山西省聞喜縣地?zé)豳Y源成因分析

林強(qiáng)

（山西省地勘局二一四地質(zhì)隊(duì)，山西運(yùn)城044000）

1 勘查區(qū)構(gòu)造

1.1 斷裂活動

勘查區(qū)地處山西地臺的南端，屬華北地臺汾渭、山西、豫西三個(gè)二級地層區(qū)的交界地帶，大地構(gòu)造位于華北大陸亞板塊南部鄂爾多斯地塊與河淮地塊接觸帶南端，勘查區(qū)處于涑水河斷陷盆地的中心。有多條斷裂分布在新生代地層中，而后又被晚新生代的沉積覆蓋，這些斷層范圍較小，總體呈北東—南西向，傾角較大在60°~65°以上，與勘查區(qū)南部地區(qū)的新華夏系的新構(gòu)造運(yùn)動一致。中條山北麓大斷裂以及峨嵋臺垣南側(cè)斷裂等這些“老”斷裂在晚近期又進(jìn)一步發(fā)展成活動斷裂，繼續(xù)控制著區(qū)域的演化。本區(qū)的“新”、“老”構(gòu)造綜合控制著運(yùn)城斷陷盆地的形成與演化。

1.2 新構(gòu)造運(yùn)動兼有繼承性和新生性

本區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動集成“老”構(gòu)造運(yùn)動明顯，集成于燕山期?！靶隆稀睒?gòu)造的持續(xù)運(yùn)動控制了盆地的形成與演化。中條山北麓大斷裂、峨嵋臺垣南側(cè)斷裂以及鳴條崗等持續(xù)活動在新生代地塹盆地兩側(cè)的上升盤持續(xù)上升，斷陷盆地持續(xù)下降。表現(xiàn)為溫泉出露、地震的產(chǎn)生等構(gòu)造運(yùn)動的特征，并且在古近系地層中形成的新構(gòu)造又體現(xiàn)了新生性。老構(gòu)造和新構(gòu)造的共同作用構(gòu)成了現(xiàn)在地形、地貌的總體格架。

1.3 勘查區(qū)主要構(gòu)造特征

勘查區(qū)為沉積平原，地表沉積了巨厚的蓋層，新的構(gòu)造帶不明顯，均為隱伏斷層。大的構(gòu)造為北東—南西向一系列平行斷裂帶，主要構(gòu)造是中條山前北側(cè)大斷裂和峨嵋臺垣南側(cè)斷裂、鳴條崗隆起、涑水河凹餡等3~5條北東—南西向平行斷裂構(gòu)造帶?？辈閰^(qū)展布于涑水凹餡平原區(qū)，位于運(yùn)城斷陷盆地的東北部邊緣，為向西南傾斜的單斜構(gòu)造?？辈閰^(qū)主要斷裂帶分述如下：

（1）F1（峨嵋臺垣南側(cè)）斷裂帶。斷裂帶位于工作區(qū)西北部，沿峨嵋臺垣南側(cè)與涑水沉積平原接觸帶一線展布，斷裂沿儀張村—姚村—衛(wèi)家莊—西阜一帶，走向NE45°，傾向河槽位于勘查區(qū)西北部。地表為第四系覆蓋，地貌上形成一高達(dá)10~15m的黃土陡坎。為一傾向南東的高角度正斷層，走向北東—南西向，長度約為10~15km，斷距約為100~130m。該斷裂帶中生代以后活動強(qiáng)烈，勘探區(qū)內(nèi)經(jīng)過物探勘測剖面，已判定為一條斷裂構(gòu)造存在，勘查區(qū)定名為F1（峨嵋臺垣南側(cè)）斷裂帶。

