郭 盼,劉成新,李 朋,陳 超,2,孔令耀

(1.湖北省地質(zhì)調(diào)查院,湖北 武漢 430034；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)地球科學(xué)學(xué)院,湖北 武漢 430074)

由于全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)化石能源不斷消耗，人們面臨的資源緊缺和環(huán)境污染問(wèn)題日益嚴(yán)重。隨著全社會(huì)對(duì)新能源及環(huán)境保護(hù)的廣泛關(guān)注，清潔可再生的干熱巖地?zé)豳Y源可以改變未來(lái)能源結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)已得到國(guó)際上的公認(rèn)[1]。

干熱巖是不含或僅含少量流體，溫度高于180℃，其熱能是在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下可以利用的巖體[2]，主要是各種變質(zhì)巖或結(jié)晶巖類(lèi)巖體[3]，常見(jiàn)的有花崗質(zhì)片麻巖、花崗巖和花崗閃長(zhǎng)巖等[4-6]。干熱巖地?zé)豳Y源具有空間分布廣、資源儲(chǔ)量大、供能持續(xù)穩(wěn)定、可高效循環(huán)利用且不受季節(jié)、氣候等自然條件影響的特點(diǎn)[7-8]。據(jù)初步估算，中國(guó)大陸地區(qū)3～10 km深處干熱巖地?zé)豳Y源總量大于2.0×107EJ[9-10]，開(kāi)發(fā)前景廣闊。早在1972年，美國(guó)洛斯·阿爾莫斯(Los Alamos)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在芬頓山(Fenton Hill)打出了第一眼干熱巖勘探井，由此拉開(kāi)了干熱巖勘探開(kāi)發(fā)研究的序幕[3,8]，目前世界上已建立了一批干熱巖示范研究基地并取得了一系列進(jìn)展[11-18]。我國(guó)干熱巖研究起步相對(duì)較晚，但發(fā)展迅速，在青海共和盆地和松遼盆地以及福建漳州、廣東惠州等地先后開(kāi)展了干熱巖地?zé)豳Y源評(píng)價(jià)與勘查，均取得了重大突破[19-24]。

“缺煤、少油、乏氣”是湖北省能源的基本特點(diǎn)。根據(jù)《湖北能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，湖北省化石能源長(zhǎng)期占比達(dá)80%以上，且90%需從外省調(diào)入，能源供需壓力較為緊張?！逗笔】稍偕茉窗l(fā)展“十三五”規(guī)劃》中制定了“可再生能源的年利用量占能源消費(fèi)總量(1.99億t標(biāo)煤)15%以上”的目標(biāo)，并提出積極探索地?zé)崮荛_(kāi)發(fā)利用的要求。這預(yù)示著地?zé)崮軐⒊蔀楹笔〗窈竽茉撮_(kāi)發(fā)利用的重要方向之一。

湖北地跨揚(yáng)子板塊和華北板塊，斷裂構(gòu)造發(fā)育，巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，中酸性巖體大面積出露且富集放射性元素，為地?zé)峄顒?dòng)創(chuàng)造了有利的地質(zhì)條件。但湖北省干熱巖研究較為滯后，研究基礎(chǔ)薄弱。為此，本文基于湖北省基礎(chǔ)地質(zhì)、地?zé)岬刭|(zhì)條件的分析，對(duì)湖北省干熱巖地?zé)豳Y源的賦存條件及潛力進(jìn)行探討，以期為下一步開(kāi)展干熱巖地?zé)豳Y源調(diào)查與評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

