我国中西部地区地热资源特点及开发利用建议

我国中西部地区地热资源特点及开发利用建议

中国地质科学院地质力学研究所 黄尚瑶

2004年08月04日

1.导言

地热资源是一种十分宝贵的综合性矿产资源，其功能多，用途广，不仅是一种洁净的能源资源，可供发电、采暖等利用，而且，还是一种可供提取溴、碘、硼砂、钾盐、铵盐等工业原料的热卤水资源和天然肥水资源，同时还是宝贵的医疗热矿水和饮用矿泉水资源以及生活供水水源。

地热资源的综合开发利用经多年实践表明，其社会、经济和环境效益均很显著，在发展国民经济中已显示出越来越重要的作用。我国政府有关机构、地矿与石油、煤炭等部门十分重视地热资源的勘查研究和开发利用，每年调拨大量资金，除发展高温地热资源的发电利用外，同时也发展中低温地热资源的直接利用，即以西部的藏南与滇西、华北及东南沿海一带形成的"三大片"地区，作为全国地热勘查研究和开发利用的重点地区，并与典型地热田试验性开发利用示范点相结合，取得了重大成果，推动了全国地热资源开发利用的发展。

90年代至21世纪初，由于地热开发利用效益显著，地热市场不断拓宽，增强了投资商对商业性地热开发的信心，大大加快了全国各地包括我国中西部地区地热资源的勘查开发速度。近年来，随着我国向西部转移的战略目标的实施，中西部地区的地热工作已逐步得到加强，并已取得显著进展。目前，在地热发电、采暖、温室、养殖、康复医疗、旅游、提取化工原料以及瓶装矿泉水等方面已获得广泛利用。本文阐述了我国中西部地区地热资源特点及开发利用概况，提出了进一步开发利用的建议。

2．地热资源特点

从全球构造看，中国中西部的大部分地区处在欧亚板块内部地壳隆起区和地壳沉降区，分别形成板内隆起断裂型及板内沉降盆地型中低温地热资源。滇西、川西及藏南地处欧亚板块和印度洋板块的碰撞边界，对形成板缘岩浆活动型高温地热资源极为有利。在上述大地构造环境下，形成了中西部具有不同温度、矿化度和特殊化学成分的地热资源。既有高温蒸汽资源及中低温地下热水，又有淡热水、高矿化热卤水及热矿水，为地热资源的综合开发利用提供了资源保证。

2·1温泉资源

据黄尚瑶等人（1993）[1]，全国水温在25°C以上的温泉总数为2796处，其中有2004处分布在我国中西部地区，包括晋、蒙、豫、鄂、湘、桂、陕、宁、甘、青、新、川、渝、黔、滇、藏16个省、市、自治区，占全国71.7%。我国中西部地区拥有温泉资源的市县数为455个，是全国市县总数（681个）的2/3。

此外，在我国迄今发现的水温≥100℃（或当地沸点）的93处沸泉中，有81处集中分布在藏南、滇西及川西地区，分别为45、27及9处，其中包括世界罕见的间歇喷泉。而且，藏南、滇西及川西地区的温泉数1140处[2]在全区温泉总数（2004处）的1/2以上。据宾德智，（2003）[3]，我国西南部地区地热资源最为丰富，已探明可利用的地热总量占全国51.05%，中南地区占15.89%。

综上所述，我国中西部地区温泉资源的分布具有西南部温泉分布密集、水温高、显示类型多及在其以北、以东地区温泉分布稀疏、水温低、显示类型单一等特征，具有从我国大陆西南边缘向内陆由高温温泉带逐步过渡到中低温温泉带的总趋势。这一特征与我国中西部地区所处的大地构造环境密切相关：其西南部边缘处在欧亚和印度洋两大板块的碰撞边界；中西部大部分地区均处在欧亚板块内部。沿板块边界，构造活动强烈，具有高热背景，形成了我国温泉数量最多、延伸最长、规模最宏伟的一个高温温泉密集带--藏滇地热带[4，5，6]。而在板内地壳隆起区，构造活动性较弱并具有低热背景，因而多形成沿断裂带展布的中低温温泉密集带，其规模小，水温低，如沿南北构造带展布的滇川温泉密集带--滇川地热带、秦岭-祁连山温泉密集带及新疆北天山温泉密集带等。

