鄭州市城區(qū)地熱地球物理特征

彭 妮，張富有

(河南省地質(zhì)測繪總院，河南 鄭州 450006)

鄭州市城區(qū)地熱地球物理特征

彭 妮，張富有

(河南省地質(zhì)測繪總院，河南 鄭州 450006)

地球物理勘探是地下水勘查的重要手段，通過分析鄭州市城區(qū)地熱地球物理特征，為開發(fā)利用本區(qū)域的地熱資源提供地質(zhì)資料依據(jù)。鄭州市區(qū)激電測深勘探范圍內(nèi)，淺部100 m以上地層視電阻率和極化率比較高，是第四系含水砂層和砂礫石層的反映。新近系地層視電阻率和極化率較低，含水性不均。三疊系頂板埋深由西、南向東北逐漸增大，南陽路以西，火車站、鄭汴路以南，三疊系頂板埋深600～900 m，南陽路以東，火車站、鄭汴路以北，三疊系頂板埋深大于1 000 m，北環(huán)路以北大于1 200 m。即鄭州市區(qū)京廣鐵路以東，鄭汴路以北地區(qū)三疊系頂板埋深大，新近系深部含水層儲水性能較好。

地球物理;地熱;激電測深;含水層

地熱資源具有清潔環(huán)保、節(jié)能高效和可再生性。它的開發(fā)和利用受到了世界各國人民的重視。對于城市建設十分需要，其開發(fā)利用具有光明前途和可觀的經(jīng)濟效益。國家將可再生能源開發(fā)利用的科學技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展列為科技發(fā)展與高技術(shù)發(fā)展的優(yōu)先領域。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，由于勘查程度偏低，我國雖擁有相當于500萬 t噸標準煤的地熱資源，但目前僅有不到1%被勘查利用，地熱在能源結(jié)構(gòu)中的比例還不足0.5%，在可再生能源法的推動下，我國地熱資源的勘查利用必將進入快速發(fā)展階段。鄭州市有著豐富的地熱資源，水量大，水溫高。對鄭州市城區(qū)地熱資源進行地球物理勘查，弄清城市地熱地質(zhì)條件，對改善生態(tài)環(huán)境、提高人民生活質(zhì)量、促進經(jīng)濟社會可持續(xù)健康發(fā)展都具有重要意義。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

1.1 地層巖性

鄭州市區(qū)位于華北地層區(qū)豫東地層小區(qū)，地表全部被第四系所覆蓋。鄭州市西南部黃土傾斜平原與低山丘陵接觸部位的三李一帶溝谷中有寒武系中上統(tǒng)、石炭系中上統(tǒng)、二疊系上統(tǒng)及新近系零星出露。鄭州市區(qū)地表出露地層主要為第四系全新統(tǒng)。鉆孔揭露地層主要有更新統(tǒng)、新近系及三疊系。

1.2 構(gòu)造

鄭州市區(qū)位于中朝淮地臺華北坳陷濟源－開封凹陷開封次凹陷的西南部邊緣地帶，西南部與嵩箕臺隆相毗鄰，北部為山西臺隆、湯陰斷陷和內(nèi)黃凸起，東北部為東明斷陷和荷澤凸起，南部為通許凸起。

鄭州市區(qū)位于開封次凹陷的西南部邊緣地帶，新生界沉積厚度500～2 200 m，其中，第四系沉積厚度 60～280 m，西南薄，東北厚。新近系沉積厚度400～1 900 m，與第四系沉積規(guī)律一致，西南薄，東北厚。

2 地球物理特征

為了弄清鄭州市地熱儲層埋深及厚度，在州市區(qū)布設7條激電測深勘探剖面(圖1)，控制面積120 km2，最小 AB/2極距3.2 m，最大 AB/2極距5 000 m。

