黑龍江省地熱資源分布規律

  1. 黑龍江地形地貌特征

  黑龍江是中國位置最北、最東，緯度最高，經(jīng)度最東的省份。黑龍江省西起121°11′，東至135°05′，南起43°25′，北至53°33′，南北跨10個(gè)緯度，2個(gè)熱量帶；東西跨14個(gè)經(jīng)度，3個(gè)濕潤區。北部和東部與俄羅斯相鄰，邊境線(xiàn)長(cháng)3045千米，是亞洲與太平洋地區陸路通往俄羅斯和歐洲大陸的重要通道，西部與南部分別與內蒙古自治區和吉林省相鄰，面積47.3萬(wàn)平方公里。黑龍江省地勢大致是西北部、北部和東南部高，東北部、西南部低，主要由山地、臺地、平原和水面構成。西北部為東北-西南走向的大興安嶺山地，北部為西北-東南走向的小興安嶺山地，東南部為東北-西南走向的張廣才嶺、老爺嶺、完達山脈，土地約占全省總面積的24.7%；海拔高度在300米以上的丘陵地帶約占全省的35.8%；東北部的三江平原、西部的松嫩平原，是中國最大的東北平原的一部分，平原占全省總面積的37.0%，海拔高度為50～200米。黑龍江省位于歐亞大陸東部、太平洋西岸、中國最東北部，氣候為溫帶大陸性季風(fēng)氣候。

 

  2. 黑龍江省地質(zhì)構造概況

  黑龍江省處于古亞洲構造域和濱太平洋構造域的接合部位、構造發(fā)展多階段，多旋回、不平衡性明顯，地殼活動(dòng)性較強，因此，地質(zhì)構造錯綜復雜。按大地構造發(fā)育階段、演化特征和構造發(fā)展結果，可將本省大地構造單元劃分為2個(gè)Ⅰ級構造單元，6個(gè)亞Ⅰ級構造單元（表1）。

  表1 黑龍江省大地構造單元分級

 

  本省所處的大地構造位置，形成了東西向構造被北東向構造改造、截切的復雜斷裂分布特點(diǎn)。東西向斷裂是本省最早發(fā)育的一組斷裂，主要分布于北部，一般具有生成時(shí)間較早、繼承性活動(dòng)強的特點(diǎn)。北東向斷裂分布于小興安嶺、張廣才嶺及黑河一帶，多生成于古生代，有繼承性活動(dòng)，與巖漿巖活動(dòng)和內生金屬礦化關(guān)系密切。南北向斷裂本省境內不發(fā)育，主要分布于本省中部及東部，顯示為逆斷層或走向斷層，與各期巖漿巖活動(dòng)的關(guān)系密切。北西向斷裂生成時(shí)代一般同北東向斷裂，斷裂性質(zhì)多為張性或張性兼剪性。北北東向斷裂主要分布于松嫩盆地及其西側和伊春等地。形成于中生代，控制中生代坳陷盆地及火山巖分布、斷裂性質(zhì)多為壓性兼剪性。對燕山期巖漿活動(dòng)有控制作用。北北西向斷裂常與北北東向斷裂相伴出現，或成斷裂束成群出現，生成時(shí)間較晚。在現代河谷或在中生代坳陷中發(fā)育，斷裂性質(zhì)一般為張性或張剪性。

 

  3. 黑龍江省地熱資源分布特點(diǎn)

  黑龍江省屬古亞洲構造域及濱太平洋構造域，晚古生代大地構造橫跨內蒙-大興安嶺優(yōu)地槽，小興安嶺一松遼地塊（冒地槽，東為佳木斯隆起-錫霍特-阿林地槽系）。中生代開(kāi)始，全球性海底擴張導致了全球板塊構造運動(dòng)，亞洲板塊東緣受到來(lái)自太平洋板塊向西巨大水平力擠壓，使亞洲板塊邊緣逐漸抬升形成褶皺，而太平洋板塊西界逐漸下沉彎曲，隨著(zhù)擠壓力持續作用，導致大陸殼與大洋殼邊界處地殼巖石圈斷裂，輕的大陸充向上仰沖，重的大洋殼向下俯沖。隨著(zhù)時(shí)間推移，在太平洋板塊繼續俯沖作用下，促成地殼拉張裂解，形成了松遼-三江裂谷系，伴隨拉張裂解出現很多深斷裂，熔融的巖漿沿斷裂侵入或噴發(fā)，形成了日本深海溝、錫霍特-阿林-日本火山弧及弧后斷拗陷-松遼-三江盆地。同時(shí)加深了對內蒙-大興安嶺和小興安嶺地塊及佳木斯隆起等單元的影響。上述板塊構造活動(dòng)不僅構成熱源值高的背景基礎，也為石油和煤的生成演化創(chuàng )造了適宜的環(huán)境。到了中生代末期，松遼-三江斷（拗）陷及山間盆地不斷沉降，堆積了巨厚的含油碎屑物及較厚的含煤碎屑物，松遼-三江裂谷系，被依次斷裂錯斷分割成兩個(gè)盆地。

