自然界中巖石放射性元素在衰變過程中會釋放出熱能,是地球內(nèi)熱的重要來源之一。U、Th、~(40)K元素具有一定豐度、生熱量大和半衰期長(與地球形成時間相近)的特點,滿足地熱學研究意義。漳州地區(qū)位于中國東南部,是地震學研究的重點區(qū)域,也是我國陸區(qū)最具代表性的地熱帶之一,集中分布了東南沿海地帶主要的水溫相對較高的溫泉(為我國中溫溫泉水溫最高者,最高溫度超過120℃)。本文對漳州地區(qū)花崗巖開展了系統(tǒng)的熱導率、密度和放射性生熱元素含量測試,結果表明:所有51個花崗巖樣品U、Th和K元素含量范圍分別介于1.44~12.15ppm、8.29~38ppm和1.3~2.31%,平均值依次為6.39ppm、23.85ppm和1.75%。51個花崗巖樣品放射性生熱率介于1.13~4.97μW/m~3,平均值為3.32μW/m~3。20個花崗巖巖芯樣品生熱率為1.13~3.57μW/m~3,平均值為2.75μW/m~3,隨垂向深度增加而波動頻繁。區(qū)域花崗巖樣品熱導率介于1.72~4.54W/mK,平均值為2.83W/mK。整體花崗巖樣品密度測試結果為2.31~2.81g/cm~3,平均值為2.61g/cm~3,樣品熱導率和密度均與世界范圍內(nèi)花崗巖平均值相近。通過本次研究并綜合前人地球物理學、地質(zhì)學和地熱學研究成果,得出地殼各部分生熱率依次為放射性集中層3.43μW/m~3、上地殼下部1.30μW/m~3、中地殼0.40μW/m~3和下地殼0.17μW/m~3。區(qū)內(nèi)地殼熱流(Q_c)和地幔熱流(Q_m)貢獻值分別為30mW/m~2、44mW/m~2,即Q_m/Q_c1,為典型的“冷殼熱�！毙蛶r石圈熱結構,模擬計算該地區(qū)熱巖石圈厚度在77-78km。本文充分收集并結合華東南地區(qū)研究資料,探討南嶺地區(qū)和東南沿海地區(qū)巖石圈熱結構特征的差異。研究表明,南嶺地區(qū)花崗巖放射性生熱為5.18μW/m~3,為高產(chǎn)熱花崗巖體(HPPG),東南沿海地區(qū)花崗巖平均生熱率為3.08μW/m~3,兩者對地表熱流值的貢獻率為55%~60%和40%~45%,分別為“熱殼冷�！焙汀袄錃後！毙蛶r石圈熱結構。綜合上述放射性地球化學、巖石圈熱結構研究結果以及前人研究資料,表明東南沿海地區(qū)在燕山晚期受古太平洋板塊俯沖方式轉變的影響,該區(qū)受到幔源巖漿底侵作用并伴隨有地殼重熔作用,殼-幔之間不僅有物質(zhì)交換,而且?guī)砹四芰哭D換,因此深部幔源熱成為該地區(qū)重要的熱源之一。本文認為漳州地區(qū)具有較好的地熱背景,地幔熱在地表熱能中占有較大比重,且?guī)r石圈熱結構不同于鄰區(qū)。因此,在研究該地區(qū)傳統(tǒng)地熱和干熱巖的同時,需要重點考慮區(qū)內(nèi)殼幔熱能分布、深部熱結構特征及與鄰區(qū)巖石圈熱結構的差異。
【學位單位】：東華理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：P588.121;P314
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 前言
    1.1 立題依據(jù)及背景
    1.2 研究目的與意義
    1.3 研究現(xiàn)狀
        1.3.1 巖石放射性地球化學研究現(xiàn)狀
        1.3.2 研究區(qū)地球物理研究現(xiàn)狀
        1.3.3 區(qū)域水文地熱學研究研究現(xiàn)狀
        1.3.4 國內(nèi)地表熱流調(diào)研現(xiàn)狀
        1.3.5 國內(nèi)外地熱開發(fā)現(xiàn)狀
    1.4 研究內(nèi)容與創(chuàng)新點
        1.4.1 研究內(nèi)容
        1.4.2 創(chuàng)新點
    1.5 技術路線及實物工作量
        1.5.1 技術路線
        1.5.2 實物工作量
2 區(qū)域地質(zhì)背景
    2.1 區(qū)域大地構造演化
    2.2 區(qū)域斷裂帶特征
    2.3 區(qū)域地層特征
    2.4 區(qū)域花崗巖分布及巖性特征
    2.5 研究區(qū)花崗巖巖石學特征
3 研究區(qū)花崗巖體放射性生熱特征研究
    3.1 放射性生熱原理
    3.2 樣品處理與實驗測試
        3.2.1 樣品處理
        3.2.2 實驗測試
    3.3 花崗巖體放射性生熱率特征
        3.3.1 生熱率計算方法與結果
        3.3.2 生熱率變化特征
        3.3.3 U、Th的熱貢獻率
    3.4 小結
4 巖石圈熱結構研究
    4.1 放射性集中層厚度
    4.2 巖石熱導率
    4.3 巖石生熱率
    4.4 地溫梯度
    4.5 地表熱流
    4.6 巖石圈熱結構殼幔分配
    4.7 熱巖石圈厚度
    4.8 小結
5 華東南地區(qū)巖石圈熱結構對比研究
    5.1 區(qū)域地質(zhì)特征對比
        5.1.1 南嶺地區(qū)
        5.1.2 東南沿海地區(qū)
    5.2 巖石學特征對比
        5.2.1 南嶺地區(qū)
        5.2.2 東南沿海地區(qū)
    5.3 地熱學特征對比
    5.4 巖石放射性地球化學特征對比
        5.4.1 野外伽馬值特征對比
        5.4.2 放射性生熱率特征對比
        5.4.3 巖體形成時代與放射性生熱率關系對比
        5.4.4 U、Th、K元素熱貢獻率特征對比
    5.5 巖石圈熱結構特征對比
    5.6 小結
6 結論
致謝
參考文獻
攻讀學位期間取得學術成果

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本文編號：2864425