2.1 A—A'剖面地層電性特征

沿北環(huán)路東西向布設，由 1#、2#、3#測點組成。該剖面AB/2極距178 m(約 100.0 m)以上，ρs值 ＞20Ω·m，極化率(ηs)為1% ～3%，反映有良好的含水砂層和砂礫石層。AB/2極距 237 m(約 140.0 m)以下，ρs值 ＜20Ω·m，2#測點AB/2極距 237～1 000 m，ηs＞2%，3#測點 AB/2極距 422～750 m，ηs出現(xiàn)高值，表明為良好的含水層段。剖面在 AB/2極距 1 334～4 500 m ρs值小于 10Ω·m，表明 900～2 000 m深度段含水性能較好。

圖1 鄭州市區(qū)激電測深剖面位置圖

2.2 B—B'剖面地層電性特征

沿農(nóng)業(yè)路布設，由 4#、5#、6#測點組成。該剖面 4#、5#、6#測點電性特征差異較大。反映70～200 m深度內(nèi)，5#測點含水性能比4#、6#測點好。

4#測點 AB/2極距 1 334～2 500 m 的 ρs值 ＞20Ω·m，AB/2極距2 500 m以下 ρs值一般也都 ＞15Ω·m，僅在 AB/2極距 40 000～4 250 m，ρs值 ＜15Ω·m，表明 4#測點深部含水性能不如5#、6#測點好。

4#、5#、6#測點 AB/2 極距 1 000 m、1 778 m、2 250 m 開始抬升，推斷的 4#、5#測點基巖埋深分別為 900 m、1 200 m，6#測點基巖埋深1 250 m。

2.3 C—C'剖面地層電性特征

沿建設路、東大街、鄭汴路布設，由8#、15#測點組成。因受道路影響，AB/2極距237 m以上未能測量。8#、15#測點AB/2極距 562～2 500 m ρs值 ＜15Ω·m，反映在 500～1 200 m深度內(nèi)巖層含水性能相對較好。8#、15#測點 AB/2極距3 000 m以下ρs值相對較高，為25～30Ω·m，表明深部巖層含水性能相對較差。

8#、15#測點 AB/2 極距 750 m、1 778 m ρs值抬升，推測基巖埋深8#、15#測點為900 m，基巖埋深西淺東深。2.4 D—D'剖面地層電性特征

沿航海路東西向布設，由 13#、14#、17#測點組成。AB/2極距100 m以上 ρs值相對較高，13#測點 ρs值為20～25Ω·m，17#測點 ρs值為 30～60Ω·m，且 ηs值也較高，反映淺部巖性為砂層，局部為砂礫石層。13#測點 AB/2極距133～1 000 m，14#、17#測點 AB/2極距 133 ～2 000 m，ρs值 ＜15Ω·m，等值線平直，表明地層巖性橫向較穩(wěn)定。

該剖面AB/2極距2 000 m以下，ρs值基本同步遞增，由15Ω·m漸增至30Ω·m，等值線均勻平直，表明地層巖性橫向較穩(wěn)定，含水性能差異較小。深部ρs值20～30Ω·m主要是三疊系的砂巖，含水性能差。

13#測點 AB/2極距 1 334 m，14#、17#測點 AB/2極距1 778 m ρs值抬升，為基巖的反映，推測 13#測點基巖埋深700 m，14#、17#測點基巖埋深 700 m。

2.5 F—F'剖面地層電性特征

位于城區(qū)中部，呈近南北向，由 A—A'剖面1#測點、B—B'剖面 4#測點、C—C'剖面 8#測點、D—D'剖面 14#測點組成。14#、8#測點 AB/2極距 237 ～2 000 m，ρs值 ＜15Ω·m。其中，8#測點AB/2極距1 000～1 778 m形成一個ρs值 ＜10Ω·m的封閉圈，表明8#測點700～1 000 m深度有良好含水層。

