湖北省居里面特征與干熱巖分布預(yù)測(cè)

梁學(xué)堂，劉 磊，李 義，吳 軍，楚德亮，張海強(qiáng)

(1．湖北省地質(zhì)局地球物理勘探大隊(duì)，湖北武漢 430056;2．湖北省地質(zhì)環(huán)境總站，湖北武漢 430034)

隨著全球化工石油燃料總量的減少及其開(kāi)發(fā)利用帶來(lái)的環(huán)境惡化程度加劇，可再生且無(wú)污染的能源倍受人們關(guān)注;但是氣候的變化、季節(jié)的變換，在一定程度上給人們利用這些新能源帶來(lái)諸多不便。因此，在有利的地區(qū)，通過(guò)地球物理深部探測(cè)技術(shù)，勘探無(wú)污染且少受諸如氣候等外界條件變化干擾的新能源——干熱巖，成為很多發(fā)達(dá)國(guó)家積極開(kāi)展試驗(yàn)研究的新課題。

“干熱巖”是一種沒(méi)有水或蒸汽的熱巖體，主要是各種變質(zhì)巖或結(jié)晶巖類(lèi)巖體;干熱巖普遍埋藏于距地表2～6 km的深處，其溫度范圍一般在150～650℃之間。從現(xiàn)階段來(lái)說(shuō)，干熱巖地?zé)豳Y源是專(zhuān)指埋深較淺、溫度較高、有經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)價(jià)值的熱巖體。干熱巖貯存的熱能是一種取之不盡、可以循環(huán)利用、沒(méi)有污染的清潔能源?？茖W(xué)家預(yù)測(cè)，2030年左右人類(lèi)完全可以掌握必要的技術(shù)，利用干熱巖大規(guī)模發(fā)電。早在1970年，美國(guó)人莫頓和史密斯就提出利用地下干熱巖發(fā)電的設(shè)想。2014年，中國(guó)在青藏高原腹地——共和盆地地下2．23 km處成功鉆獲溫度高達(dá)153℃的干熱巖，這是中國(guó)首次發(fā)現(xiàn)大規(guī)模可利用的干熱巖資源。目前，中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局在東南沿海第一口干熱巖科學(xué)鉆探工程在龍海已開(kāi)工鉆探，其它干熱巖調(diào)查項(xiàng)目也正在持續(xù)展開(kāi);而湖北省在尋找、開(kāi)發(fā)利用干熱巖等方面的研究工作還是空白。因此，利用湖北省航磁資料來(lái)反演居里面，結(jié)合深部地質(zhì)構(gòu)造特征、巖石熱導(dǎo)率等，來(lái)預(yù)測(cè)干熱巖可能的隱伏位置具有重要的科研及現(xiàn)實(shí)意義。

1 湖北居里面埋深計(jì)算方法

巖石圈居里面是地殼上部埋深幾十千米處存在的一個(gè)高低起伏不平的等溫面。該處的溫度使巖石中的鐵磁性礦物失去磁性，也就是從鐵磁性轉(zhuǎn)變成順磁性物質(zhì)的溫度(純磁鐵礦約578℃)。在居里面以下，巖石剩余磁化和感應(yīng)磁化強(qiáng)度均發(fā)生突變性銳減，磁化強(qiáng)度驟然降低。這樣以來(lái)，在居里等溫面以上存在的具有磁性的侵入巖及火山巖、磁性變質(zhì)巖、磁性基底等各類(lèi)磁性地質(zhì)體，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)明顯的磁性底界面。所以說(shuō)居里面不但是個(gè)溫度界面，也是個(gè)磁性界面。這個(gè)磁性界面埋深可以利用航磁異常反演計(jì)算出來(lái)，通過(guò)研究磁性界面(即居里面的熱構(gòu)造特征)，進(jìn)而對(duì)“干熱巖”可能的隱伏區(qū)域進(jìn)行科學(xué)的預(yù)測(cè)。

