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新疆地热资源分布、成因及开发利用方向:第三次新疆综合科学考察地热科考成果综述
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作者 孔彦龙 董远卓 +26 位作者 叶灿滔 程远志 乃尉华 庞忠和 马伟斌 张健 龚宇烈 李义曼 姜光政 王迎春 古丽波斯坦·吐逊江 田小明 李棱雪 师德扬 张程凯 田逸楠 李斌 陈锋 张磊 王珂 任亚倩 张伟尊 罗冠中 段佳斌 陈娅奎 张小雷 汪集暘 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期283-295,共13页
基于“冷壳冷幔”的理论认识,新疆一直被认为是地热资源相对贫瘠的地区,其总体勘查和开发利用情况远落后于内地。第三次新疆综合科学考察课题“地热等清洁能源资源综合调查与评价”在收集整理全疆地热已有成果的基础上,重点开展野外补... 基于“冷壳冷幔”的理论认识,新疆一直被认为是地热资源相对贫瘠的地区,其总体勘查和开发利用情况远落后于内地。第三次新疆综合科学考察课题“地热等清洁能源资源综合调查与评价”在收集整理全疆地热已有成果的基础上,重点开展野外补充调查,新发现了地热点位11处,补充确定了地热资源赋存形式2种,估算新疆地热资源量折合超过18亿吨标准煤。调查结果显示,新疆地热资源主要分布于盆间隆起山地,与其主要人口分布保持高度一致,而较少的人口基数决定了新疆人均地热资源量较高,反而说明了其具有较大的开发利用潜力。新疆地热资源表现出“北疆禀赋差,南疆禀赋好”的分布格局:北疆天山、阿勒泰山地区广泛发育以断裂深循环成因的中低温水热型地热资源,而在南疆帕米尔高原,受印度欧亚板块碰撞的影响,形成了目前新疆唯一发现的高温地热资源。然而,新疆地热资源开发利用整体水平相对较低,开发利用方式单一,以洗浴保健和旅游疗养为主,且主要在经济发展较好、交通较方便的北疆,南疆地热开发利用程度较低。通过本次科学考察摸清了新疆地热资源分布与开发利用现状情况,结合新疆国土空间规划,围绕新疆“双碳”发展战略,课题组提出新疆地热能源资源开发利用路线建议:在南疆塔什库尔干塔吉克自治县等地区推动“地热发电+综合利用”发展,在北疆温泉县等地区大力推进“地热+”综合能源开发,在乌昌石城市群全面深化浅层、中深层岩土地热能利用。 展开更多
关键词 第三次新疆综合科学考察 能源转型 资源禀赋 地热开发 地热发电 地热供暖
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冀中地热区深部热水产甲烷菌群落多样性
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作者 甄世军 赵佳怡 +2 位作者 张翠云 殷密英 张胜 《中国地质》 北大核心 2025年第5期1785-1796,共12页
【研究目的】了解深部环境中产甲烷菌群落多样性是探索早期生命起源、极端环境生命和调控甲烷产量的基础。然而,地热区深部碳酸盐岩岩溶−裂隙热水中产甲烷菌群落多样性仍然不清。【研究方法】利用地热科学钻探孔抽水试验,采集深部热水... 【研究目的】了解深部环境中产甲烷菌群落多样性是探索早期生命起源、极端环境生命和调控甲烷产量的基础。然而,地热区深部碳酸盐岩岩溶−裂隙热水中产甲烷菌群落多样性仍然不清。【研究方法】利用地热科学钻探孔抽水试验,采集深部热水样用于产甲烷菌标记基因mcrA高通量测序,分析冀中地热区深部碳酸盐岩岩溶−裂隙热水中的产甲烷菌群落多样性。【研究结果】从冀中地热区深部热水中共检出3个纲、4个目、8个属的产甲烷菌,但其群落组成极不均匀,其中隶属于广古菌门、甲烷杆菌纲和甲烷杆菌目的甲烷热杆菌属Methanothermobacter是产甲烷菌的主要类型,占比99.85%;优势菌种是Methanothermobacter wolfeii(相似性达99%,占比71%),产甲烷菌的主要代谢途径是CO_(2)还原;不同样品产甲烷菌群落多样性不尽相同,但均以甲烷热杆菌属Methanothermobacter为优势菌属,占比均大于99.77%。【结论】本研究揭示了冀中地热区深部碳酸盐岩岩溶−裂隙热水中含有较丰富而组成极不均匀的产甲烷菌群落,拓展了甲烷热杆菌属Methanothermobacter的生境类型,为进一步研究产甲烷菌在地球生态系统的功能奠定了科学基础。 展开更多
关键词 地热 产甲烷菌群落 多样性 深部热水 地热科学钻探 冀中地热区 地质调查工程
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干热岩地热资源清洁化及效益化开发新方法
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作者 刘永旺 王红 +4 位作者 霍韵如 巩亮 马广军 高清春 王增丽 《世界石油工业》 2025年第4期79-88,共10页
