干热岩成因及勘查

干热岩成因及勘查

胡经国

一、干热岩成因概说

页岩气闻名遐迩，大家都了解。但是对于干热岩，绝大多数人可能还是第一次听说。不过，其成因却不难理解。

地球的各种神奇常常超出我们的想象，只因为它就在我们脚下，导致我们并没有过多地意识到。

地球内核温度高达4000℃左右；而一些别的研究显示，内核某些地方的温度甚至高达5400℃。这也许您觉得这个温度不算什么。不过，人们知道，太阳的表面温度也才5000多摄氏度而已。

并非只有地心拥有很高的温度，其外层温度也不低。

地球内部的温度，从内到外依次降低；而地幔依据深度的不同，其温度也大约在2700～1200℃之间。

地球内部的热量会向地球表面传递。于是，钻的井孔越深，孔底的温度就越高，这就是地温梯度——每深1千米的地球温度（地温）增加值。地壳的平均地温梯度为每千米25℃；也就是说，平均起来，钻探的深度每增加1千米就增加25℃。

25℃看起来很小，但是它只是平均值；很多地方的温度变化远大于25℃，这就是地温梯度异常。比如说，在中国青海共和盆地钻井钻到3705米时，干热岩温度就上升到236℃了。

干热岩主要是由于地球深处的辐射和固化岩浆的作用，而在地壳中形成和蕴藏的一种不存在水或蒸汽的高温岩体。

干热岩的热能赋存于岩石中。其中，比较常见的岩石有黑云母片麻岩、花岗岩、花岗闪长岩以及花岗岩小丘等（Tenzer，2001）。一般干热岩上覆盖有沉积岩或土层等隔热层。

二、干热岩成因类型

根据地壳结构和成因机制，中国干热岩资源主要可分为以下4大成因类型，即：高放射性产热型、近代火山型、沉积盆地型及强烈构造活动带型。干热岩各种成因类型的成因机制不同。

1、高放射性产热型

类似于法国Soultz地区及澳大利亚Cooper盆地等高放射性花岗岩体，以及在中国东南沿海地区地表及地壳浅部发育的许多大型中生代酸性花岗岩类岩体。

该类岩体具有较高的放射性产热特征。在壳源产热和幔源产热均理想的情

况下，大地热流值可超过100μW/m2。在覆盖层理想的地方，可以获取理想的干热岩资源。

高放射性产热干热岩资源主要集中分布在中国东南沿海，如广东、福建、江西、海南以及广西部分地区，并且以燕山期大范围形成的酸性岩体为赋存体形成干热岩资源区。

2、沉积盆地型

沉积盆地型干热岩资源具有基岩覆盖层较大、表层地温梯度较大、增温稳定的特点。深部热源向上传导到达覆盖层时，由于沉积覆盖层具有热导率小的特点，因而可阻止热量的散失。

本类干热岩资源虽然地表热流值并不太高，但是由于热量在浅部的聚集，其底部基岩岩体温度可以达到150℃以上。在中国，沉积盆地型干热岩资源主要分布在关中、咸阳、贵德、共和、东北等由白垩系形成的盆地的下部；由于沉积覆盖层具有较高的地温梯度，因而通常与水热型地热田共生。

3、近代火山型

近代火山型干热岩资源和火山活动密切相关。国际上很多知名的干热岩资源区均属于这种类型。受底部未冷却岩浆的作用，地表具有明显的水热活动现象。通常在较浅的地方就可以获得较高的温度。

在中国，近代火山型干热岩资源分布在腾冲、长白山、五大连池等地区。其热源特征与底部岩浆活动历史和岩浆活动特征密切相关。

4、强烈构造活动带型

在中国，强烈构造活动带型干热岩资源分布在青藏高原。受亚欧板块和印度样板块的挤压，新生代以来青藏高原逐渐隆升，局部有岩浆底侵的存在。在这些区域可能形成理想的干热岩资源。

