滄縣隆起中段獻(xiàn)縣凸起和阜城凹陷巖溶型地?zé)豳Y源特征

黃 旭,沈傳波,杜 利,魏廣仁,羅 璐,唐 果

(1.中石化新星(北京)新能源研究院有限公司，北京 100083；2.中國(guó)石化地?zé)豳Y源開發(fā)利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100083；3.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢) 資源學(xué)院，武漢 430074；4.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)構(gòu)造與油氣資源教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430074；5.中國(guó)石化集團(tuán)新星石油有限責(zé)任公司，北京 100083)

0 引 言

目前人們對(duì)環(huán)保與節(jié)能的意識(shí)逐漸提高，不僅高效開發(fā)、利用地?zé)崮芤呀?jīng)受到國(guó)內(nèi)外專家的廣泛關(guān)注和討論[1-6]，而且華北地區(qū)地?zé)豳Y源的勘探、開發(fā)與利用已經(jīng)呈現(xiàn)井噴式發(fā)展。

奧陶系、薊縣系碳酸鹽巖在華北板塊廣泛沉積[7-8]，且該熱儲(chǔ)類型已經(jīng)在地?zé)峥碧介_發(fā)占比越來(lái)越重，已經(jīng)有多個(gè)地?zé)崽锢迷撎谉醿?chǔ)在供暖、養(yǎng)殖、洗浴等領(lǐng)域建立了示范性項(xiàng)目，比如渤海灣盆地的雄縣[9-11]、新河[12]、范縣[13-14]、南華北盆地的太康凸起[15]等眾多地?zé)崽铩?/p>

獻(xiàn)縣凸起、阜城凹陷地?zé)崽镂挥跍婵h隆起中段，由于埋藏較淺，蓋層封閉性較好且具有較高的地溫梯度，使得其發(fā)育良好的巖溶熱儲(chǔ)[16-17]。目前該區(qū)已有較多地?zé)峋?，主要用于供暖、洗浴等方面，但是前人?duì)本區(qū)的研究主要側(cè)重井的回灌示蹤試驗(yàn)[18]以及地溫場(chǎng)[19-20]的特征，缺乏地?zé)崽锍梢驒C(jī)制的分析與地?zé)豳Y源量的整體評(píng)價(jià)，致使該區(qū)地?zé)崮艿睦迷斐闪撕艽蟮馁Y源浪費(fèi)。為了促進(jìn)極好的地?zé)豳Y源與相關(guān)地?zé)岙a(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展，本文利用測(cè)井、地震等區(qū)域地質(zhì)資料，結(jié)合水化學(xué)分析結(jié)果，分析獻(xiàn)縣凸起和阜城凹陷地?zé)崽锏膸r溶熱儲(chǔ)分布規(guī)律，建立地?zé)崽锏母拍钅Ｐ?，并精?xì)評(píng)價(jià)地?zé)豳Y源量，這不僅對(duì)探明華北平原巖溶熱儲(chǔ)分布規(guī)律具有重要的指示意義，同時(shí)也為獻(xiàn)縣凸起和阜城凹陷地?zé)崽锏牡責(zé)峥碧介_發(fā)和地?zé)崮艿母咝Ю锰峁┲匾目茖W(xué)依據(jù)。

1 區(qū)域地?zé)岬刭|(zhì)背景

渤海灣盆地位于華北板塊，為新生代斷陷盆地。滄縣隆起夾持于黃驊坳陷與冀中坳陷之間，為呈北北東向狹長(zhǎng)帶狀的一級(jí)正向構(gòu)造單元，面積約12 000 km2[20-21]。

