渤海湾盆地清丰地区地热形成机理分析与研究

作     者：赵婷 

作者单位：中国地质大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：李克文;汪新伟

授予年度：2021年

学科分类：070801[理学-固体地球物理学] 07[理学] 0708[理学-地球物理学] 

主      题：清丰地区 自然伽马值 岩石生热率 地壳热结构 成因机理 

摘      要：研究区位于渤海湾盆地的西南翼,断裂较发育,赋存着丰富的中低温地热资源。目前,清丰地区的地热研究还比较少,主要局限在较浅的地层。对于深部的热结构仅有定性的判断,还没有更为系统的研究分析,这严重制约了本区地热资源的开发和利用。因此,在清丰地区开展地热成因机理分析与深部的热结构特征研究具有非常重要的意义。本文通过分析区内的区域地质背景、地温场条件、地热水化学资料,建立了区内地热成因模型。利用区内的自然伽马测井数据与岩石生热率的关系,计算了浅层的生热率与岩石产热量,通过地震波波速与生热率的经验公式,获得了深部的岩石生热率与产热量,得到了区内的壳、幔热流配分比,构建了区内地壳热结构概念模型。深部结构揭示,清丰地区的莫霍面埋深约34-35 km,岩石圈厚度较薄,居里等温面埋藏较浅,研究区具有较好的深部热构造条件。地温场研究表明,清丰地区的地热资源具有传导型地热系统特征,地温梯度值介于2.1-4.2℃/100 m,平均地温梯度为4.1℃/100m,清丰地区的大地热流值介于65.46-66.06 m W/m,平均值为65.76m W/m,区内具有较高的地热背景。水化学数据揭示,清丰地区的地热水为弱碱性,主要阳离子为Ca、Na、Mg,阴离子为SO和Cl,水化学类型有SO-Ca型、Cl-Na型以及SO·Cl-Ca·Na型;氢氧同位素数据表明,地下热水主要来源于大气降水,先是在隆起区,接受大气降水补给,之后入渗到地下,再经过深部来源的热量加热,进入浅部地层。利用计算的岩石生热率和产热量,估算出区内的地壳、地幔热流配分比为0.57,热结构属于“冷壳热幔型。通过对源-储-通-盖等方面的综合分析和研究,明确了清丰地区的地热成因机理,即:区内的热源是来自地球深部的地幔热流、地壳热流。地热水主要来源为太行山和鲁西南隆起区的大气降水,地热流体沿着较发育的断层运移,进入奥陶系储层中,不断吸收深部传导上来的热量及围岩的热量,最终储层中聚集了较高的热量。同时,建立了清丰地区的地壳热结构概念模型和成因模式图,这些研究成果对该地区地热能的开发和利用提供了一定的理论基础,具有重要的指导意义。