遼寧省中新生代盆地深層地熱地質(zhì)條件調(diào)查與研究

宋 波,宋建偉

(遼寧工程勘察院,遼寧 錦州 121000)

0 引言

遼寧省的地熱資源十分豐富,鞍山湯崗子、葫蘆島興城、丹東五龍背等地熱全國聞名。雖然遼寧省地熱資源已經(jīng)開發(fā)利用,但仍局限于對淺層地熱的開發(fā),對于一些斷陷盆地深層地熱開展的工作較少,其開發(fā)利用程度較低。

遼寧省中、新生代盆地的深層地熱資源有著廣闊的資源遠景,其地熱地質(zhì)條件與許多地熱資源開發(fā)程度較高地區(qū)(如北京、天津)的地熱地質(zhì)條件相似。因此應(yīng)加大對地熱資源勘察開發(fā)的力度,讓資源服務(wù)于人類,服務(wù)于社會,使資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟優(yōu)勢,帶動地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展。

1 中新生代盆地分布及基本特征

1.1 中新生代盆地分布

遼寧省中新生代盆地分布廣泛,省內(nèi)共有中、新生代盆地 84個,其中侏羅紀盆地 10個、白堊紀盆地 69個、第三紀盆地 4個、第四紀盆地 1個。省內(nèi)各地區(qū)均有盆地分布,其中遼寧西部地區(qū)有 28處,中部地區(qū)有 11處,分布較為密集,規(guī)模較大,而遼東地區(qū)有 45處,分布相對零星、規(guī)模小。

1.2 中新生代盆地基本特征

遼寧省 84個中、新生代盆地的生成于六個地質(zhì)時期。每個時期生成方式、所處構(gòu)造位置、形態(tài)特征、建造組合、構(gòu)造變形等方面特征均不相同。其總體演化過程,早期為斷陷階段,晚期為坳陷階段。斷陷階段為箕狀盆地,坳陷階段為基本對稱式盆地。這些不同時期形成的盆地總的特征是侏羅紀時期為繼承性盆地,白堊紀時期為上疊式盆地,老第三紀時期為裂谷式盆地。

2 深層地熱勘察及開發(fā)利用現(xiàn)狀

2.1 勘察現(xiàn)狀

我省地熱資源豐富,相繼開展過不同比例尺的調(diào)查、勘察、評價工作。但這些勘察工作多限于就熱(溫泉)找熱或勘察深度較淺,對中新生代盆地深部地熱的勘察研究程度相對較低。

自 2000年以來,我省加大了在各盆地的深部地熱勘察工作。大連市的深部地熱勘察工作開展比較廣泛,已成地熱井多眼,其勘察深度一般在1 500～2 000 m,最深達3 020 m。在阜新東梁、本溪等地成功的施工了地熱井。錦州市、鞍山市也在進行深部地熱勘察。

2.2 開發(fā)利用現(xiàn)狀

全省有天然出露和人工揭露地熱 55處,最高溫度達 98℃。省內(nèi)地熱開發(fā)的多數(shù)為斷裂深循環(huán)型,以天然出露并經(jīng)進一步勘查擴大了資源開發(fā)前景。對于深部地熱資源的開發(fā)利用僅限于盤錦市、大連市等城市,利用程度較低。

3 中新生代盆地地熱地質(zhì)條件

多數(shù)中新生代盆地為斷陷盆地,沉積巨厚,主要熱儲層是中新生代砂巖孔隙裂隙熱儲和古生代與上元古代碳酸鹽巖巖溶裂隙型熱儲。

3.1 下遼河及大民屯盆地

下遼河盆地和大民屯盆地屬于下遼河斷陷大地構(gòu)造單元,中生代以前的構(gòu)造運動以地臺型穩(wěn)定的整體升降為主,中生代后期,構(gòu)造運動比較活躍,老的格局開始解體,構(gòu)造線方向由東西轉(zhuǎn)為北東向,初步形成了凹凸相間的基本構(gòu)造格局。這種構(gòu)造格局控制著盆地地溫的分布。

3.2 沈北盆地

沈北盆地屬老第三紀大陸裂谷型盆地。斷裂發(fā)育使其基巖相對破碎,利于地下水的儲存、富集。沈北盆地位于金州 -營口 -沈陽深部構(gòu)造變異帶上西側(cè),該變異帶呈北北東向展布,與太平洋地震活動帶及我國南北地震帶的展布方向大體一致。該變異帶上分布有多處地下熱水點、地熱異常明顯。

3.3 阜義盆地

哈爾套 -錦州斷裂是盆地內(nèi)發(fā)育的殼斷裂,北段斷續(xù)出露,南段與北西斷裂相交成多字型構(gòu)造。沿此斷裂出露有湯河子溫泉、湯池子溫泉、清河門煤礦熱水等。這基本能說明哈爾套 -錦州斷裂是一條深大的控熱構(gòu)造。

3.4 朝陽盆地

該盆地內(nèi)較薄的第四系沉積物和較厚大于1 000 m的中生界,白堊系下統(tǒng)九佛堂組砂質(zhì)頁巖、礫巖和義縣組火山碎屑巖為熱儲層的良好蓋層。而熱儲層為古生界和元古界硬脆性巖石層碳酸鹽巖,儲熱條件較好,其埋深大于2 000 m。其上有較厚的良好隔熱層 -中生界砂質(zhì)頁巖、火山碎屑巖。從淺層地溫場特征分析,淺層地溫沒反映出較深部地熱異常特征,表明本區(qū)儲熱層隱伏較深,隔熱層較厚。

