丰富地热资源助力雄安新区生态文明建设

在开展大量的水文地质、地球物理与地球化学等工作基础上，我们建立了以牛驼镇地热田为代表的雄安新区地热资源的“二元聚热”成因模式（图1），其中的“一元”是岩石热导率因素，另外“一元”是盆地尺度地下水循环因素，渤海湾盆地丰富的地热资源正是在此双重机制耦合作用下导致的地热再分配而聚集形成的。雄安新区地热资源热源是裂谷盆地型较高的热流背景，其传热方式在新生界盖层以传导为主，在基岩储层以对流为主。因此，属于“对流-传导型地热系统”。大型岩溶热储层以蓟县系为主，上覆第四系和新近系为其盖层。其中的地下水循环属于相对独立的系统。对于地热资源形成条件的认识，为雄安新区的地热开发利用规划提供了科学依据，并为超深层地热资源勘探提供了前瞻性信息。

图1   雄安新区深层地热资源“二元聚热”成因模式图

最近完成的针对雄安新区地热流体的地球化学和同位素研究，提供了地热系统物质来源和形成条件的重要信息，以及估算超深层地热储层温度的机会。笔者认为，地热田地热气体以壳源成因为主。气体中氦的体积含量比较高（0.08%—0.52%），其中 5%—8% 源于地幔。雾迷山组碳酸盐岩储层地热水化学类型为 Cl-Na 型，气体主要成分为CH₄、N₂、CO₂，其中CO₂为碳酸盐岩热变质的成因。热成因 CO₂的加入对深部碳酸盐岩储层的岩溶发育起到了促进作用。根据氦同位素组成，该区壳幔热结构中幔源热流占地表热流的比例为 48%—51%。根据化学热力学地温计的计算结果，目前开采层位地热水温度为 66℃—108℃。依据 CO₂/N₂气体相对组分地温计和CO₂-CH₄间碳同位素地温计，地热田深部储层温度的平均值分别为 163℃ 和 153℃。深部储层温度为超深层勘查提供了新的信息。

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