地热资源时空分布及形成规律

一、地热资源时空分布及形成规律

（一）地热资源形成的地质背景

中国地热资源的形成和分布，受中国地质构造特点和其在全球构造所处部位的控制。全球性的地热带一般都出现在地球表面各大板块的边界附近，低温（小于90℃）和中温（90～150℃）地下热水的出露和分布，与板内的一些活动性深大断裂和沉积盆地的发育与演化有关，高温地热田则是特定构造部位的产物，它与岩石圈板块的发生、发展有密切的联系，不少都与近期的岩浆活动有关。可开发利用的地热资源，仅赋存于一些特定的地质构造部位。板块构造学说的观点认为：中国地处欧亚板块的东部，中国大陆主体受印度板块（包括缅甸板块）、太平洋板块和菲律宾板块夹持，在上述板块的碰撞和俯冲机制作用下，形成了今日的青藏高原隆起、塔里木及准噶尔等断陷大盆地和以华北为代表的新生代断陷伸展构造及许多复杂而有序的板内断裂格式。这一构造格局，对中国地热资源的形成与分布有重要影响，形成了藏滇及东南沿海两个明显的地热带和高热流值分布区。

分析中国不同地区大地热流值（单位时间内由地球内部通过单位地球表面积散失的热量）的概貌，对了解中国地热资源的形成和赋存的地质背景，判定区域地热资源的潜力有重要意义。中国能源研究会地热专业委员会1992年绘制了中国大地热流值等值线图（参阅图2.5.1）。从图中可以看出，中国的大地热流值大多数地区在40～60mW/m2之间，高值区主要分布在滇西及西藏南部，其次是东南沿海和渤海湾地区。这些地区的大地热流值均在60 mW/m2以上。从总体上看，中国大陆地区大地热流值分布具有西南高、西北低，东部地区略高，中部地区则处于过渡区的特点。这一特点与中国地热田及地热温泉出露点的分布情况作一比较，正好反映出大地热流值高的地区也是地热温泉分布较集中的地区。

中国的地质构造条件，决定了中国的地热资源主要以两种形式存在，一是在构造隆起区（浅山区），沿主要断裂构造出露并受其控制的地热温泉；二是赋存于中、新生代沉积盆地中的地下热水。前者主要以热泉的形式直接出露地表，可开发的地段限于在地表有地热显示及其相关构造分布的地区，其分布受地质构造的控制，地热资源靠循环于断裂带中的地热水所提供，称对流型地热田；后者埋藏于地下深处的各热储层中，地热靠地球内部的传导热提供，通过开采热储层中的地热水得以利用，这类热田称传导型地热田。

（二）地热资源分布的基本规律

前已述及，中国地热资源以赋存于构造隆起区裂隙带中的热水和赋存于沉积盆地深部热储层的热水两种形式存在，两者的形成与分布有各自的规律，简述如下：

1. 构造隆起区的地热资源

构造隆起区的地热资源状况，可以其热泉天然露头的多少、放热量的强度及露头出露的条件来揭示，依据地热温泉天然露头分布的统计资料，中国地热温泉不论其数量和放热量均以中国西南部的藏南、滇西、川西地区以及东部的台湾省为最多，水热活动也最强烈，中国出露的沸泉、沸温泉、间歇喷泉和水热爆炸等高温热显示多集中分布于此区；其次是东南沿海的闽、粤、琼诸省，这些地区大于80℃的温泉很多；西北地区温泉稀少；华北、东北地区除胶东、辽东半岛外，温泉出露也不多；滇东南、黔南、桂西之间的碳酸盐岩分布区，基本上为温泉空白区。上述分布状况联系中国的地质条件分析，可看出以下特点：（1）地热活动强度随远离板块边界而减弱中国西部的滇西地区及东部台湾中央山脉两侧，分别处于印支板块与欧亚板块、欧亚板块与菲律宾板块的边界及其相邻地区，均是当今世界上构造活动最强烈的地区之一，具有产生强烈水热活动和孕育高温水热系统必要的地质构造条件和热背景。靠近此带，地热活动强

