郭建峰
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摘要：东北地区是中国干热岩资源有利靶区之一。受地幔上隆和太平洋板块挤压作用，东北地区存在深部幔源产热机制的干热岩体。中国地质调查局先后在五大连池、松辽盆地、长白山等地不同程度地开展了相关干热岩探测工作，取得了丰硕的成果为东北干热岩资源勘查开发奠定了基础。
1.项目概况
在前期全国干热岩资源潜力评价与示范靶区研究的基础上，中国地质调查局水文地质环境地质调查中心在东北五大连池地区开展了“东北典型地区深部水文地质调查”项目。项目周期为2014—2015年。主要目标任务是优化选择适用于深部地热勘查开发的地球物理方法和钻探技术，建立不同地热勘查类型的地球物理方法组合；选择中国东北典型地区及有利地区，开展区域地质、地热地质、深部水文地质调查，探索盆地型干热岩热源形成机制与分布规律，圈定干热岩勘查靶区。研究提出了五大连池干热岩热源机制和概念模型，完成了干热岩钻孔。同时，对东北长白山地区以及松辽盆地地区进行了前期初步评价研究，2个地区均显示具备干热岩资源勘查开发潜力，可作为下一步工作的主要目标区。
2. 成果简介
（1）五大连池地区热源为岩浆余热，干热岩赋存深部较大。五大连池火山属于非深源火山，该地区具备存在干热岩的可能，热源机制属于近代火山型，第四纪火山岩浆囊所处的深度上限值大约为3.3~3.4km。区内深部CO2气体来源于地幔岩浆冷却成岩过程中的脱排气作用。是幔源岩浆囊中岩浆结晶分异的结果。W8勘探孔及附近供水井发现高浓度CO2的事实表明，在尾山与五大连池农场七分场之间的地下可能存在正在冷却成岩的岩浆囊。
区域地质条件上，五大连池地区位于小古里河—科洛—五大连池—二克山新生代富钾火山岩带内，属陆内新生代火山群，火山活动从2.07Ma一直持续到公元1721年。第四纪以来，岩石圈处于引张减薄状态，导致幔源岩浆部分熔融，形成富钾岩浆，导致五大连池火山群的形成。岩浆演化趋势表明，五大连池裂谷带将持续演化而不会夭折。因此，五大连池地区具备存在残留岩浆囊或正在冷却中的岩浆囊的可能，热源机制属岩浆余热型。五大连池地区泉水CO2气体中的δ13值、五大连池地区泉水气体CO2来源于地幔岩浆冷却成岩过程中的脱排气作用，是幔源岩浆房中岩浆结晶分异的结果。
（2）长白山近代火山型干热岩潜力区具备干热岩资源赋存条件，可作为近期工作目标区。长白山是中国近代火山分布的重要地区之一。近年来，长白山天池火山的地震活动频度和地表形变都有增强的趋势，存在着再次喷发的可能性。
长白山火山是巨大的玄武岩质火山，火山体及周边地区有一些地热显示，主要是温泉，但在火口湖天池周边芝磐峰山顶也曾发现喷气孔。天池火山口周边的代表性地热显示，包括天池湖边的湖滨温泉、天池南西约6km处的锦江温泉和天池以北约2km 处的长白温泉。其中长白温泉以其最高的涌出温度和涌出量成为长白山火山最具代表性的地热显示。中日学者于1996~1997年合作对长白山天池地区及长白温泉进行了地热勘探，经过调查得出长白温泉的水温在70~80℃之间变化，测井显示最高时达到81.6℃。
物探结果揭示，中国东北长白山火山与太平洋板块的俯冲及在地幔转换带中的滞留有关，深部15km以下呈低阻特征。以玄武质岩石为主作为火山锥体基盘，时代为4.5~2.1Ma。既有碱性系列的粗面玄武岩和玄武质粗安岩，也有拉斑玄武岩和玄武安山岩。
（3）松辽盆地外围地区存在浅部获取干热岩的可能。松辽盆地是中国最具潜力的沉积盆地型干热岩资源赋存区，区内石油井勘探也发现多处高温热显示地区。重力反演资料表明，松辽盆地莫霍面被33km等深线所圈闭，埋深29~33km。最浅处位于明水—安达—长岭一线。由于地幔上拱，致使地壳拉张变薄，为地壳深部的热流上升提供了良好的通道条件。地震波速结构与电测深证实，松辽盆地9~17km和20km之下存在2个低速高导层。顶部低速高导层可能是中上地壳间的构造拆离带，也可能是地壳内的岩浆房。松辽盆地北部上地幔高导层埋深60~118km，大庆地区正好处于地幔高导层隆起区，上地幔高导层埋深60~70km。目前正在施工的松科二井，具备研究深部干热岩赋存机制的条件，可以提供连续的岩性样品和测井数据，为松辽盆地干热岩资源评价提供基础数据。2016年3月松科2井的中期测井结果显示，4000m深度温度达到130℃。
3. 成果意义
松辽盆地存在中国沉积盆地型和近代火山型干热岩资源开发的有利目标区，因此，在前期工作的基础上进一步开展调查评价可能尽快实现中国干热岩勘查突破。开发地热可以在地方脱贫中发挥关键作用，极大提高当地人民的生活水平，同时在振兴东北老工业基地的号召下，东北地区干热岩资源调查可以推动地方经济和相关产业的发展，缓解地区人才流失，为地方发电供暖提供清洁的能源保障。
