黑龙江省地热资源分布规律

  1. 黑龙江地形地貌特征

  黑龙江是中国位置最北、最东，纬度最高，经度最东的省份。黑龙江省西起121°11′，东至135°05′，南起43°25′，北至53°33′，南北跨10个纬度，2个热量带；东西跨14个经度，3个湿润区。北部和东部与俄罗斯相邻，边境线长3045千米，是亚洲与太平洋地区陆路通往俄罗斯和欧洲大陆的重要通道，西部与南部分别与内蒙古自治区和吉林省相邻，面积47.3万平方公里。黑龙江省地势大致是西北部、北部和东南部高，东北部、西南部低，主要由山地、台地、平原和水面构成。西北部为东北-西南走向的大兴安岭山地，北部为西北-东南走向的小兴安岭山地，东南部为东北-西南走向的张广才岭、老爷岭、完达山脉，土地约占全省总面积的24.7%；海拔高度在300米以上的丘陵地带约占全省的35.8%；东北部的三江平原、西部的松嫩平原，是中国最大的东北平原的一部分，平原占全省总面积的37.0%，海拔高度为50～200米。黑龙江省位于欧亚大陆东部、太平洋西岸、中国最东北部，气候为温带大陆性季风气候。

 

  2. 黑龙江省地质构造概况

  黑龙江省处于古亚洲构造域和滨太平洋构造域的接合部位、构造发展多阶段，多旋回、不平衡性明显，地壳活动性较强，因此，地质构造错综复杂。按大地构造发育阶段、演化特征和构造发展结果，可将本省大地构造单元划分为2个Ⅰ级构造单元，6个亚Ⅰ级构造单元（表1）。

  表1 黑龙江省大地构造单元分级

 

  本省所处的大地构造位置，形成了东西向构造被北东向构造改造、截切的复杂断裂分布特点。东西向断裂是本省最早发育的一组断裂，主要分布于北部，一般具有生成时间较早、继承性活动强的特点。北东向断裂分布于小兴安岭、张广才岭及黑河一带，多生成于古生代，有继承性活动，与岩浆岩活动和内生金属矿化关系密切。南北向断裂本省境内不发育，主要分布于本省中部及东部，显示为逆断层或走向断层，与各期岩浆岩活动的关系密切。北西向断裂生成时代一般同北东向断裂，断裂性质多为张性或张性兼剪性。北北东向断裂主要分布于松嫩盆地及其西侧和伊春等地。形成于中生代，控制中生代坳陷盆地及火山岩分布、断裂性质多为压性兼剪性。对燕山期岩浆活动有控制作用。北北西向断裂常与北北东向断裂相伴出现，或成断裂束成群出现，生成时间较晚。在现代河谷或在中生代坳陷中发育，断裂性质一般为张性或张剪性。

 

  3. 黑龙江省地热资源分布特点

  黑龙江省属古亚洲构造域及滨太平洋构造域，晚古生代大地构造横跨内蒙-大兴安岭优地槽，小兴安岭一松辽地块（冒地槽，东为佳木斯隆起-锡霍特-阿林地槽系）。中生代开始，全球性海底扩张导致了全球板块构造运动，亚洲板块东缘受到来自太平洋板块向西巨大水平力挤压，使亚洲板块边缘逐渐抬升形成褶皱，而太平洋板块西界逐渐下沉弯曲，随着挤压力持续作用，导致大陆壳与大洋壳边界处地壳岩石圈断裂，轻的大陆充向上仰冲，重的大洋壳向下俯冲。随着时间推移，在太平洋板块继续俯冲作用下，促成地壳拉张裂解，形成了松辽-三江裂谷系，伴随拉张裂解出现很多深断裂，熔融的岩浆沿断裂侵入或喷发，形成了日本深海沟、锡霍特-阿林-日本火山弧及弧后断拗陷-松辽-三江盆地。同时加深了对内蒙-大兴安岭和小兴安岭地块及佳木斯隆起等单元的影响。上述板块构造活动不仅构成热源值高的背景基础，也为石油和煤的生成演化创造了适宜的环境。到了中生代末期，松辽-三江断（拗）陷及山间盆地不断沉降，堆积了巨厚的含油碎屑物及较厚的含煤碎屑物，松辽-三江裂谷系，被依次断裂错断分割成两个盆地。