为了推动干热岩地热资源的清洁化及效益化开发,以单水平井闭式循环模式为基础,提出了一种全热取能新方法。研析了现有增强型地热系统、U型井闭式循环采热系统、重力热管循环采热系统及单井闭式循环采热系统的技术瓶颈,明确了高能耗、施... 为了推动干热岩地热资源的清洁化及效益化开发,以单水平井闭式循环模式为基础,提出了一种全热取能新方法。研析了现有增强型地热系统、U型井闭式循环采热系统、重力热管循环采热系统及单井闭式循环采热系统的技术瓶颈,明确了高能耗、施工难度大、作业成本高及环境不友好等问题。基于低沸点液体工质在井底环空受热汽化膨胀的原理,结合蒸汽压力及热量协同发电机制,研发了无需压裂作业和高压泵注入的自驱动循环系统。研究结果表明:①新方法通过单水平井结构显著提升换热面积,热利用效率较传统EGS提高20%~30%;②采用低沸点工质(如异戊烷等)可在180℃以上储层温度下高效汽化,蒸汽压力达2~5MPa,驱动发电装置运行;③系统能耗降低40%~50%,避免了传统EGS20%以上的工质流失问题;④封闭式循环设计杜绝了结垢、污染及压裂诱发地震等环境风险。结论认为,该方法在能耗、热效率及环保性方面具有显著优势,为干热岩资源规模化开发提供了新思路,但还需要进一步优化工质选择及现场验证。 展开更多
关键词 干热岩 清洁化开发 效益化开发 增强型地热系统 单水平井闭式循环 全热取能 低沸点工质 热利用效率
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地热系统中地下水循环深度的重新评估
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作者 毛绪美 李翠明 《地学前缘》 北大核心 2025年第5期220-229,共10页
地热水循环深度是地热研究中的重要参数,在评估地热资源及其更新能力中起到重要作用。传统方法评估地热水循环深度基于补给段地下水的温度变化和地热系统的平均地热增温率。然而,由于地热系统中地下水补给段和排泄段的温度分布并不一致... 地热水循环深度是地热研究中的重要参数,在评估地热资源及其更新能力中起到重要作用。传统方法评估地热水循环深度基于补给段地下水的温度变化和地热系统的平均地热增温率。然而,由于地热系统中地下水补给段和排泄段的温度分布并不一致,基于补给段的地下水循环深度被高估。对流型地热系统的地下水温度分布特征表明:补给段的温度变化大,排泄段的温度变化小。这意味着补给段的地热增温率理论上应该大于排泄段的地热增温率。但实际观察结果恰恰相反,例如广东阳江新洲地热田补给段的地热增温率为3.04℃/100 m,排泄段的地热增温率为4.97℃/100 m。可能的原因是,补给段地下水温度随深度的变化并没有遵循地热田的地热增温率。排泄段靠近热交换区,深部热源和热对流使地热水保持高温,地下水温度主要受围岩热传导(或绝热冷却)的影响而降温,其变化遵循排泄段的地热增温率。因此,用排泄段地热水的温度变化和地热增温率评估的地热水循环深度代表热交换区对流顶部深度,用补给段评估的深度代表补给段地下水平流深度。在广东阳江新洲地热田研究实例中刻画了地下水各种深度的含义,用排泄段估算的热交换区对流顶部深度(0.75~1.49 km)比补给段地下水平流深度(3.25~4.34 km)要浅得多,对流热交换区(4.34~1.49 km)中某一深度的断裂带才是地热开发取水取热的理想位置。 展开更多
关键词 地下水循环深度 温度 地热增温率 排泄段 新洲地热田
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基于THM耦合作用的抽灌含水层温度场演化模拟研究
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作者 贾惠艳 汤盛 +1 位作者 王建勇 祝维辰 《地下水》 2025年第4期5-7,共3页
根据地下水源热泵系统抽灌含水层的实际工况,建立THM三场耦合模型,运用多场耦合方法对抽灌含水层的温度场进行模拟,分析了运行期间回灌井周围温度场的响应以及随着时间延长温度场的演化规律。通过对实际工程的地下水源热泵抽水井出水口... 根据地下水源热泵系统抽灌含水层的实际工况,建立THM三场耦合模型,运用多场耦合方法对抽灌含水层的温度场进行模拟,分析了运行期间回灌井周围温度场的响应以及随着时间延长温度场的演化规律。通过对实际工程的地下水源热泵抽水井出水口温度进行监测,将监测数据与模拟结果进行对比分析,结果表明模拟获得的含水层温度特征和演化规律与实际监测数据基本一致。温度场响应和演化规律为地下水源热泵抽灌水井布置提供科学支持。 展开更多
关键词 地下水源热泵 THM耦合 含水层 响应 演化
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基于Petrel三维地质建模的单元容积法优化及应用--以准噶尔盆地石西油田地热资源评价为例 被引量:1
