地熱田

它一般包括熱儲、蓋層、熱流體通道和熱源四大要素，是具有共同的熱源，形成統一熱儲結構，可用地質、物化探方法圈閉的特定範圍。

無論經歷了多麼長的歷史時期以及多麼複雜的地質過程，地熱的熱量能夠富集在一起，和其他礦產一樣若能構成一個“田”，就必須具備三個要素。即：有大量熱輸出的天然熱源、有滲通性良好的熱儲層(含水層)和緻密的蓋層。

1、熱源。

一般公認熱源是地殼裡發生的岩漿侵入活動，其深度通常在7~15km，其溫度約在600-900℃。當前，世界各地所有著名的“商業性開發”熱田都位處中新世到第四紀有過火山活動或仍然有火山活動的地區。有的熱田如日本、墨西哥中部分佈的熱田，實際上就位於或者接近於火山，但另有一些熱田，如義大利的拉德瑞羅與近代火山活動中心沒有直接的區位聯繫，儘管如此，拉德瑞羅熱田還是位於巨大的第勒尼安火山的北部範圍內。因此，蒸汽田不是位於活火山區就是位於休眠火山區。

在活火山區，岩漿通過深大斷裂系統侵人地表。簡單地說，堅硬岩石的斷裂為上升岩漿流提供了通道，而塑性岩石如黏土等則可能通過重力作用流入斷層空隙，並從上方使之封閉。岩漿侵入的能量足以穿透堅硬岩石中的斷層系統，但它不能穿透塑性岩石構成的覆蓋層。在這種情況下，岩漿可能侵入至堅硬岩石與塑性岩石間的交接面而止步。這種潛火山作用可能在沒有近代火山活動的地區發生，同時更有可能在巨厚層塑性岩層的構造單元中，如濁流岩系（復理岩、硬砂岩）中發現，拉德瑞羅和蓋瑟爾斯兩個主要的干蒸汽田均屬此狀。

岩漿侵入而未形成現代噴發活動，在酸性岩火山區普見，也可能在基性岩火山區出現。這樣的岩漿侵入為位於火山之上或其附近的中部熱田提供了熱源。

2、儲熱層(簡稱熱儲)。

能夠富集和儲存地熱能，並使載熱流體做對流運動的地下場所。如果儲存的熱流體為蒸汽，則稱蒸汽儲，如果是熱水，則可稱熱水儲。熱儲的底部就是加熱帶的頂部。加熱帶一般都是具有強大而持續的傳導熱流為補充源。

任何透水的岩性均可作為良好的地下熱儲，岩石類型並不存在專屬性。蓋瑟爾斯熱儲層是具有裂隙透水性的硬砂岩；拉德瑞羅熱田是具有岩溶透水性的碳酸鹽岩；懷拉開熱田是上覆有流紋岩及浮石角礫岩的裂隙熔結凝灰岩；大岳熱田是透水的火山凝灰岩等。

3、蓋層。

指儲熱層或含水層之上所覆蓋的不透水或弱透水岩層，它在熱田構成中主要起隔熱隔水的圈閉作用。所有產出蒸汽的地熱田都有蓋層，有的熱田蓋層由原生的不透水層構成，如懷拉開熱田的休卡湖相的構造，塞羅普列埃托熱田的三角洲黏土等。也有一些熱田原來無蓋層，經過長期的水熱活動，使上覆鬆散的沉積物發生水熱蝕變，或熱水所含的礦物質發生沉澱，使鬆散沉積物轉變為不透水的泉膠岩層，形成自我封閉的蓋層。

