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珠江三角洲与周边典型地区岩石热物性及其地热效应的比较研究

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地球物理学报 2024年第3期67卷 1120-1146页

作者：廖珂琰邱楠生于泰炎中国石油大学(北京)油气资源与工程全国重点实验室北京102249 中国石油大学(北京)地球科学学院北京102249

珠江三角洲位于华夏板块南部,虽然已发现多个水热型地热田,但地热研究仍然较为薄弱.岩石热物性研究是地热研究中最为基础和重要的工作之一.本研究采集并测量了珠江三角洲与周边典型地区100块地表岩石的密度、热导率、热扩散率,以及50块... 详细信息

珠江三角洲位于华夏板块南部,虽然已发现多个水热型地热田,但地热研究仍然较为薄弱.岩石热物性研究是地热研究中最为基础和重要的工作之一.本研究采集并测量了珠江三角洲与周边典型地区100块地表岩石的密度、热导率、热扩散率,以及50块岩浆岩的U、Th、K_(2)O含量,并分别计算了体积热容和放射性生热率.实测结果表明,碎屑岩中细砂岩的热导率最高(3.94±0.92 W·(m·K)^(-1)),页岩的热导率最低(2.68±0.55 W·(m·K)^(-1)).岩石热导率和热扩散率具有明显的正相关性.结合地层厚度建立了地层热物性柱,其中古近系的热导率最低,地层热物性与沉积环境有关.岩浆岩中玄武岩的热导率最低(2.17±0.13 W·(m·K)^(-1)),花岗岩平均热导率为3.87±0.59 W·(m·K)^(-1).花岗岩放射性生热率在0.36~14.23μW·m^(-3)之间,平均值为5.23±3.03μW·m^(-3),属于高产热花岗岩.结合前人对研究区岩石放射性元素含量的测试结果,我们发现,相对于K_(2)O,U、Th与生热率具有更强的相关性,并对产热的贡献更高.相对于花岗岩,玄武岩的生热率较低,K_(2)O对产热的贡献较高.新的资料为区域热流的确定和地热资源评价提供了新的视角.模拟和计算结果表明,三水盆地沉积层能对深部热量起到聚集和保存的作用,并在基底附近形成高温区(>150℃);上地壳中花岗岩体产生的热流超过45 mW·m^(-2),占地表热流的一半以上.盆地和花岗岩体均具有形成高温地热资源的地质条件.此外,酸性岩浆岩放射性生热率随时间逐渐降低的特征与幔源基性岩浆的混合作用有关.

关键词：珠江三角洲热物性放射性生热地热效应花岗岩

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希夏邦马峰地区岗布锂辉石伟晶岩的发现及其指示意义

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岩石学报 2024年第5期40卷 1489-1509页

作者：胡方泱蒲浩澜郭钊刘谭杰刘小驰何少雄吴福元中国科学院矿产资源研究重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国石油大学(北京) 地球科学学院北京102249 岩石圈演化国家重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

近年来,喜马拉雅稀有金属成矿的研究与找矿工作不断取得突破,使得喜马拉雅地区成为我国重要的稀有金属成矿带。本文报道了希夏邦马峰地区新发现的锂辉石伟晶岩,发现地位于吉隆岩体东北侧的岗布地区,与吉隆扎龙沟隔山相望。这是在吉隆岩... 详细信息

