地熱異常區

地熱異常區

地熱增溫率大於平均地熱增溫率而有明顯提高的地區,稱地熱異常區。

基本介紹

  • 中文名:地熱異常區
  • 外文名:geothermal anomalous area
地熱異常區劃分,熱水型的地熱異常區,蒸汽型的地熱異常區,

地熱異常區劃分

所謂地熱異常區,是與正常區相比較而言。同樣以傳導為傳遞熱能的形式,地表各處的熱流也並不相同,原因是不同岩石的導熱係數不等。地表熱流量一般介於0.8—2.0熱流單位之間,岩石導熱係數為4-10微卡/厘米·秒,因此,地溫梯度一般為8—50℃/公里。以熱傳導為主時,各地的地溫梯度不同,在地下3公里深處,低的僅24℃,高的可達150℃,但是,從地熱發電的技術考慮,由熱傳導差異引起的地熱異常,用來發電在經濟上並不合算,而只宜直接用於工業,農業或生活;因此,從地熱發電角度來看,還不能算作是熱異常。
世界上已發現的地熱田,熱異常主要是由對流作用造成的。因為技術主要是利用高溫的流體,流體通過對流把熱能帶到地表,才便於使用。某些缺乏流體的緻密地層,由於熱傳導作用,戎主要由於熱傳導作用,也可形成很強的熱異常,有時深度不大,溫度可高達300℃,這就是所謂乾熱岩石。乾熱岩石難以直接利用其能量, 辦法是在熱岩石中用人工方法造成裂隙(如地下常規爆破法、水力加壓法、地下原子能爆破法等),然後將水壓入井中,使水在地下循環加熱,以熱水或蒸汽的形式返回地面再加利用。當然,這樣做,技術比較複雜,成本也高。因此,在目前的技術條件下,仍以利用熱水或蒸汽為主要目標。尋找地熱田時主要是尋找具有高溫蒸汽或熱水的區域。
地熱異常區,可以分為三種不同的類型。第一種是以熱水為主的熱水型,第二種是以蒸汽為主的蒸汽型,第三種是缺少水分的乾熱岩石型。已經開發利用的限於前兩種。

熱水型的地熱異常區

熱水型的地熱異常區是異常區中最常見的。在某一深度上水受熱增溫,根據對流的原理,水受熱膨脹而上升,將熱能輸向淺部,而形成地熱異常區。
一般情況下,這種異常區都有地表顯示,在地表出現熱泉、噴泉等。當有泉出露可以直接觀察到熱水出露的地層、岩性時,可以確定它存在於那一種空隙系統(孔隙、裂隙、溶隙)之中。但是必須注意,泉出露口所處的地層有時不一定就是熱水上升通道所在的地層。例如,出露於第四紀沉積物的砂層中的溫泉,往往是衍生泉,由於和砂層含水層中的冷水相混,溫度有所降低,化學成分也發生了變化。這是熱水的出口被掩覆的一種情況。另一種情況,熱水受隔水層阻擋而在某一地段出露,但真正的熱水上升通道卻在相當遠的距離之外。因此,在工作時,應將熱泉的出露位置與當地的水文地質條件結合起來,判定熱水真正的上升通道的位置。
一般地下水中比較少見的元素,在熱水中往往含量較高,熱水中多伴生有H2S和SO2等氣體。因此,有一種看法認為,熱水是岩漿活動後期的氣體和液體,由於熱水和蒸汽的釋放,使某些相對稀有的元素集中,甚至在高溫熱水泉附近生成汞和銀等礦床。根據這種看法,熱水與蒸汽都來源於岩漿,是所謂的初生水,即是來自地球內部的水。但是,多年以來通過研究水中氫同位素,對熱水與蒸汽的來源,作了相當可靠的研究,否定了這種看法。

蒸汽型的地熱異常區

蒸汽型的地熱異常區可分為兩種,一種只產超熱蒸汽而沒有水,這就是乾蒸汽田,另一種產水並伴生有一定數量的蒸汽,這是濕蒸汽田。世界上所發現的蒸汽田地熱異常區,以濕蒸汽田為主,乾蒸汽田只有三個,義大利的拉德瑞羅、美國加州的間歇噴泉、日本的松川。
對蒸汽田的機理有三種不同的學說。第一種是義大利的法卡(Facca)及托南尼(Tonani)提出的。他們認為,蒸汽田原來都是充滿熱水,水溫接近於沸點(相應於水所處深度的壓力下的沸點),鑽孔打到此熱水,由於減壓沸騰成為蒸汽,上升噴出。如果在鑽孔中突變為蒸汽,則為濕蒸汽田,在鑽孔底部附近突變為蒸汽,則為乾蒸汽田。部分水汽噴出後,鑽孔附近的蒸發空間變大,當有幾個鑽孔時,各孔的蒸發空間逐漸連成一片,於是整個地熱系統的上部充滿蒸汽,下部則充滿水。

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