地熱田的形成是經過一系列的地質作用，諸如火山作用、岩漿活動、斷裂活動及沉積作用等因素綜合影響的結果，同時也受地質、水文地質、地球熱狀態等因素的控制。

分佈在環球地熱帶的所有地熱田，在形成過程中都具有很多共性特徵及條件，那就是：

(1)地熱田的淺部，存在著正在冷卻的火山物質和侵入的岩漿體等，構成熱田強大的熱源；

(2)地熱田的表部，有緻密的火山岩等或塑性岩石所形成具有很強的隔熱保溫蓋層書；

(3)蓋層之下具有透水性良好的孔隙、裂隙或岩溶熱儲；

(4)基底有裂隙發育的構造斷裂帶，為地下熱水和地熱蒸汽上升運移提供良好通道；

(5)地熱田所在地區的熱流和地溫梯度都明顯高於地殼的平均值，一般要高出幾倍，甚至十幾倍；

(6)地熱田泄漏區出露的水熱活動不僅溫度高而且強烈，大量的沸泉、噴氣孔、硫質氣孔、間歇泉、冒汽地面、沸泥塘以及硅質泉華、強烈水熱蝕變現象於泉區內普見；

(7)地熱田的水質主要為氯化物及硫酸鹽型，並富含硅酸、氟以及偏硼酸、砷，鋰等元素為特徵。氣體組分主要以二氧化碳和硫化氫為主，個別有甲烷存在。大部分熱水水質的酸鹼度呈酸性或強酸性反應。物質組分主要來源於水一岩反應中的溶濾作用及熱力變質作用，也有來自上地幔的噴氣作用；

(8)根據氫氧同位素測量的地球化學證據，證實地熱儲中至少有90%的水是來源於大氣降水，當然也不排除為量不多的岩漿蒸汽穿過基岩的斷裂和裂隙滲入到儲熱層來，這一部分水的含量不超過5%；

(9)伴生礦床及現代成礦作用主要有汞、硫磺、黃鐵礦、輝銻礦等。

地熱田有熱水田、濕蒸汽地熱田、干蒸汽地熱田等之分。

熱水田屬水熱型地熱田，產出非飽和態地下熱水的地熱田，為含有溫度60~100℃的熱水儲地熱田。這類熱田中的增溫梯度變化範圍，可從正常的每公里33℃到正常值的兩倍或更高。熱水田的地質情況與冷的地下水系統很相似，其不同之處在於前者是靠地熱梯度值增溫成熱水。熱水田有封閉型(自流型)，也有開放型(沒有蓋層)。低溫熱水田十分普遺。值得從事生產性開發研究的地區所具備的條件應是:

(1)深度小於2000m，水溫至少60℃。熱水儲層大的地區；

(2)熱流值至少在2.2HFU(約高於全球平均值1. 5HFU的60%)；

(3)單井涌水量大。

濕蒸汽地熱田屬水熱型熱田，即高溫熱水田或以液態水為主的熱田。熱田一般含有的承壓熱儲的水溫超過100℃，是適於經濟開發最一般的熱田。

世界上已經進入商業開發的紐西蘭懷拉開、墨西哥塞羅普列埃托、冰島的雷克雅未克地區、美國索爾頓湖、日本大岳等均屬這類熱田。當高溫熱水從鑽井中上升到地面時，其壓力迅速下降，一部分熱水擴容汽化成蒸汽，因此井口流體將是處於飽和狀態下的水佔優勢的汽水混合物。不同熱田的汽水比各異，甚至同一熱田內的生產井比例也不一樣，具體取決於深部流體的焓和井口的壓力。濕蒸汽田主要用於發電。

又稱干飽和蒸汽地熱田或簡稱干汽田。系指在井口產出壓力超過大氣壓的不含液態水的干飽和蒸汽地熱田。濕蒸汽熱田經歷大規模開採后，由於壓力漏斗形成，在含水層的頂部往往形成擴容空間，水面以上出現干飽和蒸汽，在這種情況下，濕蒸汽田便轉變為干蒸汽熱田。

