(山東省魯北地質(zhì)工程勘察院 山東德州253000)
(山東省魯北地質(zhì)工程勘察院 山東德州253000)
惠民縣城區(qū)大地構造單元上位于華北板塊(Ⅰ級)、華北拗陷(山東部分)(Ⅱ級)、濟陽拗陷區(qū)(Ⅲ級)、惠民拗陷(潛)(Ⅳ級)、惠民凹陷(潛)(Ⅴ級)構造帶。根據(jù)區(qū)內(nèi)已有地質(zhì)勘探成果對惠民縣城區(qū)館陶組熱儲地熱資源類型、熱儲特征等進行了綜合分析研究,惠民縣城區(qū)館陶組熱儲屬層狀孔隙-裂隙型熱儲,地熱資源為溫熱水型低溫地熱資源。
惠民縣城區(qū)館陶組地熱資源
地熱易于開發(fā),費用低廉,無環(huán)境污染,廣泛應用于供暖、洗浴、醫(yī)療、養(yǎng)殖等領域,已引起了人們的廣泛重視?;菝窨h城區(qū)具備形成地熱資源的地質(zhì)條件,地熱資源的開發(fā)利用,對于合理利用自然資源,緩解能源緊張,改善投資市場環(huán)境,促進經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
1.1 地質(zhì)構造
惠民縣城區(qū)在大地構造單元上位于華北板塊(Ⅰ級)、華北拗陷(山東部分)(Ⅱ級)、濟陽拗陷區(qū)(Ⅲ級)、惠民拗陷(潛)(Ⅳ級)、惠民凹陷(潛)(Ⅴ級)構造帶。
區(qū)內(nèi)斷裂發(fā)育主要方向為NNE、NE向,隱伏于新近系之下。區(qū)域較大斷裂主要為齊河—廣饒斷裂和陵縣—老黃河口斷裂。齊河—廣饒斷裂走向NEE,傾向NW,傾角60°,為南盤上升、北盤下降的正斷層;陵縣—老黃河口斷裂為走向NE,傾向SW,為北盤上升,南盤下降的正斷層。
1.2 地層
惠民縣城區(qū)為一中新生代斷陷盆地,自中生代以來處于緩慢下降狀態(tài),沉積了巨厚的新生界地層,據(jù)區(qū)域地層資料,其厚度超過3500m。由老到新分別為古近紀沙河街組(Es)、古近紀東營組(E3d)、新近紀館陶組(Ng)、新近紀明化鎮(zhèn)組(Nm)和第四紀。
2.1 地熱資源類型及熱儲蓋層
惠民縣城區(qū)地熱資源主要賦存于新近紀館陶組熱儲中,熱儲類型為層狀孔隙—裂隙型熱儲,屬于熱傳導型地熱資源??蓪⑸细驳谒募o平原組、新近紀明化鎮(zhèn)組視為熱儲層的相對保溫蓋層,厚度約970~1036m,巖性由粘性土、砂性土夾松散砂層以及泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖和砂巖組成,其密度小,熱阻大,導熱性能差,是良好的天然熱儲保溫層。
2.2 館陶組熱儲特征
館陶組熱儲在全區(qū)均有分布,厚度穩(wěn)定,頂板埋深970~1036m,底板埋深1202~1230m,熱儲層單層厚度大,平均單層厚度15m左右,累計厚度90~102m。
區(qū)內(nèi)館陶組熱儲巖性為灰色、灰白色粗砂巖和砂礫巖,垂向上呈上細下粗的正旋回沉積,底礫巖明顯,礫石成分以石英為主,含少量黑色燧石及暗色礦物,礫石直徑1~10mm不等,呈次棱角~次圓狀,磨圓度中等,分選性一般,泥質(zhì)膠結(jié),砂礫巖成巖性差,呈疏松狀,孔隙度大,一般為25~30%,具有良好的儲水空間。單位涌水量2.79~3.48m3/h·m,自流水頭高出地面4.3m,自流量約500m3/d。地熱水化學類型為Cl—Na型,礦化度8462.46~10630.92mg/L,井口水溫52~57℃,為溫熱水型低溫地熱資源。
2.3 熱源
本區(qū)的熱源主要來自地殼深部的正常傳導熱流,由于上覆第四紀平原組和新近紀明化鎮(zhèn)組的阻熱保溫作用,將這些熱能在館陶組熱儲的孔隙、裂隙中儲存下來。
2.4 地熱流體的補給來源
區(qū)內(nèi)地熱水除少量沉積物沉積時保留下來的沉積水和封存水外,絕大部分為沉積物形成后在漫長的地質(zhì)時期中,由遠、近山區(qū)的側(cè)向徑流補給。根據(jù)區(qū)域古地理條件推測,補給區(qū)可能在南部的泰沂山區(qū)或西部的太行山區(qū),大氣降水垂直入滲后,沿含水層水平方向經(jīng)深部循環(huán)補給。
