地热资源毕业论文(13页).doc
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1、-地热资源毕业论文-第 13 页1 序言地热资源,是指在当前经济技术条件下,地壳内可供开发利用的地热能、地热流体及其有用组分,是一种清洁能源。与煤炭、石油和天然气等传统的化石能源相比,地热能源具备数量巨大、可再生和不污染环境三大要素和清洁、环保、就地取用等优势。地热资源潜力巨大,但勘探开发具有高投入、高风险等特点。就目前我国地热能的发展现状来说,开采利用技术已基本成熟,与国外先进技术没有什么太大的差别,重要的是缺乏国家层面的统一的产业政策来规范和扶持地热资源的发展。这影响了一些投资者和开发者的信心,同时导致一些企业盲目开采地热资源,影响地热产业可持续发展。 我国中低温地热资源分布广泛,而适合发
2、电的高温地热资源集中于喜马拉雅地热带,因而目前地热利用主要以城市供暖、工农业用热、洗浴疗养、温室种植、水产养殖等直接利用方式为主,地热发电项目则较少。 目前,温泉洗浴和旅游观光是我国地热利用最普遍的两种形式,其中供暖占18%,洗浴健身占65.2%。温泉洗浴、旅游观光的市场可直接拉动地方经济发展,环保且投资费用少。但专家认为,地热直接利用可获取多重利好,但地热的最大优势在于发电。地热发电开工率稳定,在同样的资金投入条件下,地热能发电量是太阳能的13倍。进一步说,在西藏等高温地热资源丰富地区建设地热发电站,是环保且迅速改善民生的捷径。从长远看,地热资源利用应朝梯级化、综合化方向发展。梯级化利用是用
3、90摄氏度以上中高温地热资源发电,然后将余温70摄氏度的地热水经换热后用于供暖,再将50-60摄氏度的地热水用于地辐射用户供暖,最后将30摄氏度的尾水回灌入地下,做到“取热不取水”,绿色循环利用。这成为国内地热产业发展过程中中值得大举投入和关注的项目。业内专家指出:地热资源潜力巨大,但勘探开发具有高投入、高风险等特点。就目前我国地热能的发展现状来说,开采利用技术已基本成熟,与国外先进技术没有什么太大的差别,重要的是缺乏国家层面的统一的产业政策来规范和扶持地热资源的发展。国家急需从总体上对地热资源的分布和储量的实际情况进行勘查,从而制定统一的规划,各地区再根据实际情况采取不同的管理和扶持政策,才
4、能真正实现地热能的科学有效利用。科技部已经开展了全国范围地热能利用技术及应用情况的调研工作,编制完成了中国地热能利用技术及应用宣传手册。科技部有关负责人表示,未来地源热泵产业空间巨大,目前销售额已超过80亿元,并以每年20%以上的速度在增长。寻找和评价地下淡水资源的方法很多,有地质、物探、钻探、遥感和化探方法等。依据实践的效果判断,最有效的主要方法组合是地质、物探过程。地球物理勘查中电法、地震、重力、磁法、放射性和地温法等六大类物探方法都可以用于寻找地下水和进行地下水资源评价,其中应用最早和最广泛的是各类视电阻率方法。我国水文物探 20 世纪 5060 年代起步,7080 年代是发展时期,90
5、 年代逐步进入国际先进行列。1950 年,顾功叙先生主持采用直流视电阻率方法在北京石景山地区找水,是我国物探找水的开端。直流视电阻率方法,特别是直流视电阻率测深方法在 20 世纪 90 年代以前,始终是我国物探找水的主导方ALL法。20 世纪 70 年代,水电部和地质部合作,曾在华北和西北广大平原、盆地开展直流视电阻率法找水工作。这期间在物探推断结果和地质成果的基础上,共打水井 200 万眼。其中河北、山西、内蒙古、河南、山东、北京、天津五省(区)二市共计打井 100 万眼,抽水总量相当于黄河年径流总量。打井高潮期间,上述五省(区)二市共计出动近 1000 个电法台班,电法找水为我国北方农业生
