广西干热型地热资源成因机制与赋存模式
孙明行1，张起钻2，刘德民3，孙兴庭1，林珊4，吴祥珂1，梁国科1，李玉坤1，管彦武5，李叶飞6
2 广西壮族自治区地质矿产勘查开发局
3 中国地质大学(武汉)地球科学学院
4 广西壮族自治区自然资源档案博物馆
5 吉林大学地球探测科学与技术学院
6 广西地球物理勘察院
作者简介：孙明行，工程师，主要从事区域地质矿产调查工作。
通信作者：刘德民，副教授，主要从事区域地质矿产调查方面的教学和研究工作。
广西地处欧亚、太平洋和印度洋三大板块相互作用叠加区，同时受南海扩张和南海地幔柱的联合控制，构造-岩浆-成矿作用极为广泛，地热资源丰富。
广西作为地热资源大省，不仅拥有丰富的水热型地热资源，同样具有较好的干热型地热资源潜力。由于针对地热能的研究投入不足，以往缺乏对干热型地热资源的成因机制、赋存模式的系统性认识，严重制约着广西干热岩区域性对比研究和理论指导勘查进程。
本文选取地热资源丰富的钦州、合浦盆地为研究对象，采用区域地质调查、热物性测定、放射性元素测量、地热地球化学和地球物理勘查等综合性研究方法，对两个干热型地热资源潜力区的热源机制、运移和聚热模式进行了系统总结，即在有限的地质、地热井、热物性和大地电磁测深(MT)资料的约束下，初步建立密度、磁性、电性参数与基础地质认识有机统一的地质—地球物理模型和干热型地热资源赋存模型。
结果表明：钦州盆地下部发育幔源热流物质上涌通道，以壳、幔物质上涌所形成的传导型热为主要热源，属于强烈构造活动带—沉积盆地型干热型地热资源区；合浦盆地深部可能隐伏有南海地幔柱雷琼幔枝的次级幔枝(热)点，以“低速高导”局部熔融层为主要热源，以次级幔枝或热点为热源补给，属于近代火山—沉积盆地型干热型地热资源区。
研究结果为干热型地热资源的勘查提供了理论依据，对广西干热型地热资源潜力区的对比性研究和精细化评价具有示范性意义。
基金项目：广西关键矿产资源深部勘查人才小高地项目桂组通字[2019]85号；广西关键矿产资源深部勘查人才小高地项目2019-2023年；广西合浦盆地干热型地热资源调查项目桂地矿地[2021]23号；中国地质调查局项目"海南昌江-广东云浮地区区域地质调查"DD20190047。
0 引言
1 地质背景
2 研究方法与测试结果
2.1 放射性元素测量
2.2 热物性测试
2.3 氢氧同位素组成
2.4 大地电磁测深(MT)
3 干热岩形成的主控要素分析
3.1 热源机制
3.2 深部热流向浅部运移过程
3.3 储层与盖层
4 赋存模式探讨
5. 结论
从开发利用角度，可将地热资源划分为高温(≥150℃)发电和中低温([25，150)℃)、浅层地热(≤25℃)直接利用两种。我国地热资源利用历史悠久，中低温地热直接利用蝉联世界第一，浅层地热“三联供”装机容量仅次于美国，但高温地热发电利用率较低。基于《Our Worldin Data》发布的最新地热发电数据，1990-2019年间全球高温地热发电装机容量由5853.50MW增至13930.58MW，中国地热发电量却由29.30MW减至25.75MW，占比逐年下降(由0.5%减至0.18%)。根据蔺文静等、汪集旸等估算结果，我国大陆3~10km深处干热型地热资源总量可达209~252YJ，相当于714~860万亿t标准煤，拥有巨大的高温发电潜力。孙明行等、康志强等认为广西作为地热资源大省，在拥有丰富的水热型地热资源的同时，具有较好的干热型地热资源潜力。
