1. 黑龍江地形地貌特征

  黑龍江是中國位置最北、最東，緯度最高，經度最東的省份。黑龍江省西起121°11′，東至135°05′，南起43°25′，北至53°33′，南北跨10個緯度，2個熱量帶；東西跨14個經度，3個濕潤區。北部和東部與俄羅斯相鄰，邊境線長3045千米，是亞洲與太平洋地區陸路通往俄羅斯和歐洲大陸的重要通道，西部與南部分別與內蒙古自治區和吉林省相鄰，面積47.3萬平方公里。黑龍江省地勢大致是西北部、北部和東南部高，東北部、西南部低，主要由山地、臺地、平原和水面構成。西北部為東北-西南走向的大興安嶺山地，北部為西北-東南走向的小興安嶺山地，東南部為東北-西南走向的張廣才嶺、老爺嶺、完達山脈，土地約占全省總面積的24.7%；海拔高度在300米以上的丘陵地帶約占全省的35.8%；東北部的三江平原、西部的松嫩平原，是中國最大的東北平原的一部分，平原占全省總面積的37.0%，海拔高度為50～200米。黑龍江省位于歐亞大陸東部、太平洋西岸、中國最東北部，氣候為溫帶大陸性季風氣候。

 

  2. 黑龍江省地質構造概況

  黑龍江省處于古亞洲構造域和濱太平洋構造域的接合部位、構造發展多階段，多旋回、不平衡性明顯，地殼活動性較強，因此，地質構造錯綜復雜。按大地構造發育階段、演化特征和構造發展結果，可將本省大地構造單元劃分為2個Ⅰ級構造單元，6個亞Ⅰ級構造單元（表1）。

  表1 黑龍江省大地構造單元分級

 

  本省所處的大地構造位置，形成了東西向構造被北東向構造改造、截切的復雜斷裂分布特點。東西向斷裂是本省最早發育的一組斷裂，主要分布于北部，一般具有生成時間較早、繼承性活動強的特點。北東向斷裂分布于小興安嶺、張廣才嶺及黑河一帶，多生成于古生代，有繼承性活動，與巖漿巖活動和內生金屬礦化關系密切。南北向斷裂本省境內不發育，主要分布于本省中部及東部，顯示為逆斷層或走向斷層，與各期巖漿巖活動的關系密切。北西向斷裂生成時代一般同北東向斷裂，斷裂性質多為張性或張性兼剪性。北北東向斷裂主要分布于松嫩盆地及其西側和伊春等地。形成于中生代，控制中生代坳陷盆地及火山巖分布、斷裂性質多為壓性兼剪性。對燕山期巖漿活動有控制作用。北北西向斷裂常與北北東向斷裂相伴出現，或成斷裂束成群出現，生成時間較晚。在現代河谷或在中生代坳陷中發育，斷裂性質一般為張性或張剪性。

 

  3. 黑龍江省地熱資源分布特點

  黑龍江省屬古亞洲構造域及濱太平洋構造域，晚古生代大地構造橫跨內蒙-大興安嶺優地槽，小興安嶺一松遼地塊（冒地槽，東為佳木斯隆起-錫霍特-阿林地槽系）。中生代開始，全球性海底擴張導致了全球板塊構造運動，亞洲板塊東緣受到來自太平洋板塊向西巨大水平力擠壓，使亞洲板塊邊緣逐漸抬升形成褶皺，而太平洋板塊西界逐漸下沉彎曲，隨著擠壓力持續作用，導致大陸殼與大洋殼邊界處地殼巖石圈斷裂，輕的大陸充向上仰沖，重的大洋殼向下俯沖。隨著時間推移，在太平洋板塊繼續俯沖作用下，促成地殼拉張裂解，形成了松遼-三江裂谷系，伴隨拉張裂解出現很多深斷裂，熔融的巖漿沿斷裂侵入或噴發，形成了日本深海溝、錫霍特-阿林-日本火山弧及弧后斷拗陷-松遼-三江盆地。同時加深了對內蒙-大興安嶺和小興安嶺地塊及佳木斯隆起等單元的影響。上述板塊構造活動不僅構成熱源值高的背景基礎，也為石油和煤的生成演化創造了適宜的環境。到了中生代末期，松遼-三江斷（拗）陷及山間盆地不斷沉降，堆積了巨厚的含油碎屑物及較厚的含煤碎屑物，松遼-三江裂谷系，被依次斷裂錯斷分割成兩個盆地。

