西寧盆地北川河谷地帶地?zé)岬刭|(zhì)特征
——以莫家莊—孫家寨地?zé)崽锏貫槔?/h1>
2022-03-24 01:05:56陳迎輝
西部探礦工程 2022年3期
陳迎輝
（河北省地礦局第三地質(zhì)大隊(duì)，河北 張家口 075000）
青海西寧市北川河谷莫家莊—孫家寨地?zé)崽锸俏鲗幣璧氐責(zé)嵯到y(tǒng)的一部分，在北川河谷地?zé)釁^(qū)具有典型性和代表性，地?zé)嵯到y(tǒng)具有中低溫對(duì)流型、傳導(dǎo)型及復(fù)合型地?zé)嵯到y(tǒng)的特點(diǎn)。莫家莊—孫家寨地?zé)崽锍蔁釛l件受力學(xué)性質(zhì)多變、具多期活動(dòng)性的北北西和近南北向兩組斷裂構(gòu)造控制，由此形成莫家莊—孫家寨一帶相對(duì)獨(dú)立的地下熱水富水塊段。通過(guò)物探、鉆探和流體化學(xué)分析，總結(jié)了莫家莊—孫家寨地?zé)崽锏臒醿?chǔ)特征、埋藏條件、地?zé)崃黧w場(chǎng)特征、地溫場(chǎng)特征等。
1 地?zé)崽锔艣r
青海省西寧市北川河谷莫家莊—孫家寨地?zé)崽镂挥谖鲗幊潜倍镤伜庸鹊貛?，是西寧盆地地?zé)嵯到y(tǒng)的一部分，根據(jù)主管部門勘查區(qū)塊劃分，莫家莊—孫家寨地?zé)崽锍式品叫?，南起二十里鋪鄉(xiāng)，北至花園臺(tái)附近，東西兩側(cè)均以河谷與丘陵區(qū)界線為界，面積13.76km2。熱源以來(lái)源于地殼地?zé)崽荻鹊募訜釣橹?，其次?lái)源于斷裂摩擦熱、放射性物質(zhì)蛻變熱和化學(xué)反應(yīng)熱。熱儲(chǔ)為中生界白堊—侏羅系裂隙孔隙熱儲(chǔ)，熱儲(chǔ)埋深約750m，溫度48.1℃～61.9℃。蓋層為新近系棕紅色泥巖和白堊系河口群棕紅、灰綠色泥巖夾薄層石膏。熱儲(chǔ)基底為長(zhǎng)城系板巖、千枚巖以及加里東期花崗巖。地?zé)崃黧w礦化度高，具有腐蝕性、結(jié)垢性和起泡性。
2 地球物理特征
2.1 可控源音頻大地電磁測(cè)深
根據(jù)北川河谷東、西兩側(cè)可控源音頻大地電磁測(cè)深（CSAMT）剖面資料分析，總體形態(tài)和電性分層基本相似（圖1、圖2）。陶家寨—長(zhǎng)寧堡CSAMTⅠ剖面115～461點(diǎn)與劉家溝—郭家塔CSAMTⅡ剖面81～181點(diǎn)，電性結(jié)構(gòu)均表現(xiàn)為5層KHA型和6層HKHA型2種主要曲線類型。
陶家寨—長(zhǎng)寧堡CSAMTⅠ剖面和劉家溝—郭家塔CSAMTⅡ剖面，表現(xiàn)為HKHA 6層電性結(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)谝浑娦詫虞^薄或缺失時(shí)，相間出現(xiàn)HKHA 5層電性結(jié)構(gòu)。
2.2 直流電測(cè)深
北川地區(qū)直流電測(cè)深曲線表現(xiàn)為KHA和HKH兩大類型（圖3）。上部K型部分電性高低變化較大，為粗細(xì)相間的第四系和古近—新近系。下部H型部分為低阻連續(xù)的白堊系或侏羅系。由物性資料可知，泥巖、砂質(zhì)泥巖電阻率較低，為10～30Ω·m；而砂巖、砂礫巖較高，為40～80Ω·m。當(dāng)含礦化度較高的地下水時(shí)，可使電阻率大為降低。根據(jù)地質(zhì)條件，可將整個(gè)白堊系或侏羅系低阻、次低阻相間電性層作為熱儲(chǔ)，埋深500～2000m，與勝利公園8701地?zé)峋疅醿?chǔ)埋深相當(dāng)或稍深。