AB/2極距 2 000 m 以下，14#、8#測點 ρs值由15Ω·m 逐漸增大至30Ω·m，而4#測點 ρs值由 20Ω·m逐漸減少至15Ω·m。

該剖面基巖埋深由北向南逐漸增大，14#測點為700 m，8#、4#、1#測點為 900 m。

2.6 G—G'剖面地層電性特征

位于城區(qū)東部，呈近南北向，由 D—D'剖面 17#測點、C—C'剖面 15#測點、G—G'剖面 9#測點、B—B'剖面 6#測點、A—A'剖面3#測點組成。AB/2極距 100 m以上，17#測點、6#測點、3#測點 ρs值較高，為20～60Ω·m，分別形成向南開口和向北開口的半封閉圈，但ηs值不高，表明三個測點淺部砂礫石含水性能差。9#測點 AB/2極距100 m以上，ρs值 ＜15Ω·m，且 ηs值 ＞3%，反映9#測點淺部含水性能較好。

該剖面各測點，ρs值從 AB/2極距422 m開始下降。其中，17#測點、15#測點、9#測點在 AB/2極距 422～2 000 m 的ρs值 ＜15Ω·m，而 6#測點、3#測點 AB/2極距 422～5 000 m的ρs值都 ＜15Ω·m，形成一個向東北開口的半封閉圈，并在AB/2極距2 000～2 500 m及3 500～5 000 m之間，還形成幾個ρs值＜10Ω·m的低阻半封閉圈。AB/2極距大于2 000 m 時，17#測點、15#測點、9#測點 ρs值相對較高，為 20 ～ 30Ω·m，反映17#測點、15#測點、9#測點深部含水性能差。而6#測點、3#測點的 ρs值 ＜15Ω·m，反映 6#測點、3#測點深部含水性能好。

該剖面從南向北基巖面埋深逐漸增大，17#測點、15#測點、9#測點、6#測點、3#測點基巖埋深分別為 700 m、900 m、1 100 m、1 250 m、1 300 m。

3 結(jié)論

鄭州市區(qū)激電測深勘探范圍內(nèi)，淺部100 m以上地層視電阻率和極化率比較高，是第四系含水砂層和砂礫石層的反映。新近系地層視電阻率和極化率較低，含水性不均。三疊系頂板埋深由西、南向東北逐漸增大，南陽路以西，火車站、鄭汴路以南，三疊系頂板埋深600～900 m，南陽路以東，火車站、鄭汴路以北，三疊系頂板埋深 ＞1 000 m，北環(huán)路以北 ＞1 200 m。即鄭州市區(qū)京廣鐵路以東，鄭汴路以北地區(qū)三疊系頂板埋深大，新近系深部含水層儲水性能較好。

［1］盧玉北.地熱資源開發(fā)與問題研究［M］.鄭州:黃河水利出版社.2005.

［2］田東升，張青鎖.河南省鄭州市區(qū)地熱資源普查與開發(fā)利用保護［R］.鄭州:河南省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院.2006.

Geophysical Characteristics of Geothermal in Zhengzhou

PENG Ni，ZHANG Fu － you
(Geological Surveying and Mapping Institute of Henan Province，Zhengzhou 450006，Henan)

Geophysical exploration is the important method for groundwater exploration，the article is based on analysis of geothermal geophysical characteristics providing geological data base for the development and utilization of geothermal resources in Zhengzhou City. Zhengzhou urban electrical sounding exploration within，shallow above 100 m apparent formation resistivity and chargeability is relatively high，the Quaternary water－bearing sand and gravel layer reflection. The Neogene strata resistivity and chargeability is low，water of inequality. Triassic roof depth by on the west，South to northeast increases gradually，train station，Nanyang road to the west，ZhengBian Road to the south，the Triassic roof depth of 600～900 m，east of Nanyang Road，train station，to the north of ZhengBian Road，Triassic roof depth greater than 1 000 m，North Ring Road to the north of greater than 1 200 m.Triassic roof is deep from the east of Jingguang Railroad to the north of Zhengbian Road，water storage performance of aquifer is rich in Deep Neogene.

Geophysical;Geothermal;Electrical sounding and Aquifer

TK521.+33

A

1004－1184(2012)05－0024－02

2012－05－11

彭妮(1984－)，女，湖北荊州人，助理工程師，主要從事水工環(huán)工作。