由于北東向隱伏斷裂發(fā)育，造就地?zé)崽锸芑讛嗔芽刂?，并且呈現(xiàn)東西分帶的特征，由西向東，地?zé)崽锉猾I(xiàn)縣斷層(滄西斷裂)、泊頭斷層、里坦斷層夾持，其中獻(xiàn)縣凸起與阜城凹陷被阜城斷層分隔。獻(xiàn)縣凸起與阜城凹陷走向均為北東向。獻(xiàn)縣凸起東側(cè)為阜城凹陷(圖1(b))；西側(cè)以獻(xiàn)縣斷裂為界與冀中坳陷的饒陽(yáng)凹陷相鄰(圖1(a))，為地壘式潛山；阜城凹陷的東側(cè)為興濟(jì)凸起，北側(cè)為里坦凹陷(圖1(c))。

圖1 獻(xiàn)縣凸起及阜城凹陷邊界位置圖[21]

1.1 地層特征

區(qū)域地質(zhì)資料及已有的井資料表明，研究區(qū)(殘存)地層差異較大。在獻(xiàn)縣凸起，自上而下鉆遇第四系、新近系和薊縣系；在阜城凹陷，自上而下鉆遇第四系、新近系、石炭-二疊系、奧陶系和薊縣系(圖2)。研究區(qū)第四系是以河流相為主的黏土層及粉細(xì)砂層；新近系以河湖相沉積的泥巖、砂巖為主，以互層形式出現(xiàn)；石炭-二疊系為泥質(zhì)粉砂夾砂巖為主，常見煤層；奧陶系巖性為白云質(zhì)灰?guī)r和隱晶質(zhì)灰?guī)r；寒武系為灰色薄層鮞狀灰?guī)r及厚層灰?guī)r；薊縣系以白云巖為主，有白云質(zhì)灰?guī)r、燧石白云巖及粉砂質(zhì)白云巖。

圖2 獻(xiàn)縣凸起及阜城凹陷地層綜合柱狀圖[21]

在獻(xiàn)縣凸起，第四系和新近系為薊縣系熱儲(chǔ)的直接蓋層，地層厚度為550～860 m，巖性以雜色泥巖、砂巖為主，并常以互層形式出現(xiàn)，而在本組底部，普遍含有黃鐵礦集合體，并且有較多炭質(zhì)條帶。礫石多為燧石、石英、火山巖及灰?guī)r，磨圓度較差。底部爍巖分布普遍，可作為標(biāo)志層。

在阜城凹陷，石炭-二疊系為奧陶系巖溶熱儲(chǔ)的直接蓋層，地層厚度為500～1 300 m，巖性以碎屑巖為主，夾海相灰?guī)r和煤層，為海陸交互相含煤建造，與下伏地層為假整合接觸。

1.2 構(gòu)造演化特征

漫長(zhǎng)的地質(zhì)-構(gòu)造演化過(guò)程造就了現(xiàn)今東西隆凹相間的格局[17,21-25]，亦決定了不同次級(jí)構(gòu)造帶的熱儲(chǔ)發(fā)育特征。本文采用平衡剖面方法，剖析獻(xiàn)縣凸起和阜城凹陷的演化過(guò)程：

(1)早-中元古代發(fā)生強(qiáng)烈斷陷作用，堆積巨厚的底礫巖。薊縣系發(fā)生大規(guī)模海侵，超覆于下伏地層，厚度超過(guò)2 000 m，該地層全區(qū)均有分布，具有東南薄北西厚的特征。此階段為碳酸鹽巖穩(wěn)定沉積階段(圖3(e))。

圖3 獻(xiàn)縣凸起和阜城凹陷構(gòu)造演化剖面

(2)晚寒武世時(shí)期，海侵范圍擴(kuò)大，風(fēng)化分異作用趨于成熟。短暫的懷遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)使獻(xiàn)縣凸起遭受不同程度的剝蝕，缺失奧陶系地層，只在凹陷部位沉積。阜城凹陷大面積沉積白云巖型蒸發(fā)巖，席狀展布，厚度約1 500 m。此階段為巖溶儲(chǔ)層發(fā)育階段(圖3(d))。