利用航磁異常反演居里面埋深，首先要對(duì)航磁異常(圖1)進(jìn)行低通濾波，求得反映湖北省基底區(qū)以下、居里面以上垂直磁化條件下的區(qū)域磁異常，運(yùn)用空間域連續(xù)模型居里面反演法［1］，以重力、人工地震測(cè)深及地質(zhì)資料得出的基底深度和基底磁性參數(shù)為定解條件，反演計(jì)算出磁性層下界面，即為所求居里面溫度的埋深。

居里面反演具體方法如下(采用重磁數(shù)據(jù)處理軟件:RGIS—2012)。

(1)對(duì)湖北省航磁異常進(jìn)行變緯度、經(jīng)度化磁極處理。

圖1 湖北省航磁△T異常圖(變緯度、變經(jīng)度化磁極)Fig．1 Anomaly map of airborne magnetic △T

圖2 湖北省居里面等深圖Fig．2 Isobath map of Curie depth interface in Hubei Province

(2)對(duì)化磁極處理后的航磁異常按5 km×5 km進(jìn)行網(wǎng)格化處理，共取數(shù)14 688個(gè)。

(3)計(jì)算湖北全省航磁異常三階趨勢(shì)面，并求其剩余值，即消除了長(zhǎng)波異常的背景干擾。

(4)采用圓滑濾波處理，濾掉三個(gè)點(diǎn)距范圍(即15 km)的干擾異常，基本消除了頻率域計(jì)算的局部干擾。

(5)對(duì)經(jīng)過(guò)濾波處理的剩余場(chǎng)，按100 km×100 km的窗口進(jìn)行滑動(dòng)平均。

(6)采用有限項(xiàng)調(diào)和級(jí)數(shù)表示水平方向起伏連續(xù)變化的磁性體下界面，界面模型采用直立水平柱體組合模型，計(jì)算居里面埋深采用高斯法解方程。

(7)計(jì)算時(shí)湖北全省平均磁化強(qiáng)度取300×10-3A/m，居里面平均深度根據(jù)全國(guó)計(jì)算結(jié)果、地溫平均梯度值及重力、人工地震測(cè)深等綜合考慮取25 km。

(8)根據(jù)反演結(jié)果繪制湖北省居里面等深圖(圖2)。

從居里面反演結(jié)果來(lái)看，揚(yáng)子地臺(tái)武漢地區(qū)、鄂西南地區(qū)及南秦嶺造山帶鄂西北地區(qū)為深居里溫度深度區(qū)，揚(yáng)子地臺(tái)鐘祥—京山地區(qū)、巴東—石首地區(qū)及南秦嶺造山帶桐柏大別地區(qū)為淺居里溫度深度區(qū)。這些特征與湖北省區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特征大致相吻合。另外，為了印證反演結(jié)果是否正確，根據(jù)揚(yáng)子地區(qū)(湖北)平均地溫梯度 23．4℃/km［2］計(jì)算，取居里面平均深度 25 km，反算出居里溫度為585℃，與理論值相當(dāng)(578℃)，這說(shuō)明反演方法和參數(shù)選取正確。

2 湖北居里面特征與地殼熱狀態(tài)分析

從居里面等深圖上可以看出，湖北省居里面表現(xiàn)出隆起和凹陷相間的團(tuán)塊狀構(gòu)造，深度在23～26．8 km范圍內(nèi)變化，最淺在英山縣北部，埋深約23 km;最深在黃陂縣、咸豐縣及竹山縣附近，埋深約26．8 km。根據(jù)居里面所反映的結(jié)構(gòu)特征，將湖北省分成4個(gè)隆起區(qū)(或帶)、4個(gè)凹陷區(qū)(或帶)，具體詳見(jiàn)表1，各區(qū)塊解釋如下。

表1 居里面構(gòu)造分區(qū)略表Table 1 Table of tectonic division of Curie depth interface

2．1 東大別居里面隆起區(qū)(Ⅰ區(qū))

