A. 地热是地球第二大能源,地热包含了些什么呢
地热资源他其实是一种非常有价值的综合矿产资源,具有多种功能和广泛的应用,它不仅是一种清洁能源,可用于发电,供暖等,而且,它也是一种提取溴,碘,硼砂,钾盐,铵盐等工业原料的热盐水资源和天然肥料水资源,同时,它也是一种有价值的医用热矿泉水,饮用矿泉水资源和生活水源,地热资源按温度可分为三类, 高温,中温和低温。
而且在过去的十年里,人们越来越关注日益枯竭的石油资源,但现在人们更关心石油资源的利用所带来的巨大的环境成本。尽管已经采取了一系列措施来减少石油燃料的废气排放,但是在增加使用成本的压力下,废气排放的处理还没有被广泛使用,尤其是在发展中国家,因此,地热能在环保方面具有更加明显的优势。
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B. 地热资源概念及分类
地热资源是指能够为人类经济开发和利用的地热能、地热流体及其有用组分。地热流体是指温度高于25℃的地下热水、地热蒸气和热气体的总称。地热资源为重要的可再生能源矿产,采取合理的开发利用方式,是一种取之不竭、用之不尽的清洁能源,地热也是难得的医疗、旅游、化工和农业生产资源。
地热资源可分为传导型地热资源和对流型地热资源。地热资源按温度分级,分为高温地热资源(温度≥150℃)、中温地热资源(90℃≤温度<150℃)和低温地热资源(温度<90℃)三级。
C. 我国地热资源的分布概况
我国地热资源分为传导型地热资源和对流型地热资源两种类型。传导型地热资源主要分布在山间盆地,主要分布于我国的东部地区,均为中低温地热资源;对流型地热资源主要分布于隆起山地,主要分布在我国的东南沿海、台湾、西藏南部、川西、滇西和胶辽半岛等地区。其中,高温地热资源主要分布于我国的西藏南部、滇西、川西和台湾地区,其余地区主要分布着中低温地热资源。
沉积盆地传导型地热资源主要有松辽盆地、华北平原、淮河盆地、苏北盆地、江汉盆地和汾渭盆地等。
(1)松辽盆地。位于我国东北部,跨黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古四省区,面积26×104km2,是中生代裂谷盆地,基底为古生界及前古生界。松辽盆地具有两大含水系统:一是分布在上白垩统(K3)及其以上的潜水和承压水系统;另一是中下白垩统热水含水系统,接受周边山区径流补给,形成向心的自流盆地,盆地周边水位较高,上白垩统在盆地中央坳陷地区形成低温热水储层。根据近400眼井的测温资料分析,盆地中心热流值高,四周热流值低。实测大地热流值40~90mW/m2,平均为70mW/m2。在通辽—白城—齐齐哈尔—纳河一线以东地区,1000m地温大于35℃;在大庆、哈尔滨附近,1000m地温大于50℃,地温梯度大于2.5℃/100m;在大庆、哈尔滨、北安和林甸附近,地温梯度大于3.5℃/100m。
(2)华北平原。基底是古生界和前古生界,盆地内基本构造单元包括六个坳陷、三个隆起。华北平原断裂发育,平原内部有许多次级大断裂,分割坳陷和隆起,形成54个凹陷和44个凸起。一个凹陷的发育主要受一条主干断裂的控制,呈箕状凹陷型式或不对称地堑型式。华北平原是一个典型的多旋回盆地,形成了新近系低温热水储层、古近系地压型地热储层和基岩裂隙岩溶中、低温热水储层,是我国热水资源最丰富的热水盆地之一。新近系砂岩、砂砾岩是华北平原普遍分布的热水储层。其砂岩孔隙度随埋深的增加而逐渐减少,渗透率为(156~2500)×10-3μm2。储集性按此可分为三级,实测大地热流值为41~83mW/m2,平均为63mW/m2;平原周边低,中央隆起高,盖层地温梯度在凸起区高,为3.5~6.01℃/100m;凹陷区较低,为2.5~3.5℃/100m。钻井中各层段的地温梯度同岩石的热导率成反比,古生界和前古生界的地温梯度一般为1~3℃/100m。全平原古近系、新近系热水矿化度随埋深增大而增高。