6、产做出了重大贡献。除此以外,到目前为止,以直流视电阻率方法为主的物探方法,已经在全国各地 61 个城市和工矿企业大、中型地下水源地的发现和评价中发挥了重要作用。 在国外,寻找地下水也常采用电法。最成功的例子是在非洲撒哈拉大沙漠中采用航空电磁法找到规模很大的古河道型淡水储层。除了视电阻率方法外,我国自 20 世纪 70 年代开始,还开发了一些具有中国特色的物探找水方法,其中,以激发极化法和核物探方法(卡法等)效果最佳,应用比较广泛。近年来,国内外出现了一批物探找水的新技术和新方法,主要有音频大地电磁测深法(该方法中最具代表性的是 EH4电磁成像系统)、核磁共振法、瞬变电磁测深法、高分辨率浅层地震
7、法等。目前,在国内地下水勘查中,广泛认同两种地质地球物理模型:一种是构造裂隙水地球物理模型,在这种模型下主要寻找基岩中的断层、破碎带和基岩裂隙以及岩溶、溶洞地下水;另外一种是孔隙水地质地球物理模型,在这种模型下,主要寻找的含水层是第四系松散沉积层中的细砂、中砂及粗砂、砂砾石层;白垩系、侏罗系地层中的砂岩。后者是我们在研究区的主要对象。 本文在充分搜集地质、水文地质和钻探资料的基础上,通过传统的物探电测深法,结合视电阻率测井,总结出热河地区内各地(岩)层(组)的地球物理特征,分析区内各类地下水的形成条件、富集规律,查明了区内重点地段第四系地层分布、结构和基底起伏情况,划分出第四系中的含水层与非含
8、水层,总结研究区地下水电法勘探的主要经验、成果及认识,并对该类地区地下水勘查技术方法的合理选择和应用提出建议,指明找水。2 研究区地质、水文地质概况2.1内蒙古阿尔山-柴河工作区交通位置及自然经济地理概况在北国边城有这样一个神奇的地方:著名的四大草原在这里交汇,巍巍的大兴安岭在这里驻足,全国首屈一指的冰雪资源在这里厚积,世界最大的温泉群在这在里流淌了几个世纪。它就是位于中蒙边界的内蒙古阿尔山市,一个坐落在一个巨大的矿泉群体之中美丽城市。内蒙古阿尔山柴河旅游区地跨内蒙古兴安盟阿尔山市(县级市)和呼伦贝尔扎兰屯市柴河镇,与黑龙江、吉林省和蒙古国相邻。(图2-1)图2-1内蒙古阿尔山柴河及周围的交通
9、图 阿尔山柴河旅游景区总面积为13168.7平方公里。兴安盟阿尔山市面积7408.7平方公里,呼伦贝尔扎兰屯市柴河镇面积5760平方公里。阿尔山是内蒙古东部的一个边境城市,横跨大兴岭西南山麓,地理坐标为东经1192812123,北纬46394739。柴河镇位于扎兰屯市区西南185公里处,地理坐标为东经1203612146,北纬47054745。阿尔山柴河旅游景区同属大兴安岭山脉中段山脊,平均海拔1100米。属寒温带大陆性气候,年平均气温-3.1,最冷月平均气温-25.6,最高气温平均为16.6。降水量年平均值460毫米。植被覆盖率为95%,森林覆盖率64%,属环北半球寒温带针叶林。阿尔山全称“