該區(qū)大致呈北西走向?qū)?yīng)桐柏—大別造山帶北緣，區(qū)內(nèi)燕山期中酸性巖漿巖發(fā)育，說(shuō)明該區(qū)地?zé)峄顒?dòng)強(qiáng)烈，地幔熱流上涌，進(jìn)而形成了居里面隆起區(qū)。隆起中心位于英山縣東北，最淺埋深為23 km，是湖北省最淺的居里面。另外，該區(qū)北西向與北東向區(qū)域性斷裂構(gòu)造發(fā)育，也是地殼斷裂熱對(duì)流的理想?yún)^(qū)域。

區(qū)內(nèi)熱泉分布廣泛，且規(guī)模大、溫度高，如英山—羅田地?zé)崽?圖3)、河南信陽(yáng)的商城地?zé)崽锏龋耘c區(qū)內(nèi)燕山期強(qiáng)烈的地?zé)峄顒?dòng)有關(guān)。特別是桐柏—大別區(qū)西段南陽(yáng)盆地區(qū)是全國(guó)地溫梯度高值區(qū)［3］，達(dá)38．2℃/km(居里面埋深僅20 km)，僅次于滇西及藏南瑪曲，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全國(guó)平均值33℃/km，這些與該區(qū)強(qiáng)烈的斷裂活動(dòng)引起的地?zé)崃魃嫌糠植婚_(kāi)的。

2．2 襄樊—隨縣—黃陂凹陷帶(Ⅱ區(qū))

該區(qū)沿襄樊—隨縣—黃陂一線(xiàn)呈西小東大的勺狀，基本上與揚(yáng)子地臺(tái)北緣推覆構(gòu)造區(qū)(帶)相對(duì)應(yīng)。該區(qū)居里面深度變化范圍約26～26．8 km，其中對(duì)應(yīng)黃陂縣地區(qū)為居里面深凹區(qū)，凹陷中心深度約26．8 km。

據(jù)中國(guó)大陸各地現(xiàn)代地溫梯度值資料，武漢地區(qū)、襄樊、江漢盆地及其它鄂北地區(qū)，地溫梯度值＜30℃/km，特別是江漢盆地只有28．4℃/km，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全國(guó)平均值33℃/km。這說(shuō)明該區(qū)地?zé)峄顒?dòng)相對(duì)較弱，居里面相對(duì)凹陷，與地表熱泉稀少是吻合的。

2．3 竹山—竹溪地區(qū)居里面凹陷區(qū)(Ⅲ區(qū))

該區(qū)大致對(duì)應(yīng)竹山、竹溪地區(qū)，處于神農(nóng)架基底西北緣。居里面深度變化范圍在26～26．5 km，總體走向北西向，因處于鄂—陜省界，居里面等深線(xiàn)未封閉，但總體與該區(qū)地層及主要構(gòu)造線(xiàn)一致。區(qū)內(nèi)地層為南華系—青白口系弱變質(zhì)地層，為南秦嶺造山外帶的組成部分。區(qū)內(nèi)北西向淺層斷裂構(gòu)造發(fā)育(印支造山期)，但缺少活動(dòng)性深大斷裂構(gòu)造。區(qū)內(nèi)航磁異常為平靜的低值區(qū)，只有侵入前志留系地層的基性—超基性巖及基性火山巖地層產(chǎn)生的局部高磁異常，以高頻成分疊加在區(qū)域低磁異常背景之上。區(qū)內(nèi)在印支造山期，因揚(yáng)子板塊向北插入，據(jù)該區(qū)深部地球物理資料［7］來(lái)看，青白口系武當(dāng)群下部可能存在揚(yáng)子地臺(tái)古生界地層，陸陸碰撞造成了地殼增厚，增厚的地殼又有效阻止了來(lái)自地幔的熱流擴(kuò)散，因而形成了居里面下凹區(qū)，故區(qū)內(nèi)少見(jiàn)有熱泉分布。從中國(guó)大陸各地現(xiàn)代地溫梯度值可知，該區(qū)作為四川盆地北部大巴山向東延伸的部分，地溫梯度值只有18℃/km，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全國(guó)平均值33℃/km。這說(shuō)明該區(qū)地?zé)峄顒?dòng)很弱，居里面為深度凹陷，與地表熱泉稀少是吻合的。