近年来，我国众多学者在岩石圈热结构、地温场特征、大地热流等领域不断取得突破性进展。汪集暘等采用体积法对我国大陆地区干热型地热资源进行了评价，圈定了6个干热岩开发有利靶区；甘浩男等进行了成因机制研究，划分出高放射性产热型、沉积盆地型、近代火山型和强烈构造活动带型4种干热岩成因模式；蔺文静等针对东南沿海地区提出了5个干热岩赋存的地热地质学指标，并圈定出广东阳江等4个干热岩重点潜力靶区；滕吉文等从区域地球圈层深部物理过程和壳、幔介质属性及空间结构出发，将地热资源区应具备的约束性背景条件归纳为必要和充分两大类；唐显春等围绕热源、水源、热储、热传导和聚集过程等关键性问题，提出了“三元聚热”模式；张森琦等系统阐述了地壳内部分熔融层(低速高导体)存在的地质学和地球物理学判别标志。以上研究方法及理论的提出，为我国干热型地热资源的勘查、开发与利用奠定了坚实基础。
相比而言，广西现阶段对地热能的研究仍停留在公益性、基础性调查层面，缺少完整的地热单元划分方案和系统性的理论总结。干热岩(HDR)作为地热能的重要组成部分，针对性的专项研究更为滞后，仅少量学者通过区域性小比例尺基础地质、地球物理和地球化学资料的二次开发，对区内干热岩的赋存条件和资源潜力进行了初步分析，尚缺乏对其成因机制、赋存模式的系统性认识，严重制约着广西干热岩区域性对比研究和理论指导勘查进程。
笔者选取岩石圈热结构和现今地热场特征较丰富的钦州、合浦两盆地作为剖析对象，采用区域地质调查、岩石热物性测定、放射性元素测量、地热地球化学和大地电磁测深(MT)等综合研究方法，对两个资源潜力区的“生、运、储、盖”赋存条件进行初步评价，对热源机制、运移和聚热模式进行系统性总结，进而建立区域地质—地球物理模型和干热型地热资源赋存模型。这将有利于桂东南地区精细岩石圈热结构的解析和干热型地热资源的潜力评价，对区内具类似地质条件的干热岩勘查具有示范性意义。
广西地处欧亚、太平洋和印度洋三大板块相互作用叠加区，同时受南海扩张和南海地幔柱的联合控制，构造-岩浆-成矿作用极为广泛。研究区位于华南新元古代-早古生代造山带二级构造单元南端，夹持于北东向防城-灵山、合浦-梧州断裂之间，北侧为六万大山-大容山隆起区，向南毗邻北部湾海域，横跨钦防结合带、北部湾凹陷三级构造单元(图1)。
图1 研究区区域地质及地热地质简图
F1.峒中-小董断裂；F2.防城-灵山断裂；F3.合浦-梧州断裂；MT.大地电磁测深剖面
研究区在继承防城-灵山、博白-岑溪等大型古构造格架的基础上，受三叠纪-早侏罗世中特提斯洋关闭、新特提斯洋开启的全球背景控制，形成十万大山逆冲推覆构造体系和大面积典型的过铝质S型花岗岩(紫苏花岗岩、堇青石花岗岩)。中生代末(约65Ma)，印度板块与欧亚板块碰撞，持续俯冲的新特提斯洋板片在约57Ma开始撕裂、断离，致使构造体制由“陆-陆碰撞”向“洋-陆俯冲”转换，同时伴随深部地幔物质上涌和羌塘、拉萨地块侧向挤出，向青藏高原东南方向逃逸，形成研究区左行走滑断裂构造系统和NW-NWW向百色等左行左阶拉分盆地。同时，太平洋板块南段于大约55Ma时开始自南东向北西的侧向俯冲，致使东亚陆缘广泛伸展和盆地群裂解，逐渐形成中-新生代NE-NEE向钦州、合浦等右行右阶拉分断陷盆地。
另外，研究区同时受到南海扩张和南海地幔柱的联合控制，归属于南海地幔柱的西北缘，并广泛发育洋岛玄武岩(OIB型)幔源玄武岩。众多学者通过南海磁异常条带的研究，认为南海扩张始于32Ma，结束于15.5Ma，先后经历了晚始新世、晚渐新世两幕强烈扩张运动，并在南海及邻区形成前、中、后3期火山喷发作用。桂东南地区火山作用主要分布于合浦烟墩(K-Ar法1.26~1.04Ma)和涠洲岛、斜阳岛(K-Ar、OSL光释光法、14C法1.42~0.49Ma岩浆喷发、36~33ka射气岩浆喷发)一带。杨文健等通过微量元素和同位素地球化学对比研究，认为桂东南地区的该套新生代玄武岩具有OIB地球化学特征，起源于DM-EM2二元混合地幔源区，是南海地幔柱活动的产物。随着南海盆地由右行走滑拉分转为后裂谷沉降，先存NW-NWW向断裂进一步强化活动，叠加在早期右行右阶拉分断陷盆地格局之上。在此构造背景下，合浦盆地和南康盆地以热沉降为主兼有弱的拉分作用，整体形成北部湾拗陷盆地。