2.3 熱儲(chǔ)推斷
陶家寨—長(zhǎng)寧堡CSAMTⅠ剖面反映出，北川地區(qū)元古宇變質(zhì)基底波狀起伏，由南向北逐漸抬升，由埋深大于2000m變?yōu)?500m。在338點(diǎn)對(duì)應(yīng)的上孫家寨以南基底埋深大于2000m，為一凹陷（圖4）。據(jù)地震勘探和直流電測(cè)深資料推斷，小橋—莫家莊基底埋深3300～3400m。后子河—長(zhǎng)寧堡一帶，基底埋深1100m，與地震勘探和直流電測(cè)深推斷的基底埋深基本一致，為長(zhǎng)寧凸起。
圖4 西寧市北川地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造剖面圖
2.4 斷裂構(gòu)造的推斷
陶家寨—長(zhǎng)寧堡CSAMTⅠ剖面和劉家溝—郭家塔CSAMTⅡ剖面中，不同區(qū)段曲線類型不同，電性層發(fā)生錯(cuò)位不連續(xù)，是推測(cè)斷裂存在的依據(jù)。陶家寨—長(zhǎng)寧堡CSAMTⅠ剖面255、257點(diǎn)和447、451點(diǎn)間及劉家溝—郭家塔CSAMTⅡ剖面93、95點(diǎn)間，171、175點(diǎn)間可認(rèn)為是斷裂在地表的斷點(diǎn)，依次劃分出東西向隱伏斷裂1條，北東向隱伏斷裂1條，近南北向隱伏斷裂兩條。
莫家莊—孫家寨地?zé)崽锔浇鼥|西向斷裂，在斷裂南北兩側(cè)基底埋深和儲(chǔ)蓋層位均發(fā)生變化，推測(cè)斷裂傾向向南，傾角60°～80°為高角度斷裂。近南北向斷裂位于北川河谷東、西兩側(cè)與丘陵區(qū)交接部位附近，推測(cè)斷裂東傾，傾角近直立。
3 熱儲(chǔ)特征
開(kāi)采熱儲(chǔ)層具有以下地質(zhì)特征：
中生代白堊系砂巖、砂礫巖孔隙裂隙熱儲(chǔ)：熱儲(chǔ)層巖性為中砂巖、粉砂巖、砂礫巖，夾薄層泥巖，總厚度160m，該熱儲(chǔ)層頂、底層位變化不大，分別在770～930m，為大厚度含水層，熱儲(chǔ)溫度42.3℃～47.2℃，平均熱儲(chǔ)溫度為43.5℃。
中生界侏羅系砂巖、砂礫巖孔隙裂隙熱儲(chǔ)：熱儲(chǔ)層巖性為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、中砂巖、砂礫巖，由侏羅系中統(tǒng)的享堂組、窯街組構(gòu)成。熱儲(chǔ)特點(diǎn)層位多、熱儲(chǔ)薄，含水層和非含水層互層，總厚度350m，頂?shù)装宓穆裆钤?030～1480m之間，熱儲(chǔ)溫度57.8℃～61.9℃，平均熱儲(chǔ)溫度為59.8℃。
4 熱儲(chǔ)埋藏條件
第四系：北川河谷地帶大范圍出露，沖洪積層以下至新近系泥巖頂部全部為黃土，形成時(shí)代為第四紀(jì)上更新世地層，多為不含水層，滲透系數(shù)極小，地層分布較連續(xù)，厚度34.2～60.0m不等。
