阳江新洲地热田花岗岩基底放射性生热率特征

2016-09-20刘金辉孙占学杨立中

现代矿业 2016年8期

关键词：新洲热田热流

周　毅　刘金辉　孙占学　杨立中

(东华理工大学水资源与环境工程学院)

阳江新洲地热田花岗岩基底放射性生热率特征

周毅刘金辉孙占学杨立中

(东华理工大学水资源与环境工程学院)

通过对阳江新洲地热钻孔系统取样，经分析测试和放射性生热率计算，得到了新洲岩体岩石密度、U、Th、K2O含量和放射性生热率值。并结合前人相关研究成果，计算出了新洲岩体的放射性热流值和放射性热流贡献率。结果表明：新洲岩体放射性生热率平均值为4.0 μW/m3，放射性热流为26.8 mW/m2，占大地热流的33.5%，且生热率随深度的增加呈下降趋势。分析结果可为新洲地热田深部地热资源调查评价提供岩石放射性生热依据。

花岗岩放射性生热率放射性热流值放射性热流贡献率

我国东南沿海地区不同期次的花岗岩体大面积出露，孕育了我国著名的东南沿海中—低温地热带。花岗岩体与温泉之间必定存在千丝万缕的关联[1-2]。广东省地热资源丰富，仅次于西藏、云南和福建，分布有大量的热泉[3]，阳江新洲地热田便为其中之一。新洲地热田300 m钻孔揭露温度104 ℃，温度非常可观，目前对新洲地热田热源研究程度较低，认为以正常或偏高的大地热流为热源[4-6]，大地热流主要由地幔热流和地壳岩石放射性热流提供[7]。此外，目前有关该热田所属的花岗岩体放射性生热特征的研究成果较少，因此，有必要对该热田基底花岗岩体的放射性生热特征进行分析，从而促进该热田进一步开发以及为后期干热岩资源调查评价提供依据。

1　热田地质概况

新洲地热田位于广东省阳江市阳东县新州镇横岗仔村，地理坐标为东经112°15′26″，北纬21°53′33″，热田区地形北高南低。区内主要出露震旦系砂岩、页岩，第四系淤泥、砂砾石、黏土等河谷冲积物和燕山期花岗岩，主要有花岗岩、黑云母花岗岩等，且岩体局部蚀变明显。热田区新构造断裂十分发育，发育多条NW、NE、EW向断裂[6]。

2　热田基底花岗岩体放射性生热率特征

2.1样品采集与分析测试

在新洲地热田对1 000 m钻孔进行了系统取样，共采集了45件花岗岩样品，岩性主要为黑云母花岗岩、中—细粒花岗岩。在完成野外取样工作之后，对所有样品进行了核对、清洗、晾干和切块等室内处理，并制备了U、Th、K2O含量外检样品，测试由澳实广州分析测试中心完成，测试方法：①U和Th含量测定采用ICP-MS溶液法，数据精度在±10%以内，检测下限为4×10-6，上限为1 000×10-6；②K2O含量测定采用X射线荧光光谱法，检测下限为0.01%，上限为50%，测试精度误差在±5%以内。岩石密度测试在东华理工大学实验室采用蜡封法完成，测试试样如图1所示，测试结果见表1。由表1可知：新洲岩体密度为2.63～3.03 g/cm3，平均为2.73 g/cm3；w(U)(4～14)×10-6，平均为8.51×10-6；w(Th)(9～40)×10-6，平均为21.33×10-6；w(K2O)2.84%～5.61%，平均为4.13%。

图1　测试试样

2.2放射性生热率特征

放射性生热率是指单位体积岩石中所含放射性元素在单位时间内由放射性衰变所产生的能量，计算公式为

A=10-5ρ(9.52CU+2.56CTh+3.48CK)，

式中，A为岩石放射性生热率，μW/m3；CU、CTh分别为岩石中的U、Th含量，×10-6；CK为K含量，%；ρ为岩石密度，g/cm3。

岩石放射性生热率计算结果见表2。

表1　样品密度、U、Th、K2O含量测试结果

表2　岩石放射性生热率计算结果

由表2可知：新洲岩体放射性生热率为1.98～6.56μW/m3，平均为4.0μW/m3；在0～-720m段，岩体放射性生热率为4～6μW/m3，平均为4.74μW/m3，波动较明显；在-720～-1000m段，岩体放射性生热率约2.0μW/m3，波动较小，平均为2.4μW/m3，随着深度的增大新洲岩体放射性生热率下降趋势明显，下降幅度为2.34μW/m3，岩体放射性生热率随深度的变化特征见图2。根据上述计算结果并参照已有的研究成果[7-8]，可得新洲岩体的放射性生热流值为26.8mW/m2，其放射