江西省干热岩资源有利区优选研究

伯 慧, 宋炉生, 王 运, 夏为平, 王涛涛, 王 鹤, 周 胜

(江西省煤田地质勘察研究院，江西 南昌 330001)



江西省干热岩资源有利区优选研究

伯 慧, 宋炉生, 王 运, 夏为平, 王涛涛, 王 鹤, 周 胜

(江西省煤田地质勘察研究院，江西 南昌 330001)

干热岩分布普遍，储量丰富，作为一种可再生的新型能源，对“缺煤少气无油”的江西省意义重大。通过对江西省岩浆岩分布情况、地热地质、生热率、热导率、重力场、构造及其活动性等特征并结合地质情况综合分析，发现江西省东部地区大地热流值较高，花岗岩类岩体发育，多呈大型岩基产出，存在放射性热保存较好的高产热隐伏岩体。根据布格重力异常等值线图中“重力低异常等值线圈闭良好，形态完整，异常幅值大，梯度陡”的原则，结合地质情况圈定隐伏、半隐伏岩体。综合考虑圈定的隐伏岩体规模、周边地热出露情况及所处构造环境，优选干热岩有利区11个。

干热岩；江西省；有利区

伯慧,宋炉生,王运,等.2015.江西省干热岩资源有利区优选研究[J].东华理工大学学报：自然科学版，38(4)：407-411.

Bai Hui,Song Lu-sheng,Wang Yun,et al.2015.Preferably favorable areas of HDR resources in Jiangxi province[J].Journal of East China Institute of Technology (Natural Science), 38(4)：407-411.

干热岩，作为未来清洁的新能源，是一种普遍埋藏于距地表2～6 km、温度为150～400 ℃的、没有水或蒸气的热岩体(孙知新等，2011)，较常见的干热岩体有花岗岩、花岗闪长岩等。干热岩体本身具有很高的温度，呈干热状态，温度范围广，可以作为热能资源加以利用。干热岩型地热资源作为一种特殊的地热资源，以其分布的普遍性和高热储温度而更具开发潜力与前景(汪集旸等，2012)，由于干热岩使用中没有废水、废气、固体废弃物排放，开发系统安全，没有爆炸危险性，已经被美国、日本等经济发达国家所关注，并且一些国家已经进行了实验性开采，证实了干热岩的开发利用是可行的，且具有较好的前景。

我国目前大力提倡发展新型清洁能源，干热岩正是符合这一标准。江西省作为一个煤炭紧缺且无油少气的省份，大力发展新能源显得更为重要。根据冉恒谦等人对全国重点干热岩发育区的研究显示，江西作为高热流花岗岩地区(冉恒谦等，2010)具有较好的干热岩勘查开发前景。对江西省开展干热岩调查评价意义重大。

1 江西省干热岩前景分析

1.1 岩浆岩

江西省岩浆岩出露面积约占全省面积的20.58%，其中，侵入岩广泛分布全省各地，面积约30 611 km2，约占全省总面积的18.33%。其中花岗岩类岩体分布最广，几乎遍及全省，尤以德兴-抚州-遂川一线以东分布最为广泛，且多呈大型岩基产出，为高产热岩体。

1.2 地热地质特征

江西省地热资源分布范围较广，其中江西省东乡-德兴断裂、遂川-万安-东乡断裂以东地区地热异常区分布较多，尤其赣州市地热资源最丰富，分布地热异常区60处，占全省的50.4%。

1987年华东地质学院与中国科学院地质研究所地热室合作利用地质勘探钻孔和水文地质长观孔进行了大地热流测量，获得第一批19个热流数据(李学礼等，1992a)。数据显示江西省大地热流值和地温梯度总体呈现北低南高、西低东高的区域变化特点。

1.3 生热率特征

地热的主要成因有重力分异与放射性热，干热岩资源主要赋存于隐伏花岗岩体，因此岩体的生热率特征直接决定干热岩资源前景的好坏，根据赵平等(1995)对中国东南地区岩石生热率的研究可知，江西省东部地区岩石生热率明显高于省内其它地区(图1)。

通过对江西省东南部岩体进行采样，样品送往澳实分析检测(广州)有限公司进行测试，获取岩体的铀、钍、钾(根据K2O含量换算)含量，结合西安交通大学地热与环境研究实验室测得的密度，根据生热率计算公式( Rybach L,1988)：

H=0.01ρ(9.52CU+2.56CTh+3.48CK)

式中，H为壳体的平均生热率(μw/m3)，ρ是密度(g/cm3)，CU，CTh，CK分别是铀、钍、钾的丰度值，其中铀、钍的单位是10-6，钾的单位是10-2。

计算岩石生热率为3.35～9.74 μW/m3，平均6.49 μW/m3(表1)。其中未实测的花岗岩样品密度采用中国东南地区花岗岩的平均密度2.67 g/cm3。生热率背景超过2.8 μW/m3为高生热区(赵平等，1995)，故江西省东南部花岗岩体生热潜力巨大。