 

  进入新生代第三纪，地壳运动逐渐减弱，断拗陷盆地沉降减级，沉积范围萎缩，某些活动的深大（壳或岩石圈）断裂仍在继续活动，如依舒断裂带接受沉积（第三系厚约3000m）在某些活动断裂的交接复合部位伴有玄武岩的局部喷发或地展活动。第四纪地壳更趋宁静，缓慢的振荡运动堆积了较厚的第四系，某些继承性活动断裂的活动引发局部地带玄武岩浆的多次喷发。上述地质构造历史的发展，不仅奠定了黑龙江省地质构造的格局，亦为地壳热源聚集储藏创造背景环境和条件。

 

  4. 黑龙江省地热资源与构造的成因关系

  根据黑龙江省地热资源的分布及区城构造、断裂、岩浆活动特征，结合地热资源储盖层岩性特征，将黑龙江省地热资源分为松嫩裂谷型盆地、断陷盆地、山间盆地、断陷、岩浆与断裂五种类型地热区。

 

  4.1 松嫩裂谷型盆地地热区

  松嫩盆地内地层具两相结构.分基底和盖层。前者是指前侏罗纪的变质岩和岩浆岩，以石炭二迭系浅变质岩系分布最广：后者为陆相沉积岩及火山岩，其中以白垩系分布最广，厚度最大，是主要储热层。

  盆地内基底深部有一上地幔拱起带，呈NE20°左右延伸，莫霍面埋深在29-33km间。

  由于地壳薄化及地性顶部上拱，利于幔源热流向地壳散发，使盆地中部和东部具有高热流、高地温和高地温梯度特征。

  盆地内岩浆岩的分布约占盆地基底面积的三分之一，以华力西和印支期花岗岩分布面积最大，燕山期花岗岩次之，加里东花岗岩最小。花岗岩产热量为8.3HGU（单位10-13ca1/cm3s），居各类岩石之首，每年花岗岩产生的放射性热能十分可观，对盆地古今地温场具有深远影响。

 

  4.2 汤原断陷地热区

  汤原断陷盆地是位于古陆边部受深大断裂控制的山间盆地，中新世沿依舒断裂带两侧多有钠质超碱性玄武岩溢流，玄武岩含深源包体，据包体中单斜辉石地温线研究资料，反映断裂切入上地幔。据莫霍面埋深图，本区为32.5-33km之间，属于幔隆区。加之盆地基底花岗岩分布广泛，深部有热源（幔源热源与花岗岩放射性元素蜕变热流），向上有构造通道，这就确定了盆地内地热的物质来源。加之地壳薄化，有利于形成高地温场，在1000-5800m的第三纪沉积层中，砂地比平均在19.17-33.47%储层发育，泥岩盖层也发育良好。盆地是汇水区，加之东邻松花江，西缘接纳众多与NW向断裂有成生联系的河流汇入区内，补给水源是丰富的，从储、盖、通、源四要素分析，盆地内有形成地热田的良好条件。

 