新近系：屬新近系西寧群，平均埋深60.8～240.0m，地層平均厚度為180.0m，下部巖性為紅棕、黃棕色砂礫巖夾褐棕、棕色泥巖及石膏層，向上巖性變細(xì)，并由砂、泥巖互層過(guò)渡到淺紅棕、褐棕色泥巖夾淺棕、淺黃灰色砂巖及石膏層。局部夾砂巖，含有薄層、低溫?zé)醿?chǔ)，不具備開(kāi)采利用價(jià)值。新近系地層分布連續(xù)，地?zé)崽锓秶鷥?nèi)層位穩(wěn)定，是主要蓋層。
5 地?zé)崃黧w流場(chǎng)特征
莫家莊—孫家寨地?zé)崽镂挥谖鲗幫蛊鸬谋辈?，按照西寧盆地“凹中凸”的理論原則，地?zé)崃黧w流向大體為:自西→北向東→南方向流動(dòng)。前人建立的西寧盆地地?zé)嵯到y(tǒng)理論模型為中低溫對(duì)流型地?zé)嵯到y(tǒng)。盆地邊緣基巖出露區(qū)接受大氣降水、地下滲流補(bǔ)給后，其中的一部分沿構(gòu)造裂隙從深部向盆地中心徑流，在盆地深部形成承壓熱儲(chǔ)層，構(gòu)成完整的補(bǔ)徑排地下水徑流系統(tǒng)。地下水在深部徑流過(guò)程中逐漸被加熱，形成中低溫?zé)崴Ｎ鲗幣璧貎?nèi)凸起的北面為雙樹(shù)凹陷，南側(cè)為總寨凹陷，凹陷內(nèi)部斷裂不發(fā)育，形成較好的熱流通道；而由于古近紀(jì)以來(lái)的基底隆起構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，使盆地內(nèi)凸起兩側(cè)發(fā)育多組斷裂，這些斷裂是形成地?zé)崃黧w的良好通道。
6 地溫場(chǎng)特征
6.1 北川地區(qū)地溫場(chǎng)特征
北川地區(qū)地?zé)岙惓５拿窬腿c(diǎn)共有31處，主要分布在北川河西岸，水溫10℃以上，尤以49號(hào)泉點(diǎn)溫度最高，為12℃，18號(hào)民井溫度最高，為11.5℃。常溫水點(diǎn)24處，溫度均小于10℃，一般9.0℃～9.9℃。從北至南隨地勢(shì)降低，水溫略有升高的現(xiàn)象。受氣溫影響的水點(diǎn)共有18處，水溫8.5℃～13.5℃。
在水平方向上，由北部的8206地?zé)峋?309地?zé)峋木谒疁貫?3.5℃～34.0℃到西寧市區(qū)8601地?zé)峋木谒疁貫?2.2℃。垂向上，上部熱儲(chǔ)性能差，熱流量小，水溫偏低。中下部富水性強(qiáng)，流量大，水溫亦較高，表現(xiàn)出水溫隨熱儲(chǔ)埋深增大而增高的規(guī)律。
6.2 北川地?zé)岙惓^(qū)特征
（1）生物科技產(chǎn)業(yè)園區(qū)—廿里鋪地?zé)岙惓^(qū)：位于莫家泉斷裂兩側(cè)，地處生物科技產(chǎn)業(yè)園區(qū)—莫家泉，面積約32.32km2。該區(qū)有11眼地?zé)岙惓Ｃ窬?，水?0.0℃～11.5℃；7個(gè)地?zé)岙惓Ｈc(diǎn)，水溫10.3℃～12.0℃。分別與天峻橋—生物科技產(chǎn)業(yè)園區(qū)淺層地溫異常區(qū)和二十里鋪—花園臺(tái)淺層地溫異常區(qū)相吻合。其中，天峻橋—生物科技產(chǎn)業(yè)園區(qū)淺層地溫異常區(qū)，有地溫異常點(diǎn)19個(gè)，溫度12.1℃～13.7℃，最高值分布于奶牛場(chǎng)西側(cè)。廿里鋪—花園臺(tái)淺層地溫異常區(qū)，有地溫異常點(diǎn)10個(gè)，溫度12.1℃～15.1℃，最高值分布于青海大學(xué)南側(cè)。