图1 江西省岩石生热率分布图Fig.1 The distribution of heat production in Jiangxi Province

样号U/10-6Th/10-6K/%密度/(t·m-3)生热率/(μW·m-3)备注YLNN08-15.8751.65.442.545.26龙南YLNN15-322.952.23.762.679.74龙南YAY16-112.839.43.662.746.45安远YAY2112.166.64.922.457.42寻乌YAY2621.757.14.122.188.00寻乌YZ119.0846.74.132.675.88会昌YZ1510.4527.54.212.594.78会昌YS027.8323.24.312.253.35石城PT-01*26.44130.2214.062.679.16大余

注：*铀、钍、钾含量为大余漂塘岩体测试数据(华仁民等,2003)

1.4 热导率特征

岩石热导率是表征岩石导热能力的物理量，它定义为单位时间内单位长度上温度升高或降低1 ℃时单位面积所通过的热量。通过野外采样，样品送往西安交通大学地热与环境研究实验室，采用TCS热导仪完成分析测试任务，获得样品热导率。测试结果(表2)可见盖层热导率低于岩体，导热性差，江西省东南部地区放射性热保存较好。

表2 江西省东南部岩石热导率一览表

1.5 重力场特征

江西省区域重力场以北东走向为主，在布格重力异常图上，全省重力场以鄱阳-吉安为重力高值区，诸广山地区、雩山-武夷山为重力低值区。区域重力场的分布态势为北高南低，东西两厢低，中间高；不同期次、不同岩类的中酸性岩体引起大小不同、轴向不一、圈闭完整的重力低异常。根据《江西省全省重磁综合编图与找矿靶区优选》资料，在185处重力低异常中有111处属岩浆侵入体之反映，部分是中、新生代断陷盆地及火山岩之反映。低密度的酸性、中酸性花岗岩类分布最广，且种类最多，所引起的重力异常特征明显。

1.6 构造及其活动性特征

江西在各个地质构造发展阶段和各时期的地壳运动中，均相应地形成一系列规模不等，性质不同的断裂构造。这些断裂尤其是深大断裂，对于江西省地质构造的发展、演化及成岩、成矿作用关系甚为密切。江西省构造活动强烈，根据《江西省地震志》资料，1971—2000年间省境内共发生地震573次，大部分发生在东乡-德兴断裂、遂川-万安-东乡断裂以东，其中寻乌县136次，龙南县177次。东部地区断裂主要有大余-赣州-南城断裂、安远-鹰潭断裂、寻乌-瑞金-资溪断裂。

东部地区的断裂构造可以切入结晶基底。这样，地下深处热源就可以通过这些大型断裂构造导上来，形成局部地热异常区(李学礼等，1992b)。此外构造断裂本身也可以产生一些构造热。这些断裂构造特征致使江西省东部地区为省内地温梯度和热流值较高的地区。

1.7 重点区域确定

由江西省的岩浆岩分布、地热地质特征、重力场特征、构造性活动特征可知，江西省东部地区(东乡-德兴断裂、遂川-万安-东乡断裂以东)岩浆岩分布最广泛，且多呈大型岩基产出，为高产热岩体，地温梯度及大地热流值较高，存在大量花岗岩类岩体引起的圈闭重力低异常区，区域深大断裂为活动性断裂。因此东部地区干热岩资源前景良好，为江西省干热岩工作的重点区域。

2 东部地区有利区优选

东部地区位于雩山-武夷山重力低值区，低值区总体呈北北东-北东东向展布。区内局部重力低异常密布，较明显的圈闭重力低异常有雩山北、鸡笼嶂、笔架山等。出露地层主要为新元古界上部-下古生界，其次为上古生界、侏罗系火山碎屑岩和白垩系“红层”。岩浆岩极为发育，主要为燕山期，次为印支期和加里东期，这些大范围的低密度岩浆岩体是产生雩山-武夷山重力低值区的主要场源。

2.1 有利区优选原则

参照国外干热岩研究资料，结合江西省地质情况，确定有利区优选原则：

(1)选择地热梯度和大地热流值较高的区域；

(2)选择那些密度大、热传导率高的岩石(苏正等，2014)，具有高浓度的放射性元素，能够增加岩体中热能供应的花岗岩和花岗闪长岩所在区域；

(3)选择规模较大的大型岩基所在区域；

(4)选择盖层厚度适当、导热性差的区域；

(5)选择相对接近现有基础设施(道路、输电线路、供水等)，便于后期干热岩资源开发的区域(苏正等，2014)。

2.2 有利区优选

有利区优选以江西省岩浆岩分布图为基础，按照1∶50万布格重力异常等值线中“重力低异常等值线圈闭良好，形态完整，异常幅值大，梯度陡”的原则，结合地质情况圈定隐伏、半隐伏岩体。再根据圈定的隐伏岩体规模、周边地热出露及所处构造环境，参照有利区优选原则，综合圈定干热岩有利区11个，分别为龙南南、安远、信丰、崇义、周田、石城、青塘、黄陂、相山、鹰潭、上饶(图2)。