笔者在野外调查中，兼顾各生成条件综合性评价指标的测试，较均匀地采集各具代表性的原岩放射性元素测量样品19套，热物性测试样品21件，采集水化学分析样品8件，测制大地电磁测深(MT)剖面1条(图1)。
本次放射性元素测量工作在湖北省地质实验测试中心完成，U、Th采用电感耦合等离子体质谱法(Thermo FisherICP-MSX2)测定，K2O采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(XRF-1800)测定，分析精度均在允许误差范围内；块体密度采用封蜡法在上海达疝光电科技有限公司测定，测试结果列于表1。
表1 研究区典型地质体的放射性元素含量和放射性生热率统计
研究区第四纪玄武岩的块体密度略低于中国玄武岩平均值(3g/cm3)，Th(6.76~7.18μg/g)、U(1.26~1.56μg/g)质量分数分别是平均值(3，0.73μg/g)的2.3~2.4倍，1.7~2.1倍，K2O质量分数(1.41%~1.75%)与平均值1.45%相近或略高。
与中国花岗岩类相比，研究区花岗岩类的块体密度主体介于(2.69~2.76g/cm3)大于平均值(2.66g/cm3)；三叠纪花岗岩的Th(16.4~27μg/g)、U(2.92~5.67μg/g)质量分数分别是平均值(16，2.8μg/g)的1.03~1.69倍，1.04~2.03倍，K2O质量分数主体(2.72%~4.32%)低于平均值(4.32%)；志留纪黑云二长花岗岩的Th、U质量分数均远低于平均值，而K2O含量则与平均值相近。
根据块体密度和放射性元素含量测量结果，本次采用Rybach提出的计算公式进行岩石放射性生热率的计算，即：
式中：A为总放射性生热率(μW/m3)；ρ为块体密度(g/cm3)；CU、CTh、CK分别为岩石中U、Th质量分数(μg/g)和K2O质量分数(%)；AU、ATh、AK分别为3种放射性元素的热贡献率(%)，各计算结果列于表1。
结合图2，三叠纪花岗岩和新元古代深变质片麻岩的放射性生热率分别介于2.57~3.07，2.57~2.65μW/m3，略高于中国花岗岩平均值(2.2μW/m3)。志留纪黑云二长花岗岩经历了漫长的演化史，生热率(1.24~1.46μW/m3)远低于平均值，第四纪玄武岩的生热率(0.92~1.08μW/m3)较低，均不足以成为区域有效的放射性热源。
图2 研究区典型地质体的放射性生热率对比图
1.第四纪玄武岩;2.三叠纪花岗岩;3.志留纪花岗岩;4.古—中生代碎屑岩;5.新元古代变质岩;6.中国花岗岩;7.中国玄武岩
热贡献率作为放射性生热率的重要评价指标之一，除志留纪黑云二长花岗岩的K热贡献率略高外，各地质体的放射性生热均主要来自于Th和U的衰变，K的贡献率低于22%。以K放射性生热率为参照，做Th/K-U/K比值协变图解(图3)。研究发现，除六万大山堇青花岗岩的U高于Th的热贡献率外，其他高放射性生热地质体均表现为Th略高于U的热贡献率。
图3 研究区典型地质体Th/K-U/K协变图解
本次挑选21件样品，送上海达疝光电科技有限公司进行热物性测定。热导率使用C-ThermTCi导热系数仪测试5次取均值，测试精确度优于5%，重复性优于1%。挑选代表性样品8件，使用DiscoverDCS比热仪，测试温度范围为23.951~189.951℃，温度准确度±0.025℃，直接Cp测量准确度≤2%。各测试结果，列于表2。
表2 研究区典型地质体的热物性参数统计
研究表明，中生代碎屑沉积岩热导率较高(2.582~4.579W/mK)，平均为3.64W/mK；花岗岩类热导率中等(2.226~3.83W/mK)，平均为3.172W/mK；第四纪玄武岩热导率则较低，平均值为2.195W/mK。研究区21件样品的热导率变化范围较集中，平均值为3.269W/mK，略高于Smithson等所推荐的中上地壳热导率的平均值(2.7W/mK)。