1 湖北省干熱巖地?zé)豳Y源賦存條件分析

1.1 區(qū)域地溫場(chǎng)特征

1.1.1 大地?zé)崃魈卣?/p>

大地?zé)崃魇侵竼挝粫r(shí)間內(nèi)熱量由殼幔深部垂直向上通過(guò)單位面積地球表面向大氣層散發(fā)的熱量，可以確切地表征區(qū)域地?zé)釄?chǎng)[25]。湖北省內(nèi)共實(shí)測(cè)得到大地?zé)崃饔行е?8個(gè)(見(jiàn)表1)，測(cè)點(diǎn)分布不均，大多位于江漢盆地和武漢—黃石地區(qū)(見(jiàn)圖1)，其值介于41.9～69.2 mW/m2，均值為55.0 mW/m2，低于中國(guó)大陸地區(qū)大地?zé)崃髌骄?1.5 mW/m2[25]，但結(jié)合湖南省、江西省和安徽省等臨近地區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析[27,30-31]，可知湖北省東部大別山地區(qū)(均值62 mW/m2)和長(zhǎng)江沿線地區(qū)(均值61.3 mW/m2)具有較高的大地?zé)崃髦怠?/p>

表1 湖北省大地?zé)崃髦到y(tǒng)計(jì)Table 1 Statistics of terrestrial heat flow in Hubei Province

1.1.2 地表地?zé)犸@示

溫泉是地表地溫異常的最直接顯示，其空間分布與斷裂活動(dòng)、巖漿侵入和地震活動(dòng)性等密切相關(guān)。湖北省內(nèi)目前已發(fā)現(xiàn)自然出露溫泉共53處[32]，大多數(shù)集中分布于斷裂構(gòu)造帶內(nèi)，并與燕山期(隱伏)中酸性巖伴生(見(jiàn)圖2)。根據(jù)湖北省地震統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，自公元前143年以來(lái)，地震震級(jí)M≥4.7級(jí)的破壞性地震有34次，其中M≥6級(jí)的地震有3次，M為5.0～5.9級(jí)的地震有19次，M為4.75～4.9級(jí)的地震有12次(見(jiàn)圖2)。此外，湖北省鄂東地區(qū)共發(fā)生破壞性地震14次，最強(qiáng)烈的一次是1932年4月6日麻城黃土崗的6.0級(jí)地震，最近的一次為2019年12月26日應(yīng)城的4.9級(jí)地震；1974—1979年間共發(fā)生微震和弱震共計(jì)283次，主要集中分布于沿長(zhǎng)江斷裂、鄂城—嘉魚(yú)、麻城以及大別山羅田—英山一帶[33]。湖北省內(nèi)溫度相對(duì)較高(60～90℃)的溫泉主要分布于鄂東一帶，反映出該地區(qū)較強(qiáng)烈的地?zé)峄顒?dòng)。

1.1.3 地溫梯度及熱儲(chǔ)溫度估算

湖北省隆起帶山區(qū)多由致密巖層組成，在地溫場(chǎng)狀態(tài)上屬于地溫梯度低值區(qū)，如鄂東南地區(qū)地溫梯度一般為1.7～2.7℃/100 m(見(jiàn)表1)，但受地質(zhì)構(gòu)造、巖漿作用等影響，可導(dǎo)致局部地區(qū)地溫梯度較高。本次共測(cè)得湖北省代表性山區(qū)溫泉或地?zé)峋牡責(zé)崃黧w水化學(xué)數(shù)據(jù)29份(見(jiàn)表2)，并由此繪制了湖北省山區(qū)地?zé)崃黧wNa-K-Mg平衡三角圖(見(jiàn)圖3)。圖3顯示大部分樣品中含Na、K、Mg礦物未達(dá)到平衡狀態(tài)，因此選用SiO2溫標(biāo)估算熱儲(chǔ)溫度(TSiO2)。熱儲(chǔ)溫度估算結(jié)果表明(見(jiàn)表2)：羅田—英山、嘉魚(yú)—咸寧以及京山地區(qū)具有較高的熱儲(chǔ)溫度，大多數(shù)TSiO2在100℃以上，反映出這些地區(qū)深部可能具備干熱巖賦存的溫度條件。