  4.3 断陷盆地地热区

  三江中新生代断（坳）陷和松嫩断（坳）陷为同源兄弟，具有相同的地质构造背景条件，它在中生代前的发育史与松嫩盆地是同出一胎的盆地，亦具裂谷发育阶段，其莫霍面亦在30-35km，堆积了巨厚中新生界，其中松花江断裂及边界断裂（依舒断裂），是导热通道，部分地带基底花岗岩放射性矿物蜕变释热及活动断裂摩擦生热聚热均为热源条件，亦具有良好的碎屑岩热储层，唯盖层局部不连续，如基底隆起（古潜山）直露地表，亦造成热流的局部散失，但其影响范围是有限的，佳木斯市发现热异常是一证明，因此三江盆地亦具备了生成地热（地下热水）资源的地质构造条件。从三江盆地所处构造位置看其成生地热条件有可能优于松嫩盆地。限于该区深部勘探和测温资料少，但考虑到三江和兴凯湖断陷的地质构造条件基本与松嫩断（拗）陷为同出一个母体-中生代裂谷系的两个支体，其背景条件相似，为此，以松嫩断（坳）陷盆地地热资源估算资料予以比拟，比拟估算深度限于3000m。

 

  4.4 岩浆型与断裂型地热区

  黑龙江省第四纪火山喷发主要为基性玄武岩浆，玄武岩浆较酸性岩浆埋层较深，位于地壳下层或上地幔。另外玄武岩浆粘滞性小，高导热率，岩浆沿断裂裂隙上升地表喷发后，热量很快散失。岩浆在上升途中，由于粘滞性低，似“铁水”一样不易在地下浅部的断裂裂隙密集带策留形成次生岩浆房（囊），所以热量不易保存，但在冰岛玄武岩中却出现高温地下热水。

 

  五大连池火山群某些地带仍有大量碳酸气（C02）喷出，这一现象表明（反映）深部热变质在继续。依据火山喷发的各种气体先后顺序的温度标志：当温度降至360℃以下时，喷发的气体以碳酸气（CO2）占绝对优势（热变质理论：有的认为温度300-360℃时一切岩石燃烧均可释放CO2；有的则认为只有在碳酸盐岩石和碳质含量高的岩石燃烧时才可放出CO2气体）。即按后种意见推断，该火山群区在地充某一深部分布有灰岩、大理岩或大型方解石脉及破质岩石，处于温度在300-360℃，促成碳酸盐岩石的燃烧而放出大量 CO2气体。其热源可能是上地幔或地壳某一深度高温熔融岩浆热上涌供给；亦可能是火山喷发的残余岩浆热引起的，不论是哪种可能，均反映该区在地壳的某一深度存在一高温热源。据该区反映温标的居里面埋深只10km左右推侧，局部高温热源深也就在10km左右，按正常梯度推测该区应大于3℃/100m属异常。

 

  综合以上各种现象表明该区地质构造格局、近代火山活动、地震、大量释放CO2及钻孔梯度异常等，均反映具备成控地热资源条件，据此推侧在浅部1000-3000m局部或点线（构造断裂控制）蕴藏较高温度（90℃）以上的地热田，其规模可能属中小型。虽然具备成控地热资源条件，但能否形成地下热水田，尚应具备蓄水和水循环条件，依据该区地质构造环境，具备蓄水和水循环条件的地方应以断裂裂隙破碎带为主攻目标，唯此在断裂裂隙破碎充水地带有希望找到中高温地下热水田。

 

  4.5 山间盆地型地热区

  鸡西盆地、勃利盆地和宁安盆地处于老爷岭地块中，均为中生代断陷盆地，基底为下元古界区域变质岩、混合岩。中生代中期断裂剧烈活动伴有多次火山喷发，形成数个断裂盆地，接受陆相含煤碎屑岩沉积。其构造条件表明，深断裂发育，中生代晚期含煤碎屑岩盖层封闭条件好，形成了深部热流上涌、热储构造背景。从煤的生成机制亦反映，煤需要在适当压力和一定温度条件下（60-80℃）木质逐步炭化过程。据以有矿井和钻孔测温结果；双鸭山尖山子矿井测温计算的梯度为3.57℃/100m；鸡西平洋镇钻孔深800m温度为48℃（梯度5.67℃/100m）；鸡西市城南钻孔深1000m，温度62℃（梯度近6℃/100m）；平麻80-2孔740m深温度66℃。