圖3 湖北省溫泉分布圖Fig．3 Distribution map of spings in Hubei Province

2．4 武當(dāng)山—?？档貐^(qū)居里面次隆區(qū)(Ⅳ區(qū))

該區(qū)分隔Ⅲ、Ⅴ兩個(gè)居里面凹陷區(qū)，是Ⅲ區(qū)、Ⅴ區(qū)中間相對(duì)隆起的部分，南北向呈長(zhǎng)條狀對(duì)應(yīng)十堰—武當(dāng)山—?？狄痪€(xiàn)，居里面埋深約25～25．5 km，等值線(xiàn)變化平緩。該區(qū)與十堰—?？怠宸逯亓μ荻葞?duì)應(yīng)，為太行—武陵深部構(gòu)造變異帶的組成部分，也是中國(guó)西部大陸型巖石圈與東部大陸—海洋過(guò)渡型巖石圈的分界線(xiàn)，是中生代以來(lái)地殼均衡調(diào)整形成的深部構(gòu)造格架。當(dāng)然，伴隨著深部構(gòu)造的形成，也為地幔熱流上升提供了通道。另外，該區(qū)東西向區(qū)域斷裂構(gòu)造發(fā)育，如青峰、陽(yáng)日等活動(dòng)性斷裂經(jīng)過(guò)該區(qū)中部。從航磁異常圖上也可看出，對(duì)應(yīng)該區(qū)存在低緩磁異常帶，說(shuō)明該區(qū)深部存在巖漿活動(dòng)，為地?zé)岙惓^(qū)，與房縣、保康地區(qū)熱泉發(fā)育相吻合。

2．5 南漳—荊門(mén)居里面次凹區(qū)(Ⅴ區(qū))

該區(qū)位于太行武陵構(gòu)造變異帶的東緣，居里面呈長(zhǎng)條狀南北向展布，凹陷深度約25．5～26 km，地質(zhì)上對(duì)應(yīng)荊當(dāng)盆地和南漳荊門(mén)斷陷盆地。區(qū)內(nèi)中生代以來(lái)幾乎沒(méi)有巖漿活動(dòng)，并因接受了巨厚的陸源碎屑沉積物，特別是部分地區(qū)白堊系沉積厚度達(dá)數(shù)千米，有效阻隔了地殼深部的熱流上涌，是典型的冷盆，故地表少有溫泉分布。

有關(guān)學(xué)者根據(jù)收集到的湖北中新生代盆地9口鉆井的穩(wěn)態(tài)溫度數(shù)據(jù)和124塊巖石熱導(dǎo)率，結(jié)合已有資料對(duì)江漢盆地及周邊地溫梯度和大地?zé)崃鬟M(jìn)行了系統(tǒng)分析，結(jié)果顯示中新代盆地內(nèi)熱流41．9～60．9 mW/m2，平均52．3 mW/m2，低于全國(guó)大陸平均熱流密度(65 mW/m2)，與四川盆地大地?zé)崃飨嘟?，低于下?lián)P子地區(qū)大地?zé)崃髦?，高于上揚(yáng)子大地?zé)崃髦担从沉嗽撆璧貜闹猩詠?lái)由于構(gòu)造活動(dòng)減弱，大地?zé)崃髦悼焖傧陆?，?dǎo)致盆地不斷冷卻。

2．6 鐘祥—京山居里面隆起區(qū)(Ⅵ區(qū))

該區(qū)位于江漢盆地北緣的鐘祥市、京山縣，居里面呈圓形分布，深度變化范圍約24～25 km，隆起中心對(duì)應(yīng)鐘祥市東橋鎮(zhèn)地區(qū)，最淺埋深為24 km，與周?chē)啾葹槿趼∑饏^(qū)。該區(qū)北西向斷裂構(gòu)造發(fā)育，其中漢江斷裂從北向南穿過(guò)該區(qū)西半部。斷裂之東從老至新分布隨縣群變質(zhì)地層—三疊系地層，斷裂之西則為三疊系—白堊系中生代地層。對(duì)應(yīng)居里面隆起部位，該區(qū)磁異常呈低緩特征，預(yù)示該區(qū)深部有巖漿活動(dòng)，可能存在沿深大斷裂侵入的巖漿房或隱伏大型巖體。區(qū)內(nèi)東北部鐘祥、京山、大洪山等地區(qū)，廣布熱泉，說(shuō)明該區(qū)地?zé)峄顒?dòng)強(qiáng)烈，大地?zé)崃髦递^高，是熱泉形成的有利區(qū)域。

