台湾海峡及周边地区地热潜能与应用研究

庄庆祥 胡祥云 冯建赟 郑霜高 庄公勋 姜兆钧 庄碧彦

（1 福建省祥和地热开发有限公司院士专家工作站 福建漳州 363000 2 中国地质大学（武汉）地球物理与空间信息学院 湖北武汉 430074 3 中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院 北京 100089）

0 引言

国家主席习近平2020 年9 月在第75 届联合国大会上庄严宣布中国二氧化碳排放力争于2030 年前达到峰值，努力争取2060 年前实现碳中和。奔向低碳的核心就是能源转型，由常规的化石燃料能源转向可再生能源。2019 年我国非化石能源占总能源的比重是15.3%，到2030 年需要达到25%，到2050 年需要达到60%。

地热能来自地壳深部，不受季节、昼夜和天气的影响，源源不断地供给热能，在可再生能源中利用系数最高，故地热能相对于其他的可再生能源具有更高的能效价值。世界各国都将地热能作为能源转型的重点选择，因为它具有最可信赖的巨大潜力。我国具有地热资源的优势，尤其是西藏—滇西地热带和台湾海峡及周边地区，加强地热能开发利用有助于我国实现“双碳”目标。

毫无疑问，地热资源的温度越高，其利用价值也越高。2006 年美国麻省理工学院的研究报告 《地热能的未来——21世纪增强地热系统对美国的冲击》引发了世界的瞩目，干热岩再次成为世界前瞻性研究的热门领域，各国地热界都希望积极投入研究，抢占这块地热开发新高地，从地下3～10 km 深度获取更高品位（设想能达300～400 ℃）的地热资源。

中国是能源消费大国，又面临节能减排的“双碳”目标，中国地热工作者理应担起责任，为干热岩开发作出贡献。中国没有活火山，怎么找出隐伏于地下的干热岩资源，需要探索新思路，这是本项研究的出发点。利用多年积累的研究区地质构造、地热地质、矿床地质、地球物理、地球化学、地热勘查与开发利用等各方面资料，对该地区开展了多领域、多学科、多技术的综合研究。

1 研究区地质构造和地热背景

研究区东起中国台湾省，向西跨越台湾海峡，至福建全省并含广东北部、浙江南部和江西东部，总面积约50 万km2。

全球性环太平洋地热带循太平洋板块西缘，沿菲律宾北上，经中国台湾省，往日本，再至俄罗斯勘察加。研究区地处中国国土疆域的东南，台湾省就在环太平洋地热带上，台湾海峡及大陆东南沿海属于濒临该地热带的地区（图1），这对于研究该区的地热背景是有利条件，占了地质构造的优势［1］。

图1 研究区在全球地热带的位置图

从中国大地构造单元划分来看，研究区属于武夷—云开—台湾造山系。从构造体系看，研究区地质构造主体受一系列NNE 方向的大断裂控制，如图2。另大陆南部地区受南岭纬向构造带的影响，有少量E-W 向断裂。台湾海峡因海域覆盖使地质工作程度明显不足，但少量地球物理勘查剖面显示海峡主要受NNE 方向的大断裂控制，即大陆和台湾岛显示的构造特征一致［2］。

图2 研究区构造体系图

鉴于本区大地构造以NNE 向为主导方向，上述8 类地质响应也包含了这个基因特征，使得总体上表现出9 个地热带，也以NNE 向为主（图4）。

图3 台湾海峡地壳剖面图［4］

2 寻找深部高温岩体的综合地质响应

世界高温地热田大多与全球火山带吻合，是活火山及其浅地壳的岩浆房为地热田提供了超高温的热源。研究区没有活火山的条件，运用逆向思维方法考虑：如果具备深部热物质上涌、运移、调整、分异、变异、交换（能量）活动的异常，就会在地壳浅部产生8 种地质响应［5-9］。