10、哈伦阿尔山”,是蒙古语,翻译成汉语的意思是“热的圣水”,是因水而名、因泉而旺的旅游度假城市。阿尔山市和扎兰屯市柴河镇人口6.4万,是由蒙古、汉、回、满、朝鲜、达斡尔、鄂温克、鄂伦春、门巴、锡伯等13个民族组成的多民族聚居地区。 工区位于内蒙古自治区兴安盟西北部阿尔山地区和呼伦贝尔市南部柴河地区,其行政区划隶属内蒙古自治区阿尔山市和扎兰屯市管辖,工区西部与蒙古人民共和国接壤,北部与呼伦贝尔市新巴尔虎左旗和鄂温克族自治旗相邻,东部与呼伦贝尔市辖扎兰屯市和兴安盟扎赉特旗相望,南部与兴安盟科尔沁右翼前旗相接。2.2.以往矿产地质工作及其有关的资源2.2.1矿泉资源 阿尔山矿泉是世界最大的功能型矿泉之一
11、。经中科院、中国地质大学联合进行的火山科考认定,阿尔山周围就有冷泉、温泉、热泉、高热泉等温度不同、功能各异的饮用和洗浴矿泉逾百眼。其中,国家AAAA级景区阿尔山温泉疗养院内,在宽70米,长500米的芳草地上就出露有能够治疗心脑血管疾病、皮肤病、关节炎等八大系统疾病的矿泉48眼,其它矿泉集中分布在金江沟、银江沟一带。它的医疗功能得到了医学界的广泛认同。距市中心五华里处的五里泉矿泉为天然优质饮用矿泉水,富含锂、锶、硒等人体必需的微量元素和宏量元素,每天自涌量为1054吨,被矿泉水专家赞为“天下第一奇特大泉”。经中国预防医学会论证,阿尔山地区原驻地居民,没有心脑血管疾病和癌症病例。2.2.2火山资源
12、 2003年中科院和中国地质大学联合组织科考队,对阿尔山地区进行科学考察。探明在阿尔山柴河地区拥有200多平方公里保护完好的亚洲最大的火山熔岩地貌,这里的一些火山熔岩景观是亚洲仅存的,其他地方看不到的独特的熔岩形态,专家称之为天然火山博物馆。并确定阿尔山地区有四座活火山,从而使阿尔山火山群成为中国活火山家族的第七位成员。2.3 内蒙古阿尔山-柴河工作区工作的目的、任务本次工作目的是:为了查明温泉的成因与范围,确定泉水附近地底构造与基岩空间展布,扩大阿尔山地区的地热资源开发。本次工作主要任务是:利用电测深法来圈定地热异常范围,查明基底起伏及隐伏断裂的空间展布。2.4工作区区域地质概况2.4.1地
13、质概况 工区出露地层主要有古生界奥陶系、志留系、泥盆系、石炭系、二叠系;中生界侏罗系;新生界第三系、第四系。电测深工作区出露的地层主要为:侏罗系中统(J2),出露在银江沟工区一带,岩性以紫色为特征的中基性熔岩及酸性火山碎屑岩为主,间夹少量酸性流纹岩、凝灰岩和正常沉积的碎屑岩,出露厚度大于800米。区内构造发育。阿尔山附近、金江沟一带地热异常区均受新生代发育起来的大兴安岭中部棋盘格式基底断裂构造控制,温泉出露位于张扭性断层和压扭性断层交叉部位,张扭性断层为储水构造,压扭性断层为隔水构造。从全国地温梯度图和不同深度地温分布图上,也显示这一地温异常带的存在,并认为是地热资源开发利用有远景的地区。研究
14、区地质、地貌、构造、气象、水文地质因素,对区内地下水的形成与分布起着控制作用。区内地下水主要由大气降水渗入补给,全年 69 月的大气降水期是地下水补给期。此外,春季冰雪消融期对地下水也有一定的补给作用。 表1热河地区的岩层及其电阻率2.4.2 地球物理特征由表1我们可以看出,基底凝灰岩、火山碎屑岩或花岗岩属高阻岩层,与上覆地层、地热异常区具有明显的电性差异,加之本区地层结构简单,基本上属二层结构,第四系之下即为基底。当然第四系地层由于岩性的变化,其电性也有变化,但与基底电性相比,仍存在明显的差异。综上认为,在本区利用电测深法来圈定地热异常范围,查明基底起伏及隐伏断裂的空间展布具备良好的地球物理