被開發的有拉德瑞羅(義大利)、蓋瑟爾斯(美國)以及松川(日本)等熱田均屬此類型。這類熱田也主要用於地熱發電。

在一定地質條件下的“地熱系統”和具有勘探開發價值的“地熱田”都有它的發生、發展和衰亡過程，絕對不是只要往深處打鑽，到處都可發現地熱。作為地熱資源的概念，它也和其它礦產資源一樣，有數量和品位的問題。就全球來說，地熱資源的分佈是不平衡的。明顯的地溫梯度每公里深度大於30℃的地熱異常區，主要分佈 在板塊生長、開裂-大洋擴張脊和板塊碰撞，衰亡-消減帶部位。環球性的地熱帶主要有下列4個：

（1）環太平洋地熱帶 它是世界最大的太平洋板塊與美洲、歐亞、印度板塊的碰撞邊界。世界許多著名的地熱田，如美國的蓋瑟爾斯、長谷、羅斯福；墨西哥的塞羅、普列托；紐西蘭的懷臘開；中國的台灣馬槽；日本的松川、大岳等均在這一帶。

（2）地中海一喜馬拉雅地熱帶 它是歐亞板塊與非洲板塊和印度板塊的碰撞邊界。世界第一座地熱發電站義大利的拉德瑞羅地熱田就位於這個地熱帶中。中國的西藏羊八井及雲南騰衝地熱田也在這個地熱帶中。

（3）大西洋中脊地熱帶 這是大西洋海洋板塊開裂部位。冰島的克拉弗拉、納馬菲亞爾和亞速爾群島等一些地熱田就位於這個地熱帶。

（4）紅海一亞丁灣一東非裂谷地熱帶 它包括吉布地、衣索比亞、肯亞等國的地熱田。除了在板塊邊界部位形成地殼高熱流區而出現高溫地熱田外，在板塊內部靠近板塊邊界部位，在一定地質條件下也可形成相對的高熱流區。其熱流值大於大陸平均熱流值1.46熱流單位，而達到1.7～2.0熱流單位。如中國東部的膠、遼半島，華北平原及東南沿海等地。

中國開發利用地熱田的有台灣、西藏、雲南、廣東、北京、天津、河北等地。其中西藏羊八井地熱田所釋放的能量高達10000千卡/秒，溫度140—172℃，最大蒸氣田的熱顯示區達21萬平方公里，發電10000千瓦，已成為拉薩的穩定電源。

1988年元月，中國地礦部門又在西藏拉薩附近的羊應鄉打出了201.8℃、工作壓力為9.1個大氣壓的高溫地熱流體井，單井發電潛力高達5000—6000千瓦，是中國迄今打出的第一眼超過200℃的高溫地熱井。羊應鄉地熱田距羊八井西南45公里，海拔4500米。西藏地處歐亞板塊和印度板塊的碰撞邊界，岩漿活動、地震活動和水熱活動十分強烈，形成了世界著名的喜馬拉雅地熱帶。

羊應鄉大於200℃地熱流的勘探成功，不僅為西藏能源建設提供了一個新的後備基地，而且也是整個“地中海——喜馬拉雅地熱帶”地球科學研究的重要突破。它將促使科學家們重新認識喜馬拉雅地熱帶中地熱系統的機制，揭開地熱田內部活動的奧秘。

河北懷來縣后郝夭地熱田也已用來作為小型發電。京、津、唐平原地熱資源也比較豐富，據統計，在50000平方公里；範圍內圈定了四個熱異常區，面積約6800平方公里；其中3000米以淺的地熱資源總量為1.2兆千卡，相當171億噸標準煤的能量，而2000米以淺為0.72兆千卡，相當102億噸標準煤的能量。

牛駝凸起、雄縣、新城、固安、永清一帶（均位於京、津、唐平原的中部）530—2000米的深度內，單井出水量達400—1000立方米/日以上，水溫70—85℃。地下熱水一般可分為五級，即：極高溫（>100℃）、高溫（80—100℃）、中高溫（60—80℃）、中溫（40—60℃）、低溫（25—40℃）。

2020年12月15日，內蒙古自治區自然資源廳公布消息說，自治區地熱資源勘查取得重大成果，其中內蒙古中西部地區發現我國少有的特大型地熱田。