近年来,喜马拉雅稀有金属成矿的研究与找矿工作不断取得突破,使得喜马拉雅地区成为我国重要的稀有金属成矿带。本文报道了希夏邦马峰地区新发现的锂辉石伟晶岩,发现地位于吉隆岩体东北侧的岗布地区,与吉隆扎龙沟隔山相望。这是在吉隆岩体附近首次发现锂辉石伟晶岩露头,是继琼嘉岗(普士拉)锂辉石伟晶岩、嘎波锂辉石伟晶岩、热曲锂辉石伟晶岩和库曲锂辉石伟晶岩之后,又一锂成矿发现点。结合已有研究显示吉隆扎龙沟地区具有极高的岩浆分异演化程度,表明吉隆岩体北侧具有很好的稀有金属成矿前景。该成矿伟晶岩产出于海拔5300m的变质地层(黑云母片岩和符山石矽卡岩)之中,根据野外产状可以将其分为两类,一类为强变形锂辉石伟晶岩,其发生明显糜棱岩化作用,呈透镜体形式产出;另一类为弱变形锂辉石伟晶岩,其规模相对较大,变形较弱,但其走向也受区域构造控制。结合地层的变质变形特征,我们认为此处为藏南拆离系的发育位置。成矿伟晶岩下部海拔5200m处出露绿柱石伟晶岩以及切层电气石花岗伟晶岩,5100m处出露电气石白云母花岗岩。通过对电气石白云母花岗岩和两类锂辉石伟晶岩及切层电气石花岗伟晶岩进行独居石和铌铁矿族矿物定年分析,显示电气石白云母花岗岩和锂辉石伟晶岩的形成时代均为25Ma,而切层电气石花岗伟晶岩的形成时代为17.5Ma。岗布锂辉石伟晶岩中铌铁矿族矿物的Mn#[Mn/(Mn+Fe)]值明显高于切层电气石花岗伟晶岩中的铌铁矿族矿物,同时也高于喜马拉雅带内其他已知伟晶岩的铌铁矿族矿物,反映其岩浆相对富氟的特征。时间上,岗布锂辉石伟晶岩与琼嘉岗(普士拉)和库曲锂辉石伟晶岩基本一致,表明喜马拉雅带内~25Ma是重要的锂成矿期,与藏南拆离系的活动密切相关。空间上,岗布锂辉石伟晶岩的剖面特征与琼嘉岗(普士拉)锂辉石伟晶岩和嘎波锂辉石伟晶岩等类似,均表现为下部为电气石白云母淡色花岗岩,之上为绿柱石伟晶岩,再向上则为锂辉石伟晶岩,成矿伟晶岩的产出明显受藏南拆离系的控制,反映了喜马拉雅带的锂成矿作用具有较好的空间一致性,这对于理解喜马拉雅稀有金属成矿作用与找矿具有重要意义。

关键词：喜马拉雅希夏邦马峰吉隆岩体锂辉石伟晶岩稀有金属

差异源储结构下储层发育机制及其对油气富集的影响——以鄂尔多斯盆地庆城地区长7_(1-2)段为例

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中国矿业大学学报 2024年第2期53卷 346-363页

作者：姚东升陈冬霞李莎成铭王福伟马勇鲜本忠中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室北京102249 中国石油大学(北京)地球科学学院北京102249

鄂尔多斯盆地长7_(1-2)段储层非均质性强及其差异形成机制认识不清成为制约油气富集的关键问题.结合测井、录井、岩心观察和高压压汞、X全岩衍射等分析测试,并以砂地比和砂-泥单层厚度为标准将研究区长7_(1-2)段划分出储夹源型、源储互... 详细信息