烈；远离此带，地热活动逐渐减弱。我国西南部的地热活动呈南强北弱、西强东弱；东部区的地热活动呈东强西弱之势，明显地反映了这一特点。

（2）高温水热区与晚新生代火山分布相背离此特征先后为佟伟、廖志杰等所指出。从中国晚新生代火山群与现代高温水热系统的地理分布可看到，中国高温水热区不但远离晚新生代火山分布，而且绝大多数晚新生代火山区为低温水热区，如中国晚新生代火山分布较多的吉林、黑龙江两省，不仅无高温热显示，而且黑龙江省至今尚未发现大于25℃的温泉，著名的五大连池火山群，尽管非常年轻，却只出露冷矿泉。吉林省的几处温泉，分布于白头山和龙岗火山区附近，泉水温度40～78℃，通过地球化学温标测算，也未呈现高温热储的可能性。表明中国近期火山活动不完全是孕育高温水热系统的必要条件，远离火山活动分布的高热流板块边缘地区，则仍有可能形成高温水热系统。

（3）碳酸盐岩分布区多以低温温泉水形式出露中国碳酸盐岩分布广泛，出露区面积约占全国陆地总面积的12.5％，达120×104km2，在其分布区大于60℃的温泉比较少见。这主要与碳酸盐岩地层具可溶性，出露区岩溶发育，水循环条件好，深部地热水循环至浅部，其热量可为浅部的低温水所吸收有关。

2. 沉积盆地区的地热资源

指地表无热显示的，赋存于中、新生代沉积盆地中的地热水资源。中国的不少沉积盆地，尤其是大型沉积盆地赋存有丰富的地热资源，具以下特点：

（1）大型、特大型沉积盆地有利于地热水资源的形成与赋存大型、特大型沉积盆地的沉积层厚度大，其中既有由粗碎屑物质组成的高孔隙、高渗透性的储集层，又有由细粒物质组成的隔热、隔水层，起着积热保温的作用。大型沉积盆地又是区域水的汇集区，具有利于热水集存的水动力环境，使进入盆地的地下水流，可完全吸收岩层的热量而增温，在盆地的地下水径流滞缓带，成为地热水赋存的理想环境，也是开发利用地热水资源的有利地段，尤其是在沉积物厚度大、深部又有粗碎屑沉积层分布的地区。华北、松辽等大型沉积盆地的中部，均具备这样的条件。与之相对应的规模狭小的盆地，特别是狭窄的山间盆地，整个盆地处于地下水的积极交替循环带中，为低温水流所控制，对聚热保温不利，在相当大的深度内，地热水的温度不高，如太原盆地。

（2）低温背景值，决定了盆地一般只赋存低温地热水大地热流是沉积盆地热储层的供热源，区域热流背景值的大小，对盆地地热水的聚存有重要的、决定性的作用。中国主要沉积盆地的大地热流背景值，尽管有所差别，但均属正常值范围，介于40～75mW/m2之间，这就决定了在有限的深度内（3 000m），不具有高温地热资源形成的条件，而只能是低温（小于90℃）、部分为中温（90～150℃）的地热水资源。西安地热田不同深度的测温资料具有代表性（表2.5.16）。

表2.5.16西安地热田不同深度测温资料表

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（3）可供利用的地热水资源，主要赋存于盆地内河湖相淡水沉积层中中国东部的大型中、新生代沉积盆地，沉积了数千米的沉积层，这巨厚的沉积层尽管都赋存有地下热水，但并不可能全部开发利用，其底层和中层为含有较高盐分的地下水封闭系统，因水中含盐度高，热储层渗透性差和水的补给循环差，形成不了有开发利用价值的热储层；其上层为分布广、厚度大的河湖相淡水沉积建造，以其高的砂岩层比值，构成富含低矿化度低温水的半封闭（开放）系统，成为中国东部的主要热水赋存层位。该层位在华北、苏北盆地和江汉盆地以上第三系储层为代表；在松辽盆地，则以中、下白垩系储层为代表。

中国中部的鄂尔多斯盆地为三叠纪、侏罗纪广盆式河湖相淡水沉积建造，在其边缘相和河道砂岩相带适于低矿化度的热水赋存。四川盆地三叠系为海相砂、泥岩及碳酸盐岩建造，侏罗系为深湖相碳酸盐、碎