湖北省平原盆地區(qū)內(nèi)地溫梯度相對(duì)較高，一般介于2.0～3.9℃/100 m，如江漢盆地中心潛江—天門(mén)一帶多在3.4～3.5℃/100 m之間，最高達(dá)3.9℃/100 m，顯示出地溫梯度異常。根據(jù)現(xiàn)有地溫?cái)?shù)據(jù)顯示，江漢盆地3 km深處地溫多在90～120℃[34]之間，按照盆地中心地溫梯度為3.5℃/100 m估算，4～5 km范圍地溫有望達(dá)到180℃。

圖1 湖北省大地?zé)崃髦捣植紙DFig.1 Distribution of terrestrial heat flow in Hubei Province

圖2 湖北省溫泉、地震、斷裂構(gòu)造以及(隱伏)中酸性巖體分布圖Fig.2 Distribution map of hot springs,earthquakes,faults and (concealed) intermediate-acidic rock mass in Hubei Province

表2 湖北省山區(qū)溫泉或地?zé)峋牡責(zé)崃黧w熱儲(chǔ)溫度(TSiO2)計(jì)算結(jié)果

圖3 湖北省山區(qū)地?zé)崃黧wNa-K-Mg平衡三角圖Fig.3 Na-K-Mg balanced triangular plot of geothermal fluid in mountainous area of Hubei Province

另外，湖北省平原盆地區(qū)內(nèi)地?zé)岙惓ｏ@示，地?zé)岙惓Ｖ饕植荚谂璧刂芫墸m然其地溫梯度有所降低，但基巖較為致密且熱導(dǎo)率高，常處于凸起構(gòu)造區(qū)或隱伏中酸性花崗巖分布區(qū)，例如洪湖—嘉魚(yú)、應(yīng)城—京山等地區(qū)，具有相對(duì)較好的干熱巖保存條件。

1.2 熱源條件

大陸地區(qū)地表熱流主要來(lái)自于巖石圈底部的地幔熱源和巖石圈放射性生熱，后者又以殼源放射性生熱為主[36]。對(duì)于年輕的裂谷、造山帶等板塊運(yùn)動(dòng)活躍區(qū)，深部構(gòu)造活動(dòng)導(dǎo)致地幔熱流占主導(dǎo)；而穩(wěn)定克拉通地區(qū)的深部地幔熱流穩(wěn)定且較低，地表熱流主要受控于地殼的放射性生熱變化[37]。湖北省內(nèi)構(gòu)造-巖漿活動(dòng)頻繁，東部地區(qū)均經(jīng)歷了中-新生代晚造山、熱窿伸展事件，結(jié)晶基底面埋深較淺，有利于干熱巖地?zé)豳Y源的生成。

1.2.1 幔源熱

受中、新生代多期巖石圈構(gòu)造-熱活動(dòng)的影響，湖北陸殼厚度具有自東向西呈臺(tái)階式變厚的趨勢(shì)。根據(jù)區(qū)域重力反演的湖北省莫霍面等深圖(見(jiàn)圖4)可見(jiàn)，以中部太行-武陵幔坡帶(Ⅰ)為界，分化為西部幔坪區(qū)(Ⅱ)和東部幔隆區(qū)(Ⅲ)，后者莫霍面埋深較淺，約為29～31 km，最淺埋深僅為28.5 km，有利于地幔熱流向淺部傳導(dǎo)，具有良好的熱源條件。另外，一般在巖漿活動(dòng)、地殼深部熱傳導(dǎo)等熱構(gòu)造活躍區(qū)，會(huì)導(dǎo)致居里面隆起，反映出深部地幔熱流的上涌[38-41]。湖北省居里面埋深范圍為23～26.8 km，隆起區(qū)主要位于羅田—英山、鐘祥—京山以及南部長(zhǎng)江沿線地區(qū)，其中羅田—英山地區(qū)最淺埋深僅為23 km(見(jiàn)圖5)，反映出較高的熱活動(dòng)狀態(tài)。