（2）F2（鳴條崗臺垣北側(cè)）斷裂帶。斷裂帶位于工作區(qū)東南，沿鳴條崗北側(cè)與涑水沉積平原接觸帶一線展布，斷裂沿重村—上邵王村—西官莊—南宋村，走向NE45°，傾向河槽。位于勘查區(qū)西南部，長度約30km。根據(jù)物探資料和鉆孔資料的反映，深部可能具有構(gòu)造的隱伏斷層，該斷裂帶斷距大于100m，向南斷距逐漸減少，走向北西—南東向，傾向西南為一高角度正斷層?？辈閰^(qū)定名為F2（鳴條崗北側(cè)）斷裂帶。

2 儲熱層特征及儲熱條件

2.1 蓋層（保溫層）

根據(jù)鉆孔資料，0~360.0m為新生界第四系全(Q)地層,其中：0~28.0m為上更新統(tǒng)(Q3)地層，28.0~200.0m為中更新統(tǒng)(Q2)地層，200.0~360.0m為下更新統(tǒng)(Q1)地層。360.0~645.0m為新近系(N)地層，645.0~1212.0m為古 近 系(E)地層。1212.0~1390.0m為 奧 陶系(O)灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，1390.0~1805.0m為寒武系(∈)灰?guī)r、白云巖。1212m以上地層為松散半松散沉積層，為該區(qū)主要蓋層，全部封閉不取水。蓋層分布規(guī)律由邊山—沖洪積傾斜平原逐漸過渡到盆地沖積平原，厚度由薄到厚，巖性由粘性土、亞砂土逐漸過渡到亞粘土—粘土，粘土厚度也增大，含水層由礫石、砂礫卵石逐漸過渡到粗砂夾礫石卵石—中砂—中細(xì)砂—粗砂，水位埋深由深變淺。

2.2 地?zé)釤嵩?/h3>

根據(jù)區(qū)域地?zé)醽碓?，參考收集周邊的淺井及地?zé)峋Y料，在勘查區(qū)的中地殼中存在低速高導(dǎo)層，這一低速高導(dǎo)層（高溫半熔融狀態(tài)）具有溫度高（600℃）的物理特性，然后通過熱傳導(dǎo)和熱對流兩種主要熱交換方式，便可將深部熱能轉(zhuǎn)化為淺部地?zé)崮軐⑸畈康臒釋?dǎo)入淺部，是淺部地?zé)岬闹苯觼碓础?/p>

勘查區(qū)具有冷水深循環(huán)加熱的良好條件：①有邊緣鏟式活動斷裂帶，其斷裂深、破碎帶寬，可成為冷水下傳至基巖加熱的主要通道；②有盆地內(nèi)活動斷裂作為加熱后的熱水向地表運(yùn)移的通道；③有基巖隆起帶熱儲構(gòu)造，包括碳酸鹽巖巖溶裂隙型及松散巖孔隙型。

3 勘查區(qū)熱儲層水文特征

根據(jù)熱儲層埋藏條件和含水介質(zhì)，勘查區(qū)內(nèi)地?zé)崴蓜澐譃樘妓猁}基巖裂隙承壓水,廣泛分布于勘查區(qū)。

根據(jù)勘探孔（井）揭示，熱儲層埋藏深度較大，深度在1212m，揭露地層厚度593m，儲熱含水層埋深1212~1805m，構(gòu)成儲熱層主要巖性為奧陶系、寒武系灰?guī)r、鮞狀灰?guī)r，主要含水層厚約97.60m。

儲熱層主要接受F1、F2兩條鏟式構(gòu)造深部側(cè)向補(bǔ)給，地下水徑流方向與涑水河水流方向一致，總的運(yùn)動方向是由北東向南西流動，向南側(cè)運(yùn)城凹陷盆地深層排泄，另外通過人工開采形式排泄也成為主要的排泄方式之一。

通過抽水試驗(yàn)結(jié)果及水質(zhì)分析，勘查區(qū)內(nèi)地?zé)崴o止水位埋深89.42m，出水溫度62℃，當(dāng)水位下降41.98m時(shí)，單井出水量為105.6m3/h，單位涌水量0.699L/（s·m）。判定所揭露層段富水性中等。礦化度2.1g/L，水質(zhì)類型為Cl·SO4-Na型水。