 

  進(jìn)入新生代第三紀，地殼運動(dòng)逐漸減弱，斷拗陷盆地沉降減級，沉積范圍萎縮，某些活動(dòng)的深大（殼或巖石圈）斷裂仍在繼續活動(dòng)，如依舒斷裂帶接受沉積（第三系厚約3000m）在某些活動(dòng)斷裂的交接復合部位伴有玄武巖的局部噴發(fā)或地展活動(dòng)。第四紀地殼更趨寧靜，緩慢的振蕩運動(dòng)堆積了較厚的第四系，某些繼承性活動(dòng)斷裂的活動(dòng)引發(fā)局部地帶玄武巖漿的多次噴發(fā)。上述地質(zhì)構造歷史的發(fā)展，不僅奠定了黑龍江省地質(zhì)構造的格局，亦為地殼熱源聚集儲藏創(chuàng )造背景環(huán)境和條件。

 

  4. 黑龍江省地熱資源與構造的成因關(guān)系

  根據黑龍江省地熱資源的分布及區城構造、斷裂、巖漿活動(dòng)特征，結合地熱資源儲蓋層巖性特征，將黑龍江省地熱資源分為松嫩裂谷型盆地、斷陷盆地、山間盆地、斷陷、巖漿與斷裂五種類(lèi)型地熱區。

 

  4.1 松嫩裂谷型盆地地熱區

  松嫩盆地內地層具兩相結構.分基底和蓋層。前者是指前侏羅紀的變質(zhì)巖和巖漿巖，以石炭二迭系淺變質(zhì)巖系分布最廣：后者為陸相沉積巖及火山巖，其中以白堊系分布最廣，厚度最大，是主要儲熱層。

  盆地內基底深部有一上地幔拱起帶，呈NE20°左右延伸，莫霍面埋深在29-33km間。

  由于地殼薄化及地性頂部上拱，利于幔源熱流向地殼散發(fā)，使盆地中部和東部具有高熱流、高地溫和高地溫梯度特征。

  盆地內巖漿巖的分布約占盆地基底面積的三分之一，以華力西和印支期花崗巖分布面積最大，燕山期花崗巖次之，加里東花崗巖最小?；◢弾r產(chǎn)熱量為8.3HGU（單位10-13ca1/cm3s），居各類(lèi)巖石之首，每年花崗巖產(chǎn)生的放射性熱能十分可觀(guān)，對盆地古今地溫場(chǎng)具有深遠影響。

 

  4.2 湯原斷陷地熱區

  湯原斷陷盆地是位于古陸邊部受深大斷裂控制的山間盆地，中新世沿依舒斷裂帶兩側多有鈉質(zhì)超堿性玄武巖溢流，玄武巖含深源包體，據包體中單斜輝石地溫線(xiàn)研究資料，反映斷裂切入上地幔。據莫霍面埋深圖，本區為32.5-33km之間，屬于幔隆區。加之盆地基底花崗巖分布廣泛，深部有熱源（幔源熱源與花崗巖放射性元素蛻變熱流），向上有構造通道，這就確定了盆地內地熱的物質(zhì)來(lái)源。加之地殼薄化，有利于形成高地溫場(chǎng)，在1000-5800m的第三紀沉積層中，砂地比平均在19.17-33.47%儲層發(fā)育，泥巖蓋層也發(fā)育良好。盆地是匯水區，加之東鄰松花江，西緣接納眾多與NW向斷裂有成生聯(lián)系的河流匯入區內，補給水源是豐富的，從儲、蓋、通、源四要素分析，盆地內有形成地熱田的良好條件。

 