图4 研究区典型地质体比热容趋势图解
从比热容趋势图(图4)可知，各测试样品的比热容均呈平缓左倾海鸥式分布，在60℃左右出现明显激增呈局部弱单峰，160℃出现下降拐点。三叠纪花岗岩、第四纪玄武岩和中生代碎屑沉积岩比热容主体分别介于1.300~1.459，1.251~1.357，1.277~1.313J/(g·K)。进行热扩散率(k)计算，结果表明：中生代碎屑沉积岩的热扩散率中等(1.18×10-6m2/s)；岩浆岩由老至新、由中酸性向基性，热扩散率具下降趋势，以志留纪黑云二长花岗岩最高(1.60×10-6m2/s)，第四纪玄武岩最低(0.59×10-6m2/s)。
本次共采集D、18O同位素测试水样8件(热泉3件、浅井5件)，送岩溶地质资源环境监督检测中心(桂林)，利用稳定同位素质谱仪(MAT253)和超低本底液体闪烁能谱仪(Quantulus1220)进行测试，符合同位素地质样品分析方法(DZ/T0184.1-0184.22-1997)和水中氚分析方法(GB/T12375-1990)，结果列于表3。
表3 研究区水样D、18O同位素分析测试结果
广西地质调查院(2015年)对44组热水点D、18O同位素数据的统计分析表明，桂南地区δD、δ18O值分别介于-61.53‰~28.97‰和-9.10‰~4.04‰，平均值分别为-38.26‰和-5.94‰。本次新增10组桂东南地区测试数据进行对比研究，δD和δ18O值分别介于-31.9‰~-48.5‰和-5.16‰~7.38‰，投点均落于全球大气降水线(GMWL)附近(图5)，表明研究区地下热水主要受大气降水补给，具深循环混合特征，深度可达1807m(合浦地热井深)以下；δD和δ18O值的差异反映了不同地区地热水接受补给的时间和高程不同，接受时间越长，δD和δ18O值越小。
图5 广西热水点δDV-SMOW-δ18OV-SMOW同位素关系图解
不同热状态的壳幔圈层具有差异性电性结构，使得电阻率成为电磁法在地热勘查中的良好指标。本次在钦州-合浦段布设大地电磁测深(MT)剖面1条，方位127°，长度90km，点距5km，由广西地球物理勘察院使用多功能电磁法仪(MTU-5A)，采用“十字形”4分量张量观测方式完成数据采集。数据处理软件为SSMT2000、MTEditor，反演软件为MT-Soft2D。
利用区域重力资料绘制布格重力异常曲线，以2.7×103kg/m3为背景密度进行2.5维重力剖面正演拟合。同时，采用纵横向70m×70m网格剖分，进行100km范围内的TE&TM模式二维反演(图6)。研究发现，研究区断裂构造、岩浆底侵、软流圈上隆和壳内局部熔融作用较为发育，剖面纵向划分出3个电性结构层，横向划分出3~4个主要电性分区。
图6 研究区电性结构及布格重力异常图(A-B剖面位置见图1)
第一层(0~10km)，为无贯穿性电性层或地层，以断裂构造为骨架，高阻低相位体与低阻高相位体相间分布。横向上，0~16，50~75km分别为钦州盆地、合浦盆地低阻、高相位区，16~50，75~90km分别为那丽花岗岩体和隐伏花岗岩岩基高阻、低相位区，与波状起伏的布格重力异常相对应。在电性分区过渡部位，均发育较好的电阻梯度带和重力异常峰值，指示区域性壳内深断裂和基底隆、坳格局。
第二层(10~60km)，横向12~32，70~80km发育两个低阻、高相位梯度带，指示深部热流物质上涌，构成连接浅部断裂带和深部热源的重要热通道。在80km以东30km深度视电阻率<10Ω·m，指示局部熔融体，与桂东南存在滑脱型韧性剪切、高温低速层(带)相吻合。另外，在0~12，45~68，73~90km隐伏3个大型花岗岩岩基，可作为干热岩良好的热储层或潜在热源。
第三层(60km以下)，发育视电阻率介于70~3200Ω·m西高东低的连续电性层，与桂东南重要热结构界面埋深自北西向南东逐渐变浅相吻合。