2．7 沿長(zhǎng)江居里面隆起區(qū)(Ⅶ區(qū))

該區(qū)為淺居里面深度區(qū)，以24．5 km為等值線(xiàn)圈閉，沿巴東—宜昌—監(jiān)利—嘉魚(yú)—咸寧一線(xiàn)呈向南突出的弧形，弧形西段為北西西走向，過(guò)監(jiān)利后走向轉(zhuǎn)北東東，基本與長(zhǎng)江延伸方向相吻合。居里面深度變化范圍約23．5～25 km，最淺與黃陵背斜南端的三斗坪巖體相對(duì)應(yīng)，大部分地區(qū)居里面深度在24 km左右變化。區(qū)內(nèi)印支運(yùn)動(dòng)以來(lái)，在宜昌以東地區(qū)中酸性侵入巖、火山巖發(fā)育、分布廣泛。從重力及航磁資料推斷，在湖北境內(nèi)，沿長(zhǎng)江存在一條切穿巖石圈的深大斷裂，利于巖漿活動(dòng)，同時(shí)也是傳遞地球內(nèi)部熱能的有利通道。區(qū)內(nèi)洪湖、嘉魚(yú)及咸寧地區(qū)熱泉分布多，規(guī)模大，這種現(xiàn)象與淺居里深度相對(duì)應(yīng)，說(shuō)明本區(qū)確為相對(duì)高地?zé)釁^(qū)。但該區(qū)洪湖以西至長(zhǎng)陽(yáng)區(qū)段，因地表水(長(zhǎng)江及湖泊水豐富)阻隔或地下熱流被擴(kuò)散，在地表則難以形成熱泉。

2．8 鄂西南居里面凹陷區(qū)(Ⅷ區(qū))

該區(qū)大致對(duì)應(yīng)五峰、恩施、咸豐地區(qū)。居里面深度變化范圍約25～26．5 km，總體走向北東向，與該區(qū)地層及主要構(gòu)造線(xiàn)一致。區(qū)內(nèi)地層為古生界、中生界地層，為上揚(yáng)子穩(wěn)定地臺(tái)區(qū)。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造(特別是深大斷裂)不甚發(fā)育，主要為一系列北東走向隔擋式褶皺構(gòu)造。區(qū)內(nèi)為莫霍面深凹區(qū);航磁異常則為平靜的低值區(qū)，地表未見(jiàn)巖漿巖出露;另外區(qū)內(nèi)少見(jiàn)熱泉分布，從全國(guó)大地?zé)崃髦祦?lái)看，該區(qū)大地?zé)崃髦担?0 mW/m2，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于全國(guó)平均值(63 mW/m2)。以上諸多證據(jù)說(shuō)明該區(qū)巖石圈厚度大，巖漿活動(dòng)弱，也是地?zé)峄顒?dòng)相對(duì)弱的地區(qū)。

“我特別喜歡聽(tīng)盛老師講課……”筆者走進(jìn)七師高級(jí)中學(xué)，說(shuō)出“盛慶余”的名字時(shí)，大家你一句我一句，滿(mǎn)口稱(chēng)贊。

3 居里面與干熱巖的關(guān)系

3．1 干熱巖的形成

巖石圈內(nèi)的大地?zé)崃髦刀际怯蔁醾鲗?dǎo)方式所造成。一般認(rèn)為傳導(dǎo)熱中的60%左右是由地幔熱流所提供的，另外的40%左右則是地殼放射性元素蛻變所產(chǎn)生的熱。若地幔熱流密度值高和相對(duì)份額大說(shuō)明中地殼以下能量與物質(zhì)活躍，可能存在巖漿底侵等較強(qiáng)的殼幔作用。高的地幔熱流帶常有流體活動(dòng)伴隨，將導(dǎo)致地殼中的低阻帶作為熱流及流體上涌帶，這樣就有可能在中上地殼某個(gè)有利部位形成可供人類(lèi)利用的“干熱巖”。