由于中西部处在不同的大地构造环境下，分布在上述板缘高温地热带和板内中低温地热带的温泉，因区域构造、热背景、热源性质以及水文地质条件等不同，地表地热显示类型、温泉的温度、矿化度和水化学特征等，都有着显著的差异。

2·2盆地型地热资源

全国面积在10万km2以上的中、新生代沉积盆地有9个，其中，有5个分布在我国的中西部地区，即鄂尔多斯盆地、四川盆地、柴达木盆地、准噶尔盆地和塔里木盆地等。我国中西部还分布有如汾渭、银川、昆明、西宁等面积较小的新生代沉积盆地。由于中西部大部分地区处在欧亚板块内部，构造活动性较弱，并具有低热背景，因此，在盆地深部，多形成沉积盆地型中低温地热资源。

我国各类盆地的地温梯度、3000m深地温及大地热流值有由东到西由高到低的总体变化趋势，如地温梯度，东部、中部及西部分别为30~40、24~26及18~27℃/km；3000m深地温分别为70、60及50℃；大地热流值，东部为60~75mW/m2，中部为50~60mW/ m2，西部为40~60 mW/ m2。由此可见，东部明显高于西部，而中部为过渡值。此外，各类地热资源的温度、矿化度、水化学成分等有由东向西，水温由高到低、矿化度由低到高、水质类型由HC03·C1－Na型，Cl·HC03－Na·Ca型，S04·Cl－Na·Ca型及S04－Na·Ca型，逐步过渡到Cl－Na型及Cl－Na·Ca型以及资源条件"东部优于西部"的总体变化特征。这一特征与盆地的形成、演化及其地质构造、盆地的古今水文地质条件以及盆地地层的成因、岩性及其结构等密切相关[7,8]。

3·地热资源开发利用溉况

随着我国向西部转移的战略目标的实施，中西部地区的地热工作已逐步得到加强，并已取得显著进展。目前，在地热发电、采暖、温室、养殖、康复医疗、提取化工原料、旅游以及瓶装矿泉水等方面已获得广泛利用。

3·1地热发电

我国拥有150℃以上的高温温泉区近百处，集中分布在藏南、滇西和川西地区，成为我国开发利用高温地热能资源最有远景的地区。著名的羊八井地热田是我国兴建的第一座地热电站，自1977年9月建成试验发电以来，目前装机容量已达25.15MW，占拉萨电网总装机容量的41.5%，在冬季枯水季节，地热发电出力占拉萨电网的60.0%，成为其主力电网之一。朗久电站和那曲电站是我国兴建的第二和第三座电站，其装机容量分别为2.0MW及1.0MW，已停止运行。湖南省宁乡灰汤地热田已建成小型地热电站，情况不明。

3·2地热采暖

近年来，我国地热采暖有很大的增长，尤其在北方，如北京、天津、大港、任丘、大庆、西安、咸阳、开封等地，取得了良好效果，既节约了常规能源，又减少了环境污染。近10年来，西安地热田勘查工作不断加强，目前已成井120余眼，供暖面积已过1000000m2[9]。咸阳地热田自1993年打成第一眼地热井以来，现已成井18眼，利用地热采暖的面积已过400000 m2[10]。开封地热田于1991年由河南省地矿厅打井公司施工完成了第一眼地热井，现已打井60余眼，在省内率先进行地热供暖开发，供暖面积达120000m2[11]。