通过对纵向30km以浅区域圈层结构的精细化反演(图7)，发现研究区具有孕育干热岩的良好构造-建造组合。钦州盆地基底埋深约2.5km，合浦盆地基底埋深5.6km，均为志留纪巨厚复理石陆源碎屑沉积岩高阻体(视电阻率199.5~1995.3Ω·m)，与上覆中-新生代碎屑岩盖层(以砂岩、泥岩为主，少量砾岩、黏土层)低阻体(63.1~501.2Ω·m)呈断层接触关系。如前所述，盖层裂隙及孔隙度低，热导率和扩散率不高，圈闭性好，具良好的保热能力。
图7 研究区30km以浅区域精细化电性结构图(A-B剖面位置见图1)
在钦州盆地埋深3km和合浦盆地埋深7.7km处发育隐伏花岗岩岩基，视电阻率介于1995.3~6309.6Ω·m，可作为良好热储层或潜在热源。横向25~48km处发育圈闭状高阻体(2511.9Ω·m)与地表出露的那丽花岗岩体完全吻合，90km处发育一埋深约5km的隐伏花岗岩体，视电阻率1995.3Ω·m。另外，钦州盆地西侧发育向东缓倾斜的低阻异常带，纵向延伸约7km，指示防城-灵山壳内深断裂；合浦盆地东侧发育陡立密集低阻梯度带，纵向延伸8~9km，指示合浦-梧州壳内深断裂。同时，在两盆地边缘发育多组壳内张-脆性盆缘正断裂，与基础地质认识相一致。
近年来，一些学者对我国典型的干热型地热资源区的赋存条件、成因机制进行了系统性探讨。前人提出壳内部分熔融层供热、地幔热流传导热、放射性元素衰变生热及复合型热源等干热岩的热源类型。由于热源机制的多解性，热传导和聚热模式的不确定性，在一定程度上制约着干热岩的勘查评价和开发利用进程。笔者以有限的一手资料为基础，对研究区潜在干热型地热资源的热源机制进行简析，以期为我国干热岩成因机制和赋存模式的总结提供广西经验。
华南地区在中-新生代受太平洋板块侧向俯冲和南海扩张、南海地幔柱的联合控制下，地幔受到强烈的扰动，形成大面积的中生代中酸性侵入岩体(脉)和新生代基性火山岩，并发育多处温(热)泉点，暗示了强烈的热流物质上涌作用、减压或底部“热烘烤”引起的部分熔融作用。在研究区形成复杂的电性结构分区，横向12~32km和70~80km处发育两个低阻、高相位异常梯度带，指示深部热源物质的上涌或热传导，构成连接浅部断裂系统和深部热源的重要热通道。合浦盆地东南埋深约30km处，发育与热源通道相连接的视电阻率＜10Ω·m的低阻高导层，指示壳内部分熔融作用，与桂东南地区存在滑脱型韧性剪切、高温低速层(带)相吻合。
杨晓松等认为S型花岗岩、混合花岗岩和条带状片麻岩是地质历史时期壳内部分熔融的直接证。Wang等认为新生代浅色花岗岩和火山岩中地壳麻粒岩捕掳体是现今壳内部分熔融层存在的岩石学证据。研究区发育的大面积三叠纪花岗岩均为S型，并富含丰富的麻粒岩、片麻岩包体，指示壳内部分熔融温度＞950℃；合浦盆地东侧烟墩和南侧涠洲岛、斜阳岛均发育大面积更新世-全新世OIB型玄武岩，起源于DM-EM2二元混合地幔源区，是南海地幔柱的产物，指示研究区深部可能隐伏有南海地幔柱雷琼幔枝的次级幔枝(热)点，是幔源热流上涌的天然通道。
汪集暘认为岩石圈热结构取决于壳、幔两部分热流的配分比例及组构关系，热流主要来自地壳浅部放射性元素衰变生热和地壳深处、上地幔热。Arevalo等认为放射性元素衰变生热以U、Th热贡献最大(约80%)，K元素较小(约20%)。笔者通过引用我国花岗岩类、玄武岩的物性参数和放射性元素含量平均值，计算出两者的平均生热率分别为2.2，0.59μW/m3。
