[email protected]

地球科学研究

Journal of Earth Science Research

您当前位置：首页 > 精选文章

Journal of Earth Science Research. 2026; 5: (1) ; 10.12208/j.jesr.20260001 .

Using geo-electricity methods to analysis the dry hot rock geothermal energy
运用地电法进行干热岩地热能源分析

作者： 刘瑞杨 *

淄博职业技术大学，新能源与电气工程学院 山东淄博

*通讯作者： 刘瑞杨,单位：淄博职业技术大学，新能源与电气工程学院 山东淄博; ；

引用本文: 刘瑞杨 运用地电法进行干热岩地热能源分析[J]. 地球科学研究, 2026; 5: (1) : 1-11.
Published: 2026/9/1 17:00:14

摘要

本文围绕干热岩地热系统“源‑储‑盖”耦合地质特征开展梳理，剖析铀、钍、钾等放射性产热元素对地表大地热流的贡献机制，同时探讨氘、氧‑18、硼、锂稳定同位素追踪地下热流体运移路径的原理。对比大地电磁法（MT，探测深度1‑300 km）、音频大地电磁法（AMT，探测深度50 m‑3 km）以及可控源音频大地电磁法（CSAMT，探测深度50 m‑3 km）三类地电勘探手段，从探测分辨率、抗干扰性能与施工经济成本多角度展开对比。研究结果表明，在3 km以浅中等深度热储勘查工作当中，CSAMT方法可以兼顾采集信噪比与野外作业效率。结合苏北盆地、共和盆地已获取的CSAMT电阻率反演剖面成果，判定山东胶东中生代花岗岩分布带具备开发潜力；该区域大地热流高于70 mW/m2，隔热盖层厚度处于2.5‑3.5 km区间，可作为干热岩优先勘探靶区。

关键词： 干热岩；CSAMT；放射性生热率；大地热流；增强型地热系统；同位素示踪

Abstract

In this paper, the “source-reservoir-cap” combination characteristics of hot dry rock summarized systematically, and the contribution of radioactive heat-generating elements (U, Th, K) to terrestrial heat flow and the mechanism of stable isotope (D, 18O, B, Li) tracing thermal fluid migration are analyzed. The resolution, anti-noise ability and cost difference of MT (detection depth of 1-300 km), AMT (50 m-3 km) and CSAMT (50 m-3 km) geoelectric methods in deep thermal reservoir identification are compared. The results show that CSAMT has development potential at medium depth (70 mW/m2) and caprock thickness of about 2.5-3.5 km.

Key words： Dry hot rock; CSAMT; Radioactive heat generation rate; Earth heat flow; Enhanced geothermal system; Isotopic tracing

参考文献 References

[1] 那金,姜雪,姜振蛟.康定-老榆林地热系统氢氧同位素迁移数值模拟分析[J].地球科学,2021,46(07):2646-2656.

[2] Donald W. Brown, David V. Duchane, Grant Heiken, Vivi Thomas Hriscu. Mining the Earth’s Heat: Hot Dry Rock Geothermal Energy[M]. Springer Heidelberg Dordrecht London New York, 2012.

[3] Guiling Wang.Overview on hydrothermal and hot dry rock researches in China[J]. China Geology, 2018,2:273-285.

[4] Chuan Lu. Occurrence types and genesis models of hot dry rock resources in China[J]. Environ Earth Sci ,2017(76): 643-662.

[5] Yin W, Zhao Y, Feng Z. Experimental research on the rupture characteristics of fractures subsequently filled by magma and hydrothermal fluid in hot dry rock[J]. Renewable Energy, 2019, 139: 71-79.

[6] 陈作.国内外干热岩压裂技术现状及发展建议[J].石油钻探技术,2019,11(47):1-8

[7] Zhou Z, Jin Y, Zeng Y, et al. Investigation on fracture creation in hot dry rock geothermal formations of China during hydraulic fracturing[J]. Renewable Energy, 2020, 153: 301-313.

