中国,这片广袤的陆地,蕴藏着丰富的地热资源和温泉资源。这些资源不仅为人们的生活提供了便利,还为旅游业和能源产业带来了巨大的发展潜力。图1 中国陆区温泉分布及地热系统分布示意图
地热系统特征:该区域处于地中海—喜马拉雅地热带,是印度板块与欧亚板块碰撞的结合带,地壳运动极为活跃,地热活动强烈。深部热储温度高,热流值大,地热梯度大,通常伴有强烈的水热活动现象,如喷泉、喷气孔、沸泉等。温泉分布情况:西藏已发现水热活动区600余处,其中有350余处已经初步调查,拥有发育沸泉近100处 。比较著名的有羊八井温泉,位于当雄县境内,是中国最大的高温地热田之一,水温最高可达93℃,井口压力0.46MPa,汽水混合物总量达1500t/h左右,发电潜力巨大。拉萨德宗温泉,水温40℃左右,含有多种对人体有益的矿物质,对皮肤病、关节炎等有一定的疗效。此外,还有日喀则的拉孜温泉等。云南是中国已探明温泉最多的省份之一,滇西腾冲火山温泉区水热活动十分强烈,有大量热泉、沸泉和喷气孔等,水温多接近或超过当地沸点,如热海温泉,大滚锅水温高达96℃左右,还伴有壮观的水热爆炸和间歇喷泉等现象。川西地区的温泉也较为集中,如康定的二道桥温泉、海螺沟温泉等,水温较高,水质优良,含有多种矿物质。图2 西藏天然喷泉喷发地质景观
地热系统特征:位于太平洋板块与欧亚板块的边界,为西太平洋岛弧型地热亚带的一部分,地壳运动活跃,第四纪火山强烈,地震频繁。地下热水温度高,热储层主要由火山岩和侵入岩组成,地热流体中含有丰富的矿物质和气体。温泉分布情况:全省温泉有98处
,主要集中在台北、新北、宜兰、花莲等地区。著名的有文山温泉,位于台北市士林区,水温在40℃至50℃之间,水质清澈,富含矿物质,是台湾著名的温泉胜地之一。阳明山温泉,位于台北市阳明山国家公园内,水温在70℃至80℃之间,有多个泉眼,泉水呈酸性,对皮肤病、风湿痛等有一定的疗效。此外,还有北投温泉、苏澳冷泉等。地热系统特征:位于太平洋板块与欧亚板块交接带以西中国大陆内侧,没有现代火山作用,但自中生代以来,地壳运动活跃,深断裂发育,伴有大规模中酸性岩浆活动。地热资源主要受断裂构造控制,热储层多为花岗岩和火山岩,地热能通过地下水的深循环和传导作用形成。温泉分布情况:集中分布的温泉有500余处,温泉水温大部介于40-80℃之间,也有少量的在80℃以上 。广东是温泉资源极为丰富的省份之一,素有 “温泉之乡”的美誉,全省已发现温泉300多处
。如丰顺县素有 “九汤十八礤”之称,有邓屋、丰良、汤坑等9个地热田。惠州的龙门温泉,水温较高,水质优良,含有多种对人体有益的矿物质。福建山脉纵横的地形赋予了优越的地热条件,全省已发现温泉170多处 ,福州三分之一的中心城区都分布着地热资源,号称 “泡在温泉里的城市”,如福州的古三座温泉、源脉温泉等。此外,浙江、海南等省也有不少温泉分布,如浙江的宁海森林温泉、海南的兴隆温泉等。地热系统特征:多为中低温传导型地热系统,地热资源主要受地质构造和沉积盆地的控制,热储层多为沉积岩,地热能通过传导方式传递到地表。地热梯度相对较小,水温一般在25℃至90℃之间。温泉分布情况:松辽盆地、渤海湾盆地、江汉盆地、渭河盆地以及众多山间盆地均有分布。例如,位于渤海湾盆地的河北雄县,是中国中低温地热供暖规模较大的地区之一,中国石化利用当地丰富的地热资源,打造了全国首座 “地热清洁供暖无烟城”。天津也是中低温地热供暖规模较大的城市之一,利用地热资源进行供暖、制冷和温泉洗浴等。陕西的咸阳地热田,出水温度多在90℃至100℃,最高可达120℃,是中温地热资源。此外,四川盆地的成都平原、塔里木盆地的边缘地区等也有一定数量的温泉分布。图3 川西泉华滩地质(火山型温泉周边常有泉华出现)
