[科普中国]-地热资源

简介来源

关于地热的来源，有多种假说。一般认为，地热主要来源于地球内部放射性元素蜕变放热能，其次是地球自转产生的旋转能以及重力分异、化学反应，岩矿结晶释放的热能等。在地球形成过程中，这些热能的总量超过地球散逸的热能，形成巨大的热储量，使地壳局部熔化形成岩浆作用、变质作用。

现已基本测算出，地核的温度达6000°C，地壳底层的温度达900－1000°C，地表常温层（距地面约15米）以下约15公里范围内，地温随深度增加而增高。地热平均增温率约为3°C/100米。不同地区地热增温率有差异，接近平均增温率的称正常温区，高于平均增温率的地区称地热异常区。地热异常区是研究、开发地热资源的主要对象。地壳板块边沿，深大断裂及火山分布带等，是明显的地热异常区。

普查勘探地热资源，一般采用地表地热调查、钻探和各种物探方法。红外线遥感技术在勘查中取得显著效果。

分布地热资源的成生与地球岩石圈板块发生、发展、演化及其相伴的地壳热状态、热历史有着密切的内在联系?特别是与更新世以来构造应力场、热动力场有着直接的联系。从全球地质构造观点来看，大于150℃的高温地热资源带主要出现在地壳表层各大板块的边缘，如板块的碰撞带，板块开裂部位和现代裂谷带。小于150℃的中、低温地热资源则分布于板块内部的活动断裂带、断陷谷和坳陷盆地地区。 地热资源赋存在一定的地质构造部位?有明显的矿产资源属性，因而对地热资源要实行开发和保护并重的科学原则。2

特点从全球构造看，中国中西部的大部分地区处在欧亚板块内部地壳隆起区和地壳沉降区，分别形成板内隆起断裂型及板内沉降盆地型中低温地热资源。滇西、川西及藏南地处欧亚板块和印度洋板块的碰撞边界，对形成板缘岩浆活动型高温地热资源极为有利。在上述大地构造环境下，形成了中西部具有不同温度、矿化度和特殊化学成分的地热资源。既有高温蒸汽资源及中低温地下热水，又有淡热水、高矿化热卤水及热矿水，为地热资源的综合开发利用提供了资源保证。2

温泉资源2。全国水温在25℃以上的温泉总数为2796处，其中有2004处分布在我国中西部地区。我国中西部地区拥有温泉资源的市县数为455个，占全国市县总数(681个)的三分之二。藏南、滇西及川西地区的温泉数1140处在全区温泉总数(2004处)的二分之一以上。

由于中西部处在不同的大地构造环境下，分布在板缘高温地热带和板内中低温地热带的温泉，因区域构造、热背景、热源性质以及水文地质条件等不同，地表地热显示类型、温泉的温度、矿化度和水化学特征等，都有着显著的差异。1

盆地型地热资源。全国面积在10万平方公里以上的中、新生代沉积盆地有9个，其中，有5个分布在我国的中西部地区，即鄂尔多斯盆地、四川盆地、柴达木盆地、准噶尔盆地和塔里木盆地等。我国中西部还分布有如汾渭、银川、昆明、西宁等面积较小的新生代沉积盆地。由于中西部大部分地区处在欧亚板块内部，构造活动性较弱，并具有低热背景，因此，在盆地深部，多形成沉积盆地型中低温地热资源。2

利用随着我国向西部转移的战略目标的实施，中西部地区的地热工作已逐步得到加强，并已取得显著进展。在地热发电、采暖、温室、养殖、康复医疗、提取化工原料、旅游以及瓶装矿泉水等方面已获得广泛利用。

对于地热能的利用，包括将低温地热资源用于浴池和空间供热以及用于温室、热力泵和某些热处理过程的供热，同时还可以利用干燥的过热蒸汽和高温水进行发电，利用中等温度水通过双流体循环发电设备发电等，这些地热能的开发应用技术已经逐步成熟，而且对从干燥的岩石中和从地热增压资源及岩浆资源中提取地热能的有效方法进行研究可以进一步提高地热能的应用潜力，但是地热能的勘探和提取技术还有待改进。

发达国家在对地热能的利用方面已经获得了较好的经济收益。利用地热进行供暖，既缓减能源压力，同时将很大程度地减少由燃油和煤炭供暖所造成的空气污染。在全球国家中，德国始终积极发展本国的可再生能源。目前德国是全球利用风能最多的国家，风力和太阳能发电已经迅速地发展，但基于环保因素的考虑，德国又在积极开发地热资源，并大力兴建地热发电厂，从地层深处汲取摄氏98度的热水进行发电。研究表明，利用地热发电的总潜力相当于德国年需电量的600倍，另外还有相当于需求量1.5倍的供暖潜能。而法国也在根据热干岩石的原理建造发电站，并生产出巨大的电能以满足经济发展与生活的需求。2

地热发电我国拥有150℃以上的高温温泉区近百处，集中分布在藏南、滇西和川西地区，成为我国开发利用高温地热能资源最有远景的地区。著名的羊八井地热田是我国兴建的第一座地热电站，自1977年9月建成试验发电以来，装机容量已达25.15兆瓦，占拉萨电网总装机容量的41.5%，在冬季枯水季节，地热发电量占拉萨电网的60.0%，成为其主力电网之一。

地热采暖我国地热采暖有很大的增长，尤其在北方，如北京、天津、大港、任丘、大庆、西安、咸阳、开封等地，取得了良好效果，既节约了常规能源，又减少了环境污染。

地热农业利用我国中西部大部分地区属农业区2，无论是山区或平原地区，地热资源均十分丰富，为地热在农牧副渔等方面的广泛利用提供了优越的资源条件。地热资源已有效地利用于温室种植(蔬菜、花卉等)、水产养殖、禽类孵化等方面，效益显著。2