研究区三叠纪花岗岩的Th、U含量均高于我国花岗岩类平均值，而K2O含量低于平均值，并且以Th、U为主要放射性生热元素，K的贡献率相对较低(＜22%)。与世界上典型的高放射性生热型干热岩区——澳大利亚库珀盆地Habanero(7~10μW/m3)和粤北、赣南等南岭地区燕山期花岗岩(6.29μW/m3)对比，研究区三叠纪花岗岩(2.57~3.06μW/m3)和新元古代深变质片麻岩(2.57~2.65μW/m3)的放射性生热率均较低，不足以起到持续供热的作用。另外，志留纪花岗岩经历了漫长的演化史，生热率(1.24~1.46μW/m3)远低于花岗岩平均值，第四纪玄武岩的生热率(0.92~1.08μW/m3)较低，均不具长期供热潜力。
Maggi等根据岩石圈热结构的横向不均匀性和纵向分层性，分别提出具流变分层特性的“三明治”流变模式和“焦油-布丁”模式。在壳幔结构组成物质和热状态的强烈非均质性背景下，研究区受印支、欧亚板块碰撞-挤出、太平洋板块俯冲拖曳和南海伸展扩张动力学机制联合作用，致使流变强度较高的薄弱区应力(应变)集中，而流变强度较低的区域相对稳定，形成隆、坳相间的正、负构造格局。通过MT测量和区域重力资料分析，钦州、合浦盆地的基底呈明显的隆起，盆地深部隐伏高热导率的花岗岩岩基，盆缘发育强烈的断陷作用。汪集暘认为基底隆起、背斜构造等正向构造有利于局部聚热，而负向构造则出现热流分散。熊亮萍等基于不同几何尺寸和不同热导率比值的数学模拟，认为岩石热导率在垂直、水平方向上的差异变化，致使热流的重新分配。研究区基底的隆、坳起伏和各地质体热导率的差异性变化，导致热流物质所携带的热能向浅部运移的过程中发生折射效应，优先向具有较高热导率的隆起区和断裂导热系统较发育的区域聚集。
Petitjean等提出了地幔柱侵蚀导致岩石圈减薄和改变岩石圈热结构的数值模型。研究区受新生代南海地幔柱的控制，发育沟通深部地幔热源和浅部构造系统的OIB型天然火山热通道。在幔源热流上涌过程中，与地壳发生物质和能量交换，在合浦盆地地壳深部(约30km)形成局部熔融层，起到热能的二次集聚和“中转站”的作用。壳内合浦-梧州深大断裂与多组次级盆缘断裂共同构成梯级导热构造组合，致使深部热能逐级传递到盆地下伏热储层。
干热型地热资源热储层即为干热岩体本身，主要是致密不含水的各种变质岩、结晶岩体或含少量流体的沉积岩、火山岩。笔者对毛翔等列述的20世纪70年代以来全球14个国家的33个典型干热岩(EGS项目)的储层特征进行统计分析发现，花岗岩热储层有17个，结晶基底及变质岩类5个，占总统计量的69.7%。
钦州、合浦盆地及东南部分别在3，7.7，5km深处均发育隐伏花岗岩岩基，尤以合浦盆地下部隐伏花岗岩体规模最大，横向延伸15km，纵向延伸30km。通过与区域上具有相同电性特征的三叠纪花岗岩进行对比，该隐伏岩体应具有略丰富的长寿命放射性生热元素(A介于2.57~3.07μW/m3)和较高的热导率(K介于2.226~3.83W/mK)。加之，其两侧发育热流上涌通道和壳内局部熔融体，可作为较具潜力的干热岩体(热储层)。
盖层一般指覆盖于热储层之上、具弱透水和低热导率的沉积岩(物)、火山岩和适当厚度的风化壳层。钦州、合浦盆地分别发育厚2.5，5.6~7km的中-新生代碎屑沉积岩层和黏土层。其中，中生代碎屑沉积岩盖层热导率中等(2.633~3.643W/mK)，热扩散率较低(0.993×10-6m2/s)，具有较高的密度和较低的孔隙度、裂隙率。合浦盆地发育的古近纪砾岩、粉砂岩、泥岩和第四纪含砾砂层、黏土层也具有较好的保热性能。
地球蕴含丰富的内热，主要由地球初始形成时重力位能转化储藏在核幔的热能和壳幔放射性同位素衰变能两部分组成。Lay等基于地表热流观测，将现代地热源划分为壳幔放射性生热、地幔冷却放热和地核热3种主要类型。Furlong等对内热来源、配分及散失情况进行了总结，认为地幔释放热(放射性生热、冷却放热)构成地球内热主体，其次为地核热。汪集暘以热对流理论为指导，将地球内热演化归结为地幔对流模式和地幔柱模式。甘浩男等将干热岩成因模式归纳为高放射性产热型、沉积盆地型、近代火山型和强烈构造活动带型4种。笔者以地球内热的成生、演化为理论基础，对研究区潜在干热型地热资源的热源机制、运移和聚热模式进行初步探讨，建立适合广西本土的干热岩赋存模式，以期从复杂的地质环境中分解出关键性成矿要素及其相互关系，进而达到对比研究、理论指导勘查的目的。
