分化为西部幔坪区和东部幔坪区。

东部幔坪区由北西或东西向的桐柏—大别幔陷、武汉幔隆和幕阜幔陷组成。

武汉幔隆是全省薄壳区，地壳最小厚度30．5km，南、北以地幔斜坡形式与幔陷过渡。

桐柏—大别幔陷呈北西向，地壳厚32．5 34．5km，北为北淮阳地幔斜坡，它与陕西秦岭幔陷一样，可能是印支褶皱系残存山根的反映，地貌上呈隆起特点。

幕阜幔陷呈东西向，与幕阜褶皱山地对应，地壳厚32 33．5km。

湖北省现今深部构造的基本轮廓是印支运动以来，特别是燕山运动以来，滨太平洋构造域的壳幔运动对前期深层构造继承改造，以及老的深部构造在新构造条件下产生变革的综合反映。

这种壳幔结构对于湖北中生代以来的沉积建造、岩浆活动、构造形变和成矿作用具有重要的控制作用和影响。

纵观湖北省莫霍面的起伏，省内地壳厚度总的变化趋势是东部薄，西部厚，而地热点的分布也是东部多于西部，并且在水温变化上也是东部高于西部。

248资源环境与工程2014年图1湖北省东部地震震中分布略图Fig.1Distributing chart of epicentre in the east of Hubei Province1．6/1932．4震级≥6级（分子为震级，分母为发震时间，下同）；2．5/1913．2震级≥5 5．9级；3．4/1985．9震级≥4 4．9级；4．实测及推测为近期活动性断裂。

2．2大地热流值特征根据中国大陆地区大地热流数据汇编（第一版和第三版）和部分公开发表文献中的统计数值。

此次共收集湖北大地热流数据29个（表1），为分析湖北省大地热流特征提供依据。

图3为湖北省大地热流图，从图3可以看出，大地热流最小值为41．9mW/m2，最大值为69mW/m2，平均值53．7mW/m2，远低于中国大陆地热大地热流平均值（61mW/m2）和全球大陆地区大地热流平均值（65mW/m2）。

其中热流值＜50mW/m2的有9个，占总数的31%；50 60mW/m2有12个，占总数的41%；＞60mW/m2的有8个，占总数的28%。

省内大地热流分布不均，基本呈现“南高北低，东高西低”特征，其中异常高值点主要在深大断裂带分布。

江汉盆地热流值41．9 69mW/m2，平均值为53．2 mW/m2，南襄盆地平均值为45mW/m2，鄂东南地区热流值42 69mW/m2，平均值为54mW/m2，鄂西地区热流平均值根据前人分析为49mW/m2。

湖北省大地热流存在两个高值异常带，分别为黄石—大冶一带和江汉盆地一带，黄石—大冶最高达到69mW/m2，这主要是由于其地壳浅层热导率结构决定，黄石—大冶一带的石灰岩分布区其热导率高达3．34 3．61W/m·K，而江汉盆地的高值异常带则主要取决于＞30ħ/km的高地温梯度。