随着社会经济的不断发展，人民生活水平日益提高，对于菜、肉、蛋、奶的需求量不断增加，在市场需求的刺激下，我国养殖业不断发展壮大，以肉鸡为例，养殖肉鸡的技术、饲料、疫苗越来越科学、合理，但与此同时养殖场内肉鸡数量越多，每天的废物排泄量越大，养殖场周边环境越来越恶劣，肉鸡疫病爆发越来越频繁，反过来影响了养殖户的经济收入和消费者的身体健康。笔者将在本文中重点对环境控制与肉鸡疫病防治的关系进行阐述，探讨通过净化养殖场及其周边环境防治肉鸡疫病的有效性，为我国养殖业发展和生态环境净化提供思路。

（1）区域地貌受新构造活动断裂控制，尤其台湾海峡活裂谷新生代沉降带是喜山期大幅度沉降，地幔上隆与地壳下凹，镜像倒影，这属于深部高温岩体派生的成山成盆地形地貌异常地质响应。

完善的培训与开发体系应该从培训需求分析、培训计划、培训实施、培训效果转化和培训效果评估的各个阶段考虑员工的需求，提供符合员工岗位需求、符合员工发展需求的培训内容，强化与员工的沟通，尽可能的通过培训达到促成员工成长和发展的目标。提供符合员工需求的多元化的培训方式，并通过制度化的形式推动培训效果的转化。高成就动机的员工最关注的就是自身的发展问题，培训与开发是实现员工发展的主要手段，是提高员工的满意度，获得员工认可和信任的推动性的环节。

Study on yield and characteristics of starch from different varieties of sweetpotato

（3）新构造期的构造形变和应力场因“年轻力壮”更具生命力，对地热资源的形成和赋存具备优势，而且也与深部高温岩体有依存关系。对海门岛上巨型岩脉进行激光剥蚀等离子质谱锆石U-Pb 定年，给出了最年轻的年龄为61.5 Ma，而周围的花岗质岩石大多＞90 Ma。这体现了深部高温岩体派生的构造应力场异常地质响应。

在初中数学课堂中，学生学习的虽然是数学知识，但是对于其能力的培养却是全面的。提高数学课堂质效的有效途径不仅是教师在课堂教学方式上的创新，还要充分调动学生的主动性和创造力。我们在课堂上需要为学生创设能够创新的环境，如通过典型例题来引导学生思考探索，让学生通过自己的思索运用多种思路进行解题，以此来激发学生的创新意识。要先激发学生的创新意识，才能够培养其创新思维能力。

（4）闽台梯级过渡带NE 向新构造活动断裂带数不胜数，另还有NW-NWW 向新构造活动断裂带成群分布。5 条NW 向活动断裂带延伸进入台湾海峡内，被海峡内一系列NE 向新构造活动断裂带所切割。这里地壳厚度是中国境内最薄的，壳幔异常最突出，深部热物质沿深活动断裂上涌、运移、变异、交换，大地热流值高。这就是深部高温岩体派生的新构造断裂活动异常地质响应。

（8）喜山期的基性岩浆活动在NWW-NEE 现代应力场作用下，受NWW 与NNE 向2 组新构造活动断裂带控制，喷出玄武岩浆，分布于宁化、泰宁、明溪雪峰、龙海镇海、漳浦佛昙等地。台湾海峡澎湖列岛大范围第四系玄武岩分布区与漳浦玄武岩大范围分布区存在地幔对流圈，映衬台湾海峡地幔热柱构造的存在。这些构成与深部高温岩体派生的火山与岩浆活动异常地质响应

（6）统计研究区1900—1980 年≥4.7 级地震总数1 255次，其分布依次为：台湾外海亚地震区占66.06%，台湾岛亚地震区23.75%，台湾海峡亚地震区9.72%，福建沿海亚地震区0.40%，福建内陆亚地震区0.16%［10］。各分区地震强度、频度与密度变弱趋势十分明显，与研究区地热梯级变化规律与特征十分相符，与地质响应的增强完全吻合一致，故称其深部高温岩体派生的地震地质灾害异常地质响应。

随着认识的深入和检测手段的进步，生长痛也被认为与儿童的痛阈密切相关——就这个观点而言，笔者觉得特像一句废话，这个世界上似乎还没哪种疼痛与痛阈是无关的呢，这句话用非学术语言来讲就是，生长痛跟孩子怕疼不怕疼有关！