（2）后子河—長(zhǎng)寧地?zé)岙惓^(qū)：位于長(zhǎng)寧基底凸起區(qū)，地?zé)岙惓Ｅc長(zhǎng)寧斷裂關(guān)系密切，面積約17.35km2。地表有兩眼地?zé)岙惓Ｃ窬?，水?0.1℃～10.4℃。兩眼地?zé)峋谒疁胤謩e為23.5℃和34.0℃。該區(qū)與后子河—長(zhǎng)寧淺層地溫異常區(qū)相吻合，共有淺層地溫調(diào)查點(diǎn)14個(gè)，地溫12.1℃～14.2℃，最高值位于長(zhǎng)寧堡西側(cè)。
6.3 地?zé)崽锏販貓?chǎng)特征
西寧盆地的熱儲(chǔ)構(gòu)造模型為：大地?zé)崃鳛闊嵩础蜔釋?dǎo)率巖層聚熱—深循環(huán)逐步加熱受迫對(duì)流為機(jī)制—構(gòu)造控水控?zé)?。莫家莊地?zé)崽镂挥谖鲗幣璧貎?nèi)大寨—后子河—泉灣凸起北部，相對(duì)面積小，地?zé)犷愋蛯俪练e盆地?zé)醾鲗?dǎo)型。地溫在平面分布上基本一致，與北側(cè)的雙樹(shù)凹陷相比較，基底隆起，地?zé)嵩鰷芈试谏疃确较蛏献兓^均勻。根據(jù)地溫在垂向上的分布和變化規(guī)律，可分為變溫帶、常溫帶及增溫帶。根據(jù)實(shí)測(cè)資料，莫家莊地?zé)崽锏某貛疃葹樵?0～40m，基準(zhǔn)溫度西寧盆地地下恒溫層一般取8℃。
在地?zé)崽镢@探過(guò)程中，對(duì)鉆孔進(jìn)行了系統(tǒng)測(cè)溫，總體趨勢(shì)一直處于逐漸遞增趨勢(shì)。
7 地?zé)嵩鰷芈实淖兓?guī)律
綜合西寧盆地北川河谷各地?zé)崽镌鰷芈实淖兓卣?，可總結(jié)以下規(guī)律：
（1）地?zé)嵩鰷芈试谏疃壬系淖兓?guī)律：西寧盆地地?zé)峋煌疃葘?shí)際測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)表明，隨孔深的增加，水溫不斷增高，顯示出水溫與孔深呈正相關(guān)關(guān)系。且井深愈淺，增溫趨勢(shì)愈大，曲線變化亦大，反映出淺部井溫場(chǎng)變化的復(fù)雜性；井深愈深，增溫趨勢(shì)明顯減弱，呈直線的趨勢(shì)愈明顯，同時(shí)也說(shuō)明了深部熱源由下而上的熱傳導(dǎo)作用。
地?zé)嵩鰷芈实母叩褪艿貙訜釋?dǎo)率顯著影響。熱導(dǎo)率除與巖性有關(guān)外，還與地層壓實(shí)程度有關(guān)。通常，地表淺部沉積層壓實(shí)程度低，熱導(dǎo)率低，地?zé)嵩鰷芈矢?；沉積盆地深部地層壓實(shí)程度高，熱導(dǎo)率高，地?zé)嵩鰷芈实汀?/p>
（2）地?zé)嵩鰷芈试谄矫嫔系淖兓?guī)律：通過(guò)井深1000～2000m的4眼地?zé)峋鰷芈时容^可以看出，近總寨坳陷中心部位1600m深的杜家莊DR2005地?zé)峋責(zé)嵩鰷芈蕿?.16℃/100m，系全盆地最高；大堡子—西寧隆起1030.32m深的新寧花園DR2007地?zé)峋責(zé)嵩鰷芈蕿?.56℃/100m，井深1203.10m的海湖新區(qū)R2地?zé)峋責(zé)嵩鰷芈蕿?.09℃/100m，平均2.825℃/100m為全盆地最低；地處雙樹(shù)坳陷北緣井深1935.65m的威遠(yuǎn)鎮(zhèn)DR2010地?zé)峋責(zé)嵩鰷芈蕿?.85℃/100m，居兩者之間。