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作者 李冲达 管全中 +3 位作者 芦慧 张超 黄荣华 张浩竹 《地球学报》 北大核心 2025年第2期483-492,共10页
单元容积法是地热资源评价的常用方法,通常是在二维平面上刻画参数,将各单元参数计算后累加总量,对于范围过大且不规则的研究区,计算精度降低且计算繁复。因此,本研究基于石西油田丰富的地质资料,利用地温参数模拟成孔隙度,建立Petrel... 单元容积法是地热资源评价的常用方法,通常是在二维平面上刻画参数,将各单元参数计算后累加总量,对于范围过大且不规则的研究区,计算精度降低且计算繁复。因此,本研究基于石西油田丰富的地质资料,利用地温参数模拟成孔隙度,建立Petrel属性模型(即地温场模型)对单元容积法进行优化,实现相关参数三维上的精细刻画,自动得出温差与体积的乘积,直接用于后续计算。优化的单元容积法计算的研究区10 km以浅地热资源量为2521.58×10^(18) J,对比基于COMSOL Multiphysics模型的热储法的计算结果低12.57%,优化的单元容积法突出了热储温度的不均匀性和体积估算的准确性,提高了计算效率和计算精度;基于地温模型分析了现今地温场的分布特征和主控因素,优选出研究区A、B两口井及周边区域为有利区。本研究明确了石西油田地热资源潜力及分布规律,为研究区合理利用地热资源提供科学依据。 展开更多
关键词 准噶尔盆地 石西油田 地热资源 Petrel三维地质建模 单元容积法优化 有利区
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藏东南迦巴瓦构造结高硫酸盐地热水的形成机理探讨 被引量:1
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作者 邓承东 张云辉 +3 位作者 袁兴成 王鹰 吕国森 李星泽 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第2期173-189,共17页
藏东南迦巴瓦构造结广泛发育高硫酸盐地热水,开发利用潜力巨大,但硫酸盐来源和形成机理缺乏研究。以南迦巴瓦构造结的温泉水和钻孔水为研究对象,通过水化学组分特征初步揭示离子来源,借助锶和硫酸盐硫、氧同位素综合分析地热水硫酸盐的... 藏东南迦巴瓦构造结广泛发育高硫酸盐地热水,开发利用潜力巨大,但硫酸盐来源和形成机理缺乏研究。以南迦巴瓦构造结的温泉水和钻孔水为研究对象,通过水化学组分特征初步揭示离子来源,借助锶和硫酸盐硫、氧同位素综合分析地热水硫酸盐的来源,并利用氘氧同位素探明地热水补给来源,最终查明深部热储的水岩平衡状态和热储温度,归纳总结南迦巴瓦构造结高硫酸盐地热水形成机理。结果表明:(1)地热水属于弱酸及弱碱-碱性水,溶解性总固体含量为130~3265 mg/L,水化学类型包括HCO_(3)·SO_(4)—Ca·Na、SO_(4)—Ca及SO_(4)·HCO_(3)—Ca·Na型;(2)水化学和锶同位素结果表明片麻岩硅酸盐矿物和蒸发岩硫酸盐矿物溶解是影响水化学组分的关键,^(34)S_(SO_(4))-^(18)O_(SO_(4))同位素表明SO_(4)^(2-)存在大气降水、土壤硫酸盐、黄铁矿和石膏多源供给;(3)氢氧同位素揭示温泉热水补给来源为大气降水,补给高程为2646~3045 m;(4)二氧化硅地热温标和硅焓模型计算得到深部热储温度为232~275℃,浅部热储温度约为180℃,冷水混入比例为74%~82%。研究揭示该区大气降水沿断裂破碎带或基岩裂隙等导水通道向深部运移,沿途溶滤土壤硫酸盐、变质岩及局部膏盐层,在深部被加热后升流,最终于近地表混入下渗冷水后出露成泉。研究初步建立了高硫酸盐地热水的成因模式,可为南迦巴瓦构造结地热资源开发利用提供科学依据。 展开更多
关键词 南迦巴瓦构造结 高硫酸盐地热水 水岩作用 补给来源 热储温度 成因模式
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热-流-固全耦合下的干热岩热采效率研究——以青海共和GR1井为例 被引量:1
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作者 李佳豪 祝爱玉 +1 位作者 崔光磊 李迎春 《地震学报》 北大核心 2025年第2期200-220,共21页
