鄭州市區(qū)地?zé)醿Υ鏃l件與開發(fā)現(xiàn)狀分析

朱衛(wèi)民，韓國童 ，龐 良

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局測繪地理信息院，河南 鄭州 450006)

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鄭州市區(qū)地?zé)醿Υ鏃l件與開發(fā)現(xiàn)狀分析

朱衛(wèi)民，韓國童 ，龐 良

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局測繪地理信息院，河南 鄭州 450006)

鄭州市區(qū)為沉積盆地型地?zé)嵯到y(tǒng)層狀熱儲，熱儲層為新近系巨厚層砂巖。是理想的地?zé)衢_發(fā)層位。目前鄭州市中心城區(qū)地?zé)崴_發(fā)基本處于采補(bǔ)平衡，市區(qū)東部地?zé)峋哂休^大開采潛力。建議在市區(qū)東部通過科學(xué)合理的勘查規(guī)劃以促進(jìn)地?zé)崴目沙掷m(xù)開發(fā)利用。

鄭州市區(qū)；地?zé)醿Υ鏃l件；開發(fā)現(xiàn)狀；分析

1 鄭州市區(qū)地?zé)醿Υ鏃l件

1.1 鄭州市區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)概況

鄭州市區(qū)位于華北坳陷濟(jì)源-開封凹陷開封次凹陷的西南部邊緣地帶[1]。開封次凹陷邊緣為河流-淺湖相，砂巖較發(fā)育，西薄東厚，最大厚度達(dá)5 000 m。次凹陷內(nèi)新近系為一套河流-湖泊相粘土巖、砂巖、砂礫巖、礫巖組成的次穩(wěn)定型雜色復(fù)陸屑建造，厚約50～3 000 m。鄭州市區(qū)老鴉陳斷層為開封次凹陷的西部邊界斷裂[2]，該斷層為一張性正斷層，控制了新近系和第四系的沉積。斷層錯斷古近系及其以下三疊系碎屑巖基巖地層，鄭州市區(qū)缺失古近系地層。新近系(N)與下伏三疊系直接接觸。第四系及新近系(N)上部粘性土層為蓋層，新近系(N)沖積、湖積半膠結(jié)砂巖層為主要熱儲層。

鄭州市區(qū)老鴉陳斷層以東為沉積盆地型(傳導(dǎo)型)地?zé)嵯到y(tǒng)層狀熱儲。地?zé)崽镆岳哮f陳斷層為西邊界，鄭州市區(qū)與中牟縣交界為東邊界，黃河南岸為北邊界，南部十八里河-南漕為南邊界，地?zé)崽锟偯娣e為433.95 km2。老鴉陳斷層以東地?zé)峋疁匾话愣酁?0℃～47℃左右，開發(fā)利用研究價值較大。

1.2 熱儲含水層組特征

層狀熱儲為具有效空隙度和滲透性的巖層、巖體構(gòu)成的熱儲，具有地層分布面積大、傾角緩、沉積厚度大的特點(diǎn)。層狀熱儲類型，基本上可用層控?zé)醿?大地?zé)崃鞴嵩茨Ｊ郊右愿爬?。鄭州市區(qū)老鴉陳斷層?xùn)|部第四系和新近系層狀熱儲為巨厚的河流相為主的砂巖與泥巖互層沉積。蓋層為新近系明化鎮(zhèn)組、館陶組中上段粘土巖和第四系粉質(zhì)粘土、砂層。熱儲層為新近系名化鎮(zhèn)組和館陶組下段湖相沉積物，巖性以細(xì)砂、中細(xì)砂為主，夾有粉細(xì)砂層，鈣質(zhì)膠結(jié)或半膠結(jié)，呈半成巖狀態(tài)。鄭州市區(qū)新生界沉積厚度650～2 200 m，其中，第四系沉積厚度60～280 m；新近系沉積厚度500～1 900 m，西南薄，東北厚，共8～10層，單層厚14～18 m，最厚可達(dá)67.82 m，最薄的僅有3.5 m。底板埋深1 200～2 200 m。

新近系深部含水層儲水性能較好。根據(jù)富水性、水質(zhì)、埋深及其空間分布等的不同，又分為上部明化鎮(zhèn)組孔隙裂隙熱儲層和下部館陶組孔隙裂隙熱儲層。明化鎮(zhèn)組孔隙裂隙熱儲層以中、細(xì)砂巖為主，還有砂礫巖、含礫砂巖及粉砂巖。累計砂巖厚度300～400 m，單位涌水量為6.48～36.7 m3/d·m，礦化度1～3 g/L。館陶組孔隙裂隙熱儲層厚度300 m左右，局部大于400 m，其底板埋深1 080～2 000 m，熱儲呈多層結(jié)構(gòu)，砂巖累計厚度為100～200 m。據(jù)實(shí)際調(diào)查37眼井深650～1 200 m地?zé)峋Y料，熱儲層最小厚度26.8 m，最大厚度389.0 m，一般厚度95～194.0 m，平均厚度155.0 m。明化鎮(zhèn)組下段和館陶組中上段是新近系熱儲層的富水層段，水質(zhì)大多為淡水，礦化度一般小于1 g/L。

2 地?zé)豳Y源開發(fā)概況

鄭州市區(qū)自二十世紀(jì)六、七十年代始少量開發(fā)地?zé)豳Y源，進(jìn)入二十世紀(jì)九十年代后，鄭州市形成了開發(fā)地?zé)豳Y源的高潮，先后施工地?zé)峋?00余眼。地?zé)豳Y源開采所消耗的地?zé)崃黧w儲存量，大部分為地?zé)崃黧w靜儲量。因此，隨著地?zé)豳Y源的大量開采，地?zé)崃黧w靜儲量消耗很快，地下水位急劇下降，原來自流井均不自流。