  4.3 斷陷盆地地熱區

  三江中新生代斷（坳）陷和松嫩斷（坳）陷為同源兄弟，具有相同的地質(zhì)構造背景條件，它在中生代前的發(fā)育史與松嫩盆地是同出一胎的盆地，亦具裂谷發(fā)育階段，其莫霍面亦在30-35km，堆積了巨厚中新生界，其中松花江斷裂及邊界斷裂（依舒斷裂），是導熱通道，部分地帶基底花崗巖放射性礦物蛻變釋熱及活動(dòng)斷裂摩擦生熱聚熱均為熱源條件，亦具有良好的碎屑巖熱儲層，唯蓋層局部不連續，如基底隆起（古潛山）直露地表，亦造成熱流的局部散失，但其影響范圍是有限的，佳木斯市發(fā)現熱異常是一證明，因此三江盆地亦具備了生成地熱（地下熱水）資源的地質(zhì)構造條件。從三江盆地所處構造位置看其成生地熱條件有可能優(yōu)于松嫩盆地。限于該區深部勘探和測溫資料少，但考慮到三江和興凱湖斷陷的地質(zhì)構造條件基本與松嫩斷（拗）陷為同出一個(gè)母體-中生代裂谷系的兩個(gè)支體，其背景條件相似，為此，以松嫩斷（坳）陷盆地地熱資源估算資料予以比擬，比擬估算深度限于3000m。

 

  4.4 巖漿型與斷裂型地熱區

  黑龍江省第四紀火山噴發(fā)主要為基性玄武巖漿，玄武巖漿較酸性巖漿埋層較深，位于地殼下層或上地幔。另外玄武巖漿粘滯性小，高導熱率，巖漿沿斷裂裂隙上升地表噴發(fā)后，熱量很快散失。巖漿在上升途中，由于粘滯性低，似“鐵水”一樣不易在地下淺部的斷裂裂隙密集帶策留形成次生巖漿房（囊），所以熱量不易保存，但在冰島玄武巖中卻出現高溫地下熱水。

 

  五大連池火山群某些地帶仍有大量碳酸氣（C02）噴出，這一現象表明（反映）深部熱變質(zhì)在繼續。依據火山噴發(fā)的各種氣體先后順序的溫度標志：當溫度降至360℃以下時(shí)，噴發(fā)的氣體以碳酸氣（CO2）占絕對優(yōu)勢（熱變質(zhì)理論：有的認為溫度300-360℃時(shí)一切巖石燃燒均可釋放CO2；有的則認為只有在碳酸鹽巖石和碳質(zhì)含量高的巖石燃燒時(shí)才可放出CO2氣體）。即按后種意見(jiàn)推斷，該火山群區在地充某一深部分布有灰巖、大理巖或大型方解石脈及破質(zhì)巖石，處于溫度在300-360℃，促成碳酸鹽巖石的燃燒而放出大量 CO2氣體。其熱源可能是上地?；虻貧つ骋簧疃?a href="http://keyinmall.com/t/高溫.html" >高溫熔融巖漿熱上涌供給；亦可能是火山噴發(fā)的殘余巖漿熱引起的，不論是哪種可能，均反映該區在地殼的某一深度存在一高溫熱源。據該區反映溫標的居里面埋深只10km左右推側，局部高溫熱源深也就在10km左右，按正常梯度推測該區應大于3℃/100m屬異常。

 

  綜合以上各種現象表明該區地質(zhì)構造格局、近代火山活動(dòng)、地震、大量釋放CO2及鉆孔梯度異常等，均反映具備成控地熱資源條件，據此推側在淺部1000-3000m局部或點(diǎn)線(xiàn)（構造斷裂控制）蘊藏較高溫度（90℃）以上的地熱田，其規?？赡軐僦行⌒?。雖然具備成控地熱資源條件，但能否形成地下熱水田，尚應具備蓄水和水循環(huán)條件，依據該區地質(zhì)構造環(huán)境，具備蓄水和水循環(huán)條件的地方應以斷裂裂隙破碎帶為主攻目標，唯此在斷裂裂隙破碎充水地帶有希望找到中高溫地下熱水田。

 

  4.5 山間盆地型地熱區

  雞西盆地、勃利盆地和寧安盆地處于老爺嶺地塊中，均為中生代斷陷盆地，基底為下元古界區域變質(zhì)巖、混合巖。中生代中期斷裂劇烈活動(dòng)伴有多次火山噴發(fā)，形成數個(gè)斷裂盆地，接受陸相含煤碎屑巖沉積。其構造條件表明，深斷裂發(fā)育，中生代晚期含煤碎屑巖蓋層封閉條件好，形成了深部熱流上涌、熱儲構造背景。從煤的生成機制亦反映，煤需要在適當壓力和一定溫度條件下（60-80℃）木質(zhì)逐步炭化過(guò)程。據以有礦井和鉆孔測溫結果；雙鴨山尖山子礦井測溫計算的梯度為3.57℃/100m；雞西平洋鎮鉆孔深800m溫度為48℃（梯度5.67℃/100m）；雞西市城南鉆孔深1000m，溫度62℃（梯度近6℃/100m）；平麻80-2孔740m深溫度66℃。