建立了热-流-固全耦合模型,考虑了流体压力变化和温度变化引起的储层变形、受储层变形影响的储层孔隙率、渗透率和断层裂隙开度、受温度控制的流体性质(密度、黏度等)和流体流动引起的热传导,以青海共和GR1井为例,研究了定流量和定压力... 建立了热-流-固全耦合模型,考虑了流体压力变化和温度变化引起的储层变形、受储层变形影响的储层孔隙率、渗透率和断层裂隙开度、受温度控制的流体性质(密度、黏度等)和流体流动引起的热传导,以青海共和GR1井为例,研究了定流量和定压力两种典型生产模式下,储层渗透率、断层渗透类型对于地热资源(干热岩)开发过程的影响。研究结果表明:(1)定压力生产模式下,阻隔型断层降低了地热开采效率,提升热储层渗透率可以大幅度提高地热开采效率,但是过高的渗透率会造成资源浪费,不利于持续性开采;(2)定流量生产模式下,地质因素对地热开采效率的影响很小,开采效率主要由注采速率决定;(3)从安全角度看,在定流量模式下,过小的渗透率和阻隔型断层会引起很大的孔隙压力响应,导致一系列施工安全问题;(4)对于青海共和地区的地热开采,应综合考虑开采效率和施工安全,建议若采用定压生产模式,需将储层渗透率改造至1×10^(-13)—1×10^(-12)m^(2)的范围内,若采用定流生产模式,需将储层渗透率改造为1×10^(-13)m^(2)以上,且两种生产模式都应避免注水井与生产井之间存在阻隔型断层。 展开更多
关键词 热-流-固耦合 青海共和干热岩 采热效率 数值模拟
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青藏高原南部南北地堑系温泉气体地球化学特征与演化过程 被引量:1
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作者 全三余 王迎春 +3 位作者 唐鑫 周金林 罗璐 宋荣彩 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第2期190-202,共13页
目前,对于青藏高原南部单个地热田的水文地球化学演化过程,已有较为清晰的认识,但对于该地区各个地堑系的热泉气体来源和空间特征及演化过程仍缺乏深入了解。通过对青藏高原南部3个地堑(错那—沃卡、亚东—谷露、申扎—定结)的16个热泉... 目前,对于青藏高原南部单个地热田的水文地球化学演化过程,已有较为清晰的认识,但对于该地区各个地堑系的热泉气体来源和空间特征及演化过程仍缺乏深入了解。通过对青藏高原南部3个地堑(错那—沃卡、亚东—谷露、申扎—定结)的16个热泉气体进行采样与测试,研究分析了地热气体组分、同位素特征、地热气体来源、各地热气体物质含量与状态和地下热储温度的空间关系。以地幔缝合线为分界,识别了青藏高原南部3种类型的热泉气体,取得以下结论:(1)地幔缝合线南北侧的温泉气体演化过程存在明显差异,且青藏高原南部部分温泉气体发生脱气分馏现象;(2)温泉气体中氦、碳主要来源于地壳,氦的运移主要依附于二氧化碳的流动;(3)研究区热储温度存在明显差异,亚东—谷露地堑温度较高(225℃)。研究成果可为阐释青藏高原南部构造与地热气体及地热田的相关性提供参考,同时,对气体地球化学特征及其演化过程的深入探讨,对于深化对地下地质过程的认识以及推动地热资源的高效开发有重要意义。 展开更多
关键词 地球化学 地热气体 地热温度计 气体同位素
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淄博张店地热田岩溶热储水化学特征及形成机理 被引量:1
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作者 江露露 秦昂 +2 位作者 张清平 于令芹 魏海东 《地下水》 2025年第2期24-27,共4页
通过对淄博张店地区地热资源形成的水文地质条件、热储层特征等分析研究,对张店地热田形成机理进行了探讨,建立了张店地热田热储概念模型,为地热资源开发利用奠定了基础。以张店地热田5个地热井为研究对象,采用Piper图解、Schoeller图... 通过对淄博张店地区地热资源形成的水文地质条件、热储层特征等分析研究,对张店地热田形成机理进行了探讨,建立了张店地热田热储概念模型,为地热资源开发利用奠定了基础。以张店地热田5个地热井为研究对象,采用Piper图解、Schoeller图解、离子组分比率特征、Na-K-Mg平衡图解等方法,揭示了地热水的水岩作用过程、运移途径、循环演化特征和形成机理。结果表明:研究区的地热水水化学成分相似、水化学类型相同,完全不同于岩溶地下水。地热水中Ca^(2+)、SO_(4)^(2-)及矿化度含量明显高于岩溶地下水。利用水文地球化学演化、离子组分比率等分析方法,推断出岩溶热储地热水补给来源为研究区东南部及东部山区降水入渗。大气降水入渗补给岩溶含水层后,经地下水深循环径流运移,受多个断裂的深切,使地下热流沿断层裂隙向上传导,并得以深循环加热,形成地热水。 展开更多
关键词 岩溶热储 水文地球化学特征 水岩作用 形成机理 淄博张店
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安徽省大别山区温泉水化学特征与演化机制分析
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作者 李状 周训 +5 位作者 方斌 沈晔 徐艳秋 陈柄桦 拓明明 隋丽嫒 《地质通报》 北大核心 2025年第1期158-172,共15页