從巖石的熱導(dǎo)率測(cè)定結(jié)果可知(表2)，橄欖巖和榴輝巖等地幔巖石熱導(dǎo)率高于片麻巖和角閃巖，石英巖的熱導(dǎo)率最高。橄欖石、鈣鋁榴灰石等地幔常見(jiàn)礦物的熱導(dǎo)率較長(zhǎng)石類(lèi)礦物高1～3倍，因此，斜長(zhǎng)巖等含長(zhǎng)石較多的地殼巖石熱導(dǎo)率較低。由于地殼巖石的熱導(dǎo)率普遍低于上地幔巖石，來(lái)自地幔的熱流可以在莫霍面下方聚集而誘導(dǎo)局部熔融，產(chǎn)生高溫的幔源巖漿的底侵;還可以使地殼升溫變質(zhì)并使其中角閃巖類(lèi)熔融，在地殼內(nèi)部產(chǎn)生花崗巖類(lèi);若巖漿沿地殼薄弱地帶上浸，就形成了地?zé)岙惓^(qū)。

干熱巖的熱能賦存于巖石中，較常見(jiàn)的巖石有黑云母片麻巖、花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖以及花崗巖小丘等［8］。一般干熱巖上覆蓋有沉積巖或土等隔熱層。

表2 東?？h鉆孔巖心熱導(dǎo)率測(cè)量結(jié)果［4］Table 2 Measurement results of heat conductivity of drill core in Donghai county

3．2 居里溫度面與干熱巖的關(guān)系

人們?yōu)榱死酶蔁釒r儲(chǔ)存的熱能，查明干熱巖的隱伏位置和深度是必須的。但采用常規(guī)地質(zhì)調(diào)查手段則無(wú)法完成該項(xiàng)任務(wù)，因溫度達(dá)到150～250℃的干熱巖隱藏深度至少要2～6 km，所以采用反演居里面埋深的方法間接解決這個(gè)問(wèn)題是最簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)的。湖北居里面的埋深通常在25 km上下，顯然居里面的深度要比能被開(kāi)發(fā)利用的干熱巖埋深要大得多。但通過(guò)居里面的結(jié)構(gòu)特征，可以間接反映出巖石圈的熱活動(dòng)狀態(tài)。在居里面隆起區(qū)，預(yù)示著地殼深部熱傳導(dǎo)、沿深大斷裂的熱對(duì)流、局部的放射性熱效應(yīng)和上地幔熱輻射等巖石圈熱活動(dòng)強(qiáng)烈;居里面凹陷區(qū)，巖石圈熱活動(dòng)則相對(duì)較弱。一般來(lái)說(shuō)，現(xiàn)今的居里面特征，基本反映了新生代以來(lái)的構(gòu)造活動(dòng)及由此引起的熱事件。因此，那些被來(lái)自地殼深處的熱能加熱或自身放射性元素蛻變所產(chǎn)生的所謂“干熱巖”，其隱伏位置與居里面就存在著某種聯(lián)系，那就是居里面隆起位置更有利于干熱巖的形成，或者說(shuō)是干熱巖可能的“藏身”之地。

4 湖北干熱巖分布預(yù)測(cè)

4．1 干熱巖選區(qū)原則

干熱巖溫度隨著埋藏深度的增加而升高，資源量也與深度呈正比。但和其它地區(qū)相比埋藏深度一定要淺些。只要巖體溫度高、埋藏深度合理、內(nèi)含流體較少(或不含流體)、能用干熱巖技術(shù)來(lái)提取巖體中的熱量的巖體即可被人類(lèi)開(kāi)發(fā)利用。