地热系统特征:东北地区地处板块内部,地热活动相对较弱,地热系统多为中低温型,主要受断裂构造和岩石圈厚度变化的影响。温泉分布情况:辽宁本溪是“中国温泉之城”,温泉资源丰富,如本溪的汤沟温泉,水温在40℃至60℃之间,水质清澈,含有多种矿物质,对人体有一定的保健作用。吉林长白山聚龙温泉,位于长白山天池脚下,水温在60℃至80℃之间,冬季下雪后景色优美,温泉与雪景相互映衬,吸引了众多游客。黑龙江也有一些温泉分布,如五大连池温泉,水温在30℃至40℃之间,含有多种对人体有益的微量元素,对皮肤病、关节炎等有一定的疗效。图4 吉林长白山聚龙温泉
地热系统特征:华北地区地热资源丰富,主要受构造运动和岩石性质的影响。地热系统类型多样,既有中低温传导型,也有局部的高温对流型。温泉分布情况:北京昌平区小汤山和延庆区分布着自涌温泉,小汤山温泉水温在40℃至60℃之间,水质优良,含有多种矿物质,是著名的温泉疗养胜地。河北的雄县、霸州市、固安县先后被评为“中国温泉之乡”,地热资源开发利用程度较高。此外,山东半岛也有一些温泉集中分布,如威海、青岛等地,温泉水温在40℃至70℃之间,对人体有一定的保健作用。地热系统特征:华中地区地热资源分布相对较广,主要受断裂构造和岩石层结构的控制。地热系统多为中低温型,水温适中,水质较好。温泉分布情况:湖北咸宁的温泉资源丰富,有“中国温泉之都”的称号,全市已发现温泉19处,水温在40℃至60℃之间,含有多种对人体有益的矿物质。湖南汝城县热水镇建立了综合性示范基地,温泉水温在90℃左右,是湖南省水温最高的温泉之一。此外,河南的鲁山温泉、安徽的巢湖半汤温泉等也有一定的知名度。地热系统特征:华东地区地热资源丰富,主要受构造运动和岩石性质的影响。地热系统多为中低温传导型,热储层多为沉积岩和花岗岩。温泉分布情况:江西宜春的温汤温泉,水温常年保持在68℃至72℃,含有硒等多种对人体有益的微量元素,是世界上因地制宜利用中低温地热水发电的典范。此外,江苏的汤山温泉、天目湖温泉等也有一定的知名度。中国的地热及温泉资源具有广阔的发展前景和利用价值。随着人们对生活品质和健康需求的不断提高,地热及温泉资源的开发与利用越来越受到人们的关注和重视。地热供暖是利用地热资源进行供暖的一种方式。在中国北方地区,由于冬季气温较低,供暖需求较大,而传统的燃煤供暖方式又存在环境污染和能源浪费等问题。因此,利用地热资源进行供暖成为了一种新型的清洁能源供暖方式。中国北方地区的许多城市已经开始推广使用地热供暖系统,如北京、天津等地。这些系统利用地下热水或地热流体进行供暖,具有高效、环保、节能等优点。地热发电是利用地热资源进行发电的一种方式。在中国的一些地区,如西藏、云南等地,地热资源十分丰富,具有极高的利用价值。这些地区已经开始建设地热发电站,利用地下热水或地热流体进行发电。地热发电具有高效、环保、稳定等优点,是未来清洁能源发展的重要方向之一。温泉旅游是利用温泉资源进行旅游开发的一种方式。在中国各地,尤其是温泉资源丰富的地区,温泉旅游已经成为了一种重要的旅游形式。人们可以在温泉中放松身心,享受温泉带来的舒适和愉悦。同时,温泉旅游还可以促进当地经济的发展和就业的增加。温泉疗养是利用温泉资源进行医疗保健的一种方式。在中国各地,尤其是温泉资源丰富的地区,温泉疗养已经成为了一种重要的医疗保健形式。人们可以通过泡温泉来缓解身体疲劳、促进血液循环、增强免疫力等。同时,温泉疗养还可以辅助治疗一些慢性疾病,如关节炎、皮肤病等。深大断裂是温泉分布的重要控制因素。断裂带为热流体提供了上升的通道,使得深部被加热的地下水能够到达地表形成温泉。例如,在藏南 - 滇西地区,喜马拉雅主边界断裂等众多断裂构造控制了当地温泉的分布。