【研究目的】分析总结受构造控制的安徽大别山区温泉的水化学特征及其演化机制,有利于加深对独特地质背景下(造山带硅酸盐岩)水-岩相互作用的认识,同时可以为大别山区地热的勘探和合理开发利用提供科学依据。【研究方法】在对研究区温... 【研究目的】分析总结受构造控制的安徽大别山区温泉的水化学特征及其演化机制,有利于加深对独特地质背景下(造山带硅酸盐岩)水-岩相互作用的认识,同时可以为大别山区地热的勘探和合理开发利用提供科学依据。【研究方法】在对研究区温泉水化学组分基本特征分析的基础上,综合利用Gibbs图、岩石风化图、离子比例系数、矿物稳定场图等方法对研究区温泉的水-岩相互作用进行研究。此外,还借助PHREEQC软件开展反向水文地球化学模拟工作,对地热水在循环过程中主要矿物的溶解及沉淀情况进行定量分析。【研究结果】①大别山区5个温泉的水化学类型以SO_(4)−Na型和SO_(4)·HCO_(3)−Na型水为主,均为中低温、弱碱性温泉;②研究区温泉中稀土元素表现出明显的Eu正异常,轻稀土元素相对富集,中稀土元素其次,重稀土元素相对缺乏;③研究区温泉水化学组分主要受岩石风化作用的影响。温泉中Na^(+)主要来自硅酸盐矿物(如钠长石、钠蒙脱石等)的溶滤,Ca^(2+)来源于碳酸盐矿物和石膏的溶滤;SO_(4)^(2−)的含量主要受到石膏溶解的影响;HCO_(3)−含量主要受硅酸盐和碳酸盐矿物溶解的影响。④模拟结果表明,雨水-地下热水路径上发生的水岩相互作用主要为钠长石、钙长石、萤石、石膏、黑云母和CO_(2)的溶解,以及钠蒙脱石、方解石和白云石的沉淀,同时发生了Ca^(2+)置换Na^(+)的阳离子交替吸附作用。【结论】雨水至地下热水路径属于地下水深循环,复杂的深部地层岩性及结构容易阻碍地下水径流,使地下水流速放缓,发生了充分的水-岩相互作用,完成了HCO_(3)−Ca型雨水向SO_(4)·HCO_(3)−Na型和SO_(4)−Na型弱碱性温泉的转化。 展开更多
关键词 温泉 水化学 稀土元素 反向水文地球化学模拟 水岩相互作用 大别山区
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基于多年冻土顶部温度模型的东北多年冻土时空分布变化
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作者 王薪迪 李秀娟 +4 位作者 王文杰 王政博 丁琳 宋杨 柳艳杰 《森林工程》 北大核心 2025年第5期990-999,共10页
以东北地区为研究对象,分析多年冻土退化程度及空间分布。通过收集关键气象要素,使用多元线性回归模型修正部分地面温度,基于多年冻土顶部温度(temperature at the top of permafrost,TTOP)模型,利用ANUSPILN软件进行插值,分析东北多年... 以东北地区为研究对象,分析多年冻土退化程度及空间分布。通过收集关键气象要素,使用多元线性回归模型修正部分地面温度,基于多年冻土顶部温度(temperature at the top of permafrost,TTOP)模型,利用ANUSPILN软件进行插值,分析东北多年冻土时空分布变化。结果表明,1970 s、1980 s、1990 s、2000 s、2010 s的多年冻土面积分别约为3.99×10^(5)、3.41×10^(5)、2.31×10^(5)、1.80×10^(5)、1.59×10^(5) km^(2)。1970 s—2010 s,东北地区的多年冻土面积显著减少约2.40×10^(5) km^(2),降幅高达60.08%。多年冻土面积占东北地区总面积的比例从27.66%下降至11.04%,而季节性冻土面积比例则从72.34%增加至88.96%。模型结果与实际钻孔数据差值仅为0.05℃,且使用修正地面温度数据的模型结果高于现有研究结果。 展开更多
关键词 东北 多年冻土分布 冻土退化 多年冻土顶部温度模型 多元线性回归 地表温度 数字高程 钻孔数据
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松辽盆地现今岩石圈热结构特征及主控因素
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作者 代登亮 王守志 +3 位作者 边远 王鹏 刘宗堡 赵容生 《地质科技通报》 北大核心 2025年第5期135-143,共9页