受构造活动的影响，自第四纪以来，西藏高原受到南北向强烈挤压，随着地质应力的变化，早期以东西向展布为主的构造格局逐渐遭受破坏，产生了一系列的北西向走滑断裂及近南北向的张性和张扭性的活动构造带。在这些近南北向断裂带内现代地热活动强烈，其中又以又以那曲－羊八井－多庆错活动构造带和查去俄－古堆－错那构造带最为显著。在查去俄－古堆－错那构造带内，由南往北有错那、古堆、日多、沃卡、松多、查去俄等中－高温地热显示区。这些中－高温地热显示区可作为强烈构造活动带型干热岩资源的理想前景区。

三、中国青海地区的干热岩资源

青海省处于全球地质构造最复杂、隆升速度最快、隆起最新的青藏高原北部。新生代以来，受印度板块与欧亚板块的碰撞挤压作用，青藏高原发生强烈的隆升，青海省地质构造发生巨大变化。在这一特殊的地质作用下，印支-燕山期以来岩浆岩广泛分布于全省，并造就了挽近期活动构造的展布变化及青海省特有的地质条件。

青海省水文地质工程地质环境地质调查院，在青海共和盆地3705米深处钻获236℃的高温干热岩体。这是中国首次钻获埋藏最浅、温度最高的干热岩

体。这不仅实现了中国干热岩勘查的重大突破，而且按照国际品质标准找到了高品质的干热岩。这也是青海继2009年在全国首次发现陆地可燃冰之后，在新能源领域的又一重大发现。据初步测算，地壳中3～10千米深处干热岩所蕴藏的能量极其可观，相当于全球石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的数十倍。这一重大突破对于开展干热岩资源的深入研究、争夺新一轮能源制高点具有重要意义，并且对于改变地区能源结构和促进经济社会的发展也具有深远的现实意义。

这次在青海共和盆地，科研人员先后攻克了地质选址、高温钻井、深孔高温高压测温等关键技术。在成功施工的五眼干热岩勘探孔中，均钻获干热岩体。同时，科研人员还采用地球物理、地球化学、放射性调查等综合技术手段，圈定干热岩有利勘探区18处，其面积达到3000多平方千米。

四、干热岩勘查

1、勘查步骤

寻找干热岩的勘查步骤如下：

①、收集地质、地球物理、地球化学、遥感和地热等各种区域性资料；通过对所收集资料的分析研究，选择有远景的地区开展地质调查、物化探和深部钻探工作。

②、对岩芯进行采样，对钻孔进行测温，获取各种有用信息。

③、通过实际工作成果，结合收集的相关资料，对干热岩资源进行评价。

2、勘查手段与要求

干热岩资源地质勘查工作，需要依据勘查地的具体条件，有选择地选用航卫片解译、地面地质调查、地球化学调查、地球物理勘查、地热地质钻探及岩、土、水实验测试等综合手段进行。

⑴、航卫片解译

主要应用于干热岩地质勘查工作的初期，配合地面地质调查工作进行。通过最新航卫片图像的解译，判断工作区地貌、地质构造基本轮廓及其隐伏构造，工作区及其相邻地区地面泉点、泉群、地热溢出带及地表热显示的位置，地表的水热蚀变带分布范围，为开展地面地质调查提供依据和工作方向。

⑵、地质调查

在航卫片解译及充分利用区域地质调查资料的基础上进行。通过调查，实地验证航卫片解译的成果和难点；查明工作区的地层时代、岩性特征、地质构造、岩浆活动及地热形成的地质条件；查明地表热显示的类型、规模、分布范围及其与地质构造的关系；选定进一步工作的重点地区，为下一步的勘查工作提供依据。

⑶、地球化学调查

应用于干热岩地质勘查工作的各个阶段，主要是：采取工作区及其周边地区的地热水（井、泉）、常温地下水、地表水样进行化验分析，对比分析彼此的关系；利用地热水中特征离子（组分）如氟、二氧化硅等高于常温地下水的