摘要
随着化石能源危机和环境污染问题日益突出,人们逐渐开始加大新能源的开发和利用。地热资源是一种重要的新能源,不受季节、气候、昼夜等因素的影响,储量巨大、可再生性强,逐渐成为世界各国重点开发的对象。吉林省中西部地处中国东北著名沉积盆地-松辽盆地南部,涵盖吉林省大部分重要城市和地区,区内陆续开展的地热资源调查表明长岭凹陷,梨树凹陷,德惠断陷均为地热资源有利地区,表明其具有较好的地热资源背景,探明其地热成因规律,包括地热分布、热源、导热通道、热储层、盖层类型等特征信息对区域地热资源开发与利用具有重要意义。本文通过收集地质、重磁、地震和石油测井等资料、论述了区域地层分布、构造演化、构造分区、基底断裂分布等特征,并通过重磁场的场源分离探究区域物性和构造特征,结果显示中央坳陷区基底埋藏较深,沉积地层发育较厚,可初步确定具有可开发的前景;基于重磁数据,采用改进后的Parker-Oldenburg算法反演区域莫霍面和居里面,结果显示中央拗陷松原-长岭一带莫霍面和居里面均较浅,具有较好的热源背景;引入机器学习的方法计算区域大地热流,构建大地热流与地质构造特征之间相关关系,利用所有可用的地质构造特征和实测热流预测盆地的热流分布,计算结果与实测地温梯度呈良好的正相关,结果显示吉林省中西部松原-长岭V字形区域热流高;通过大地电磁(MT)方法对高热流地区进行了构造探测,结果表明测区白垩系地层沉积厚度超过6km,发现乾安-长岭凹陷存在隐伏状深大断裂带,导热效果好;通过可控源音频大地电磁(CSAMT)法分别对乾安、长岭测区进行地层探测,根据电阻率反演结果进行分层,参考区域地震和石油测井资料划分的地质解释图显示乾安-长岭测区白垩系上统嫩江组、姚家组地层以泥岩、油页岩为主,厚度较厚,可与第三系、第四系地层构成隔水、隔热盖层。白垩系下统青山口组、泉头组地层富含砂岩、碎屑岩,可作为良好的热储层。综合以上研究成果,本文划分了吉林省中西部优秀地热靶区,论述了区域地热成因规律,构建了区域地热系统概念模型:盆地地幔隆起导致区域莫霍面、居里面变浅,表明区域具有良好的深部热源背景;热源上方存在隐伏状断裂带,构成导热通道,将深部热量向上传导,促使断裂带上方的乾安-长岭凹陷热流和地温梯度较高;乾安-长岭凹陷白垩系下统青山口组和泉头组,可作为热储层,白垩系上统地层、第三系和第四系地层构成隔水、隔热盖层。以上研究表明吉林省中西部乾安-长岭地区构成完整的地热系统,可在此区域开展进一步的地热钻探开发工作,最后通过可控源地质分层结果分别在乾安、长岭地区确定了一个地热钻孔。本文通过合理运用综合物探方法,机器学习等技术手段结合区域地质资料探明了吉林省中西部的地热分布特征、地热成因规律并确定优秀地热靶区,为吉林省中西部地热资源开发利用指明方向。