松辽盆地的热结构分析多局限在南北分区的沉积层尺度,缺乏岩石圈尺度的全盆地热结构刻画,制约了以地球动力学为背景的成因分析。综合利用已发表的地表热流、地温梯度以及热物性参数,补充了姚家组、青山口组和泉头组的热物性测试分析,并... 松辽盆地的热结构分析多局限在南北分区的沉积层尺度,缺乏岩石圈尺度的全盆地热结构刻画,制约了以地球动力学为背景的成因分析。综合利用已发表的地表热流、地温梯度以及热物性参数,补充了姚家组、青山口组和泉头组的热物性测试分析,并增加了多个地温场数据,全面刻画了整个松辽盆地的地温场特征,剖析了现今岩石圈尺度的热结构特征。结果表明,松辽盆地地温梯度范围为21.10~63.45℃/km,平均值为(41.41±7.97)℃/km,高于全球平均的地温梯度值30℃/km;地表热流值的分布范围为30.38~106.58 mW/m^(2),平均值为(71.85±12.87)mW/m^(2),也高于全球平均的地表热流值60 mW/m^(2),是一个典型的“热”盆。受太平洋板块俯冲作用、拆沉作用和热侵蚀作用的影响,热岩石圈明显减薄至现今的58.59 km。由减薄地壳中放射性元素生热产生的热流仅为16.40 mW/m^(2),占地表热流的22.83%;而受滞留板片脱水作用的影响,部分熔融的地幔热物质上涌,地幔热流贡献高达55.45 mW/m^(2),占地表热流的77.17%。因此,受控于岩石圈减薄作用和地幔上涌作用,松辽盆地具有“热”盆属性和“热幔冷壳”的岩石圈热结构特征。 展开更多
关键词 地温梯度 地表热流 热幔冷壳 热岩石圈厚度 岩石圈热结构 松辽盆地
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鲁北馆陶组热储尾水回灌化学堵塞规律
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作者 陶维昱 郑君 +3 位作者 窦斌 田红 赖孝天 张晗 《地质科技通报》 北大核心 2025年第1期229-240,共12页
地热尾水回灌是实现地热能绿色环保可持续利用的关键,但在地热尾水回灌过程中产生的堵塞问题已成为亟待攻克的难题,严重制约了砂岩热储的开发利用。为了更好地了解不同温度和时间对水化学的影响,以鲁北馆陶组砂岩热储为研究对象,利用高... 地热尾水回灌是实现地热能绿色环保可持续利用的关键,但在地热尾水回灌过程中产生的堵塞问题已成为亟待攻克的难题,严重制约了砂岩热储的开发利用。为了更好地了解不同温度和时间对水化学的影响,以鲁北馆陶组砂岩热储为研究对象,利用高温高压渗流溶蚀实验平台,分别对岩样于25,45,65℃温度下开展了为期100 h的砂岩热储回灌实验,探究了回灌过程中尾水的离子浓度和pH值的演化规律,揭示了砂岩热储尾水回灌中化学堵塞过程和机理。研究结果表明,随着温度的升高,Na^(+)浓度逐渐上升,而Ca^(2+)和Mg^(2+)浓度稳步下降,且随着回灌时间的延长或温度的升高,Ca^(2+)和Mg^(2+)浓度的减少量逐渐增加。在65℃温度下,堵塞主要由Ca^(2+)和Mg^(2+)与重碳酸根和碳酸根发生反应所生成的沉淀造成,因此Ca^(2+)和Mg^(2+)的浓度与岩石样品的渗透率和化学堵塞率呈正相关。温度越高,化学堵塞程度越高,且快速增长阶段和快速下降阶段时间越久,化学反应越强烈,化学堵塞越严重。在实际工程中,可以利用降低回灌尾水的温度,或者通过在回灌前降低尾水的pH值,降低尾水中的Ca^(2+)、Mg^(2+)和HCO_(3)^(−)浓度来减轻化学堵塞的影响。 展开更多
关键词 尾水回灌 砂岩热储 离子浓度 化学堵塞
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琼西南九所地热田水文地球化学特征及成因 被引量:3
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作者 周艺颖 欧阳正平 +7 位作者 徐子东 王文梅 杨勇昌 王江思 黄泽佼 马荣林 梁海艳 林毅 《地质科技通报》 北大核心 2025年第1期216-228,共13页
海南岛地热资源丰富,以往的地热勘查大多停留在生产层面,而对地热水化学成分的来源、水-岩作用、多方法评价热储温度和地热田成因机制等未深入研究。基于前人资料的深入分析,可以加深对成因机制的认识,为地热田开发提供参考。利用离子... 海南岛地热资源丰富,以往的地热勘查大多停留在生产层面,而对地热水化学成分的来源、水-岩作用、多方法评价热储温度和地热田成因机制等未深入研究。基于前人资料的深入分析,可以加深对成因机制的认识,为地热田开发提供参考。利用离子的比值及相关性、Piper图、F−浓度分布图、硅-焓图解与SiO_(2)混合模型和硅-焓方程法,探讨了九所地热田热水化学组分的来源、阳离子交换、F^(−)成因、热储温度和循环深度,提出了成因概念模型。结果显示:热水化学类型为SO_(4)·HCO_(3)-Na型;SO_(4)^(2-)主要源于安山岩、流纹岩区硫化物氧化;含F矿物溶解、离子交换是F−浓度的控制因素;热储温度99~169℃,冷水混合比例80%~93%,冷、热水混合前蒸汽损失的质量分数约10%;循环深度1.8~3.8 km。概念模型揭示:热水沿构造运移,从花岗岩区流向安山岩、流纹岩区,同时汲取热能,发生矿物溶滤和离子交换,导致F^(−)、SO_(4)^(2−)等组分浓度改变,引起水化学类型演化,在水力差和浮力差双重驱动下上升,于地下浅部与孔隙冷水混合存储于沉积盖层之下形成地热田。关于琼西南地热田的热源是否存在幔源热的问题目前没有充分证据,需进一步深入研究。 展开更多