鄂尔多斯盆地长7_(1-2)段储层非均质性强及其差异形成机制认识不清成为制约油气富集的关键问题.结合测井、录井、岩心观察和高压压汞、X全岩衍射等分析测试,并以砂地比和砂-泥单层厚度为标准将研究区长7_(1-2)段划分出储夹源型、源储互层型和源夹储型等3类9种源储结构.结果表明:储夹源型中储层的物性普遍更好,表现出原生粒间孔和次生孔隙较多、分选性好和排替压力低的特征;源夹储型中储层的物性较差,表现为孔隙含量较少且排替压力大;而源储互层型中储层质量则介于两者之间.储层差异的形成受洪水型重力流沉积、胶结作用和近源有机酸溶蚀的控制.在强水动力洪水型重力流下形成的湖底扇、水道、席状砂中发育较多厚层(>5 m)的源储结构储层,因分选好和刚性颗粒多而具有较强抗压实能力,从而保留了更多的原生孔隙.反之,半深湖、深湖中发育较多薄层的(岩石成分中塑性颗粒较多且分选差,导致在压实作用下原生孔隙大量减少.研究区的胶结作用主要是钙质、硅质、泥质胶结3种类型,储夹源型中储层因钙质、泥质等胶结物含量较少,绿泥石含量较多且以薄膜形态覆盖在岩石颗粒表面,抑制了硅质胶结,从而胶结程度较低,使储层中原生孔隙保存较好;而钙质等胶结物含量较多的源夹储型中的储层则表现出较强的胶结作用,使原生孔隙破坏严重.近源有机酸对孔隙的发育有着建设性的作用,其中岩石粒度较大的厚层的储层可提供有利溶蚀通道而形成较多次生孔隙;极细粒砂岩发育较多的薄层的储层通常阻碍溶蚀作用,导致次生孔隙不易形成.最终通过油井数占比和含油饱和度分析表明,储夹源型、源储互层型和源夹储型中的储层的含油性依次降低,对应的二级源储结构下的储层中厚储夹中源型、厚源厚储互层型和厚储夹薄源型的储层含油性最好.

关键词：源储结构储层差异成因机制鄂尔多斯盆地延长组7_(1-2)段

白云石晶体结构和地球化学特征对沉积环境响应:以扬子地台晚埃迪卡拉纪灯影组白云岩为例

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地学前缘 2024年第3期31卷 68-79页

作者：杨志波季汉成鲍志东史燕青赵雅静向鹏飞中国石油大学(北京)地球科学学院北京102249 中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室北京102249

受沉积环境的影响,在白云石形成过程中,其晶体结构与地球化学记录着相应的环境信息。本文以扬子地台晚埃迪卡拉纪灯影组杨坝剖面为例,通过系统采样研究了白云石的晶体结构和地球化学特征,明晰了基于岩石学和地球化学特征的灯影组沉积环... 详细信息

受沉积环境的影响,在白云石形成过程中,其晶体结构与地球化学记录着相应的环境信息。本文以扬子地台晚埃迪卡拉纪灯影组杨坝剖面为例,通过系统采样研究了白云石的晶体结构和地球化学特征,明晰了基于岩石学和地球化学特征的灯影组沉积环境演化,归纳出了白云石晶体结构、地球化学特征与形成环境的耦合关系。结果表明:(1)杨坝剖面灯影组主要发育叠层石、核形石、泡沫棉石及凝块石等4种微生物白云岩和少量的晶粒、颗粒及角砾白云岩,垂向发育多期的微生物白云岩叠置韵律层,主要为局限台地潮坪相颗粒滩相。(2)地球化学分析表明,灯影组沉积演化过程为:一段主要为干旱气候、较高盐度的较浅水体,发育泥、粉晶白云岩沉积;二段下部水体加深、潮湿、低盐度,微生物白云岩最为发育;二段中上部水体总体相对较浅,湿度降低,盐度略增高;四段时水体先加深后迅速变浅,湿度逐渐降低,盐度亦逐渐增大。(3)研究区白云石晶体结构特征突显出典型的高Mg/Ca环境下流体参与形成,在干旱、高盐度的环境下,a/c值负偏,潮湿、低盐度的环境会导致晶胞参数a/c值正偏。有序度分布表明,随有序度的增加,a/c值逐渐靠近理想白云石。该结果不仅阐明准同生白云石晶体结构与形成环境关联,还揭示元古宇灯影组古海水环境特征。

关键词：晶体结构地球化学特征沉积环境扬子地台灯影组

岩浆储库的活化:以浙江西部马头石英二长岩为例

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岩石学报 2024年第3期40卷 764-784页

作者：陈璟元周夏冰杨志国张吉衡孙金凤朱昱升杨进辉长安大学地球科学与资源学院西安710054 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029

东南沿海地区发育大量早白垩世晚期到晚白垩世早期的碱性岩,主要为石英正长岩和石英二长岩。然而,这些岩石的成因一直都存在争议。为了明确这些岩石的成因,本论文选择了浙江西部的马头岩体进行研究,分析了其中石英二长岩全岩主微量元素... 详细信息