3·3地热农业利用

我国中西部大部分地区属农业区，无论是山区或平原地区，地热资源均十分丰富，为地热在农牧副渔等方面的广泛利用提供了优越的资源条件。目前，地热资源已有效地利用于温室种植（蔬菜、花卉等）、水产养殖、禽类孵化、育雏、农田灌溉、育秧、繁育水稻等方面，效益显著。羊八井地热田除发电外，建造了面积达50000 m2的地热温室，种植西红柿、黄瓜、青椒等20余种蔬菜，取得良好效益。湖北英山的地热水已有效地利用于繁育水稻和水浮莲、育秧、灌溉、鱼类养殖等方面，使水稻的结实率由1971年的13.5%提高到98.6%。山西临猗县的吴王温泉，水温36℃，流量高达30000 L/s，矿化度0.80~0.13g/L，水中含硝酸铵0.34g/L。该温泉与陕西省合阳县的瀵泉连成一线，均属天然肥水，已用于农田灌溉，河南的临汝、鲁山上汤等温泉利用地热水灌溉农田，取得良好效果。利用地热水灌溉农田，不仅能使农作物早熟，而且还能增产。

3·4地热工业利用

我国中西部地区地热水中含有许多贵重的稀有元素、放射性元素、稀有气体和化合物，如：溴、碘、硼、锂、铷、铯、锶、镭、氦、重水和钾盐等，是国防工

业、原子能工业、化工工业及农业不可缺少的原料。目前仅在化工工业和轻纺工业等方面获得较好的利用。20世纪50年代末，石油部门在四川盆地中部打成一口基准井--蓬基井，揭露了埋藏于盆地深部的热卤水资源，以后陆续打成一批热卤井，除制盐外，还提取溴、碘等化工原料，至今已开采40余年，据近期调查，该井热卤水矿化度、水化学类型和微量成分的含量变化不大，动态稳定。湖北英山在20世纪70年代，就已将地热水利用于棉织、麻纺、缫丝、制革、制砖、造纸等目的，四川康定毛纺厂利用地热水洗毛；此外，在云南腾冲热海硫磺塘，采用掏洗方法提取硫磺，而在云南洱源县的九台（九气台）温泉区则直接挖取芒硝和自然硫等，均已取得良好效果。

3·5地热医疗与旅游

由于地热水具有较高的温度、特殊的化学成分、气体成分、少量生物活性离子以及放射性物质等，并在一些地热区形成矿泥，对人体具有明显的医疗、保健作用，用于医疗、保健早为人们所关注。我国地热医疗利用的历史十分悠久，目前已建立具有一定规模的温泉疗养院200余座。我国中西部的许多地区既拥有医疗矿水资源，又拥有温泉旅游观光资源，不少已成为著名的矿泉旅游疗养胜地，如陕西省临潼的华清池、河南省的汝州、内蒙古自治区的阿尔山、重庆市的南温泉和北温泉以及新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市的水磨沟、云南省的昆明市和西部的腾冲、西藏自治区的羊八井等地，均在温泉区建有疗养院。内蒙古自治区的阿尔山镇，人口不足8000人，但拥有温泉、冷矿泉等资源和优美的自然环境，据了解，每年接待旅游、疗养的人次可达30万。云南腾冲热海71医院利用地热蒸疗和浴疗，对治疗运动系统、神经系统、消化、呼吸系统、皮肤病、妇科、关节炎等20多种疾病有良好疗效。

近年来，随着我国城市建设和旅游业的发展，地热市场不断拓宽，地热医疗结合旅游、休闲、娱乐、度假的利用规模迅速扩大，据调查，我国中西部自20世纪90年代以来，地热探井的数量明显增加，对地热资源的开发利用因地而异， 其特点是：

（1）在已有地热井的地方，如四川大邑县花水湾的石油探井，经改造后将自流热水输送至7km以外的地方利用，现已建成为全国著名的温泉疗养地。

（2）通过较长距离（由数公里至十余公里）的输送，选择环境宜人、风景优美的地方，如谷地或河、湖畔，建立起园林式住宅区--温泉花园、温泉度假村或温泉乡都，如四川省峨眉的天颐温泉乡都、重庆市的"海兰云天"、"天赐"等温泉小区，利用地热水建有大小不等（数米至数十米）、温度不同、功能各异的温泉游泳池，供人们游泳、治病、健身，不仅大大提高了人们的生活质量和健康水平，而且，房价因有地热水而成倍增涨，社会、环境及经济效益得到提升。