地?zé)崽荻群蜔崃髦递^高的地方最有利于干熱巖的開(kāi)發(fā)利用，因此，應(yīng)選擇板塊碰撞地帶、大陸內(nèi)部的斷陷盆地等地區(qū)。

從巖石本身的物理性質(zhì)考慮，應(yīng)選擇密度大、熱傳導(dǎo)率高的巖石。一般來(lái)說(shuō)，花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖類(lèi)優(yōu)于其他的巖石(如輝長(zhǎng)巖、玄武巖類(lèi))。此外，花崗巖本身含有較高濃度的放射性元素，這些放射性元素不斷地衰變并釋放能量，從而增加干熱巖的熱量供應(yīng)。因而，選址時(shí)還應(yīng)注意花崗巖生成的時(shí)間，生成時(shí)間越長(zhǎng)，其損失的能量越多。

4．2 湖北干熱巖分布預(yù)測(cè)

前已述及，干熱巖“隱身”位置與居里面隆起有著某種直接或間接地聯(lián)系。另外，在地表水文地質(zhì)、大地?zé)崃鞯确矫嫱瑯右矔?huì)有所示蹤。一般來(lái)說(shuō)，地表大面積的熱泉分布及大地?zé)崃髦蹈叩膮^(qū)域，預(yù)示著該區(qū)為地?zé)岙惓^(qū)，是干熱巖形成的有利區(qū)域。

根據(jù)干熱巖選區(qū)原則，結(jié)合湖北居里面特征、大地?zé)崃髦导暗孛鏌崛植记闆r，初步預(yù)測(cè)符合干熱巖分布特征的共有兩處:其一為東大別居里面隆起區(qū)(Ⅰ區(qū));其二為鐘祥—京山居里面隆起區(qū)(Ⅵ區(qū))。

4．2．1 東大別居里面隆起區(qū)(Ⅰ)

位于英山縣九資河、石頭咀一帶，為大別造山帶的核心部位。該區(qū)北東及北西向深大斷裂構(gòu)造發(fā)育，具有地幔熱流上升的有利通道;在印支造山后期拉張環(huán)境下，區(qū)內(nèi)分布眾多燕山期中酸性侵入巖(圖4)。因花崗巖含有大量的石英，有較高的熱導(dǎo)率，為深部熱流上涌提供了良好的儲(chǔ)存載體;另外，花崗巖放射性元素含量高，自身也可產(chǎn)生可觀(guān)的熱能。該區(qū)地表分布熱導(dǎo)率較低的古老片麻巖，具備了較好的封蓋條件。因此，從干熱巖形成的生、儲(chǔ)、蓋條件來(lái)講，該區(qū)是尋找干熱巖的理想?yún)^(qū)域。

從湖北熱泉分布圖上也可以看出，該區(qū)40～90℃中低溫?zé)崛植加袛?shù)十處，這是該區(qū)地?zé)峄顒?dòng)強(qiáng)烈的有力證據(jù)，這也間接證明了該區(qū)是干熱巖形成的有利部位。

圖4 東大別地區(qū)溫泉分布與構(gòu)造關(guān)系圖Fig．4 Relation graph of thermal spring distribution and structure in eastern Dabie area

4．2．2 鐘祥—京山居里面隆起區(qū)(Ⅵ區(qū))

主體位于江漢盆地北緣的鐘祥市、京山縣一帶，向南呈半島狀延伸至江漢盆地內(nèi)。該區(qū)北西向斷裂構(gòu)造發(fā)育(圖5)，在江漢盆地區(qū)亦有隱伏北東向深大斷裂，具備深部熱流上涌的通道。航磁異常顯示該區(qū)深部存在巖漿活動(dòng)，可能存在沿深大斷裂侵入的巖漿房或隱伏中酸性大型巖體，是深部熱能儲(chǔ)存的良好載體。該區(qū)分布熱導(dǎo)率較低的沉積蓋層(如:隨縣群變質(zhì)地層、中新生代地層)，具有較好的封蓋條件。以上諸多證據(jù)說(shuō)明該區(qū)具有干熱巖形成的生、儲(chǔ)、蓋條件，也是尋找干熱巖的理想?yún)^(qū)域。