东南沿海地区发育大量早白垩世晚期到晚白垩世早期的碱性岩,主要为石英正长岩和石英二长岩。然而,这些岩石的成因一直都存在争议。为了明确这些岩石的成因,本论文选择了浙江西部的马头岩体进行研究,分析了其中石英二长岩全岩主微量元素组成和矿物相特征,并结合锆石U-Pb年代学、锆石Hf同位素、锆石微量元素、磷灰石微量元素和斜长石电子探针等技术对其进行了详细研究。锆石U-Pb定年结果显示,马头岩体形成于100±1Ma,属于早白垩世晚期岩浆活动产物。野外观察发现,马头岩体中发育大量的闪长质暗色包体。马头石英二长岩中的锆石ε_(Hf)(t)(-10.4~-0.4)变化极大,表明其是由古老陆壳来源的酸性岩浆与地幔来源基性岩浆混合所形成。马头岩体中的锆石结构十分复杂,在CL图像上普遍显示出黑色的核部、白色的幔部以及黑色的边部。最早期的黑色锆石核部具有相对高的Th、U、Hf含量,变化较大的Eu/Eu^(*)(0.5~0)、Zr/Hf(40~70)和Th/U比值、Ti含量,表明它们结晶自地壳中的演化程度较高的低温且结晶度较高的硅质岩浆储库。白色的幔部锆石具有低的Th、U、Hf含量,Eu/Eu^比值相对较高(0.15~0.37),表明由于基性岩浆的注入导致先存岩浆储库发生活化和熔融,使得岩浆储库内温度升高且熔体比例增加,而随着矿物进一步结晶,晶体间隙之中的熔体演化程度升高,其中结晶了最晚期的具有高U和Hf含量、低Eu/Eu和Zr/Hf的黑色锆石边部。斜长石电子探针数据表明,随着斜长石斑晶的结晶,岩浆储库经历了晶体-熔体分离过程,导致活化后储库内的熔体从富钙向富钠演化,最终结晶形成了细粒状的石英和钠长石。石英二长岩中的磷灰石具有较低的Sr含量(113×10^(-6)~417×10^(-6)),较高的U、Y、轻稀土和较低的重稀土含量,表明先存岩浆储库在经历活化之后,也经历了斜长石、榍石和磷灰石等矿物的分离结晶。锆石记录了岩浆储库的活化和熔融过程,而斜长石和磷灰石等矿物仅记录了岩浆储库活化后的晶体-熔体分离和熔体抽离过程。因此,马头石英二长岩表明其代表岩浆储库活化后经历了熔体抽离的残余岩浆储库,与之同时形成的高硅流纹岩(或高硅花岗岩)是从岩浆储库中抽离出的富硅熔体。最后,我们研究表明岩浆储库在大部分时间内处于低温、低熔体比例的状态,基性岩浆的注入使得先存岩浆储库经历了活化和熔融,这是浅部地壳岩浆储库能再次经历晶体-熔体分离和火山喷发的关键因素。

关键词：岩浆补给岩浆演化晶粥体碱性岩岩浆储库

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希夏邦马峰淡色花岗岩岩石成因初步研究

岩石学报 2024年第5期40卷 1446-1460页

作者：刘小驰杨雷何少雄胡方泱王佳敏岩石圈演化国家重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 成都理工大学地球科学学院成都610059 中国科学院矿产资源研究重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

淡色花岗岩是研究碰撞造山带地球动力学过程的重要对象。本文对喜马拉雅造山带希夏邦马峰海拔5800m大本营附近的淡色花岗岩样品进行了独居石U-Th-Pb年代学和全岩地球化学初步分析。研究样品根据矿物组合可分为黑云母花岗岩和二云母花岗... 详细信息