圖4 湖北省莫霍面等深圖(據(jù)文獻(xiàn)[34]修改)Fig.4 Isobath map of Moho surface in Hubei Province (revised according to reference [34])

圖5 湖北省居里面等深圖(據(jù)文獻(xiàn)[39]修改)Fig.5 Isobath map of Curie surface in Hubei Province (revised according to reference [39])

1.2.2 放射性生熱

地球內(nèi)部含有大量的放射性元素，一般認(rèn)為U、Th和40K等放射性元素是其中主要的生熱元素，構(gòu)成巖石圈內(nèi)熱的主要來(lái)源之一[37]。已有研究表明，花崗巖的放射成因熱一般比基性-超基性巖高1～2個(gè)數(shù)量級(jí)[42]，巖漿巖的形成時(shí)代越晚，其放射性同位素的豐度也越高[43]。湖北省內(nèi)侵入巖的岀露面積達(dá)1.3×104km2，中-酸性大小巖體約255個(gè)，隱伏巖體有20余處，主要分布于鄂東部桐柏—大別山、南部長(zhǎng)江沿線以及中部鐘祥—京山地區(qū)(見(jiàn)圖2)。其中，鄂東部地區(qū)大部分巖體的鋯石年齡范圍為112～137 Ma[44]，它們的放射性生熱率均大于3.0 μW/m3，羅田—英山地區(qū)巖體的放射性生熱率則達(dá)3.6 μW/m3(見(jiàn)表3)，且大部分巖體中U和Th

表3 湖北省東部花崗巖放射性生熱率統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 3 Heat generation rate of granite in eastern Hubei Province

元素的含量高于全球平均值(分別為5 μg/g和20 μg/g)[25]，表明湖北省東部巖漿巖具有較好的放射性生熱條件。

1.3 熱傳導(dǎo)通道

湖北省現(xiàn)今地質(zhì)構(gòu)造輪廓復(fù)雜，一系列時(shí)期、規(guī)模、方向、深度和性質(zhì)不同的斷層或斷裂帶對(duì)中生代以來(lái)的沉積蓋層、巖漿活動(dòng)以及地?zé)嵘捎兄黠@的控制作用。湖北省內(nèi)深大斷裂較為發(fā)育，主要沿近EW-NE向、近SN-NNE向展布(見(jiàn)圖2)，它們常切割地殼，不僅能形成連通上地幔熱源的導(dǎo)熱通道，還有利于巖漿侵入活動(dòng)。如鄂東部大別山地區(qū)，區(qū)內(nèi)新城—李店—歧亭斷裂(F10)、麻團(tuán)斷裂(F14)等地殼斷裂、地球物理推測(cè)地殼對(duì)接帶以及局部地區(qū)明顯發(fā)育的韌性剪切帶為該地區(qū)深部熱源的運(yùn)移提供了良好的通道；鄂東南部洪湖—嘉魚(yú)—咸寧等長(zhǎng)江沿線地區(qū)均靠近深大斷裂或地殼結(jié)合帶，具有較高的熱流背景值，沿?cái)嗔褞畈靠赡馨l(fā)育隱伏侵入巖體。

1.4 儲(chǔ)蓋條件

一般熱導(dǎo)率較高的巖石形成熱儲(chǔ)層，而熱導(dǎo)率較低的巖石則形成熱蓋層。盡管理論上處在一定地殼深度的變質(zhì)巖(如片麻巖等)和巖漿巖(如花崗巖、閃長(zhǎng)巖等)都可視作干熱巖體，但考慮開(kāi)采技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性，目前開(kāi)發(fā)的干熱巖體大部分為溫度較高的花崗巖體[46]，且蓋層厚度一般在2～3 km為宜。湖北省東部大別山地區(qū)具有強(qiáng)烈的巖漿侵入活動(dòng)以及圍巖混合巖化作用，分布著大規(guī)模高熱導(dǎo)率的酸性花崗巖體，可作為理想的干熱巖熱儲(chǔ)，該地區(qū)地表分布有一定厚度的熱導(dǎo)率較低的古老片麻巖和變沉積巖，具備良好的封蓋條件；湖北省江漢盆地南部長(zhǎng)江沿線一帶有著不同規(guī)模的隱伏巖體，如洪湖—嘉魚(yú)一帶，區(qū)域航磁異常顯示有埋深約2.0 km的中酸性巖體[47]，其上被白堊系—第四系所覆蓋，大部分為低熱導(dǎo)率的松散或不致密碎屑沉積物，同樣具有良好的儲(chǔ)蓋條件。