根据前述热源机制、深部热流向浅部的运移和储层、盖层等主要赋存条件的系统性分析，笔者认为研究区发育的隐伏三叠纪花岗岩岩基和新元古代片麻岩基底虽富含一定量的长寿命Th、U、K放射性元素，但远低于世界典型的高放射性生热型干热岩资源区的放射性生热率，同时根据花岗岩一般冷却时间5~8Ma计算，也难以将余热保存至今形成高温型地热资源。但是，3处隐伏花岗岩岩基本身规模巨大，埋藏深度恰当(3~7.7km)，比热容、热导率和扩散率等热物性特征居于区域中等水平，是较为理想的热储层。两个盆地均为中-新生代断陷盆地，上部碎屑沉积岩(黏土层)等盖层较厚，具有较高的密度和较低的孔隙度、裂隙率，圈闭性好、热扩散率低(0.993×10-6m2/s)，是较为理想的保热盖层。
钦州盆地下部发育幔源热流物质上涌通道，具备由地幔热源向上传导热的物质基础和构造条件，形成地幔热对流系统。在盆地隆起基底对热流的折射作用和壳内钦州-灵山深大断裂系统的双层制约下，深部地幔热源与浅部隐伏花岗岩体热储层紧密相连，构成以深部地幔热为补给，以热物质上涌通道和深大断裂为导热构造的钦州式强烈构造活动带-沉积盆地地幔热对流型干热岩资源区(图8)。
图8 研究区干热岩赋存模式
合浦盆地下部发育幔源热流物质上涌通道的同时，发育埋深约30km的壳内部分熔融层，可作为区域地热资源的直接热源。另外，在盆地东侧的烟墩和南侧的涠洲岛发育众多OIB型火山热通道，是南海地幔柱雷琼幔枝的次级幔枝(热点)，起到直接连通地幔热源与浅部熔融层、断裂构造系统的作用，形成地幔柱热对流模式。在合浦盆地深部形成以地幔热为主要补给，以壳内熔融层为热传递“中转站”，以OIB型火山通道、合浦-梧州韧性剪切带和盆缘断裂为梯级导热构造系统的合浦式近代火山-沉积盆地地幔柱热对流型干热岩资源区(图8)。
(1)钦州、合浦盆地深部隐伏三叠纪花岗岩体规模大、埋深适中(3~7.7km)，比热容、热导率等热物性特征居于区域中等水平，是较为理想的热储层；盆地上覆中-新生代碎屑沉积岩(黏土层)密度高，孔隙度和裂隙率低，圈闭性好，热扩散率低(0.993×10-6m2/s)，是较为理想的保热盖层。
(2)通过大地电磁TE&TM模式二维反演，将研究区纵向上划分为3个电性结构层，在横向上圈定出2个幔源热流物质上涌通道、1个壳内低阻高导(＜10Ω·m)局部熔融低速层(带)和3个隐伏花岗岩岩基。
(3)将钦州盆地划归为以深部地幔热为主要热源、以壳内深断裂为导热构造、以隐伏花岗岩为热储层的地幔热对流型强烈构造活动带-沉积盆地型干热岩资源区；将合浦盆地划归为以局部熔融层为主要热源、以次级幔枝(热点)为幔源热能补给通道的地幔柱热对流型近代火山-沉积盆地型干热岩资源区。
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文章版权声明：本文来源 ：孙明行，张起钻，刘德民，孙兴庭，林珊，吴祥珂，梁国科，李玉坤，管彦武，李叶飞.广西干热型地热资源成因机制与赋存模式[J].地质科技通报，2022，41(3)：330-340.doi：10.19509/j.cnki.dzkq.2022.0037 《覆盖区找矿》，版权归原作者所有，本文不代表阳光创译立场，并对文中观点保持中立，仅供各位阅读者交流参考之目的。本号所转载内容没有任何商业宣传目的，仅供交流，如有侵权，请联系主编删除（主编微信：suntrans2008），另外图片版权归原作者所有，如有侵权请联系我们，我们将会立刻删除！给您带来的不便，尽请谅解！
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