上述現(xiàn)象說(shuō)明，盡管西寧中央凸起具區(qū)域構(gòu)造上的“凹中凸”構(gòu)造特征，但因上部的西寧背斜縱張節(jié)理及斷裂發(fā)育，導(dǎo)致了地?zé)岬南蛏厢尫?，使熱?chǔ)蓋層的保溫性能大大降低，故而西寧中央凸起帶的聚熱條件較差。
（3）地?zé)嵩鰷芈蕝^(qū)域?qū)Ρ确治觯何鲗幣璧乇贝ê庸鹊貛?shù)眼地?zé)峋骄責(zé)嵩鰷芈逝c世界若干盆地和中國(guó)主要盆地對(duì)比，其值與國(guó)外、國(guó)內(nèi)主要沉積盆地和甘寧青地區(qū)地?zé)嵩鰷芈史植枷喈?dāng)，高于巴西亞馬遜盆地、新西蘭塔拉納吉盆地和中國(guó)準(zhǔn)噶爾盆地、塔里木盆地、鄂爾多斯盆地、四川盆地、渭河盆地、山西盆地和銀川盆地。
8 地球化學(xué)溫標(biāo)計(jì)算
對(duì)地?zé)峋玫厍蚧瘜W(xué)溫標(biāo)來(lái)估算熱儲(chǔ)溫度，預(yù)測(cè)地?zé)崽餄摿?，主要方法是采用二氧化硅、鉀鎂和鉀鈉三種地球化學(xué)溫標(biāo)法進(jìn)行計(jì)算。
莫家莊—孫家寨地?zé)崽镉?jì)算的熱儲(chǔ)溫度與熱儲(chǔ)測(cè)溫溫度一致或相近，比熱儲(chǔ)層底部溫度低8℃～10℃。通過(guò)與西寧盆地其它地?zé)崽锢玫厍蚧瘜W(xué)溫標(biāo)估算熱儲(chǔ)地溫場(chǎng)比較。SiO2地球化學(xué)溫標(biāo)估算的溫度最高是海湖新區(qū)R2地?zé)峋?，?9.26℃，最低為原地研所8309井，為52.40℃；鉀鎂地球化學(xué)溫標(biāo)估算溫度最高是城南新區(qū)杜家莊DR2005井，為105.17℃，最低為本次施工的地?zé)峋?，?7.73℃；鉀鈉地球化學(xué)溫標(biāo)估算溫度最高是威遠(yuǎn)鎮(zhèn)DR2010井，為144.27℃，最低為海湖新區(qū)R2地?zé)峋?，?8.09℃。
從平面上分析，西寧盆地中鉀鎂地球化學(xué)溫標(biāo)總體上是南部高，向北逐漸降低，到北川則最低，溫度低于70℃，而向西海湖新區(qū)高于北川地區(qū)；鉀鈉地球化學(xué)溫標(biāo)是互助威遠(yuǎn)鎮(zhèn)DR2010地?zé)峋罡?，次為城南新區(qū)的杜家莊DR2005井，盆地中部地區(qū)則較低，最低為新寧花園到海湖新區(qū)一線，呈近東西向分布。
本區(qū)地?zé)崽颯iO2地球化學(xué)溫標(biāo)與全盆地相比較屬中等地區(qū)，鉀鎂和鉀鈉地球化學(xué)溫標(biāo)與其它地?zé)崽锵啾容^屬偏低，但與盆地增溫型地?zé)嵘鸁崂碚撘恢隆?/p>
9 結(jié)論
（1）西寧北川河谷莫家莊—孫家寨地?zé)崽锸俏鲗幣璧氐責(zé)嵯到y(tǒng)的一部分，其地?zé)岬刭|(zhì)特征遵從西寧盆地總體規(guī)律，而北川河谷具有獨(dú)特的地質(zhì)條件，困此地?zé)崽锱c西寧盆地其它地?zé)崽锵啾?，有其?dú)特的地?zé)岬刭|(zhì)特特征。
（2）地?zé)崽锟砷_(kāi)采熱儲(chǔ)層基本局限在埋深750～1650m之間，共劃分33個(gè)含水層或含水組，平均累計(jì)厚度304.00m，主要集中在白堊系河口群（K1H）和侏羅系享堂組（J2x）兩個(gè)熱儲(chǔ)層內(nèi)，熱儲(chǔ)上部的泥巖以及第四系不透水層均可視為熱儲(chǔ)的蓋層。