(3)二疊紀(jì)晚期，該區(qū)域逐漸海退，氣候轉(zhuǎn)為干旱炎熱環(huán)境，沉積環(huán)境轉(zhuǎn)為河流相。阜城凹陷巖相穩(wěn)定，原始地層產(chǎn)狀平緩，無(wú)明顯的褶皺和斷裂現(xiàn)象，厚度可達(dá)上千米。在獻(xiàn)縣凸起剝蝕，阜城凹陷沉積。此階段為直接蓋層發(fā)育階段(圖3(c))。

(4)三疊紀(jì)以來(lái)，印支-燕山運(yùn)動(dòng)對(duì)該區(qū)域影響明顯，構(gòu)造活動(dòng)加劇，伴有強(qiáng)烈的火山活動(dòng)，使該區(qū)域強(qiáng)烈抬升，僅在阜城凹陷接受沉積。根據(jù)鉆孔、聲波時(shí)差等方法，認(rèn)為地層剝蝕厚度可達(dá)3 000 m[26-27]。此階段為巖溶作用階段(圖3(b))。

(5)該區(qū)域在古近紀(jì)斷陷，新近紀(jì)和第四紀(jì)接受沉積，形成巨厚的新生界蓋層，不僅封閉了斷裂的導(dǎo)熱、導(dǎo)水性，而且為熱儲(chǔ)層的保溫起到了一定效果。此階段為蓋層的形成階段(圖3(a))。

經(jīng)過(guò)復(fù)雜的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，改善了坑洼的地貌環(huán)境。而古地貌控制著基巖的埋藏深度，在獻(xiàn)縣凸起埋藏較淺，阜城凹陷埋深較大。

1.3 熱儲(chǔ)類型

該地區(qū)主要發(fā)育三套熱儲(chǔ)：獻(xiàn)縣凸起從上到下可分為新近系明化鎮(zhèn)組砂巖熱儲(chǔ)和元古界薊縣系霧迷山組基巖巖溶熱儲(chǔ)；阜城凹陷熱儲(chǔ)主要為奧陶系巖溶熱儲(chǔ)。三套熱儲(chǔ)主要特征如下。

1.3.1 明化鎮(zhèn)組砂巖熱儲(chǔ)

全區(qū)均有分布，頂板埋深450～500 m，砂層厚度3～25 m，砂厚比20%～40%，孔隙度為23%～30%[17]，具有較好的富水性。如獻(xiàn)熱1井(表1)，水量64 m3/h，井口水溫62 ℃。該套熱儲(chǔ)作為河北省戰(zhàn)略儲(chǔ)備水，已被禁止開發(fā)利用。

表1 獻(xiàn)縣地?zé)崽锊糠值責(zé)徙@孔數(shù)據(jù)[17]

1.3.2 薊縣系迷霧山組巖溶熱儲(chǔ)

該套熱儲(chǔ)主要分布在獻(xiàn)縣凸起，頂板埋深1 200～1 500 m。熱儲(chǔ)巖性為霧迷山組白云巖，與上覆地層不整合接觸，蓋層為新生代地層。目前獻(xiàn)縣縣城已經(jīng)開發(fā)多口霧迷山組地?zé)峋?7.88～120 m3/h，井口水溫72～96 ℃。該熱儲(chǔ)具有埋藏淺、受斷裂控制明顯、帶狀分布，溫度高、水量大等特點(diǎn)。

1.3.3 奧陶系巖溶熱儲(chǔ)

該套熱儲(chǔ)分布在阜城凹陷，頂板埋深2 000～2 500 m。熱儲(chǔ)巖性為奧陶系發(fā)育的臺(tái)地相碳酸鹽巖，與上覆地層呈不整合接觸，蓋層為中生界地層。目前已經(jīng)在淮鎮(zhèn)開發(fā)兩口地?zé)峋?，水?8 m3/h，井口水溫85 ℃。該套熱儲(chǔ)具有埋藏較深、水溫高、水量大等特點(diǎn)。