2 湖北省干熱巖遠(yuǎn)景區(qū)圈定

2.1 干熱巖選區(qū)的基本原則

從湖北省內(nèi)大地?zé)崃魈卣?、地表地?zé)犸@示、地溫梯度異常、莫霍面和居里面埋深、斷裂構(gòu)造、隱伏酸性巖體分布以及蓋層條件等干熱巖地?zé)豳Y源賦存條件的綜合分析來(lái)看，湖北省東部尤其是大別山地區(qū)和江漢盆地南部地區(qū)具有良好的干熱巖資源前景，是湖北省干熱巖工作的重點(diǎn)地區(qū)。根據(jù)上述影響干熱巖賦存的主要因素，參照國(guó)內(nèi)外干熱巖選區(qū)研究資料，并結(jié)合湖北省地質(zhì)背景，提出以下干熱巖選區(qū)的基本原則：

(1) 選擇大地?zé)崃鞲咧祬^(qū)。

(2) 選擇莫霍面埋深淺、居里面隆起區(qū)，有利于深部熱流上涌，提供持續(xù)的高溫?zé)嵩础?/p>

(3) 選擇具有良好的地表地?zé)犸@示區(qū)域，地表地?zé)犸@示的群居性與深部高溫?zé)嵩礃?gòu)成一定程度上的鏡像關(guān)系，MIT通過(guò)EGS的研究提出，水熱系統(tǒng)周邊可視為近期干熱巖資源勘探開(kāi)發(fā)的目標(biāo)。

(4) 選擇密度大、熱導(dǎo)率高、富含放射性生熱且時(shí)代年輕的中酸性巖體分布區(qū)，且具有規(guī)模較大的巖基或隱伏巖體所在的區(qū)域。

(5) 選擇有利的構(gòu)造部位，如活動(dòng)性區(qū)域深大斷裂附近、變質(zhì)核雜巖構(gòu)造以及斷陷盆地區(qū)等。

(6) 選擇具有低熱導(dǎo)率、厚度適宜(一般為2～3 km)的蓋層分布區(qū)。

(7) 選擇具有較好的場(chǎng)地及外部條件的區(qū)域，包括水源、交通、輸電以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件(人口、經(jīng)濟(jì)水平、電力需求)等。

2.2 干熱巖遠(yuǎn)景區(qū)圈定

本次針對(duì)湖北省內(nèi)兩個(gè)大地?zé)崃鞲咧祬^(qū)進(jìn)行有利區(qū)優(yōu)選，通過(guò)對(duì)干熱巖地?zé)豳Y源的“源、通、儲(chǔ)、蓋”組合特征的評(píng)價(jià)分析，參照上述干熱巖選區(qū)的基本原則，綜合圈定出兩處干熱巖遠(yuǎn)景調(diào)查區(qū)，分別為羅田地區(qū)和嘉魚(yú)地區(qū)(見(jiàn)圖2)。

2.2.1 羅田地區(qū)