淡色花岗岩是研究碰撞造山带地球动力学过程的重要对象。本文对喜马拉雅造山带希夏邦马峰海拔5800m大本营附近的淡色花岗岩样品进行了独居石U-Th-Pb年代学和全岩地球化学初步分析。研究样品根据矿物组合可分为黑云母花岗岩和二云母花岗岩,二者地球化学特征以及变形程度都有所差异,全岩地球化学中弱变形的黑花岗岩表现出低Si和富Al、Mg、Fe、K、Ti的特征,铝饱和指数A/CNK为1.06;强变形和弱变形的二云母花岗岩均表现出高Si和贫Mg、Fe、K、Ti的特征,A/CNK为1.11~1.17。同黑云母花岗岩相比,二云母花岗岩稀土元素中Eu元素负异常明显,微量元素中富集Sn、U,亏损Ba、Sr、Zr、Hf、LREE等元素,暗示岩浆经历了斜长石、黑云母、锆石、独居石和磷灰石的分离结晶作用。黑云母花岗岩和二云母花岗岩中的独居石给出U-Th-Pb年龄为22.9±0.2Ma、22.7±0.5Ma和22.7±0.7Ma的一致结果,这一年龄略早于前人报道的结果,指示藏南拆离系活动时间在该区域与喜马拉雅中段具有一致性。本文认为希夏邦马淡色花岗岩岩浆作用与碰撞后伸展阶段发育的藏南拆离系活动具有同时性。

关键词：淡色花岗岩喜马拉雅希夏邦马峰 U-Th-Pb年龄藏南拆离系分离结晶

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任意起伏地形下重力异常三维正演及并行计算

地球物理学报 2024年第2期67卷 768-780页

作者：戴世坤朱德祥张莹李昆陈轻蕊凌嘉宣田红军中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室长沙410083 中南大学有色资源与地质灾害探查湖南省重点实验室长沙410083 中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083 西南石油大学地球科学与技术学院成都610500

为了进一步提高空间-波数域三维重力异常正演算法的适用范围和计算效率,本文采用任意傅里叶变换算法实现了空间-波数域三维重力异常正演,且在NVIDIA CUDA平台上进行CPU-GPU并行加速.任意傅里叶变换算法的基本思想是将二维傅里叶变换转... 详细信息

为了进一步提高空间-波数域三维重力异常正演算法的适用范围和计算效率,本文采用任意傅里叶变换算法实现了空间-波数域三维重力异常正演,且在NVIDIA CUDA平台上进行CPU-GPU并行加速.任意傅里叶变换算法的基本思想是将二维傅里叶变换转化为两个一维傅里叶变换,一维傅里叶变换积分离散为多个单元积分累加和,离散单元中原函数采用二次插值形函数拟合,求出单元积分的解析表达式.相比现有的傅里叶变换算法,新方法具有采样灵活、积分精度高、计算速度快和傅里叶变换的截断效应小等优势.利用空间-波数域算法的高度并行性,采用CPU并行求解常微分方程,GPU并行计算任意傅里叶变换,实现了CPU-GPU并行加速方案,进一步提升了本文算法效率.利用常密度模型,对比数值解和解析解,结果表明本文算法正确;利用变密度模型对比了任意傅里叶变换算法与高斯快速傅里叶变换算法的计算效率与精度,在相近的数值精度下,本文算法波数选取少,效率高;测试CPU-GPU并行效果,结果表明相比CPU串行算法,CPU-GPU并行算法的计算效率大大提升,千万数量级节点数模型正演仅耗时数秒.最后利用实际地形数据进行三维重力异常场数值模拟,证明了新方法的高效性与实用性,对实现大规模复杂条件下重力异常精细化反演成像与综合解释有重要意义.

