地壳断层带的地热潜力:以法国蓬蒂鲍德地区(法国中央高原)为例

摘要

本研究旨在了解新型地热系统——地壳断层带(CFZ)——在供热和发电方面的潜力.根据地质和地球物理数据,蓬蒂鲍德(Pontgibaud)断层带(法国中央高原)可能在几千米深处拥有活跃的热液系统.断层带的深部几何形状和渗透率分布是评估蓬蒂鲍德地区地热潜力所需的主要未知参数.结构和薄片观测、室内渗透率和连通孔隙度测量以及X射线显微层析成像观测表明,热液系统的表现类似于基质-裂缝双重渗透率储层.我们通过改变断层倾角和断层带渗透率与围岩渗透率的比值R,进行了数值建模.结果表明,可以确定三种主要对流方式(弱对流、单细胞对流和双细胞对流).当断层带渗透率足够高(>1x10-15m2)时,浮力驱动的水流在2-5 km深度处会产生数十摄氏度的正热异常.对于垂直断层带,R值越高,热异常越大.然后,将数值模型应用于受地质约束的蓬蒂鲍德断层带,结果表明,对于渗透率为1.6x10-14m2的断层带区域,在2500m深度处可获得150℃的温度.本研究在多学科方法基础上为将来进行大型断层系统地下基岩内的高温地热作业建立了潜在的预测工具.