2 地?zé)崽锾卣?/h2>

2.1 獻(xiàn)縣凸起地?zé)崽餆醿?chǔ)特征

獻(xiàn)縣凸起地?zé)崽锏臒醿?chǔ)層位主要是薊縣系霧迷山組，直接被第四系和新近系地層所覆蓋。蓋層巖性以泥巖/砂巖為主，熱儲(chǔ)層巖性為含粉砂泥狀白云巖、含燧石條帶為主，夾灰白色厚、巨厚層含粉砂泥晶白云巖，有明顯的韻律性結(jié)構(gòu)，裂縫孔洞十分發(fā)育。在深度1 459～2 060 m，獻(xiàn)縣凸起多發(fā)育二類裂縫層和三類裂縫層，一類裂縫層較少。根據(jù)測(cè)井解釋，一類裂縫層發(fā)育4層，厚度14.5 m；二類20層，厚度164.6 m；三類19層，厚度187 m。共43層，累計(jì)厚度366.1 m，平均孔隙度9.436%，平均滲透率21.22×10-3μm2，平均泥質(zhì)含量9.78%(圖4(a))。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，獻(xiàn)縣凸起平均孔隙度約為3.3%，薊縣系霧迷山組厚度1 050～1 260 m，儲(chǔ)地比15%～30%，有效儲(chǔ)層厚度150～366.1 m，平均有效厚度248 m。該區(qū)薊縣系霧迷山組埋藏淺，地層厚度大，多數(shù)井未鉆穿，因長(zhǎng)期裸露地表遭受風(fēng)化剝蝕及溶蝕，使得孔、洞、縫十分發(fā)育，形成良好的熱儲(chǔ)層。獻(xiàn)縣凸起地?zé)崽锼E縣系霧迷山組巖溶熱儲(chǔ)分布具有從北向南逐漸增厚的趨勢(shì)，受斷裂展布影響明顯(圖5(a))。獻(xiàn)縣凸起儲(chǔ)蓋組合為新生界/薊縣系，揭示了是以加里東期為主的風(fēng)化殼巖溶，可能還有印支-海西期風(fēng)化殼巖溶。

2.2 阜城凹陷地?zé)崽餆醿?chǔ)特征

阜城凹陷地?zé)崽锏臒醿?chǔ)層為主要是奧陶系，上覆地層為石炭-二疊系地層。蓋層巖性以砂巖/泥巖加煤層為主，熱儲(chǔ)層巖性以深灰色中厚層泥質(zhì)條帶灰?guī)r夾竹葉狀灰?guī)r為主，可見深灰色厚層細(xì)晶灰?guī)r、泥紋灰?guī)r。奧陶系厚度700～1 320 m，在深度2 320～3 160 m，阜城凹陷次級(jí)裂縫發(fā)育，多見二類裂縫層和三類裂縫層，一類裂縫層較少。根據(jù)測(cè)井解釋，一類裂縫層發(fā)育5層，厚度9.2 m；二類12層，厚度21.5 m；三類14層，厚度24.6 m。共31層，累計(jì)儲(chǔ)層厚度55.3 m，平均孔隙度10.423%，平均滲透率138.16×10-3μm2，平均泥質(zhì)含量6.86%(圖4(b))。阜城凹陷儲(chǔ)蓋組合為石炭-二疊系/奧陶系，揭示了加里東、印支-海西、燕山以及喜山等4期風(fēng)化殼巖溶。