(3)淮河盆地。位跨河南、山东、安徽三省,面积约10×104km2,为大华北中新生代盆地的一部分,主要热水储层是新近系馆陶组和明化镇组。大地热流值50~70mW/m2,盖层地温梯度2.5~4.9℃/100m。馆陶组的水温为40~65℃,是该区的主要低温热水层。古近系为热卤水。基岩热水主要是奥陶系和寒武系灰岩裂隙岩溶水,分布在通许凸起、周口凹陷、驻马店—淮滨凹陷、菏泽凸起、嘉祥凹陷和商丘、亳州地区,为区域深径流补给的岩溶水系统,具有良好开发利用前景。
(4)苏北盆地。位于江苏省东部,西连安徽省天长地区,面积3.6×104km2,是苏北一南黄海盆地的陆上部分。苏北盆地在地质构造上界于苏南隆起和苏鲁隆起之间,属扬子断块的一部分。北界为淮阴—明水断裂,南界是南京—南通长江断裂带,西邻郯庐断裂。坳陷中建湖隆起横贯东西,北侧是盐阜坳陷,南部是东台坳陷,再细分为10个凹陷。新近系盐城组是本区的主要低温热水储层,基本为河流相沉积,砂层占地层厚度的50%以上。盐城组一段厚200~650m,底部有大厚度的砂砾岩层。古近系砂岩厚度变化大,都为高矿化碱水。基底为巨厚的碳酸岩盐沉积,在凸起和斜坡地带形成古潜山热田,一般矿化度较高,为热卤水。盖层地温梯度变化为2.7~5.0℃/100m。大地热流值为55~83mW/m2,1000m深处的温度为43~60℃。其中凸起区较高,凹陷区较低,地温随埋深而增大。
(5)江汉盆地。位于湖北省中南部,面积28000km2,呈多边形展布,北为大巴山,南为华容隆起,东为下扬子台褶带,西是鄂湘黔褶皱带,大部分地区基底由中、古生界碳酸盐岩和碎屑岩组成,局部为古元古界变质岩系。大地构造上属于扬子准地台中部,为燕山晚期形成的裂谷盆地。盆地内有多组构造线,其中以北东及北西西两组最为发育,前者形成时间较早,发生在早白垩世—始新世早期;后者较晚,形成于始新世中期至渐新世。由于两组构造线的切割及块体的不均一运动,使盆地形成了多断、多凹、多凸的格局,共有5个凹陷,1个地堑,5个凸起。白垩系和古近系、新近系最厚达10000m,其中新近系为淡水河湖相沉积,厚300~900m,主要储层是砂岩、砂砾岩,孔隙率27%~33%,为低温热水储层。古近系的潜江组为咸水湖相沉积,其中盐岩和膏泥岩交互沉积,厚3500m。含盐面积约2000km2,是我国最大的古近系盐湖相凹陷。高卤水中富含微量元素,碘含量一般为10.15~20.70mg/L,最高为35mg/L;溴一般含量为100~377mg/L,最高为412mg/L,具有开采价值。盆地实测大地热流值为57~69mW/m2,盖层地温梯度2.3~4.0℃/100m,新近系热水水温25~69℃,古近系热卤水水温60~95℃。基底中古生代灰岩是重要的裂隙岩溶型热水储层,主要分布在枝江凹陷、云应凹陷、江陵凹陷的斜坡地带。