朝陽斷陷盆地的周邊老斷裂構(gòu)造為地熱異常區(qū)的邊界斷裂構(gòu)造,盆地內(nèi)隱伏走向東西的斷裂為喜山期,切割深度較深,有利于熱量的導出。

4 地熱成生條件分析

4.1 地下水條件分析

賦存空間主要指巖石空隙,受巖石性質(zhì)及地質(zhì)構(gòu)造影響。一般碳酸鹽巖、砂巖等碎屑巖富水較好,而泥巖、頁巖富水差或不含水。砂巖、礫巖的孔隙裂隙,碳酸鹽巖的溶隙往往是地下水富集的地方。

碳酸鹽巖是否富水取決于巖溶裂隙的發(fā)育程度。一般的說,碳酸鹽巖地區(qū)只要有斷裂帶存在,就有富水的可能。另外在地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育部位及其影響帶的巖石較破碎,可為地下水存在提供儲存空間。

4.2 地溫條件分析

大部分人認為幔源熱是地熱資源的主要熱源。幔源熱經(jīng)熱傳導和對流等不同形式將熱傳至地殼淺部,使地殼淺部溫度升高,形成較高的地溫。另外地熱資源的熱能部分還可來源于巖漿余熱和巖石中放射性同位素的蛻變熱。

通過分析遼寧省中新生代盆地地質(zhì)環(huán)境背景和地熱地質(zhì)條件,其地熱資源的熱源主要為幔源熱,次要熱源為放射性同位素的蛻變熱,僅局部地段可能來源于其他熱源,如巖漿余熱等。

4.3 地溫分布的影響因素分析

深層地溫分布受基底構(gòu)造的控制,除少數(shù)地區(qū)具有沿基底斷裂上升的地下熱水形成的局部地溫異常外,地溫分布一般都受基底構(gòu)造的控制,屬傳導形成的地溫場。

地溫分布的影響因素主要有地質(zhì)構(gòu)造、深部地殼結(jié)構(gòu)、巖石性質(zhì)、巖漿活動、地下水活動等。地質(zhì)構(gòu)造是地溫分布的主要控制因素,其它均屬次要影響因素或影響很小。低熱導率的蓋層起保溫隔熱作用,是地熱存在的有利條件。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

(1)遼寧省內(nèi)共有中、新生代盆地 84個,盆地總的特征是侏羅紀時期為繼承性盆地,白堊紀時期為上疊式盆地,老第三紀時期為裂谷式盆地。

(2)遼寧省地熱勘察工作多限于就熱找熱或勘察深度較淺,對中新生代盆地深部地熱的勘察研究程度相對較低。

(3)地質(zhì)構(gòu)造特別是深大斷裂的發(fā)育是中新生代盆地地熱資源存在的關(guān)鍵條件。遼寧省中、新生代盆地深部地熱資源的熱源主要為幔源熱,地熱屬中低溫熱傳導型,局部為對流型。

(4)遼寧省中新生代盆地深層地熱地質(zhì)條件良好,尤其是下遼河盆地、沈北盆地、阜新—義縣盆地。復雜的地質(zhì)構(gòu)造以及理想的地層巖性決定了其深層地熱資源的成生。

5.2 建議

(1)集中有限的資金選擇 1～2個地熱成生有利地段作為示范工程,找到適宜遼寧省中新生代盆地深部地熱資源勘察的合理有效方法,地熱地質(zhì)條件類似地段的地熱勘察可參照進行,必將節(jié)約大量資金。

(2)建議國土資源管理部門,借振興東北老工業(yè)基地的機遇,將地熱資源開發(fā)勘察納入國土資源勘查規(guī)劃,使地熱資源開發(fā)與國土資源開發(fā)及生態(tài)環(huán)境保護有機結(jié)合,實現(xiàn)良性循環(huán)可持續(xù)開發(fā)利用。

(3)鑒于深層地熱勘察開發(fā)成本較高、投入較大,建議采用政府和商業(yè)等多元化投資方法開展公益性、商業(yè)性地熱勘察開發(fā)。

[1]《遼寧省地下熱水分布圖》及說明書,地勘局二水 1983年編制。

[2]《遼寧省地熱資源開發(fā)利用狀況調(diào)查報告》[R],1999年編制。

[3]《遼河盆地地熱資源調(diào)查研究》[R],2000年編制。

[4]《遼河斷陷地熱基本特征與油氣資源》,遼河油田研究院 1984年編制。

[5]《沈陽地區(qū)地熱地質(zhì)調(diào)查報告》[R],2002年編制。

[6]《遼寧省新民市前當堡地區(qū)地熱資源調(diào)查評價報告》[R],2001年編制。

[7]《遼寧省盤錦上第三系地熱資源調(diào)查與評價報告》[R],1997年編制。

[8]《遼寧省盤錦市興隆臺地區(qū)下第三系地熱資源調(diào)查評價》[R],2001年編制。

[9]《阜新市東梁區(qū) DR-1地熱井完井報告》[R],2002年編制。

[10]《遼寧省錦州市城區(qū)地熱地質(zhì)調(diào)查報告》[R],2001年編制。

[11]《朝陽市區(qū)地熱地質(zhì)前期工作報告》[R],地勘局一水 1993年編制。