圖4 南關(guān)村1井(a)與淮鎮(zhèn)探采1井(b)測(cè)井曲線圖

2.3 蓋層特征

獻(xiàn)縣凸起基巖的構(gòu)造形態(tài)為走向北東向的寬廣背斜構(gòu)造，而阜城凹陷基巖的構(gòu)造形態(tài)為一單斜構(gòu)造(圖5(a))。獻(xiàn)縣凸起背斜核部?jī)H殘留薊縣系地層，直接被新生界地層所覆蓋。由于霧迷山組白云巖熱導(dǎo)率大，有利于熱流向上傳播，因而在獻(xiàn)縣凸起形成高異常地?zé)釁^(qū)，其地?zé)岙惓３时睎|向展布；蓋層地溫梯度4.93～5.31 ℃/100 m，其平面分布形態(tài)與基巖淺埋區(qū)相吻合?；鶐r埋藏越淺，地溫梯度值越高，反之則相反。

圖5 獻(xiàn)縣凸起及阜城凹陷基巖頂板埋深圖(a)與獻(xiàn)縣凸起水溫等值線分布圖(b)

阜城凹陷奧陶系熱儲(chǔ)層經(jīng)歷長(zhǎng)期的淋濾巖溶作用，發(fā)育大量的溶蝕孔洞，直接被石炭-二疊系地層所覆蓋，根據(jù)已有地?zé)峋Y料統(tǒng)計(jì)石炭-二疊系厚度300 m，該層系導(dǎo)熱性較差，平均地溫梯度3.63 ℃/100 m，起到良好的保溫、隔熱作用。

2.4 地?zé)崴瘜W(xué)特征

根據(jù)該地區(qū)已有地?zé)峋Y料，編制了獻(xiàn)縣凸起和阜城凹陷地?zé)崽飵r溶熱水溫度分布圖(圖5(b))。獻(xiàn)縣凸起地?zé)崽飵r溶水的最高溫度為95 ℃，最低75 ℃。呈西南部溫度高、東南部溫度低的階梯分布格局的特點(diǎn)，同時(shí)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，該地區(qū)無(wú)須換熱器等其他外力(如熱泵)來(lái)增高溫度，即可滿足地?zé)峁┡枨螅虼耸禽^為優(yōu)質(zhì)的地?zé)豳Y源開發(fā)利用區(qū)域。

獻(xiàn)縣凸起上的地?zé)崴哂械湫偷臒岬V水特征(表2)，即以Na+與Cl-在元素中占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。其中，明華鎮(zhèn)組地?zé)崴V化度為1 732.17 mg/L，pH值偏弱堿性；薊縣系巖溶地?zé)崴V化度為5 820～6 400 mg/L，pH值均偏弱酸性，為6.36～6.9。水化學(xué)類型按舒卡列夫分類(水中主要陰、陽(yáng)離子含量大于25%的順序排列命名)為Cl-Na-B型。

表2 獻(xiàn)縣凸起及阜城凹陷部分井水化學(xué)分析數(shù)據(jù)(mg/L)

2.5 熱儲(chǔ)溫度與循環(huán)深度

2.5.1 熱儲(chǔ)溫度

本文采用Na-K-Mg Giggenbach三角圖[28-29]對(duì)獻(xiàn)縣凸起地?zé)崽锏牡V物-流體化學(xué)平衡進(jìn)行定性判斷。Na-K-Mg三角圖法常用于評(píng)價(jià)水巖平衡狀態(tài)和區(qū)分不同類型的水樣，在三角圖中分為完全平衡、部分平衡和未成熟水3個(gè)區(qū)域[28]。該方法對(duì)判斷中低溫地?zé)崽锪黧w平衡狀態(tài)較為有利，同時(shí)也為估算熱儲(chǔ)溫度時(shí)溫標(biāo)方法的選取提供依據(jù)。

