桂东南地区干热型地热资源潜力分析

doi:10.13745/j.esf.2020.1.9

地学前缘 ›› 2020, Vol. 27 ›› Issue (1): 72-80.DOI: 10.13745/j.esf.2020.1.9

桂东南地区干热型地热资源潜力分析

孙明行¹(), 刘德民²^,^*(), 康志强³, 管彦武⁴, 梁国科¹, 黄锡强¹, 叶家辉¹, 郭尚宇¹^,⁵, 孙兴庭¹, 唐维¹, 冯民豪¹

1.广西壮族自治区地质调查院, 广西南宁 530023
2.中国地质大学(武汉) 地球科学学院, 湖北武汉 430074
3.中国-东盟地学中心(南宁), 广西南宁 530023
4.自然资源部应用地球物理重点实验室; 吉林大学地球探测科学与技术学院, 吉林长春 130026
5.广西壮族自治区矿产资源储量评审中心, 广西南宁 530023

收稿日期:2019-08-27 修回日期:2019-09-27 出版日期:2020-01-20 发布日期:2020-01-20
通讯作者: 刘德民
作者简介:孙明行(1989—),男,工程师,主要从事区域地质矿产调查工作。E-mail: smhgxddy@163.com
基金资助:
广西科技基地和人才专项广西地矿局院士工作站(桂科)(AD17129052);广西地质矿产局部门预算前期地质勘查经费项目“广西干热岩选区预测与分级评价”(2019016110);中国地质调查局公益性基础地质调查项目“海南昌江—广东云浮地区区域地质调查”(DD20190047)

Analysis of hot-dry geothermal resource potential in southeastern Guangxi

SUN Minghang¹(), LIU Demin²^,^*(), KANG Zhiqiang³, GUAN Yanwu⁴, LIANG Guoke¹, HUANG Xiqiang¹, YE Jiahui¹, GUO Shangyu¹^,⁵, SUN Xingting¹, TANG Wei¹, FENG Minhao¹

1. Guangxi Institute of Geological Survey, Nanning 530023, China
2. School of Earth Sciences, China University of Geosciences(Wuhan), Wuhan 430074, China
3. China-ASEAN Geosciences Cooperation Center, Nanning 530023, China
4. Key Laboratory of Applied Geophysics, Ministry of Natural Resources; College of Geo-exploration Science and Technology, Jilin University, Changchun 130026, China
5. Guangxi Mineral Resources and Reserves Evaluation Centre, Nanning 530023, China

Received:2019-08-27 Revised:2019-09-27 Online:2020-01-20 Published:2020-01-20
Contact: LIU Demin

摘要/Abstract

摘要：

干热岩作为地热资源的重要组成部分,被视为未来的清洁能源,极具开发前景和研究价值。文章以桂东南潜在的干热岩为研究对象,通过基础地质、地球物理和地球化学资料的二次开发和实地考察,对区域构造-岩浆-沉积建造系统、岩石圈结构、现今地热场特征和地震、温泉分布规律等进行综合分析,旨在初步探讨桂东南地区干热型地热资源的潜力。结果表明:桂东南地区岩石圈较薄,分别在25 km之上和6~8 km处存在厚约6 km和2 km的双层低速层/带,指示滑脱型韧性剪切和高温地质体的存在;印支期花岗岩提供稳定的放射性生热物质基础(U含量均值5.41×10^-6,Th含量均值18.38×10^-6,K₂O含量均值4.43%),新生代火山活动(OIB)在补给大量地热能的同时,为深部热物质上涌提供通道;桂东南地区现今地热存在明显异常,大地热流值介于80~100 mW/m²,北海-南宁地温梯度值高于30 ℃/km,钦州、合浦中-新生代断陷盆地因沉积盖层裂隙度、孔隙度和导热率低且圈闭性好而属于干热岩地热资源丰富区。对桂东南干热型地热资源潜力的研究,将为广西能源结构调整、生态环境优化和产业转型升级助力。

关键词: 干热岩, 资源潜力, 低速层, 断陷盆地, 桂东南

Abstract:

As an important part of geothermal resource, hot dry rock (HDR) is regarded as future clean energy with great developmental prospect and research value. Here, we studied southeastern Guangxi by re-examining the basic geological, geophysical and geochemical data. We carried out field investigations of tectonic-magmatic-sedimentary formation system, lithospheric structure, characteristics of present-day geothermal field and distribution of earthquakes and hot springs to explore the potential of dry-heat geothermal resources in southeastern Guangxi. The results show that the lithosphere is relatively thin with two low-velocity layers about 6 and 2 km thick at above 25 and 6-8 km, respectively, indicating presence of slippage type ductile shears and high temperature geological bodies. In this area, Indosinian granites can provide stable supply of radiogenic heat materials (mean U concentration 5.41×10^-6; Th 18.38×10^-6; K₂O 4.43%), whilst Cenozoic volcanic activities (OIB) provide a channel for the upwelling of deep thermal material while replenishing large amounts of geothermal energy. Indeed, we observed obvious geothermal anomalies in southeastern Guangxi: in Beihai-Nanning, terrestrial heat flow was at 80-100 mW/m²with geothermal gradient above 30 ℃/km; in Qinzhou and Hepu, Mesozoic-Cenozoic fault basins possess rich HDR geothermal resources that the sedimentary cap was of low cracking, porosity and thermal conductivity. Our research of dry heat geothermal potential will assist energy structural adjustment, ecological environmental optimization and industrial transformation and upgrading in Guangxi.

Key words: hot dry rock (HDR), resource potential, low-velocity layers, fault basins, southeastern Guangxi

中图分类号:

P314.2

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SUN Minghang, LIU Demin, KANG Zhiqiang, GUAN Yanwu, LIANG Guoke, HUANG Xiqiang, YE Jiahui, GUO Shangyu, SUN Xingting, TANG Wei, FENG Minhao. Analysis of hot-dry geothermal resource potential in southeastern Guangxi[J]. Earth Science Frontiers, 2020, 27(1): 72-80.

图/表 6

图1 广西构造单元划分(a)及桂东南陆相盆地分布特征(b) Ⅳ-4-1—雪峰—四堡古岛弧;Ⅳ-4-2—湘桂被动陆缘;Ⅳ-4-3—滇黔桂被动陆缘;Ⅳ-5-1—钦防结合带;Ⅳ-5-2—罗霄—云开弧盆系;Ⅳ-5-3—北部湾凹陷;1—恭城、西湾断陷盆地带(J);2—南宁断陷盆地(E);3—十万大山盆地(T3-K);4—宁明、海渊、上思断陷盆地带(E);5—社步—太平断陷盆地(K);6—钦州、平吉、陆屋、大坡断陷盆地带(J-K);7—北部湾断陷盆地(N-Q);8—乌家、东平、马坡、容县、金鸡断陷盆地带(K-E);9—水汶、周公顶断陷盆地带(K);F1—凭祥—大黎断裂;F2—梧州—鹰阳关断裂;F3—峒中—小董断裂;F4—上思—在妙断裂;F5—防城—灵山断裂;F6—博白—梧州断裂;F7—陆川—岑溪断裂。

Fig.1 Partition map of geotectonic elements of Guangxi (a) and distribution characteristics of Terrestrial basins in Southeastern Guangxi (b)

表1 早、中三叠世酸性岩浆岩和第四纪基性火山岩放射性元素含量表

Table 1 Contents of radioactive elements of Early and Middle Triassic acid magmatic and Quaternary basic volcanic rocks

图2 广西及周边4级以上地震分布图(1936年以来)

Fig.2 Map showing the distribution of above Ms 4 earthquakes in Guangxi and surrounding areas (since 1936)

图3 研究区地震剖面及震源深度分布图

Fig.3 Map showing the distribution of seismic profiles and source depths in the study area

图4 柳州爆破地震的综合速度模型(据文献[49]修改)

Fig.4 Model of synthesized speed of the blasting earthquake in Liuzhou. Modified after [49].

图5 广西水热型地热资源分布图

Fig.5 Distribution of geothermal resources in Guangxi

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桂东南地区干热型地热资源潜力分析

Analysis of hot-dry geothermal resource potential in southeastern Guangxi

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