（3）在一些已建有住宅小区的地方，地表无温泉出露，而且，以往也从未打过地热井，如重庆市的水天花园。为在当地寻找地热资源，地勘队伍进行了充分的地质论证，正确选定钻孔位置，在预定的深度上打出了地热水资源，为小区的

发展提供了资源条件，尽管房价上涨，住宅仍然销售一空，效益十分显著，现已规划了第二期、第三期建房工程和兴建温泉游乐设施等。

（4）增加了综合利用的内容，如在浴池中加上当归、枸杞子、芦荟等中药进行药物沐浴以及投入玫瑰花瓣、薄荷、牛奶等添加剂沐浴利用，达到医疗、健美、美容等目的。此外，在四川中部的蓬莱热卤田，高矿化热卤水十分丰富，除提取化工原料外还利用其特有的浮力建立卤水游泳池，将化工厂的热卤水与岩盐卤水混合，使其矿化度达到220g/L后输入游泳池利用，据说不会游泳的人也能躺在水池的水面上读报，或"修身养性"，别有情趣，这在我国尚属首次。

3·6矿泉饮料业

我国中西部地区的许多热矿水中，含有锂、锶、溴、碘、锌、硒等微量元素和碳酸气等，已分别达到我国饮用天然矿泉水国家标准，有的不只单项达标，而是多项达标，对人体具有良好的医疗保健作用。近年来，矿泉饮料业已取得一定进展，效益显著。贵州省已经评价的饮用天然温泉有25处，已在其中12处建立饮用天然矿泉水厂。在河南陕县温塘、郑州市等地均建有矿泉水厂[12]。

4·几点建议

（1）加强前期地质论证工作，提高钻井成功率：目前，地热开发市场仍在不断扩大，许多房地产商看准了这一市场，即使冒着极大的风险，也愿意投入大量资金进行地热钻探。近年来，各地地质队伍采用先进技术方法进行综合勘查，综合解释，切实开展前期地质论证工作，在进行充分论证的基础上，确定探采结合的地热井井位。实践表明，在多数情况下是成功的。尤其是在石油部门打过油气探井的地方打地热井，成功率较高，因有油气探井试油、试水成果。因此，有的地方根据石油探井提供的有关信息，包括含水层岩性、厚度、渗透性、水温、水化学等资料，选定井位，对地热资源的勘探开发起到了重要指导作用。有些地区的油气探井虽曾打出地热水，但多已封井，如前所述，四川大邑县花水湾的一眼废弃探井，经专家进行可行性论证后被打开，获得水温近70℃、自流量达7000余m3/d的自流热水。而在一些地方，由于地质构造复杂，勘查技术手段有限，致使钻探工作失利，大量资金流失。目前，就地热勘探工作的发展势头看，各地地热井越打越深，不仅在地热异常区打井，在非异常区也打，风险很大。因此，为提高钻井成功率，最大限度的减少钻探风险，做好前期地质论证工作取得必要的地质依据，是十分重要的。

（2）发展地热资源的直接利用和梯级利用：如前所述，我国中西部的大部分地区地热资源丰富，类型齐全，分布广泛，且多为中低温；高温地热资源仅分布在藏南、滇西和川西地区。据统计，我国中西部已经调查的2004处温泉中，有1580处水温介于25～60℃之间，占温泉总数的78.8%。而且，在16个省、市、自治区中，有重庆、成都、贵阳、昆明、西安、银川、西宁、乌鲁木齐等7个省会城市拥有中低温地热资源。因此认为，在我国中西部地热资源的开发利用方面，以发展中低温地热资源的非发电利用，即直接利用为宜，如在纺织，印染，造纸，空调，制冷，鱼类加工，奶制品、麦种、蔬菜、水果等烘干，孵化，繁育良种，