獻(xiàn)縣地?zé)崽锩骰?zhèn)組的水樣全部落在了部分成熟區(qū)域(圖6)，而薊縣系霧迷山組的水樣落在了部分成熟區(qū)域與混合水區(qū)的邊界上，說(shuō)明水循環(huán)作用較快，和巖石發(fā)生相互作用的強(qiáng)度較高，地?zé)崴谏仙^(guò)程中可能與冷水或者其它性質(zhì)的水相混合，表明獻(xiàn)縣凸起地?zé)崽锏乃蛶r石之間的平衡狀態(tài)還在持續(xù)進(jìn)行。由于該區(qū)域內(nèi)地?zé)崴蟾怕式?jīng)過(guò)了混合、稀釋作用，采用鉀-鎂溫標(biāo)可能并不合理，故本文采用鉀-鈉地?zé)釡貥?biāo)法估算深部熱水溫度。

圖6 獻(xiàn)縣凸起地下熱水樣品的Piper三角圖解(a)與獻(xiàn)縣凸起地下熱水樣品Na-K-Mg三角圖解(b)

計(jì)算結(jié)果表明，研究區(qū)采用K-Mg溫標(biāo)[28-29]計(jì)算熱儲(chǔ)溫度為49 ℃，采用二氧化硅溫標(biāo)[30]計(jì)算熱儲(chǔ)溫度為89 ℃，采用K-Na溫標(biāo)[28-29]計(jì)算熱儲(chǔ)溫度為433 ℃，根據(jù)上述Na-K-Mg三角圖解法的計(jì)算結(jié)果，用K-Na地?zé)釡貥?biāo)法估算獻(xiàn)縣地?zé)崽锷畈繜醿?chǔ)溫度是適宜的。

2.5.2 循環(huán)深度

該地區(qū)的地?zé)崴难a(bǔ)給來(lái)源主要是大氣降水，通過(guò)滲透補(bǔ)給，地下水通過(guò)巖石圈深部熱流以及韌性剪切帶加熱之后，再升流至地表形成熱泉。地下水循環(huán)深度對(duì)最后的井口水溫有很大的影響，可以通過(guò)下式計(jì)算熱水循環(huán)深度[31-33]。

(1)

式中：H為熱循環(huán)深度(m)，T1為熱儲(chǔ)溫度(℃)，T2為當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁?℃)，G為地溫梯度(℃/100 m)，h為恒溫帶厚度(m)。

通過(guò)計(jì)算可以得到，獻(xiàn)縣凸起和阜城凹陷地?zé)崽锏責(zé)崴难h(huán)深度在2 000～4 000 m之間，平均深度在2 417.16 m(表3)。

表3 獻(xiàn)縣凸起及阜城凹陷地下熱水循環(huán)深度計(jì)算結(jié)果

3 地?zé)崽锍梢?/h2>

3.1 熱源分析

盆地淺層的大地?zé)崃魇堑厍騼?nèi)部熱量最為直觀地顯示，并能指示地球內(nèi)部的各種作用過(guò)程之間能量平衡的深部信息，但是，不同構(gòu)造單元所測(cè)量到的熱流值的變化范圍很大，因此除去淺部的地質(zhì)或環(huán)境因素等影響，本文還考慮到其深部熱源因素的影響。

3.1.1 區(qū)域深部地溫場(chǎng)

渤海灣盆地的平均大地?zé)崃鞅尘爸禐?9 mW/m2[34-35]，滄縣隆起熱流值為43.5～70.8 mW/m2[16,35]，獻(xiàn)縣地區(qū)平均熱流值為69 mW/m2，明顯高于饒陽(yáng)凹陷的熱流值，屬于高熱流異常區(qū)。這是由于巖石圈的張應(yīng)力引起地殼破裂，而隨著上地殼的裂陷，下地殼開始熔融并可能發(fā)生縱向流動(dòng)，地殼的減薄引發(fā)了巖石在熔融條件下的剝露，熱流向熱阻最小的獻(xiàn)縣凸起集中，使獻(xiàn)縣凸起的熱流逐漸增加，來(lái)自地殼深部的熱源使地殼開始增熱，在獻(xiàn)縣凸起與阜城凹陷構(gòu)造格局的制約下，熱流重新分配布局并平均分布，在凸起與凹陷的交接轉(zhuǎn)換部位，熱流方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，不再保持垂直向上，有從阜城凹陷向獻(xiàn)縣凸起相對(duì)加大，而在阜城凹陷和饒陽(yáng)凹陷相對(duì)減弱的趨勢(shì)[16，36-38]。