关键词 九所地热田 地热水化学成分 离子交换 热储温度 热水成因模型
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复杂热传递作用下冀中坳陷深、浅部地热资源差异分布
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作者 江晓雪 朱传庆 《地球科学》 北大核心 2025年第4期1485-1498,共14页
渤海湾盆地冀中坳陷地热资源开发潜力巨大,但目前仅对浅部中-低温地热资源的成因机制进行了大规模的研究,深部高温地热资源成因机制尚不明确.以区域地质、地热地质、岩石热物性为基础,分析了研究区深部温度场特征和控制因素,探究了传导... 渤海湾盆地冀中坳陷地热资源开发潜力巨大,但目前仅对浅部中-低温地热资源的成因机制进行了大规模的研究,深部高温地热资源成因机制尚不明确.以区域地质、地热地质、岩石热物性为基础,分析了研究区深部温度场特征和控制因素,探究了传导-对流复杂热传递作用下深部高温聚热机制.渤海湾盆地冀中坳陷地温梯度和大地热流较高,地温梯度介于27.4~39.7℃/km,平均约34.8℃/km,大地热流主要分布在50~70 mW/m^(2)之间.地温场受到岩石热导率、基底构造起伏以及地下水流动的影响,平面和垂向分布均表现出复杂的差异性.通过实测数据计算研究区深部地温,认为凸起区浅部温度高但深部温度低,凹陷区浅部温度低深部温度高.因此形成了冀中坳陷5000 m内高温地热资源主要分布在凹陷区深部的特征,地层温度可达190℃,可作为潜在干热岩勘探的有利目标.从地质构造、源、储、盖、流体等方面研究了冀中坳陷凸起区水热型地热资源和深部潜在干热岩型地热资源的特征,建立了浅部凸起区水热型地热资源与深部凹陷区潜在干热岩地热资源聚集模式.研究加深了对冀中坳陷乃至渤海湾盆地深部高温地热成因机制和分布规律的认识,对干热岩地热资源的开发利用具有参考价值. 展开更多
关键词 地温场 地热资源 热折射 热对流 干热岩 渤海湾盆地 地球物理学
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河谷水文地质结构影响下地下温度场的数值模拟研究
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作者 梁敬沿 漆继红 +2 位作者 李辉 刘杰 许模 《地下水》 2025年第1期6-10,共5页
水文地质结构控制地下水渗流的理论被广泛应用于各领域的水文地质模型研究中,目前主要以地下水监测、示踪分析及水文地质试验作为主要分析手段对其进行研究。本文从地下水渗流与地温的关系入手,利用钻孔孔内温度随埋深的变化对地下水渗... 水文地质结构控制地下水渗流的理论被广泛应用于各领域的水文地质模型研究中,目前主要以地下水监测、示踪分析及水文地质试验作为主要分析手段对其进行研究。本文从地下水渗流与地温的关系入手,利用钻孔孔内温度随埋深的变化对地下水渗流特征进行分析,进一步辨识河谷水文地质结构。文章着眼位于岸坡深切河谷区、涉及Ⅳ级、Ⅴ级地质结构的工程岩体,依据含水介质结构面的特点将其分为卸荷型、构造结构面组合、层面构造三种水文地质结构亚类,通过COMSOL Multiphysics模拟了不同深切河谷水文地质结构亚类岩体理想状态下的渗流-温度分布特征,认识地下温度场在渗流过程的变化趋势,研究不同渗流-温度特征关系组合对水文地质结构的指示作用。结果表明:(1)不同的水文地质结构控制下的地下温度场具备独特的分布特征;(2)主要渗流通道的分布是控制地温场分布的主要因素,控制地温场在不同渗流部位表现出各异的变化趋势;(3)多个渗流部位的温-深特征组合分析能够较为直观的指示岩体的主要渗流通道,加深水文地质结构特征的认识。该方法延展了钻探测温资料的利用,是一种快捷、经济且实用的水文地质结构识别方法。 展开更多
关键词 水文地质结构 渗流场 地温场 结构控水 深切河谷
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江西宁都蓝田、遂川汤湖中温地热水特征与成因研究
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作者 覃秋菊 刘金辉 +2 位作者 叶海龙 白细民 万平强 《地质论评》 北大核心 2025年第2期511-523,共13页