3.1 熱儲概念模型
將新近紀館陶組熱儲在垂向上視為一個含水(或儲熱)巖組,在水平方向上,熱儲層呈層狀,厚度分布穩(wěn)定,巖性均一,可視為無限邊界。頂板分布有較厚的泥巖隔水層,導熱性差,構成理想的保溫層。來自地殼深部的正常傳導熱流為熱源。
3.2 地熱資源量
根據(jù)《地熱資源地質(zhì)勘查規(guī)范》(GB/T 11615—2010)進地熱資源量估算,經(jīng)估算區(qū)內(nèi)館陶組熱儲地熱資源總量5.571×1017J,折合標準煤1.90×107t;單井開采權益保護半徑為2204.5m,地熱水可采量為157.68萬m3/a。
4.1 化學特征
本區(qū)館陶組地熱水無異味,井口水溫52~57℃。地熱水呈淺白色,短時間靜置后變成無色透明。由于鐵離子含量高,放置一段時間后呈微黃色。
區(qū)內(nèi)館陶組地熱水礦化度8462.46~10630.92mg/L,總硬度1084.44~1407.47mg/L,pH值7.2~7.8,水中陰離子以Cl-為主,含量3853.14~5785.98mg/L,毫摩百分數(shù)79.56~90.62%,其次為SO42-,含量680.49~1181.23mg/L,毫摩百分數(shù)7.87~18.00%;陽離子以Na+為主,含量2673.09~3450.00mg/L,毫摩百分數(shù)83.77~83.89%。按舒氏分類法,本區(qū)地熱水的水化學類型為Cl—Na型。
4.2 地熱流體的年齡及成因
區(qū)內(nèi)館陶組熱儲地熱水的同位素δD、δ18O關系投影點均在世界雨水線附近(δD=8δ18O+10)。說明大氣降水是區(qū)內(nèi)地熱水的源頭。根據(jù)14C測定結(jié)果,區(qū)內(nèi)館陶組熱儲14C年齡為1.548萬年。
區(qū)內(nèi)館陶組地熱流體的形成過程推斷如下:大氣降水在南部、西部山區(qū)匯集成地表逕流后,在漫長的地質(zhì)年代中,在水頭差位能的作用下,沿斷裂帶或巖層的孔隙向深處運移,被圍巖加熱成為地熱水,并與圍巖發(fā)生水鹽反應,溶解了大量的微量元素成分。受熱的地下水由于密度差異引起的自然對流,加上補給區(qū)水頭差的驅(qū)動,使地下水得以緩慢地進行循環(huán)交替運動,將地熱水在孔隙—裂隙中存儲下來。
4.3 地熱流體質(zhì)量評價
經(jīng)采用拉申指數(shù)法與腐蝕系數(shù)法對區(qū)內(nèi)館陶組地熱水進行評價分析,惠民縣城區(qū)內(nèi)館陶組地熱水對金屬具強腐蝕性,對混凝土無分解性與結(jié)晶性侵蝕;地熱水無碳酸鈣、硫酸鈣垢與硅酸鹽水垢;熱水含有多種對人體健康有益的微量元素,其中達到理療價值的元素有氟、鍶、偏硼酸、偏硅酸,氟、偏硅酸達到礦水濃度,鍶、偏硼酸達到命名濃度,屬鍶、偏硼酸理療熱礦水。
(1)惠民縣城區(qū)大地構造單元上位于華北板塊(Ⅰ級)、華北拗陷(山東部分)(Ⅱ級)、濟陽拗陷區(qū)(Ⅲ級)、惠民拗陷(潛)(Ⅳ級)、惠民凹陷(潛)(Ⅴ級)構造帶。
(2)區(qū)內(nèi)館陶組熱儲類型為層狀孔隙—裂隙型熱儲,井口水溫52~57℃,為溫熱水型低溫地熱資源。
(3)區(qū)內(nèi)館陶組地熱水屬大氣成因,具有大陸溶濾水的特征。
(4)區(qū)內(nèi)館陶組地熱資源豐富,地下熱水礦化度在8~10g/l左右,水化學類型為Cl—Na型水。
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惠民縣城區(qū)館陶組地熱資源賦存特征研究
■張震宇
P314[文獻碼]B
1000-405X(2016)-10-60-2
張震宇(1979~),男,本科,工程師,研究方向為工程地質(zhì)水文地質(zhì)。