3.1.2 地?zé)崽餃\層地溫場(chǎng)

根據(jù)實(shí)測(cè)井溫度和深度的關(guān)系，編制了兩口井的溫度-深度曲線圖。在獻(xiàn)縣凸起和阜城凹陷，其共同點(diǎn)是地溫梯度隨深度的增加，地溫梯度線性變化(圖7)。二者的差異性主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)獻(xiàn)縣凸起南關(guān)村1井在1 450 m以及阜城凹陷淮鎮(zhèn)探采1井2 250 m處發(fā)生變化，這是由于研究區(qū)可能有較為強(qiáng)烈的冷水流影響。(2)蓋層地溫梯度主要分布在獻(xiàn)縣斷層?xùn)|側(cè)即獻(xiàn)縣凸起，主體呈現(xiàn)NNE向展布，可達(dá)4.38 ℃/100 m，往東邊阜城凹陷逐漸變小，為3.63 ℃/100 m，這說(shuō)明獻(xiàn)縣凸起比阜城凹陷隔熱性要好。(3)獻(xiàn)縣凸起熱儲(chǔ)層的地溫梯度3.68 ℃/100 m也遠(yuǎn)高于阜城凹陷的2.41 ℃/100 m。這一特征說(shuō)明基巖凸起是該區(qū)域地溫異常的一個(gè)主要因素。

圖7 獻(xiàn)縣凸起與阜城凹陷實(shí)測(cè)井溫度-深度曲線圖

通過(guò)對(duì)獻(xiàn)縣凸起和阜城凹陷地?zé)崽餃\部及深部熱源分析，筆者認(rèn)為該地?zé)崽飳儆诔练e盆地傳導(dǎo)型地?zé)崽铩?/p>

3.2 地?zé)崽锍梢蚰Ｊ?/h3>

綜合上述分析，獻(xiàn)縣凸起地?zé)崽飸?yīng)是形成于渤海灣盆地新生代伸展斷陷背景下的受深大斷裂控制的傳導(dǎo)型地?zé)崽?。其主要以大氣降水為補(bǔ)給水源，深大斷裂和巖溶不整合面為水運(yùn)移通道[39-40]，來(lái)自太行山和燕山的水再補(bǔ)給匯聚，在獻(xiàn)縣凸起及阜城凹陷巖溶熱儲(chǔ)中富集、承壓，形成中低溫傳導(dǎo)型地?zé)嵯到y(tǒng)。獻(xiàn)縣凸起地?zé)崽锼E縣系頂面埋深1 400～1 500 m，其上覆的新生界蓋層為熱儲(chǔ)提供較好的保溫效果，形成了較高溫度(90～100 ℃)的巖溶熱水。在保證隔熱以及上覆蓋層封隔效果的前提下，獻(xiàn)縣凸起的薊縣系巖溶熱儲(chǔ)埋深較淺，且該層狀熱儲(chǔ)面積范圍大、分布較穩(wěn)定，因此，具有良好的經(jīng)濟(jì)開發(fā)價(jià)值(圖8)。

4 地?zé)崽镔Y源評(píng)價(jià)

采用熱儲(chǔ)體積法，分別估算獻(xiàn)縣凸起薊縣系巖溶熱儲(chǔ)和阜城凹陷奧陶系巖溶熱儲(chǔ)地?zé)豳Y源量。

獻(xiàn)縣凸起和阜城凹陷的面積是按照獻(xiàn)縣凸起和阜城凹陷面積取值，平均有效厚度、平均有效孔隙度、平均熱儲(chǔ)溫度是根據(jù)該地區(qū)已有井來(lái)取值的，其他相關(guān)熱儲(chǔ)層物理參數(shù)的確定如下：獻(xiàn)縣基準(zhǔn)氣溫16 ℃，淮鎮(zhèn)城區(qū)基準(zhǔn)氣溫16 ℃；地下熱水密度取1 000 kg/m3；巖石密度取2 600 kg/m3；水比熱取4 180 J/(kg·℃)；灰?guī)r巖石比熱取920 J/(kg·℃)；其他的參數(shù)見表4。