羅田地區(qū)位于鄂東大地?zé)崃鞲咧祬^(qū)(均值為62 mW/m2)，區(qū)域內(nèi)地表地?zé)犸@示強(qiáng)烈，溫泉分布較廣，如三里畈溫泉、曹畈溫泉、白廟河溫泉和城關(guān)溫泉等，其普遍具有流量大、溫度高、群居性的特點(diǎn)，其中三里畈溫泉泉口溫度為全省最高(為73℃)，這些溫泉的熱儲(chǔ)溫度高達(dá)120～150℃，反映出較高的地溫場(chǎng)特征。根據(jù)區(qū)域重力、航磁反演資料顯示，羅田地區(qū)莫霍面埋深較淺，居里面埋深為省內(nèi)最淺(僅23 km)，具有較高的地?zé)岜尘?。該地區(qū)地殼在晚中生代時(shí)劇烈活化，構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈，并伴隨大量中生代花崗巖體侵入，而以NNW向-NW和NNE向?yàn)橹鞯膬山M斷裂構(gòu)造的格局基本控制了羅田地區(qū)內(nèi)變質(zhì)地層、巖漿活動(dòng)，也為深部熱源向淺部傳導(dǎo)提供了良好的通道。其中，NNW-NW向斷裂多形成于元古代，早期以韌性變形為主，后期疊加脆性變形，是長(zhǎng)期活動(dòng)、影響很深、性質(zhì)多變的巖石圈斷裂；NNE向斷裂則多為中生代地殼斷裂，早期以左行韌性剪切和逆沖為主，晚期具右行引張?zhí)卣鳌Ａ_田地區(qū)地表侵入巖出露面積約占90%以上，其中花崗質(zhì)片麻巖約占45%左右，其余大部分為燕山期酸性花崗巖體，如鯉魚(yú)寨巖體、龍井垴巖體、蚊蟲(chóng)山巖體、云峰寨巖體和白蓮河巖體等，其地表出露面積約為150 km2。羅田地區(qū)具有明顯的正航磁異常，表明巖基或花崗質(zhì)巖石基底規(guī)模較大，存在巨量的隱伏巖漿作用[48]。這些巖體具有規(guī)模大、時(shí)代年輕、高熱導(dǎo)率的特點(diǎn)，放射性平均生熱率達(dá)3.6 μW/m3，不僅能作為良好的干熱巖熱儲(chǔ)巖性，還能提供放射性附加熱。另外，羅田地區(qū)地表還出露太古代—元古代大別山巖群變質(zhì)表殼巖蓋層，巖性大多為低熱導(dǎo)率的片麻巖和變粒巖組合，巖層總疊置厚度大于700 m，局部可達(dá)1.5 km左右，可作為合適的蓋層。根據(jù)羅田三里畈地區(qū)實(shí)測(cè)大地電磁(MT)解譯圖(見(jiàn)圖6)，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，推測(cè)視電阻率高值區(qū)ρ+1至ρ+5均為花崗巖體或花崗質(zhì)片麻巖的綜合電性反映，其中ρ+1和ρ+5埋深淺且延伸至地表，分別與龍井垴巖體、云峰寨巖體相對(duì)應(yīng)，兩者規(guī)模較小，且蓋層條件較差；ρ+2、ρ+3和ρ+4幅值相當(dāng)，但ρ+3和ρ+4基本與ρ+5相連，深部熱量易通過(guò)熱傳導(dǎo)向地表散失而不易保存；ρ+2則隱伏規(guī)模最大，埋深適宜(2～7 km)，且具有厚度合適(約2 km)的變質(zhì)表殼巖蓋層，顯示出更好的干熱巖儲(chǔ)蓋條件。以上深部地質(zhì)構(gòu)造特征具有一定的代表性，反映出羅田地區(qū)具備賦存干熱巖的潛力。

在成因機(jī)制方面，羅田地區(qū)地處團(tuán)麻斷裂以東、

圖6 湖北省羅田三里畈地區(qū)實(shí)測(cè)大地電磁(MT)解譯圖Fig.6 Interpreted profile of magnetotelluric(MT) measurement along the Sanlifan area in Luotian of Hubei Province