15、前提。 3 电测深法基本原理3.1 电测深法基本原理根据研究区勘测地下水的任务和所要解决的地质问题,结合已有的地质、水文地质和钻探资料,决定采用用电测深法研究区内各地层物性特征。 电阻率测深法 ( resistivity sounding) 简称电测深法。它是研究垂向地质构造的重要地球物理方法。同其它物探方法一样,电测深法是在勘探区布置一定的测网,测网由若干测线组成,每条测线上布置若干个测点。对地面上某一测进行电测深法测量的实质是用改变供电极距的办法来控制不同的勘探的深度,由浅入深,了解该测点地下介质垂向上电阻率的变化。综合每条测线的测量结果,通过定性和定量解释,可以获得每条测线的地电断面资料
16、;综合勘探区内各测线的测量结果,可以获得地下岩体沿水平方向和垂直方向变化的的综合资料。如(3-1)电测深法间接找水就是依据不同岩层电阻率的差异来完成的, 主要用于探测地层、岩性在垂直方向的电性变化, 解决与深度有关的地质问题, 可寻找位移稳定的含水层, 确定其顶底板埋深。由于供电极距不断加大,增大了供电电流在地下的分布范围,实际上相当于加大了勘探深度。因此通过分析电测深视电阻曲线可了解测点下沿垂向地质情况的变化。电测深法的实际工作中,通常采用对称四极装置(图3-2)。即供电电极AB和测量电极MN均对称于测点布设、每改变一次供电极距,可按下式计算该极距的视申阻率,即: K=(AMAN)/MN图3
17、-2 对称四极装置及其公式 在电法勘探中,我们通常把按电性不同所划分的地质断面称为地电断面。一般在研究和分析电测深曲线类型及其变化规律的基础上,结合地质资料便可初步了解地电断面的结构及其分布状况。一般认为电测深法有利于解决具有电性差异、但产状近于水平的地质问题。但从大量实践结果来看,对于许多非水平产状的地质问题如断层、溶洞等,进行电测深工作后,也都在不同程度上获得了一定的地质效果。 和电剖面法一样,电测深法也可以根据地质任务和施工条件的不同而采用不同的电极装置类型,不同的电极装置具有不同的勘探能力。在水文工程及环境地质调查中,除广泛采用对称四极测深外,还经常采用三极测深、环形测深及五极纵轴测深
18、等。3.2电测深法在地下水勘探工作中主要研究以下问题:1、查明基岩起伏情况,确定覆盖层厚度,查明基岩风化壳发育深度等;2、寻找层位稳定的含水层,确定其顶板埋深,为设计勘探孔位提供依据,在地下水矿化度高的地区,圈定咸、淡水的分布范围。3、定性确定具有明显电阻率差异的断层、破碎带,并大致了解其产状(走向、倾向)。 4 研究区物探资料的获取4.1工作基本步骤1、接受任务后,首先要到实地踏勘,了解工区概况。2、收集已有的资料,对资料进行详细论证分析,明确工区附近的地质构造背景,收集工作区内地层的物性资料。3、根据工作目的和已有资料掌握程序,做出合理的工作设计。4、选择有效的方法组合,投入足够的工作量,
19、布置合理的测点网度。5、认真做好野外数据采集工作,确保数据质量。野外工作顺序,应是先做面积性工作,然后根据所获得的信息,有针对性地投入测深工作,即从面到点的工作顺序,必要时要适当调整工作设计。6、建立完善的野外验收程序,严格执行有关技术规范。7、室内资料处理要充分严谨,综合解释推断要根据已有的地质资料,地层物性特征做出合理的解释。8、进行钻井施工后,要密切重视钻孔揭示地层的情况,及时对物探资料进行总结,使物探的推断精度不断提高。4.2准确性为准确定位研究区内的断裂位置并探明地层的富水性、查明含水层边界,确定最优的开采井位置,共布置电测深剖面7条。探测使用法国SY-SCAL-R2型数字电法仪,最
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