表4 獻(xiàn)縣凸起及阜城凹陷地?zé)豳Y源評(píng)價(jià)參數(shù)及計(jì)算結(jié)果

依據(jù)《地?zé)豳Y源評(píng)價(jià)方法及估算規(guī)程》(DZ/T 0331-2020)規(guī)定，碳酸鹽巖裂隙熱儲(chǔ)回收率定為15%。通過(guò)可采資源量公式計(jì)算，獻(xiàn)縣凸起地?zé)崽锼E縣系巖溶熱儲(chǔ)可采資源量3.75×109GJ，折合標(biāo)煤1.28×108t，阜城凹陷奧陶系巖溶儲(chǔ)可采資源量0.80×109GJ，折合標(biāo)煤0.27×108t(表4)。按照每平方米每年供暖熱量需要0.028 3 t煤計(jì)算，獻(xiàn)縣凸起地?zé)崽锏責(zé)豳Y源量可滿足供暖面積4 523×104m2，阜城凹陷地?zé)崽锏責(zé)豳Y源量可滿足供暖面積954×104m2。

5 結(jié) 論

(1)獻(xiàn)縣凸起地?zé)崽餆醿?chǔ)區(qū)域穩(wěn)定分布，主要產(chǎn)水層為霧迷山組，頂板埋深1 200～1 500 m，水量57.88～120 m3/h，井口水溫72～96 ℃。阜城凹陷地?zé)崽镏饕a(chǎn)水層為奧陶系，頂板埋深2 000～2 500 m，水量78 m3/h，井口水溫85 ℃。(2)獻(xiàn)縣地?zé)崽锏叵聼崴|(zhì)類型為Cl-Na-B型，且該地?zé)崽锏乃粗饕獊?lái)源于大氣降水，循環(huán)深度為2 000～4 000 m。地下熱水和巖石發(fā)生相互混合作用的強(qiáng)度較高，在上升過(guò)程中可能與冷水或者其它性質(zhì)的水相混合。(3)獻(xiàn)縣凸起地?zé)崽锼E縣系巖溶熱儲(chǔ)和阜城凹陷奧陶系巖溶熱儲(chǔ)的分類型精細(xì)評(píng)價(jià)結(jié)果表明，獻(xiàn)縣凸起地?zé)崽锼E縣系巖溶熱儲(chǔ)可采資源量3.75×109GJ，折合標(biāo)煤1.28×108t，可滿足供暖面積4 523×104m2；阜城凹陷奧陶系巖溶儲(chǔ)可采資源量0.80×109GJ，折合標(biāo)煤0.27×108t，可滿足供暖面積954×104m2。(4)獻(xiàn)縣凸起儲(chǔ)蓋組合為新生界/薊縣系，揭示了是以加里東期為主的風(fēng)化殼巖溶；阜城凹陷儲(chǔ)蓋組合為石炭-二疊系/奧陶系，揭示了加里東、印支-海西、燕山以及喜山等4期風(fēng)化殼巖溶。(5)獻(xiàn)縣凸起地區(qū)是由深大斷裂控制的寬緩背斜構(gòu)造，地溫梯度大于4 ℃/100 m，新生代地層為熱儲(chǔ)的直接蓋層，埋藏深度小于2 000 m的薊縣系灰?guī)r熱儲(chǔ)可能為該地區(qū)經(jīng)濟(jì)性開發(fā)地?zé)豳Y源的重點(diǎn)區(qū)域。