[8] 陈雄. 地球物理方法在干热岩勘查中的应用研究[D].吉林:吉林大学, 2016

[9] 毛翔. 世界干热岩地热资源开发进展与地质背景分析[J].地质评论, 2019, 65(6): 1462-1472.

[10] 郭盼. 湖北省干热岩地热资源赋存条件及远景分析[J].安全与环境工程,2019,27(6):48-68.

[11] 闫佰忠.山东省东营市东营区地热资源特征及储量评价[J].地质资源与勘查,2019,5:22-27.

[12] 马哲民,谭现锋,郝俊杰.多种测温方法在青海共和干热岩GR1井中的应用[J]. 探矿工程(岩土钻掘工程),2020, 47(12):42-48.

[13] 余小灿,刘成林,王春连.锂同位素地球化学在大陆地热体系研究中的应用[J].地球科学进展,2020,35（3）:246-258.

[14] 商宇航.基于瞬变电磁法和同位素测氡法的煤层综合探测[J].黑龙江科技大学学报,2020,30(1):15-21.

[15] 袁建飞.硼及硼同位素地球化学在地热研究中的应用[J]. 四川地质学报,2017,4（12）:686-691.

[16] 龚晓凌,葛雁. 南阳市碳酸盐岩地热流体同位素特征分析[J]. 陕西水利, 2019,5: 121-123.

[17] 罗绍强,徐琳,唐华．西藏日喀则市查孜地热田水化学及同位素特征研究［J］．中国地质调查,2020,7( 5) : 10-15.

[18] Kana J D, Djongyang N, Raïdandi D, et al. A review of geophysical methods for geothermal exploration[J]. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2015, 44: 87-95.

[19] 李忠平. 2020. 基于高密度电法温纳装置的三维电阻率反演应用. 地球物理学进展,35(3):0970-0975.

[20] 翟昆,高密度电法不同装置的勘探效果对比 [J]. 2020, (8): 161-162

[21] 杨震. 可控源音频大地电磁法在个旧西区深部地质结构探测中的应用[J]. 科学技术与工程,2020,20(26): 10605-10610

[22] 赵诚亮. MT法在文登地区干热岩资源勘查中的应用[J].工程地球物理学报, 2019 ,16(4):525-529

[23] Maithya J, Fujimitsu Y. Analysis and interpretation of magnetotelluric data in characterization of geothermal resource in Eburru geothermal field, Kenya[J]. Geothermics, 2019, 81: 12-31. 

[24] Yadav K, Shah M, Sircar A. Application of magnetotelluric (MT) study for the identification of shallow and deep aquifers in Dholera geothermal region[J]. Groundwater for sustainable development, 2020, 11: 100472.

[25] 马鹏鹏. 干热岩勘探开发技术现状和发展[J]. 工艺技术, 2020,11:221-222

[26] 张炯.音频大地电磁测深法在西咸地热勘探中的应用[A].中国地球科学联合学术年会,2016:2146-2148.

[27] 谭慧.广域电磁法在海南深层干热岩探测中的应用[J]. 综述专论,2020,1:150-152.

[28] 张利. CSAMT法在地热法勘探中的应用[J].煤炭与化工2020,43(9):88-90.

[29] 刘德民. 苏北盆地干热岩地热资源前景分析[J].地学前缘（中国地质大学（北京）;北京大学）, 2020,27(1):48-54.

[30] 张英.渤海湾盆地中南部干热岩选区方向[J].地学前缘（中国地质大学（北京）;北京大学）, 2020,27(1): 35-47.

[31] 杨冶.干热岩勘探过程中地球物理方法技术应用探讨. 地球物理学进展, 2019, 34 (4):1556-1567.

[32] 窦凤珂.干热岩勘查及开发利用的关键技术[J].资源与环境,2020,10:157-158.

[33] 陈希节.青海共和盆地中三叠世花岗岩组合岩石成因: 地球化学、锆石 U-Pb 年代学及 Hf 同位素约束[J].岩石学报,2020,10(13):3152-3170.

[34] 张超,胡圣标,宋荣彩. 共和盆地干热岩地热资源的成因机制:来自岩石放射性生热率的约束[J].地球物理学报,63(7):2697-2709.