（7）闽台梯级过渡带的地热显示，温泉分布受NE 向主干断裂控制，NE 向成带、NW 向成块的规律十分明显，自西向东、由北至南方向梯度增强趋势明显。这印证了深部高温岩体派生的地热异常地质响应。

（5）深部高温岩体派生的地球物理地质响应表现在布格重力异常分布呈现：福建沿岸基本上是低值异常，海峡中部为NE 向展布的重力高异常带，至海峡东部基本成为低值异常带，但NE 向的分带被NW 向的断裂分割成块。磁异常也保留NE 方向为主。地球化学勘查表明，区内构成异常的烃类主要来源于深部热解成因。测区有较丰富的深部成因烃类，推测厦澎坳陷应具有良好的油气远景，高温干热岩地热资源非常丰富。

根据深部热物质上涌、运移、调整、分异、变异、交换（能量）活动引发8 类地质响应的强度大小和分布规律，对研究区内壳幔密度结构、磁性结构、电性结构、地震波速结构进行刻画，从中探寻构造地热带、地热深部热物质活动与深部高温岩体等的叠加程度［11-12］，判断识别出当地潜在的超高温、高温、中高温、中温或中低温地热条件，遴选出3～10 km 深度内干热岩地热资源富集带和段块，分级确定为干热岩重点工作靶区和次重点工作靶区，如表1 所列和图5 所示。

从江西鹰潭到台湾花莲的简易地壳剖面（图3）可见：台湾岛的大部分连同台湾海峡与大陆是共同构成大陆型地壳。仅在台湾岛的东部沿海，花莲—台东断裂是1 条超岩石圈断裂，即太平洋板块与亚欧板块的缝合线位置，太平洋板块俯冲到了亚欧板块之下［3］。

图4 台湾海峡及周边地区地热带分布图

3 优先遴选重点工作靶区

3.1.2 起垄覆膜：采用单行定植，行距可根据骨架间距确定，绝大多数的大棚骨架间距都是100厘米，在骨架正下方挖定植沟，将剩余1/3的化肥撒施到定植沟中，把土粪肥拌匀后起垄，垄高25厘米，上垄宽40厘米，下垄宽60厘米，然后覆膜。如果使用滴灌，在上垄台中挖1小沟。如果滴水过多，可以流在小沟内，垄台上不会存水过多，影响青椒生长。如果不采用滴灌，垄台要做成龟背形，覆膜时要拉紧、压严、盖实。塑料大棚可选用黑色地膜，因大棚定植时地温已经达到青椒根系生长的要求，黑色地膜可有效抑制杂草。

表1 台湾海峡及周边地区地热重点工作靶区图

图5 台湾海峡及周边地区地热重点工作靶区图

最后对研究区初步估算了干热岩地热资源量，计算见式（1）。

式中：Q 为热量；ρ 为岩石密度；cp为岩石比热容；V 为岩石体积；T-T0为温度差。

为便于统计和对比，分别对9 个地热带蕴含的地热资源量估算，其总量为2.837×1024J，相当于标准煤96.84×1012t（表2）。另计算了各地热带的地热资源密度，即平均每平方千米所含的资源量，其中以台东吕宋岛弧地热带和台北琉球岛弧地热带为最大，其值在2.68×108t/km2。

表2 台湾海峡及周边地区地热带地热资源估算

4 下一步工作设计

虽然研究区内包含了数十个已勘探开发的地热田，也有为其它目的进行的地区（矿区）或区域性地质勘查，但对于本项地热研究主题来说总体水平只相当于预可行性勘查阶段，在此基础上遴选了重点工作靶区和次重点工作靶区，目的是可供结合投资可能和地方的需求来选择投入勘查阶段的工作。