江西拥有丰富的水热型地热资源,其中宁都蓝田、遂川汤湖等地热水的水温较高,地表水温79~86℃,具有良好的开发利用潜力与远景。笔者等在总结前人研究成果及野外水文地球化学调查的基础上,分析了地热区地质、水文地质条件,开展了系统的地... 江西拥有丰富的水热型地热资源,其中宁都蓝田、遂川汤湖等地热水的水温较高,地表水温79~86℃,具有良好的开发利用潜力与远景。笔者等在总结前人研究成果及野外水文地球化学调查的基础上,分析了地热区地质、水文地质条件,开展了系统的地热水文地球化学、同位素地球化学等研究,对蓝田、汤湖中温地热水特征及其成因进行了较为深入的探讨。研究表明蓝田、汤湖地热水化学类型分别为SO_(4)^(2-)·HCO_(3)^(-)—Na^(+)型和HCO_(3)^(-)—Na^(+)型,其补给来源均为大气降水,补给高程分别为890~1100 m和1040~1220 m;地热水^(14)C年龄分别为16.17±0.14 ka和14.62±0.11 ka。SiO_(2)地热温标及地温梯度计算表明,地热水热储温度分别为146.32℃和133.79℃,循环深度分别为3258 m和2760 m。地热水属于大气降水入渗后,地下水温随地温梯度不断增温形成地下热水,热水再通过断裂上升,至地表形成地热水的大气降水深循环成因机制。研究成果对于深入揭示江西及其周边省份中温地热水成因机制具有十分重要的理论意义及较高的学术价值。 展开更多
关键词 中温地热水 水文地球化学 热储温度 循环深度 成因机制
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基于机器学习方法的南海洋壳大地热流预测
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作者 张雨飞 张杨 +1 位作者 吉俊杰 成秋明 《地学前缘》 北大核心 2025年第4期235-249,共15页
大地热流是地球动力学研究与资源勘查的重要指标,但其测量易受气候、热液活动等因素的干扰,导致实测数据匮乏。本研究针对现有基于机器学习的热流预测模型对洋壳热流特异性考虑不足的问题,整合南海实测热流和多源地质、地球物理等数据,... 大地热流是地球动力学研究与资源勘查的重要指标,但其测量易受气候、热液活动等因素的干扰,导致实测数据匮乏。本研究针对现有基于机器学习的热流预测模型对洋壳热流特异性考虑不足的问题,整合南海实测热流和多源地质、地球物理等数据,基于线性模型、支持向量机和XGBoost算法,通过对比引入与不引入洋壳特征(距洋中脊距离和洋壳年龄)的预测模型,揭示洋壳特征对南海热流分布的影响机制。结果显示:洋壳特征虽与实测热流值无显著相关性,但其使预测热流在洋中脊附近呈现更显著的带状分布;且在引入洋壳特征的模型中,布格重力异常的特征重要性显著高于其他特征。基于热流值、布格重力异常和距洋中脊距离的K-means聚类分析识别出构造主导型洋壳(类型1)与岩浆主导型洋壳(类型2)区域,印证南海洋壳扩张自23.6 Ma洋中脊跃迁后扩张机制由岩浆主导向构造主导的演化特征。本研究为南海深部动力学过程提供了数据驱动的新认知框架。 展开更多
关键词 大地热流 南海 机器学习 洋壳 洋中脊
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西藏比如县公主温泉水文地球化学特征及形成机理 被引量:1
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作者 翟开静 董玉杰 +4 位作者 谭军 林业朋 巴桑达瓦 李咏洲 李晓军 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第5期224-237,共14页
公主温泉位于西藏自治区比如县,目前处于开发状态,但尚未开展水文地球化学特征、热储层岩性、热储温度及补给运移条件等成因机制的系统研究,制约了该地区温泉资源的可持续开发利用。研究基于野外调查,结合流体化学与同位素测试结果,系... 公主温泉位于西藏自治区比如县,目前处于开发状态,但尚未开展水文地球化学特征、热储层岩性、热储温度及补给运移条件等成因机制的系统研究,制约了该地区温泉资源的可持续开发利用。研究基于野外调查,结合流体化学与同位素测试结果,系统分析了该温泉的水化学组成、水化学过程、热储温度及补给来源,进一步揭示了其地热系统的成因机制。研究结果表明:(1)研究区地热水主要呈中性至弱碱性,水化学类型为Cl—Na型,化学成分主要受蒸发盐矿物和硅酸盐矿物溶解及阳离子交换作用控制。(2)地热水以大气降水为主要补给来源,经修正的δD值计算的补给高程在5 398~5 819 m之间,平均值为5 605 m。氚同位素分析表明地热水为现代水与古老水的混合,热水滞留时间较长,补给距离较远。(3)利用硅焓模型法分析得到热储温度范围为183~245℃,冷水混合比例为58.2%~89.8%,指示研究区热储为高温地热系统。(4)地热系统成因模式为高山区降水沿背斜槽谷区岩石裂隙或断裂破碎带渗入地下,运移至深部热储层,在循环过程中吸收高温岩体或局部熔融体的热量,并发生水-岩作用,最终,由于压力和密度差异,沿构造破碎带向上运移至地表形成温泉。研究可为西藏比如县地热资源勘查评价与可持续利用提供重要的科学依据。 展开更多
关键词 水文地球化学 热储温度 补给来源 形成机理 公主温泉
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