4 勘查區(qū)地溫梯度

4.1 地溫梯度推算

本次勘探井測井深度1802.23m（H），井底溫度69.97℃（T），地表恒溫層厚度采用30m，溫度采用年平均氣溫13.5℃。根據(jù)物探測溫資料，采用公式G=（Tt）/（H-h）×100分段進(jìn)行計(jì)算勘查區(qū)地溫梯度。

經(jīng)上述公式計(jì)算：

勘查區(qū)內(nèi)第四系（0~360m）地溫梯度為6.1℃/100m；

新近系（360~645m）地溫梯度為2.6℃/100m；

古近系（645~1212m）地溫梯度為2.7℃/100m；

奧陶系（1212~1390m）地溫梯度為2.8℃/100m；

寒武系（1390~1805m）地溫梯度為2.4℃/100m。

根據(jù)測井溫度記錄計(jì)算全孔段地溫梯度，計(jì)算如下：

G=（T-t）/（H-h）×100=(69.97-13.5)÷（1800-30）=3.2℃/100m

根據(jù)測井溫度計(jì)算勘查區(qū)地?zé)崽锏販靥荻燃s為3.2℃/100m。

4.2 地溫特征

根據(jù)勘查區(qū)調(diào)查淺井資料顯示，區(qū)內(nèi)淺層無地溫異常，地下0~200m埋深，水溫一般為13℃~30℃。深部靠地?zé)嵩鰷囟纬蓛釋樱骄鰷靥荻?.8℃/100m；700m埋深，溫度一般在42℃左右；1280m埋深，溫度一般在58℃左右；1800m埋深，溫度一般在70℃。以上特征與同一類型的渭河盆地及運(yùn)城盆地地溫場特征大致相同，具有由淺到深遞減的趨勢。這一規(guī)律說明熱源主要來自深部熱流的傳導(dǎo)。

綜合上述分析，本區(qū)具備形成地?zé)釡囟葓龅臈l件，上部有巨厚的保溫層，下部有良好的儲存及埋藏深度條件，具備了開發(fā)和利用地?zé)崮艿南忍釛l件。

5 結(jié)論

（1）在綜合分析區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特征的基礎(chǔ)上，判定勘查區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造在勘查區(qū)的北部峨嵋臺塬南部斷裂，鳴條崗北側(cè)斷裂，其次位于勘查區(qū)涑水河兩側(cè)的北東南西向次一級斷裂構(gòu)造。

（2）本次勘查施工一眼勘探孔，根據(jù)地?zé)峥碧娇祝ň┙衣兜牡貙訋r性特征，劃分為兩個(gè)熱儲層段：主要為奧陶系中統(tǒng)（O2）承壓巖溶裂隙含水層與寒武系張夏組（∈2z）承壓巖溶裂隙含水層。

（3）根據(jù)勘探孔抽水試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用降深50m時(shí)的合理出水量，估算100年地?zé)峋_采對熱儲的影響半徑（R），經(jīng)過計(jì)算，影響半徑為2487.52m，按面積推算出可布置2眼地?zé)衢_采井。聞喜縣城區(qū)地?zé)崽餆崮?3.71MW，按GB11615-2010《地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查》規(guī)范地?zé)醿α縿澐謽?biāo)準(zhǔn)，山西省聞喜縣城區(qū)地?zé)崽镆?guī)模屬于“中型”地?zé)崽铩?/p>

（4）本次勘探探采結(jié)合井位于聞喜縣城，先后揭露了新生界第四系、新近系、古近系、奧陶系及寒武系地層。取水段主要是1300m以下熱儲層，靜水位埋深89.42m，降深41.98m時(shí)，出水量2534.4m3/d，水溫62.5℃。