这些断裂使得地下水能够下渗到深部的热源附近,被加热后再沿着断裂上升。褶皱构造也会影响温泉分布。在一些褶皱地区,岩石层的弯曲和变形会导致岩石孔隙度和渗透率的变化。在背斜顶部,岩石受张力作用,孔隙度增大,有利于地下水的储存和流动,当有深部热源存在时,就可能形成温泉。相反,在向斜底部,岩石受挤压,孔隙度减小,但如果有合适的断裂通道,热流体仍然可以通过断裂上升形成温泉。不同的岩石类型对地热系统和温泉分布有重要影响。花岗岩地区由于其裂隙发育,地下水容易下渗和储存。花岗岩本身的热导率相对较高,在有深部热源的情况下,能够较好地传导热量,使得地下水被加热形成温泉。例如,福建、广东等地的许多温泉分布在花岗岩地区。碳酸盐岩地区,其化学性质活泼,在热流体的作用下容易发生溶解和沉淀反应。热流体在碳酸盐岩地区流动时,会改变其化学成分,同时碳酸盐岩的孔隙和溶洞等也为热流体的储存和流动提供了空间。在一些岩溶地区,也有温泉分布,其温泉水的成分与碳酸盐岩的相互作用密切相关。地下水的补给、径流和排泄条件对温泉的形成和分布至关重要。充足的大气降水是地下水的主要补给来源,在降水丰富的地区,如东南沿海和藏南 - 滇西地区,地下水能够得到充分的补给,为温泉的形成提供了物质基础。地下水的径流方向受地形和地质构造的控制。在山区,地下水一般从高海拔向低海拔径流,当遇到断裂等通道时,就可能上升形成温泉。在平原地区,地下水的径流相对平缓,但在有深部热源和合适的通道时,也会形成温泉。地下水的排泄方式主要是通过泉水(包括温泉)、河流和蒸发等,温泉就是地下水排泄的一种特殊形式。目前,中国陆区地热系统的开发利用主要集中在温泉旅游和城市供暖两个领域。在温泉旅游方面,全国各地的温泉度假区如雨后春笋般涌现。这些度假区不仅提供温泉洗浴服务,还配套了餐饮、住宿、休闲娱乐等设施。例如,广东从化温泉度假区、云南腾冲热海温泉度假区等,每年接待大量游客,成为当地旅游经济的重要增长点。在城市供暖领域,一些北方城市如北京、天津、大庆等,利用地热资源进行冬季供暖。通过钻井提取地下热水,经过换热后将热量输送到居民家中,这种供暖方式不仅环保,而且能有效降低对传统能源的依赖。此外,在一些农业领域,地热资源也被用于温室种植和水产养殖,利用地下热水的热量来保持温室的温度和养殖池的水温,提高了农业生产效率。随着对清洁能源需求的不断增加和技术的进步,中国陆区地热系统的开发利用前景广阔。在地热能发电方面,虽然目前在中国陆区的应用还比较有限,但在一些高温地热系统区域,如藏南地区的羊八井,有进一步扩大发电规模的潜力。通过改进发电技术,提高地热能转化为电能的效率,可以为当地提供更多的电力资源。在中低温地热系统的开发利用方面,除了现有的供暖和旅游用途外,还可以拓展到工业领域,如利用地热能进行烘干、制冷等工业过程。同时,加强对地热资源的综合利用,如将地热供暖后的尾水用于灌溉、景观用水等,可以提高地热资源的利用效率,减少浪费。此外,随着人们对健康和休闲的重视,温泉旅游市场还有很大的发展空间,开发具有特色的温泉疗养产品和生态温泉旅游项目将是未来的一个发展方向。中国陆区地热系统类型多样,包括对流型和传导型,温泉分布广泛。其分布受到地质构造、岩石类型和水文地质等多种因素的综合影响。目前,中国陆区地热系统的开发利用已经在温泉旅游和城市供暖等领域取得了一定的成效,但在发电和工业利用等方面还有很大的潜力可挖。未来,需要进一步加强对地热资源的勘探、开发和综合利用,在满足能源需求的同时,实现经济、社会和环境的可持续发展。同时,在开发利用过程中,也要注重对地热资源和生态环境的保护,确保地热资源的长期稳定供应。致谢:中国地质调查局、环保在线、抖音百科、百度百科等,百度及微信等网络媒体。