 

  進入新生代第三紀，地殼運動逐漸減弱，斷拗陷盆地沉降減級，沉積范圍萎縮，某些活動的深大（殼或巖石圈）斷裂仍在繼續活動，如依舒斷裂帶接受沉積（第三系厚約3000m）在某些活動斷裂的交接復合部位伴有玄武巖的局部噴發或地展活動。第四紀地殼更趨寧靜，緩慢的振蕩運動堆積了較厚的第四系，某些繼承性活動斷裂的活動引發局部地帶玄武巖漿的多次噴發。上述地質構造歷史的發展，不僅奠定了黑龍江省地質構造的格局，亦為地殼熱源聚集儲藏創造背景環境和條件。

 

  4. 黑龍江省地熱資源與構造的成因關系

  根據黑龍江省地熱資源的分布及區城構造、斷裂、巖漿活動特征，結合地熱資源儲蓋層巖性特征，將黑龍江省地熱資源分為松嫩裂谷型盆地、斷陷盆地、山間盆地、斷陷、巖漿與斷裂五種類型地熱區。

 

  4.1 松嫩裂谷型盆地地熱區

  松嫩盆地內地層具兩相結構.分基底和蓋層。前者是指前侏羅紀的變質巖和巖漿巖，以石炭二迭系淺變質巖系分布最廣：后者為陸相沉積巖及火山巖，其中以白堊系分布最廣，厚度最大，是主要儲熱層。

  盆地內基底深部有一上地幔拱起帶，呈NE20°左右延伸，莫霍面埋深在29-33km間。

  由于地殼薄化及地性頂部上拱，利于幔源熱流向地殼散發，使盆地中部和東部具有高熱流、高地溫和高地溫梯度特征。

  盆地內巖漿巖的分布約占盆地基底面積的三分之一，以華力西和印支期花崗巖分布面積最大，燕山期花崗巖次之，加里東花崗巖最小。花崗巖產熱量為8.3HGU（單位10-13ca1/cm3s），居各類巖石之首，每年花崗巖產生的放射性熱能十分可觀，對盆地古今地溫場具有深遠影響。

 

  4.2 湯原斷陷地熱區

  湯原斷陷盆地是位于古陸邊部受深大斷裂控制的山間盆地，中新世沿依舒斷裂帶兩側多有鈉質超堿性玄武巖溢流，玄武巖含深源包體，據包體中單斜輝石地溫線研究資料，反映斷裂切入上地幔。據莫霍面埋深圖，本區為32.5-33km之間，屬于幔隆區。加之盆地基底花崗巖分布廣泛，深部有熱源（幔源熱源與花崗巖放射性元素蛻變熱流），向上有構造通道，這就確定了盆地內地熱的物質來源。加之地殼薄化，有利于形成高地溫場，在1000-5800m的第三紀沉積層中，砂地比平均在19.17-33.47%儲層發育，泥巖蓋層也發育良好。盆地是匯水區，加之東鄰松花江，西緣接納眾多與NW向斷裂有成生聯系的河流匯入區內，補給水源是豐富的，從儲、蓋、通、源四要素分析，盆地內有形成地熱田的良好條件。

 