(6)汾渭盆地。位于山西、陕西交界地带,由关中盆地和运城盆地组成,面积24000km2。关中盆地东西向沿渭河展布,南为秦岭山地,北临渭北台塬,运城盆地北东向沿涑水河展布,东南靠中条山,西北临稷王山。两盆地在构造上为一整体,是新生代发育起来的断陷盆地,基底北部为下古生界碳酸盐岩,南部为前寒武系变质岩和花岗岩,发育NE向和NW向两组断裂,多为全新世活动断裂,形成凹凸并列的构造格局。盆地大体是北浅南深,北部斜坡和盆地两端的宝鸡地区新生界厚数百米,一般在1000m左右,盆地腹部及南部新生界厚一般超过3000m,最厚达7000m。主要热水层有早更新统三门组、新近系张家坡组和兰田灞河组及古近系白鹿塬组,岩性为砂砾岩和砂岩。运城盆地为矿化卤水。盆地基底基岩主要热水储层为奥陶系岩溶水,奥陶系灰岩顶部古岩溶在热水溶蚀下形成区域性深部径流热水系统,沿全新世活动断裂发育强径流带。盆地实测大地热流值50~80mW/m2,盖层地温梯度2.8~3.7℃/100m。
隆起山地地热资源有四个水热活动密集带:①藏南—川西—滇西水热活动密集带;②台湾水热活动密集带;③东南沿海地区水热活动密集带;④胶辽半岛水热活动密集带。
喜马拉雅碰撞带是晚白垩世末-始新世新特提斯洋盆闭合后,叠置在欧亚板块南缘的新生代陆内强烈变形带。印度板块和欧亚板块碰撞后,随着印度板块持续、强烈向北俯冲,加积楔不断增厚,并向印度前陆方向扩展,在加积、增厚过程中,不同物性层间将产生剪切滑动或拆离,因剪切生热而转化为热系统,导致碰撞带壳底层增温,温度可达1000~1350℃,足以导致陆壳底层岩石的局部熔融,熔融区随着加积楔的扩大而扩展形成高温熔融层或岩浆垫。目前印度板块以50mm/a速度向欧亚板块俯冲,表明喜马拉雅碰撞带仍处于加积、增厚和增温过程中。以北部的斑公湖—怒江一线和南部的雅鲁藏布江为界可以分为藏北、藏中及藏南三个水热区。每个活动区的地热显示情况反映出现代水热活动呈北弱南强趋势。
D. 地热资源有哪些类型
地球内部储藏了巨大的热能,仅地表以下10千米范围内的地热资源量就达3.57亿亿吨标准煤。地热能有以下五种类型:
(1)蒸汽型,是储存在地下岩石孔隙中的高温高压蒸汽,可直接用来发电,开发利用方便,但蒸汽型资源仅占地热资源的0.5%。
(2)热水型,以热水或水汽混合的形式储存在地下,按地下热水的温度又可分为低温型(90℃以下)、中温型(90~150℃)和高温型(150℃以上)。热水型地热资源约占地热资源总量的10%,分布较广,而且开发利用方便。北京着名的小汤山温泉就是热水型地热资源。
(3)干热岩型,储存在地下炽热的岩体中的热能,完全不含水和蒸汽,约占地热资源总量的30%。由于干热岩体的破碎和水在炽热岩体中的循环和热交换都是技术上的难题,因此干热岩型地热资源目前还难以开发利用。
(4)岩浆型,是融岩和岩浆中的热能,埋藏在距离地面10千米以下,温度可达1500℃以上,有火山活动的地区,则埋藏较浅。岩浆型地热约占地热资源总量的40%,但目前还没有开发利用的可能。
(5)地压型,是封存在地下的2~3千米处的高压流体矿产如石油、天然气、盐卤水中储存的热能,约占地热资源总量的20%,有重要开发价值。
目前,人类能开发利用的还主要是地表附近岩石孔隙中的热水和蒸汽中的热能,地下热水可直接用于水产养殖、温室栽培、居民住宅供暖以及温泉沐浴。目前全世界每年直接开发利用的地热能相当于6亿吨石油。温度较高的地热水或蒸汽还可用来发电。1995年,全世界地热发电量达480.4亿千瓦时,占全世界发电量的0.34%,所占比例虽然不高,但却是增长速率最快的,与1985年相比,全世界的发电量增加了34%,而地热发电增加了69%。
我国地热资源分布广泛,早在东周时期就有了开发利用温泉的文字记录。目前,已经发现的出露地表的温泉有3500多处,已经探明的地热储量折合31.6亿吨标准煤。除了全国各地的温泉在水产养殖、温室植物栽培和旅游、医疗方面的开发外,西藏的羊八井地热田已经有一定规模的开发利用:日产热水109500立方米,除了温室供暖,还有7台机组发电,装机容量为2.5万千瓦。