（3）西寧盆地的地?zé)嵩鰷芈式?jīng)對(duì)比分析取值2.915℃/100m，地?zé)嵩鰷芈实母叩褪艿貙訜釋?dǎo)率顯著影響，熱導(dǎo)率除與巖性有關(guān)外，還與地層壓實(shí)程度有關(guān)。
（4）莫家莊—孫家寨地?zé)崽镆粠У奈鲗幣璧乇贝ê庸葏^(qū)深部地層相對(duì)平緩，壓實(shí)程度高，儲(chǔ)熱層埋藏較深，蓋層封蓋性好，處于封閉—半封閉狀態(tài)，地?zé)豳Y源潛力較大。
（5）地?zé)崽颯iO2地球化學(xué)溫標(biāo)與全盆地相比較屬中等地區(qū)，鉀鎂和鉀鈉地球化學(xué)溫標(biāo)與其它地?zé)崽锵啾容^屬偏低，但與盆地增溫型地?zé)嵘鸁崂碚撘恢隆?/p>
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青海西寧市北川河谷莫家莊—孫家寨地?zé)崽锸俏鲗幣璧氐責(zé)嵯到y(tǒng)的一部分，在北川河谷地?zé)釁^(qū)具有典型性和代表性，地?zé)嵯到y(tǒng)具有中低溫對(duì)流型、傳導(dǎo)型及復(fù)合型地?zé)嵯到y(tǒng)的特點(diǎn)。莫家莊—孫家寨地?zé)崽锍蔁釛l件受力學(xué)性質(zhì)多變、具多期活動(dòng)性的北北西和近南北向兩組斷裂構(gòu)造控制，由此形成莫家莊—孫家寨一帶相對(duì)獨(dú)立的地下熱水富水塊段。通過(guò)物探、鉆探和流體化學(xué)分析，總結(jié)了莫家莊—孫家寨地?zé)崽锏臒醿?chǔ)特征、埋藏條件、地?zé)崃黧w場(chǎng)特征、地溫場(chǎng)特征等。
1 地?zé)崽锔艣r
青海省西寧市北川河谷莫家莊—孫家寨地?zé)崽镂挥谖鲗幊潜倍镤伜庸鹊貛?，是西寧盆地地?zé)嵯到y(tǒng)的一部分，根據(jù)主管部門勘查區(qū)塊劃分，莫家莊—孫家寨地?zé)崽锍式品叫?，南起二十里鋪鄉(xiāng)，北至花園臺(tái)附近，東西兩側(cè)均以河谷與丘陵區(qū)界線為界，面積13.76km2。熱源以來(lái)源于地殼地?zé)崽荻鹊募訜釣橹?，其次?lái)源于斷裂摩擦熱、放射性物質(zhì)蛻變熱和化學(xué)反應(yīng)熱。熱儲(chǔ)為中生界白堊—侏羅系裂隙孔隙熱儲(chǔ)，熱儲(chǔ)埋深約750m，溫度48.1℃～61.9℃。蓋層為新近系棕紅色泥巖和白堊系河口群棕紅、灰綠色泥巖夾薄層石膏。熱儲(chǔ)基底為長(zhǎng)城系板巖、千枚巖以及加里東期花崗巖。地?zé)崃黧w礦化度高，具有腐蝕性、結(jié)垢性和起泡性。
2 地球物理特征
2.1 可控源音頻大地電磁測(cè)深
根據(jù)北川河谷東、西兩側(cè)可控源音頻大地電磁測(cè)深（CSAMT）剖面資料分析，總體形態(tài)和電性分層基本相似（圖1、圖2）。陶家寨—長(zhǎng)寧堡CSAMTⅠ剖面115～461點(diǎn)與劉家溝—郭家塔CSAMTⅡ剖面81～181點(diǎn)，電性結(jié)構(gòu)均表現(xiàn)為5層KHA型和6層HKHA型2種主要曲線類型。
陶家寨—長(zhǎng)寧堡CSAMTⅠ剖面和劉家溝—郭家塔CSAMTⅡ剖面，表現(xiàn)為HKHA 6層電性結(jié)構(gòu)，當(dāng)?shù)谝浑娦詫虞^薄或缺失時(shí)，相間出現(xiàn)HKHA 5層電性結(jié)構(gòu)。