襄廣斷裂以北的鄂東部大別山剪切帶內(nèi)，為大別變質(zhì)雜巖的核心部位，170 Ma以來(lái)主要經(jīng)歷了晚造山期隆升、熱窿伸展和斷塊侵蝕剝露事件[49]。該地區(qū)主要受燕山運(yùn)動(dòng)及新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，隆升階段形成了羅田穹隆的同時(shí)[50]，居里面也在呈凸起狀，上地幔高熱流傳熱和較薄的巖石圈厚度以及花崗巖、花崗質(zhì)片麻巖放射性元素衰變產(chǎn)熱，使得羅田穹隆核部大地?zé)崃髦递^高。區(qū)內(nèi)地下水主要表現(xiàn)為深部循環(huán)特征，以熱傳導(dǎo)型為主。因此，在溫度梯度的推動(dòng)下，來(lái)自上地幔熱通過(guò)巖石圈熱流向趨于熱平衡的羅田穹隆隆起區(qū)傳熱。另外，巖石圈減薄作用始于135 Ma左右[51]，熱窿伸展構(gòu)造引發(fā)基底廣泛熔融，熱軸平行于造山帶展布，由麻城經(jīng)羅田地區(qū)并延伸至岳西，該帶范圍內(nèi)基底巖系表現(xiàn)出強(qiáng)烈的混合巖化作用，并伴隨大規(guī)模深/淺層次共存的花崗巖體侵入，地殼深部可能存在巨量的巖漿殘余熱。可見(jiàn)，羅田地區(qū)來(lái)自上地幔傳導(dǎo)熱流疊加巖漿殘余熱以及花崗質(zhì)巖石放射性生熱，使淺層花崗巖體和花崗質(zhì)片麻巖體被加熱升溫，由于地表低熱導(dǎo)率變質(zhì)表殼巖蓋層能夠起到一定程度的熱封蓋條件，因此埋藏一定深度的熱儲(chǔ)層溫度可以達(dá)到180℃，具備干熱巖地?zé)豳Y源成藏潛力。

綜上所述，羅田地區(qū)干熱巖成因模式屬于高放射性產(chǎn)熱型，其成因模式見(jiàn)圖7。

2.2.2 嘉魚(yú)地區(qū)

嘉魚(yú)地區(qū)位于湖北省東南部長(zhǎng)江沿線大地?zé)崃鞲咧祬^(qū)(均值為61.3 mW/m2)，地處江漢盆地沔陽(yáng)凹陷帶東南部，地表溫泉出露豐富，其中大于50℃的溫泉主要分布在烏林、蛇屋山以及嘉魚(yú)城區(qū)一帶，其中烏林溫泉溫度達(dá)65℃以上，熱儲(chǔ)溫度為100℃左右。該地區(qū)同樣處于東部幔隆區(qū)，同時(shí)位于沿長(zhǎng)江居里面隆起區(qū)，居里面埋深為24.5～25 km。區(qū)域重力異常特征顯示，沿長(zhǎng)江重力梯度帶上存在一條規(guī)模較大的巖石圈斷裂(見(jiàn)圖2)，該斷裂是一條切割巖石圈(或至少切割巖石圈上部)具有破碎帶性質(zhì)的斷裂，且沿?cái)嗔褞蓚?cè)或附近廣泛發(fā)育(隱伏)中酸性巖體，有利于深部熱流的上涌，同時(shí)也是巖漿上侵的良好通道。此外，區(qū)域航磁異常也顯示出嘉魚(yú)地區(qū)具有極為顯著的長(zhǎng)軸狀正異常特征，其下部具有埋深較淺的大規(guī)模隱伏巖體(見(jiàn)圖2)，與實(shí)測(cè)大地電磁測(cè)深剖面反映的特征一致(見(jiàn)圖8)：高阻異常區(qū)ρ+1顯示出伴有明顯的上凸跡象和深部延伸趨勢(shì)的橢圓形態(tài)，是侵入巖體的電性反映；上部沉積蓋層厚度為1.8～2.5 km，與地表白堊系—第四系相對(duì)應(yīng)，均為松散或不致密的碎屑巖沉積，具有較低的熱導(dǎo)率，蓋層條件十分理想。