  4.3 斷陷盆地地熱區

  三江中新生代斷（坳）陷和松嫩斷（坳）陷為同源兄弟，具有相同的地質構造背景條件，它在中生代前的發育史與松嫩盆地是同出一胎的盆地，亦具裂谷發育階段，其莫霍面亦在30-35km，堆積了巨厚中新生界，其中松花江斷裂及邊界斷裂（依舒斷裂），是導熱通道，部分地帶基底花崗巖放射性礦物蛻變釋熱及活動斷裂摩擦生熱聚熱均為熱源條件，亦具有良好的碎屑巖熱儲層，唯蓋層局部不連續，如基底隆起（古潛山）直露地表，亦造成熱流的局部散失，但其影響范圍是有限的，佳木斯市發現熱異常是一證明，因此三江盆地亦具備了生成地熱（地下熱水）資源的地質構造條件。從三江盆地所處構造位置看其成生地熱條件有可能優于松嫩盆地。限于該區深部勘探和測溫資料少，但考慮到三江和興凱湖斷陷的地質構造條件基本與松嫩斷（拗）陷為同出一個母體-中生代裂谷系的兩個支體，其背景條件相似，為此，以松嫩斷（坳）陷盆地地熱資源估算資料予以比擬，比擬估算深度限于3000m。

 

  4.4 巖漿型與斷裂型地熱區

  黑龍江省第四紀火山噴發主要為基性玄武巖漿，玄武巖漿較酸性巖漿埋層較深，位于地殼下層或上地幔。另外玄武巖漿粘滯性小，高導熱率，巖漿沿斷裂裂隙上升地表噴發后，熱量很快散失。巖漿在上升途中，由于粘滯性低，似“鐵水”一樣不易在地下淺部的斷裂裂隙密集帶策留形成次生巖漿房（囊），所以熱量不易保存，但在冰島玄武巖中卻出現高溫地下熱水。

 

  五大連池火山群某些地帶仍有大量碳酸氣（C02）噴出，這一現象表明（反映）深部熱變質在繼續。依據火山噴發的各種氣體先后順序的溫度標志：當溫度降至360℃以下時，噴發的氣體以碳酸氣（CO2）占絕對優勢（熱變質理論：有的認為溫度300-360℃時一切巖石燃燒均可釋放CO2；有的則認為只有在碳酸鹽巖石和碳質含量高的巖石燃燒時才可放出CO2氣體）。即按后種意見推斷，該火山群區在地充某一深部分布有灰巖、大理巖或大型方解石脈及破質巖石，處于溫度在300-360℃，促成碳酸鹽巖石的燃燒而放出大量 CO2氣體。其熱源可能是上地幔或地殼某一深度高溫熔融巖漿熱上涌供給；亦可能是火山噴發的殘余巖漿熱引起的，不論是哪種可能，均反映該區在地殼的某一深度存在一高溫熱源。據該區反映溫標的居里面埋深只10km左右推側，局部高溫熱源深也就在10km左右，按正常梯度推測該區應大于3℃/100m屬異常。

 

  綜合以上各種現象表明該區地質構造格局、近代火山活動、地震、大量釋放CO2及鉆孔梯度異常等，均反映具備成控地熱資源條件，據此推側在淺部1000-3000m局部或點線（構造斷裂控制）蘊藏較高溫度（90℃）以上的地熱田，其規模可能屬中小型。雖然具備成控地熱資源條件，但能否形成地下熱水田，尚應具備蓄水和水循環條件，依據該區地質構造環境，具備蓄水和水循環條件的地方應以斷裂裂隙破碎帶為主攻目標，唯此在斷裂裂隙破碎充水地帶有希望找到中高溫地下熱水田。

 

  4.5 山間盆地型地熱區

  雞西盆地、勃利盆地和寧安盆地處于老爺嶺地塊中，均為中生代斷陷盆地，基底為下元古界區域變質巖、混合巖。中生代中期斷裂劇烈活動伴有多次火山噴發，形成數個斷裂盆地，接受陸相含煤碎屑巖沉積。其構造條件表明，深斷裂發育，中生代晚期含煤碎屑巖蓋層封閉條件好，形成了深部熱流上涌、熱儲構造背景。從煤的生成機制亦反映，煤需要在適當壓力和一定溫度條件下（60-80℃）木質逐步炭化過程。據以有礦井和鉆孔測溫結果；雙鴨山尖山子礦井測溫計算的梯度為3.57℃/100m；雞西平洋鎮鉆孔深800m溫度為48℃（梯度5.67℃/100m）；雞西市城南鉆孔深1000m，溫度62℃（梯度近6℃/100m）；平麻80-2孔740m深溫度66℃。