2.2 直流電測(cè)深
北川地區(qū)直流電測(cè)深曲線表現(xiàn)為KHA和HKH兩大類型（圖3）。上部K型部分電性高低變化較大，為粗細(xì)相間的第四系和古近—新近系。下部H型部分為低阻連續(xù)的白堊系或侏羅系。由物性資料可知，泥巖、砂質(zhì)泥巖電阻率較低，為10～30Ω·m；而砂巖、砂礫巖較高，為40～80Ω·m。當(dāng)含礦化度較高的地下水時(shí)，可使電阻率大為降低。根據(jù)地質(zhì)條件，可將整個(gè)白堊系或侏羅系低阻、次低阻相間電性層作為熱儲(chǔ)，埋深500～2000m，與勝利公園8701地?zé)峋疅醿?chǔ)埋深相當(dāng)或稍深。
2.3 熱儲(chǔ)推斷
陶家寨—長(zhǎng)寧堡CSAMTⅠ剖面反映出，北川地區(qū)元古宇變質(zhì)基底波狀起伏，由南向北逐漸抬升，由埋深大于2000m變?yōu)?500m。在338點(diǎn)對(duì)應(yīng)的上孫家寨以南基底埋深大于2000m，為一凹陷（圖4）。據(jù)地震勘探和直流電測(cè)深資料推斷，小橋—莫家莊基底埋深3300～3400m。后子河—長(zhǎng)寧堡一帶，基底埋深1100m，與地震勘探和直流電測(cè)深推斷的基底埋深基本一致，為長(zhǎng)寧凸起。
圖4 西寧市北川地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造剖面圖
2.4 斷裂構(gòu)造的推斷
陶家寨—長(zhǎng)寧堡CSAMTⅠ剖面和劉家溝—郭家塔CSAMTⅡ剖面中，不同區(qū)段曲線類型不同，電性層發(fā)生錯(cuò)位不連續(xù)，是推測(cè)斷裂存在的依據(jù)。陶家寨—長(zhǎng)寧堡CSAMTⅠ剖面255、257點(diǎn)和447、451點(diǎn)間及劉家溝—郭家塔CSAMTⅡ剖面93、95點(diǎn)間，171、175點(diǎn)間可認(rèn)為是斷裂在地表的斷點(diǎn)，依次劃分出東西向隱伏斷裂1條，北東向隱伏斷裂1條，近南北向隱伏斷裂兩條。
莫家莊—孫家寨地?zé)崽锔浇鼥|西向斷裂，在斷裂南北兩側(cè)基底埋深和儲(chǔ)蓋層位均發(fā)生變化，推測(cè)斷裂傾向向南，傾角60°～80°為高角度斷裂。近南北向斷裂位于北川河谷東、西兩側(cè)與丘陵區(qū)交接部位附近，推測(cè)斷裂東傾，傾角近直立。
3 熱儲(chǔ)特征
開(kāi)采熱儲(chǔ)層具有以下地質(zhì)特征：
中生代白堊系砂巖、砂礫巖孔隙裂隙熱儲(chǔ)：熱儲(chǔ)層巖性為中砂巖、粉砂巖、砂礫巖，夾薄層泥巖，總厚度160m，該熱儲(chǔ)層頂、底層位變化不大，分別在770～930m，為大厚度含水層，熱儲(chǔ)溫度42.3℃～47.2℃，平均熱儲(chǔ)溫度為43.5℃。
中生界侏羅系砂巖、砂礫巖孔隙裂隙熱儲(chǔ)：熱儲(chǔ)層巖性為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂巖、中砂巖、砂礫巖，由侏羅系中統(tǒng)的享堂組、窯街組構(gòu)成。熱儲(chǔ)特點(diǎn)層位多、熱儲(chǔ)薄，含水層和非含水層互層，總厚度350m，頂?shù)装宓穆裆钤?030～1480m之間，熱儲(chǔ)溫度57.8℃～61.9℃，平均熱儲(chǔ)溫度為59.8℃。