通過地?zé)豳Y源計算，鄭州市區(qū)地?zé)崽锬昕砷_采熱水量41.4×106m3/a，目前鄭州市中心城區(qū)地下熱水年總開采量穩(wěn)定在6.0×106m3/a，基本處于采補(bǔ)平衡狀態(tài)。鄭州市中心城區(qū)東部地?zé)峋^少，具有較大開采潛力，可以列為重點(diǎn)勘查開發(fā)區(qū)。熱儲層埋深主要在650～1 200 m段。地?zé)峋畣挝挥克恳话阈∮?.0 m3/h·m，多數(shù)在0.5 m3/h·m，局部大于1.0 m3/h·m。鄭州市地?zé)崃黧w單位產(chǎn)量最小0.24 m3/d·m，最大59.76 m3/d·m，平均單位產(chǎn)量17.65 m3/d·m。井口水溫30℃～48℃，屬溫水、溫?zé)崴責(zé)犷愋汀Ｓ嘘P(guān)參數(shù)見表1。

綜合分析地?zé)崴|(zhì)資料，水化學(xué)類型主要為HCO3—Na型，個別為HCO3·SO4—Na型，礦化度主要介于600～900 mg/L，最高可達(dá)1 281 mg/L，pH值7.4～8.3，H2SiO3含量25～30 mg/L，Sr含量為0.2～0.3 mg/L。地?zé)崴疁?5℃～40℃的溫水，主要利用范圍為洗浴、溫室、農(nóng)業(yè)灌溉、養(yǎng)殖等；40℃-60℃溫?zé)崴?，主要利用范圍為醫(yī)療、洗浴、采暖、溫室、養(yǎng)殖等。

3 地?zé)崃黧w流場補(bǔ)徑排條件及動態(tài)特征

3.1 地?zé)崃黧w補(bǔ)徑排條件

大型沉積盆地地?zé)崃黧w流場水動力環(huán)境一般具有明顯的分帶性[3]，進(jìn)入盆地的地下水穿過外環(huán)徑流積極交替帶，進(jìn)入內(nèi)環(huán)帶轉(zhuǎn)為長距離的水平運(yùn)移，地下水可以充分吸取巖層的熱量，使水與巖層同溫，內(nèi)環(huán)帶為熱水聚存的理想環(huán)境。鄭州市區(qū)埋深650m以深的熱儲層為大型沉積盆地內(nèi)環(huán)帶，地?zé)崴a(bǔ)給來源為西南部上游側(cè)向徑流補(bǔ)給，總體由西南向東北方向徑流，主要排泄方式為市區(qū)地?zé)峋┧_采。

表1 地?zé)峋樗囼?yàn)主要參數(shù)一覽表

3.2 地?zé)崃黧w流場動態(tài)特征

1995年前，鄭州市城區(qū)地?zé)峋o水位埋深一般小于等于50 m[1]。1995年后隨著地?zé)崴_發(fā)量加大，靜水位埋深呈現(xiàn)逐步加深趨勢。2005年鄭州市城區(qū)沉積盆地?zé)醿畬拥責(zé)崃黧w流場已經(jīng)形成面積達(dá)30多平方公里的地?zé)崴德渎┒?，漏斗中心最大年平均水位埋?15.86 m。2005年以后鄭州市政府主管部門嚴(yán)格控制地?zé)峋ň畬徟贫龋?007年至今地?zé)崴o水位埋深基本趨于穩(wěn)定。

通過分析鄭州市城區(qū)13眼井深800～1 200 m地?zé)峋叵滤槐O(jiān)測資料(見表1)[1]，年平均水位埋深36.35～115.86 m。年平均水位埋深<50 m的3眼，占水位監(jiān)測井總數(shù)的23.08%，年平均水位埋深50～80 m的7眼，占水位監(jiān)測井總數(shù)的53.85%，年平均水位埋深80～100 m的3眼，占水位監(jiān)測井總數(shù)的23.08%，年平均水位埋深>100 m的2眼，占水位監(jiān)測井總數(shù)的15.89%。通過分析800～1 200 m深的地?zé)峋叵滤?、月降水量動態(tài)曲線圖，地?zé)峋叵滤粍討B(tài)曲線變化與降水量動態(tài)曲線變化無直接關(guān)系，水位的抬升與下降，主要與開采量大小有關(guān)，屬典型的開采型動態(tài)。

4 結(jié)語

鄭州市城區(qū)及東部為沉積盆地型地?zé)嵯到y(tǒng)新近系砂巖層狀熱儲，水溫主要為40℃～60℃溫?zé)崴?。中心城區(qū)已處于控制開采階段；城區(qū)東部具有較大開采潛力，建議在鄭州市城區(qū)東部通過科學(xué)合理的勘查規(guī)劃以促進(jìn)地?zé)崴目沙掷m(xù)開發(fā)利用，同時又不形成大面積地?zé)崴德渎┒返拳h(huán)境地質(zhì)問題。

[1]龐良，彭妮，韓國童，等. 鄭州市區(qū)東部地?zé)豳Y源普查報告[R].鄭州：河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局測繪隊(duì). 2010.

[2]賀為民，等.鄭州市城區(qū)深層地下熱水資源與開發(fā)利用綜合勘察研究[R]. 鄭州：中國地震局地球物理勘探中心. 1997.

[3]陳墨香，汪集陽，鄧孝. 中國地?zé)豳Y源-分布特點(diǎn)和潛力評估[M]. 科學(xué)出版社. 1991.

TV213.9

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1004-1184(2016)06-0054-02

2016-06-21

朱衛(wèi)民(1960-)，男，河南民權(quán)人，高級工程師，主要從事水文地質(zhì)勘查開發(fā)生產(chǎn)技術(shù)與管理工作。