温室种植，水产养殖，繁育水浮莲，灌溉农田，发展农村沼气，化学提取以及采暖，沐浴，疗养，旅游，热供水，饮用等方面开展综合利用，以满足广大用户的需求。目前，在我国中西部的一些地热区，地热采暖后尾水的温度多在30～40℃之间，尚未充分利用就被大量排出，说明目前资源浪费的现象是较为普遍的。建议按不同温度开展地热资源的梯级利用，即根?quot;因地制宜，物尽其用"的原则，发挥资源优势，减少浪费，提高地热利用率。

（3）关于高温地热资源的发电利用问题：对一些高温温泉、沸泉以及间歇喷泉来说，发电利用并不是地热开发利用的唯一方向。比如间歇喷泉，它是在特定的地质构造背景下形成的，在世界范围内仅发现数处，如美国黄石公园的老实泉、冰岛大喷泉以及我国藏南的搭各加、谷露、查布和川西的热坑（茶洛）等，均属十分罕见的奇特景观。滇西腾冲是我国大陆唯一保存完好的火山温泉区，拥有罕见的火山、地热景观及珍贵的医疗矿泉水资源，腾冲又地处西南边陲，对发展国际旅游观光和医疗保健业具有重要开发价值。发展上述地热景观的非电利用，对于保护这类自然"瑰宝"更具有深远意义。据悉，腾冲地热发电利用问题虽经国内外专家多次考察论证，但仍存在很大争议。迄今，论证工作仍在进行中。目前认为，如在这类地区开展以发电为目的的地热勘查工作，建立电站，势必会破坏在漫长的地质发展过程中形成的地热景观，这在我国西部的地热开发中是有过教训的，其后果将不堪设想。在温泉区随意打井，乱采滥挖，在许多国家是被禁止的，是有"法"可依的。因此，建议我国有关部门尽快立法，使大自然赋予人类的来之不易的地热景观得以保护下来，留传后代。

（4）合理开采，有效保护，实现地热资源的可持续开发：地热资源是可再生的能源资源，同时又是有限的资源，其补给的过程是极其缓慢的。在我国中西部的一些地热田，如羊八井、西安、昆明、郑州等地，由于过量开采而引起水位持续下降，有的地方已导致资源枯竭，严重影响到地热田的寿命[13]。羊八井地热田于1991年所测地面最大沉降值达176.6mm，生产井的汽化面已下降20～45m，92℃泉、河心沸泉等地表地热显示消失了、热水湖不热了。西安东南郊地区水位已降至井口以下120m左右[14]，昆明地热田水位以年均1m的速度持续下降。为保持地热井水量和水压的稳定及防止地热尾水对环境的影响，一方面要加强管理、采取限量打井、限制开采量等措施，合理开采、有效保护，另一方面，需结合地热田具体条件，反复进行回灌试验取得可靠参数，以确保地热资源的可持续开发。

5·结论

（1）我国滇西、川西及藏南等地处在欧亚板块和印度洋板块碰撞边界，有利于形成板缘岩浆活动型高温地热资源，地表显示类型主要有沸泉、沸喷泉、间歇喷泉、喷气孔、高温温泉等。而中国中西部的大部分地区处在欧亚板块内部，分鹦纬陕∑鸲狭研图俺两蹬璧匦椭械臀碌厝茸试础T谡庖淮蟮毓乖旎肪诚拢纬闪酥形鞑坎煌露取⒖蠡群吞厥饣С煞值牡厝茸试础?

（2）我国中西部地区地热资源丰富，既有高温蒸汽资源及中低温地下热水，又有淡热水、高矿化热卤水及热矿水，为其在地热发电、地热采暖、温室种植、

水产养殖、干燥、纺织、印染、制冷、空调、提取化工原料以及医疗、旅游、瓶装矿泉水等方面的综合利用和梯级利用提供了资源保证。

（3）地热资源是一种宝贵的综合性矿产资源，其功能多、用途广，既是热能水，又是工业原料水和医疗矿泉水。我国中西部地区地热资源类型齐全，分布广泛，但目前经国家正规勘查评价的地热区仅为其中一部分，可望今后在地热资源勘查开发与利用方面获得地方政府和个体开发商更大的支持和更多的机遇，使这一宝贵资源在发展国家经济中发挥更大的作用。