據(jù)秦嶺及南北陸塊地區(qū)上地幔低阻層與大地?zé)崃髦捣謪^(qū)資料，湖北鐘祥、京山、隨縣為湖北高熱流值區(qū)(q＞50 mW/m2)。另外，從圖3可看出，該區(qū)各類(lèi)熱泉分布廣泛，是湖北分布有T＞90℃的中高溫地?zé)豳Y源的地區(qū)之一。以上兩條也是干熱巖形成的有力證據(jù)。

圖5 鐘祥—京山地區(qū)溫泉與構(gòu)造關(guān)系圖Fig．5 Relation graph of thermal spring structure in Zhongxiang-Jingshan area

5 結(jié)語(yǔ)

利用航磁異常反演居里面的方法研究，國(guó)內(nèi)地球物理學(xué)家早有嘗試，其中以侯重初［9］直接計(jì)算磁性下界面深度的功率譜法最為典型。但各種方法反演結(jié)果相差較大，甚至有反演的居里面深度超過(guò)了莫霍面深度，這顯然是不合乎地質(zhì)邏輯的。本文依據(jù)湖北省的航磁資料，采用空間域連續(xù)模型居里面反演程序，得出的居里面構(gòu)造特征與湖北省區(qū)域地質(zhì)情況基本吻合;根據(jù)湖北平均地溫梯度及居里面平均深度，反算出的居里溫度與理論值相符，這說(shuō)明本次反演采用的技術(shù)方法及參數(shù)是正確的;另外，最值得一提的是，反演得出的居里面隆起區(qū)，竟然與湖北熱泉分布高度吻合。以上情況說(shuō)明，用居里面來(lái)揭示地殼的熱結(jié)構(gòu)，是科學(xué)可行的。

湖北省居里面表現(xiàn)出隆起和凹陷相間的團(tuán)塊狀構(gòu)造，每個(gè)構(gòu)造塊體地質(zhì)特征及地球物理特性上又具有明顯的差異，這反映出湖北揚(yáng)子板塊和中央造山帶都是由若干小陸塊拼合而成，每個(gè)小陸塊邊緣由斷裂切割圍限，深大斷裂往往成為熱對(duì)流的通道。因此，居里面雖然受到莫霍面的熱傳導(dǎo)影響，但更重要的是受到地殼斷裂熱對(duì)流所控制，所以從形態(tài)上它與地質(zhì)構(gòu)造單元并不一一對(duì)應(yīng)(比如:武漢地區(qū)為莫霍面隆起區(qū)，但它卻是居里面凹陷區(qū))，它是地殼深部熱傳導(dǎo)、沿?cái)嗔训臒釋?duì)流、局部的放射性熱效應(yīng)和上地幔熱輻射的綜合作用的結(jié)果。

理論上，大陸地殼任何部位都有可能作為干熱巖的候選地，但實(shí)際開(kāi)發(fā)干熱巖的經(jīng)濟(jì)可行性因素對(duì)選址起著重要影響。如何準(zhǔn)確選取最佳鉆探與開(kāi)發(fā)地，仍是干熱巖研究的一個(gè)前沿性課題。湖北居里面深度超過(guò)20 km以上，其相對(duì)起伏變化范圍達(dá)2～5 km，顯然居里面構(gòu)造特征不能完全反映出干熱巖的分布狀態(tài)，因?yàn)槟壳案蔁釒r的定義只局限于埋深＜6 km、溫度達(dá)到150～650℃之間，能被開(kāi)發(fā)利用的地?zé)岙惓^(qū)。顯然，二者并不是一個(gè)概念。盡管如此，通過(guò)研究居里面特征來(lái)揭示出巖石圈的熱活動(dòng)狀態(tài)，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)、大地?zé)崃髦导暗乇頍崛姆植记闆r，進(jìn)而預(yù)測(cè)出相對(duì)較淺的、目前能被人類(lèi)利用的干熱巖可能的隱伏位置，對(duì)未來(lái)尋找、開(kāi)發(fā)利用干熱巖具有非常重要的示范和引導(dǎo)意義。

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