干热岩控热构造系统厘定与类型划分VIP专享VIP免费

干热岩控热构造系统厘定与类型划分摘要：（目的）为了研究干热岩成因机理，（方法）综合分析了干热岩形成背景、控热构造系统及尺度。（结果）地球中的干热岩具有特殊的形成构造背景，控热构造对干热岩热能的传输与聚敛具有很重要的作用，导致岩石圈不同热结构和热异常。（结论）控热构造可划分为生热、导热、储热和释热构造。生热构造包括地幔软流圈底辟，具有大量高放射性元素的岩浆房，活动性的深大断裂等；中、下地壳脆韧性转换带，活动的韧性剪切带是导热构造；中、下地壳的低阻高导体，韧性剪切流变层既是导热层，也是储热构造；火山、地震、浅表层次的活动断裂等为释热构造；控热构造的类型受到构造尺度和构造背景的限定。由于地壳中控热构造分布状态及发育特征差异较大，从而导致干热岩等地热能资源在地壳中的埋深、规模、热量以及分布状态等也有较大差异。关键词:干热岩控热构造韧性剪切流变层热聚敛与传输干热岩地热资源是地球内部的本土资源，对其进行勘探开发不仅能起到减灾减排的作用，还有助于“碳达峰”和“碳中和”目标的实现。目前，地球正处于壮年期，地热能资源量巨大，而其中的干热岩是当前公认的利用率高（远高于风能、太阳能）、无污染（不会影响生态、环境变化）、储量巨大、分布广、持续稳定（不受天气、季节变化而影响）、最优质的新型清洁能源（汪集旸，2012，王贵玲等，2017）。我国能源局2019年3月将干热岩（hotdryrock）定义为：不含或仅含少量流体，温度高于180℃，其热能在当前技术经济条件下可以利用的岩体（国家能源局，2019）。考虑到干热岩的自然属性、社会属性和经济属性，可分为广义干热岩和狭义干热岩。广义干热岩主要考虑其自然特征，不必强调开发的经济成本和可行性，可定义为：流体含量很少、温度为180～650℃的储热岩石；狭℃义干热岩是指作为自然资源开发对象的干热岩，还必须强调经济效益性和可行性，可定义为：流体含量少，埋深为3～5km，温度为150～350℃，赋含的热能在目前的经济技术条件下可以开发利用的固态岩石。目前，干热岩被认为1是可以梯级综合利用的，可以用于发电、供暖、辅助采油、干燥、降温、医疗、洗浴、养殖种植等（李德威和王焰新，2015）。地球自形成以来经历了多期次，多阶段地质构造演化及复杂的热演化。地球演化之初聚集的热能以及演化过程中（尤其是地球板块构造形成以后）新产生的热能受到不同的构造（构造运动）的控制，不均匀地逐步释放。这些释放的热能大部分成为干热岩的热源，因而详细划分控热构造系统对干热岩的赋存、勘探及评价具有重要意义。干热岩埋藏深，成因机理不明，控热构造系统错综复杂。目前，国内外还没有实现干热岩地热能大规模梯级发电。干热岩的成因、分布、选区、勘探、评价、开发、综合利用等方面的研究极为薄弱，很多领域仍是空白，特别是在干热岩地热能的孕育环境、控热构造系统、分布规律、形成机理、勘查思路、能量评估，大规模开采及开发技术等方面。本文在前人研究工作基础上系统划分了控热构造类型，以此引起广大专家学者对干热岩研究与开发的热情，促进我国干热岩事业稳步快速发展，有利于绿色宜居地球建设，碳达峰碳中和目标实现。图1全球级控热构造系统2一、干热岩控热构造背景据全球已勘探到干热岩的特征来看，狭义的干热岩并不是无处不在，只有在年轻活动（构造活动强烈）的陆内和陆缘盆山系统中分布，在活动性非均匀固态-半固态流变有关的强烈韧性变形-热隆伸展构造区带才发育干热岩，与中、下地壳不均匀流动的活动韧性剪切带及中、下地壳震源分布区密切相关（李德威和王焰新，2015；张森琦等，2021）。开放地球系统中地热能的分布规律主要取决于多尺度控热构造系统，不同时空尺度的控热构造系统孕育于不同的大地构造环境。地球大部分地区都经历了多期次地质构造演化及其热演化，在地球演化过程中，地球内核不断将极高温铁泵向外核，外核液态的铁携带高热能逐渐向地幔运移。地幔深部的热流体以地幔柱（或地幔树、地幔枝、地幔墙）向上运移，有一部分热流体会在不同的物理边界（核幔边界，上、下地幔边界以及壳幔边界）发生侧向扩展，既垂平转换，从而引起热能驱动或热能转...