预可行性勘查研究成果是直接为下一步可行性勘查服务的，它避免可行性勘查漫无目的地进行，而且提供了战略选择。下一步的工作可以2 种方式进行：

（1）区域性地球物理勘查大剖面掌握全区大格局。如能申请到国家项目支持或大集团公司有意投入，从全局战略可以进行2 条地球物理大剖面勘查，用大地电磁测深MT 方法探测到10 km 深度。其位置示意如图4 和图5 中的台北—福州—南城县剖面I 和台东—漳州—安远县剖面Ⅱ布置，大致NW292°方位。因为本区域大地构造以NNE 方向为优势，所以大剖面方向NWW，战略性地跨越了台湾省、台湾海峡和大陆沿海地区，此项勘查可以查明区域地质构造格局，亦补充台湾海峡的资料欠缺。

（2）在闽台梯级过渡带上地壳的基底岩石以燕山期花岗岩为主，岩浆岩对矿产资源的控制作用，表现在矽卡岩型及热液型铁矿，如上湖铁矿、徐岭铁矿等。另岩浆岩还控制铜、铅、锌、银矿，以及稀有矿产。台湾海峡活裂谷下部基底岩石也是燕山期花岗岩及喜山期新花岗岩。这些可以说明深部高温岩体派生的成岩成矿异常地质响应。

（2）分散投资商可据自身优势选择某处或某几处重点工作靶区投入。一般是当地开发商可以利用就地优势（地理、经济、资金等），选择靠近当地的重点工作靶区（或次重点工作靶区），投入地热可行性勘查，即运用地质、地球物理和地球化学结合的综合勘查手段，在进一步查明地下地质构造的基础上，构建起干热岩地热地质概念模型，认清潜在的热源、热储和盖层格局，就可以明确地选定高温深井的位置，转入勘探钻井。

所以说，当我们有着快乐的情绪时，学生就会容易接纳我们，他们就会很愿意积极的参与到课堂当中来，喜欢积极的探究问题，提高兴趣，增强注意力。

5 应用潜力展望

5.1 地热储量估算与节能减排

初步估算研究区地下3～10 km 段干热岩地热资源储量2.837×1024J，相当于标准煤96.84×1012t，因研究区干热岩地热资源温度是中国境内最高的地区，综合利用率非常高。若采用5%的开采率，可采利用的地热能为相当于标准煤4.84×1012t，同时有相应的污染物减排，如二氧化碳1.93×1013t、二氧化硫1.37×1011t、二氧化氮4.84×1010t 等，环境效益显著。

5.2 开发地热防震减灾

我国历来深受大地震灾害的祸害，研究区也属中国大地震频繁发生的区域。2009 年以来，作者［10］开展的大地震震源核爆成因探讨与开发释放地热能、转换地震能量、防震减灾的初步研究发现大力开采地热可有助于释放地下应力，减缓地震的发震机制，已取得初步成果。

5.3 重点工作靶区的确定

根据研究区综合地热潜能的分析与评价，在初步确定4条构造干热岩地热资源富集带和6 块干热岩地热资源富集段块的基础上，进一步确定28 个干热岩重点工作靶区和27 个干热岩次重点工作靶区，提供研究区今后干热岩地热资源勘查与综合开发利用选择。

5.4 地热资源综合利用

干热岩地热资源综合开发利用应采用地热发电为首的梯级综合利用方案。地热发电后余热能温度90 ℃左右，应全面采用梯级综合利用。20 世纪80—90 年代，清华大学和中国建筑设计院就在漳州地区实施过国家地热节能示范项目，有可借鉴的成功经验。还可考虑与地热区其他矿产资源的联产方案。

现已发现7 000多种遗传或部分遗传性出生缺陷；遗传性病因可分为染色体病(含基因组病)、单基因病和多基因病。其中，严重遗传病占严重出生缺陷的80%，常为致愚、致残、致死性，且难以治疗、预后差，给家庭和社会造成极大的负担，严重影响人口素质。因此，严重遗传病的预防和早期诊断具有重要的意义。

致谢：感谢中国科学院院士、中国科学院地质与地球物理研究所滕吉文研究员的技术指导，热心帮助构建创新点。感谢中国地热产业工作委员会专家委员会郑克棪教授在写作中给予的帮助。感谢团队全体成员的努力，同心协力共同完成了这项研究任务。