圖7 湖北省羅田地區(qū)和嘉魚(yú)地區(qū)干熱巖成因模式示意圖Fig.7 Genetic model of hot dry rock in Luotian area and Jiayu area,Hubei Province

圖8 湖北嘉魚(yú)老灣鄉(xiāng)地區(qū)實(shí)測(cè)大地電磁(MT)解譯圖Fig.8 Interpreted profile of magnetotelluric(MT) measurement along Laowan area in Jiayu of Hubei Province

嘉魚(yú)地區(qū)的熱源主要為幔源熱和地殼放射性元素富集層衰變生熱。由于基底及蓋層結(jié)構(gòu)以及熱導(dǎo)率的差異性，自深部向淺層傳導(dǎo)的熱量會(huì)進(jìn)行重新分配，基底斷陷區(qū)頂部通常會(huì)聚集更多的熱量，因此在沔陽(yáng)凹陷帶東南緣基底相對(duì)較淺的嘉魚(yú)地區(qū)形成高地溫梯度。另外，該地區(qū)隱伏花崗巖體多為燕山期巖漿活動(dòng)產(chǎn)物，且富含放射性生熱元素，構(gòu)成了該區(qū)域地溫場(chǎng)的附加熱源。盡管該地區(qū)地表熱流值并不太高，但良好的蓋層條件使深部熱流得以保存并在相對(duì)淺部匯聚，其底部熱儲(chǔ)巖體溫度可以達(dá)到150℃以上，具有干熱巖賦存潛力。

綜合以上認(rèn)為，嘉魚(yú)地區(qū)整體上具有類(lèi)似凹陷帶聚熱—隱伏巖體儲(chǔ)熱—沉積蓋層保熱這種“三位一體”的有利地?zé)岬刭|(zhì)條件，與盆地型干熱巖地?zé)豳Y源的特點(diǎn)較為相似[1]，其成因模式見(jiàn)圖7。

3 結(jié) 論

(1) 通過(guò)對(duì)湖北省區(qū)域地溫場(chǎng)特征、熱源條件、熱傳導(dǎo)通道以及儲(chǔ)蓋條件的綜合分析，認(rèn)為湖北省東部大別山地區(qū)和江漢盆地南部地區(qū)具有較好的干熱巖地?zé)豳Y源賦存條件。

(2) 參照國(guó)內(nèi)外干熱巖選區(qū)研究資料，并結(jié)合湖北省地質(zhì)背景，初步建立了包括大地?zé)崃魈卣?、莫霍面和居里面埋深、地?zé)岙惓ｏ@示、(隱伏)酸性巖體分布、有利構(gòu)造部位、低熱導(dǎo)率蓋層等幾個(gè)方面的干熱巖選區(qū)基本原則。

(3) 根據(jù)干熱巖選區(qū)的基本原則，初步圈定出湖北省羅田地區(qū)和嘉魚(yú)地區(qū)兩處干熱巖遠(yuǎn)景區(qū)，并從區(qū)內(nèi)大地?zé)崃魈卣鞯乇淼責(zé)犸@示、地溫梯度異常、莫霍面和居里面埋深、斷裂構(gòu)造、巖漿活動(dòng)、蓋層條件等方面綜合分析了干熱巖地?zé)豳Y源賦存潛力，并結(jié)合已有物探資料，提出了羅田地區(qū)和嘉魚(yú)地區(qū)分別具有高放射性產(chǎn)熱型和沉積盆地型干熱巖成因模式，可作為下一步開(kāi)展干熱巖地?zé)豳Y源調(diào)查與評(píng)價(jià)的優(yōu)選區(qū)。