关键词：空间-波数域任意傅里叶变换三维重力异常正演 CPU-GPU并行

埋藏过程对深层-超深层碎屑岩成岩作用及优质储层发育的影响——以准噶尔盆地南缘下白垩统清水河组为例

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石油勘探与开发 2024年第2期51卷 323-336页

作者：陈思芮鲜本忠纪友亮李嘉奇田荣恒王鹏宇唐禾元中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室北京102249 中国石油大学(北京)地球科学学院北京102249 中国地质大学(北京)能源学院北京100083

以准噶尔盆地南缘下白垩统清水河组为例,综合利用岩石薄片、扫描电镜、电子探针、稳定同位素组成及流体包裹体等技术手段,开展前陆盆地埋藏过程对深层—超深层碎屑岩成岩作用及优质储层发育影响的研究。研究表明,清水河组依次经历了“... 详细信息

以准噶尔盆地南缘下白垩统清水河组为例,综合利用岩石薄片、扫描电镜、电子探针、稳定同位素组成及流体包裹体等技术手段,开展前陆盆地埋藏过程对深层—超深层碎屑岩成岩作用及优质储层发育影响的研究。研究表明,清水河组依次经历了“缓慢浅埋”、“构造抬升”、“渐进深埋”与“快速深埋”4个埋藏阶段。“缓慢浅埋”与“构造抬升”不仅能够缓解储层颗粒间的机械压实作用,还有利于长期保持开放型的成岩体系;既能够促进大气淡水对储层易溶组分的充分溶解,还能够抑制溶蚀产物的沉淀。晚期“快速深埋”过程促成流体超压的发育,一方面有效地抑制压实、胶结作用对原生孔隙的破坏,另一方面也促进储层微裂缝的大量发育,提高了晚期有机酸充注产生的溶蚀效果。基于孔隙度演化史的定量恢复,证实长期“缓慢浅埋”与“构造抬升”过程对深层—超深层优质碎屑岩储层发育的贡献最大,其次为晚期“快速深埋”过程,“渐进深埋”过程则几乎没有贡献。

关键词：深层—超深层碎屑岩储层成岩作用埋藏方式下白垩统清水河组准噶尔盆地

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华北赋煤区地热资源富集模式及开发利用方向

煤田地质与勘探 2024年第9期52卷 14-22页

作者：庞忠和段忠丰中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化与环境演变全国重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国石油大学(华东)地球科学与技术学院山东青岛266580 中国石油大学(华东)深层油气全国重点实验室山东青岛266580

【目的】中国是煤炭大国,在煤炭行业迫切需要转型的形势下,研究赋煤区的地热资源成因与分布规律十分必要。华北赋煤区地热资源储量占全国的74.7%,是中国地热资源最富集的区域之一。区内分布有渤海湾盆地、鄂尔多斯盆地、沁水盆地和南华... 详细信息

【目的】中国是煤炭大国,在煤炭行业迫切需要转型的形势下,研究赋煤区的地热资源成因与分布规律十分必要。华北赋煤区地热资源储量占全国的74.7%,是中国地热资源最富集的区域之一。区内分布有渤海湾盆地、鄂尔多斯盆地、沁水盆地和南华北盆地等主要含煤盆地,其岩石圈热状态自东向西逐步降低。地热储包括新生界砂岩孔隙型和寒武-奥陶系碳酸盐岩岩溶-裂隙型两大类型。碳酸盐岩岩溶-裂隙热储温度高、水量大、易于回灌,是煤田区地热勘查与开发利用的优先选择。【方法】针对煤田区地热地质的特点,开展地热系统动力学分析,优选华北赋煤区的地热勘查与开发区域。【结果和结论】提出煤田区有以下4种聚热模式:(1)煤层与碳酸盐岩地层储盖组合传导聚热;(2)基岩面起伏变化传导聚热;(3)断裂带地下水活动对流聚热;(4)碳酸盐岩基岩面风化壳岩溶以及侵入体接触面岩溶对流聚热。并结合实例进行数值模拟分析。在此基础上,指出华北赋煤区地热勘查与开发优先方向是深部碳酸盐岩储层中的地热资源。地热能作为非碳基能源之一,以其储量大、清洁、输出连续的特点,在未来社会对电力、燃料和热力三大能源需求中的热力供应方面尤其可以做出重要贡献,而中国地热与煤炭资源在空间分布上的重叠,使地热开发利用成为煤炭行业转型的有效途径之一。

关键词：赋煤区地热资源聚热模式开发利用华北地区