这些有利区都是根据重力资料推测深部可能存在隐伏岩体，且存在地热异常，如龙南南有利区汤湖地热田地表热水温度62～72 ℃(尹祝等，2011)；安远有利区位于地幔相对隆起部位(张万良等，2005)，属安远热点作用区(林锦荣等，2013)，具有较高的地热背景；信丰有利区安西镇热水村安西温泉泉口温度54 ℃；崇义有利区内的龙潭煤系中发现有热变质矿物-红柱石；周田有利区位于伸展作用导致的高地热梯度和高热液构造环境中(蔡煜琦等，1997)；石城有利区东南侧有52.7 ℃的九礤温泉出露等。

表3 江西省干热岩有利区概况一览表

图2 江西省东部地区干热岩有利区分布图Fig.2 The distribution of favorable blocks for HDR in the eastern region of Jiangxi province

3 结论与建议

江西省东部地区大地热流值较高，花岗岩类岩体发育，多呈大型岩基产出，存在生热率高、放射性热保存较好的高产热率隐伏岩体。针对东部地区，根据布格重力异常等值线图，结合地质情况圈定隐伏、半隐伏岩体。再根据隐伏岩体规模、周边地热出露及所处构造环境，综合圈定干热岩有利区11个，这些有利区位于深大断裂附近，区内存在地热异常，深部均存在隐伏岩体，且大多数为周边出露岩体的深部延伸，存在可观的干热岩资源，但缺乏系统的干热岩调查研究工作，建议对优选的有利区开展野外采样测试工作，获取岩体的生热率、热导率等热物理性质，实施地球物理勘查圈定深部隐伏岩浆岩体的范围，优选前景好、具有开发潜力的区域实施钻探验证工作。

蔡煜琦,陈祖伊,施祖海,等.1997. 会昌浅层次热隆伸展构造与铀成矿[J]. 铀矿地质, 13(5)：257-262.

华仁民,张文兰,陈培荣,等.2003. 赣南大吉山与漂塘花岗岩及有关成矿作用特征对比[J]. 高校地质学报,9(4)：609-618.

李学礼,史维浚,周文斌,等.1992a. 江西大地热流[J]. 地质科学(增刊):383-385.

李学礼,杨忠耀.1992b. 江西温泉形成的地质构造条件分析[J]. 华东地质学院学报,15(3)：221-228.

林锦荣, 李子颖,庞雅庆,等.2013. 赣南安远热点作用区地质特征[J]. 世界核地质科学,30(3)：125-129.

冉恒谦,冯起赠. 2010. 我国干热岩勘查的有关技术问题[J]. 探矿工程(岩土钻掘工程), 37(10)：17-21.

苏正,王晓星,胡剑,等.2014. 我国增强型地热系统选址问题探讨[J]. 地球物理学进展,29(1)：386-391.

孙知新,李百祥,王志林.2011. 青海共和盆地存在干热岩可能性探讨[J]. 水文地质工程地质,38(2)：119-124.

汪集旸, 胡圣标, 庞忠和,等.2012. 中国大陆干热岩地热资源潜力评估[J]. 科技导报,30(32)：25-31.

尹祝,李康东.2011. 江西省龙南县汤湖地热资源浅析[J]. 资源调查与环境,32(3)：207-217.

张万良,刘德长,李子颖.2005.江西安远热隆基本地质特征及其铀矿远景[J]. 矿产与地质,(2)：22-126.

赵平,汪集旸,汪缉安,等.1995. 中国东南地区岩石生热率分布特征[J]. 岩石学报, 11(3)：292-305.

Rybach L.1988.Determination of heat production rate[A]//Haenel R,Rybach L,Stegena L.Handbook of terrestrial heat flow density[M].Holland:Kluwer Academis Publishers:125-142.

Preferably Favorable Areas of HDR Resources in Jiangxi Province

BAI Hui, SONG Lu-sheng, WANG Yun, XIA Wei-ping, WANG Tao-tao, WANG He, ZHOU Sheng

(Jiangxi Institute of Coal Geology for Exploration Research, Nanchang,JX 330001,China)

HDR distribute widely and abundant reserves, there is important significance for Jiangxi province where ＂lack coal and gas, not to exist oil＂as a renewable. By the comprehensive analysis of the distribution of magmatic rocks, geological features of geothermal, heat rate, conductivity, gravity field, structure and the geological conditions, it found that the value of earth heat flow is high, the granite rocks are developed and there are concealed rocks with high heat production rate in east of Jiangxi province. The granite rocks show large batholiths and the concealed rocks with radioactive heat saved well. The hidden and semi-hidden rocks are selected according to the principle of “the good traps of the low abnormal contours of gravity, the integral shapes, the large abnormal values and the steep gradient” in the abnormal contours of Berger gravity and the geologic conditions. Eleven favorable areas of HDR are chosen preferably by take the scale of the hidden rocks, the emergence of circumjacent geotherm and its’ tectonic environment into consideration.

hot dry rock; Jiangxi province;preferably favorable areas

2015-03-24

江西省2013年新能源发展示范项目“江西省东部地区干热岩资源调查评价”(赣能综字〔2014〕120号)

伯 慧(1985—)，女，工程师，硕士研究生，从事能源地质研究工作。

10.3969/j.issn.1674-3504.2015.04.011

P588.13+1

A

1674-3504(2015)04-0407-05