贵德盆地热结构及地热成因机制

【摘要】：研究区位于青藏高原东北缘黄河谷地之中,地处祁连、昆仑和秦岭三大褶皱系交汇地带,断裂发育,具有良好的地热地质条件。区内地热显示类型多样,水热活动剧烈,尤其是盆地西部的扎仓寺热田,水温高达93℃,蕴藏着丰富的地热资源。但是由于客观条件限制,区内地热勘查工作主要集中在地层浅部3000m埋深以前,研究程度较低,深部地热分布及热结构的研究还未进行过系统的工作,严重制约了该区地热资源的开发利用。本文以贵德盆地两个典型地热区为研究对象,采集区内地热流体进行水化学、稳定同位素等方面的测试分析,结合区内地层、构造等地质条件,从热源、地热流体补给来源、地热流体运移通道和热储特征方面系统的研究了区内的地热系统；采集不同深度的岩石样品进行岩石热物性参数测试,分析区内岩石热导率、岩石生热率及热流在垂向上的分布特征。综合研究成果,完善了区内地热成因概念模型并首次建立了区内地壳热结构概念模型,主要认识如下：水化学数据分析显示,区内地热流体均为弱碱性水,水化学类型主要为Cl·SO4-Na,其次为HCO3·SO4-Na,沿着径流方向水化学类型不断演变。热水中富含F、Li、SiO2,并且与C1呈现出正相关性。利用地球化学温标估算的扎仓寺热田热储温度约为133℃,热循环深度约为1800m,利用硅-焓模型计算了该热田地热流体中的冷水混入比例为60%～68%,冷水混入前的热储温度约为222℃,热循环深度约为3280m。氢氧同位素分析结果显示,研究区内地下热水的主要补给来源均为大气降水,地下热水径流方向由周边山区向盆地中心呈聚辐状汇流；补给高程约为3300m,扎仓寺热田热水发生轻微氧-18漂移。碳、硫同位素分析结果表明,地下热水中的碳和硫主要来源于区内沉积层的风化淋滤作用,地下热水年龄变化于(6.16±0.2-28.55±1.74)ka之间。岩石热物性参数分析结果显示,扎仓寺热田岩石热导率值和生热率值都高于盆地内部三河平原地热区,2000m埋深以前地层中岩石放射性元素衰变产生的热能扎仓寺热田是盆地内部三河平原的两倍。利用相关资料计算了研究区内三个大地热流值,分别为74mW/m2、76mW/m2、79.5mW/m2,青海省大地热流值的空间分布规律显示,青海省东北部的地热条件优于西北部。由于地质、构造条件的差异,相比于盆地内部三河平原地热区,扎仓寺热田内的水热活动要剧烈,水温也更高。扎仓寺热田为对流型地热系统,盆地内部三河平原地热区为对流型兼传导型地热系统。利用地震波速与岩石生热率之间的相关关系建立了研究区莫霍面埋深以前地层中的生热率模型,并估算了研究区的壳、幔热流比为1.2,为“热壳冷幔”型热结构。综合区内地热地质资料、深部物探资料及本文研究成果,完善了区内不同类型地热系统的地热成因概念模型,建立了区内地壳热结构概念模型,为区内今后地热勘查的深入研究及地热资源的开发利用提供重要的理论支撑。 【关键词】：贵德盆地 地热流体 热储温度 成因机制 地壳热结构
【学位授予单位】：中国地质科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P314
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 选题目的及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-16
• 1.3 贵德盆地地热资源研究程度及存在问题16-17
• 1.4 研究内容、技术路线及创新点17-20
• 1.5 本文实际完成工作量20-21
• 第二章 地质概况21-35
• 2.1 自然地理概况21-24
• 2.2 区域地质背景24-30
• 2.3 区域水文地质条件30-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第三章 地热地质条件及地热流体动态监测35-44
• 3.1 地热地质条件35-42
• 3.2 地热流体动态监测42
• 3.3 本章小结42-44
• 第四章 深部构造及地温场特征44-60
• 4.1 深部构造44-49
• 4.2 地温场特征49-58
• 4.3 本章小结58-60
• 第五章 地热流体地球化学特征60-92
• 5.1 样品采集及数据测试60-61
• 5.2 地热流体水化学特征61-71
• 5.3 热储温度估算71-78
• 5.4 地热流体同位素特征78-89
• 5.5 本章小结89-92
• 第六章 地壳热结构概念模型建立92-105
• 6.1 地壳热结构概念模型要素92-99
• 6.2 壳、幔热流配分比分析99-103
• 6.3 本章小结103-105
• 第七章 地热资源成因机制105-114
• 7.1 地热区地热成因机制分析105-110
• 7.2 地热流体成因概念模型110-112
• 7.3 本章小结112-114
• 结论与建议114-116
• 主要结论114-115
• 建议115-116
• 致谢116-118
• 参考文献118-132
• 个人简历、攻读学位期间的研究成果及公开发表的学术论文132

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