地热工业利用我国中西部地区地热水中含有许多贵重的稀有元素、放射性元素、稀有气体和化合物，如：溴、碘、硼、钾、氦、重水和钾盐等，是国防工业、原子能工业、化工工业及农业不可缺少的原料。仅在化工工业和轻纺工业等方面获得较好的利用。

地热医疗与旅游由于地热水具有较高的温度、特殊的化学成分、气体成分、少量生物活性离子以及放射性物质等，并在一些地热区形成矿泥，对人体具有明显的医疗、保健作用，用于医疗、保健早为人们所关注。我国中西部的许多地区既拥有医疗矿水资源，又拥有温泉旅游观光资源，不少已成为著名的矿泉旅游疗养胜地，如陕西省临憧的华清池、河南省的汝州、内蒙古自治区的阿尔山等地，均在温泉区建有疗养院。

矿泉饮料业我国中西部地区的许多热矿水中，含有锂、锶、溴、碘、锌、硒等微量元素和碳酸气等，已分别达到我国饮用天然矿泉水国家标准，有的不只单项达标，而是多项达标，对人体具有良好的医疗保健作用。矿泉饮料业已取得一定进展，效益显著。2

地热资源的开发地热资源对于中西部宝贵的地热资源，要合理开发利用。

第一，加强前期地质论证工作，提高钻井成功率。各地地质队伍采用先进技术方法进行综合勘查，综合解释，切实开展前期地质论证工作，在进行充分论证的基础上，确定探采结合的地热井井位。实践表明，在石油部门打过油气探井的地方打地热井，成功率较高。而在一些地方，由于地质构造复杂，勘查技术手段有限，致使钻探工作失利，大量资金流失。就地热勘探工作的发展势头看，各地地热井越打越深，不仅在地热异常区打井，在非异常区也打井，风险很大。因此，为提高钻井成功率，最大限度地减少钻探风险，做好前期地质论证工作取得必要的地质依据，是十分重要的。2

第二，发展地热资源的直接利用和梯级利用。如前所述，我国中西部的大部分地区地热资源丰富，类型齐全，分布广泛，且多为中低温。高温地热资源仅分布在藏南、滇西和川西地区。因此，在我国中西部地热资源的开发利用方面，以发展中低温地热资源的非发电利用，即直接利用为宜，如在纺织、印染、造纸、热供水、饮用等方面开展综合利用。在我国中西部的一些地热区，地热采暖后尾水的温度多在30～40℃之间，尚未充分利用就被大量排出，说明资源浪费的现象是较为普遍的。建议按不同温度开展地热资源的梯级利用，即根据“因地制宜，物尽其用”的原则，发挥资源优势，减少浪费，提高地热利用率。1

第三，发展高温地热资源的非电利用。对一些高温温泉、沸泉以及间歇喷泉来说，发电利用并不是地热开发利用的唯一方向。比如间歇喷泉，它是在特定的地质构造背景下形成的，在世界范围内仅发现数处，如美国黄石公园的老实泉、冰岛大喷泉以及我国藏南的搭各加、谷露、查布和川西的热坑(茶洛)等，均属十分罕见的奇特景观。发展上述地热景观的非电利用，对于保护这类自然“瑰宝”更具有深远意义。

第四，合理开采，有效保护，实现地热资源的可持续开发。地热资源是可再生的能源资源，同时又是有限的资源，其补给的过程是极其缓慢的。在我国中西部的一些地热田，如羊八井、西安、昆明、郑州等地，由于过量开采而引起水位持续下降，有的地方已导致资源枯竭，严重影响到地热田的寿命。为保持地热井水量和水压的稳定及防止地热尾水对环境的影响，一方面要加强管理、采取限量打井、限制开采量等措施，合理开采、有效保护，另一方面，需结合地热田具体条件，反复进行回灌试验取得可靠参数，以确保地热资源的可持续开发。

我国中西部地区地热资源类型齐全，分布广泛，但经国家正规勘查评价的地热区仅为其中一部分，可望今后在地热资源勘查开发与利用方面获得地方政府和个体开发商更大的支持和更多的机遇，使这一宝贵资源在国家发展经济中发挥更大作用。3

世界地热资源分布地热资源世界上最古老的能源之一。据测算，地球内部的总热能量，约为全球煤炭储量的1.7亿倍。每年从地球内部经地表散失的热量，相当于1000亿桶石油燃烧产生的热量。

地球本身象一个大锅炉，深部蕴藏着巨大的热能。在地质因素的控制下，这些热能会以热蒸汽、热水、干热岩等形式向地壳的某一范围聚集，如果达到可开发利用的条件，便成了具有开发意义的地热资源。

地热资源按温度可分为高温、中温和低温三类。温度大于150℃的地热以蒸汽形式存在，叫高温地热；90℃—150℃的地热以水和蒸汽的混合物等形式存在，叫中温地热；温度大于25℃、小于90℃的地热以温水（25℃—40℃）、温热水（40℃—60℃）、热水（60℃—90℃）等形式存在，叫低温地热。高温地热一般存在于地质活动性强的全球板块的边界，即火山、地震、岩浆侵入多发地区，著名的冰岛地热田、新西兰地热田、日本地热田以及我国的西藏羊八井地热田、云南腾冲地热田、台湾大屯地热田都属于高温地热田。中低温地热田广泛分布在板块的内部，我国华北、京津地区的地热田多属于中低温地热田。

地热资源温度分级表

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