4 熱儲(chǔ)埋藏條件
第四系：北川河谷地帶大范圍出露，沖洪積層以下至新近系泥巖頂部全部為黃土，形成時(shí)代為第四紀(jì)上更新世地層，多為不含水層，滲透系數(shù)極小，地層分布較連續(xù)，厚度34.2～60.0m不等。
新近系：屬新近系西寧群，平均埋深60.8～240.0m，地層平均厚度為180.0m，下部巖性為紅棕、黃棕色砂礫巖夾褐棕、棕色泥巖及石膏層，向上巖性變細(xì)，并由砂、泥巖互層過(guò)渡到淺紅棕、褐棕色泥巖夾淺棕、淺黃灰色砂巖及石膏層。局部夾砂巖，含有薄層、低溫?zé)醿?chǔ)，不具備開(kāi)采利用價(jià)值。新近系地層分布連續(xù)，地?zé)崽锓秶鷥?nèi)層位穩(wěn)定，是主要蓋層。
5 地?zé)崃黧w流場(chǎng)特征
莫家莊—孫家寨地?zé)崽镂挥谖鲗幫蛊鸬谋辈?，按照西寧盆地“凹中凸”的理論原則，地?zé)崃黧w流向大體為:自西→北向東→南方向流動(dòng)。前人建立的西寧盆地地?zé)嵯到y(tǒng)理論模型為中低溫對(duì)流型地?zé)嵯到y(tǒng)。盆地邊緣基巖出露區(qū)接受大氣降水、地下滲流補(bǔ)給后，其中的一部分沿構(gòu)造裂隙從深部向盆地中心徑流，在盆地深部形成承壓熱儲(chǔ)層，構(gòu)成完整的補(bǔ)徑排地下水徑流系統(tǒng)。地下水在深部徑流過(guò)程中逐漸被加熱，形成中低溫?zé)崴Ｎ鲗幣璧貎?nèi)凸起的北面為雙樹(shù)凹陷，南側(cè)為總寨凹陷，凹陷內(nèi)部斷裂不發(fā)育，形成較好的熱流通道；而由于古近紀(jì)以來(lái)的基底隆起構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，使盆地內(nèi)凸起兩側(cè)發(fā)育多組斷裂，這些斷裂是形成地?zé)崃黧w的良好通道。
6 地溫場(chǎng)特征
6.1 北川地區(qū)地溫場(chǎng)特征
北川地區(qū)地?zé)岙惓５拿窬腿c(diǎn)共有31處，主要分布在北川河西岸，水溫10℃以上，尤以49號(hào)泉點(diǎn)溫度最高，為12℃，18號(hào)民井溫度最高，為11.5℃。常溫水點(diǎn)24處，溫度均小于10℃，一般9.0℃～9.9℃。從北至南隨地勢(shì)降低，水溫略有升高的現(xiàn)象。受氣溫影響的水點(diǎn)共有18處，水溫8.5℃～13.5℃。
在水平方向上，由北部的8206地?zé)峋?309地?zé)峋木谒疁貫?3.5℃～34.0℃到西寧市區(qū)8601地?zé)峋木谒疁貫?2.2℃。垂向上，上部熱儲(chǔ)性能差，熱流量小，水溫偏低。中下部富水性強(qiáng)，流量大，水溫亦較高，表現(xiàn)出水溫隨熱儲(chǔ)埋深增大而增高的規(guī)律。
6.2 北川地?zé)岙惓^(qū)特征
（1）生物科技產(chǎn)業(yè)園區(qū)—廿里鋪地?zé)岙惓^(qū)：位于莫家泉斷裂兩側(cè)，地處生物科技產(chǎn)業(yè)園區(qū)—莫家泉，面積約32.32km2。該區(qū)有11眼地?zé)岙惓Ｃ窬?，水?0.0℃～11.5℃；7個(gè)地?zé)岙惓Ｈc(diǎn)，水溫10.3℃～12.0℃。分別與天峻橋—生物科技產(chǎn)業(yè)園區(qū)淺層地溫異常區(qū)和二十里鋪—花園臺(tái)淺層地溫異常區(qū)相吻合。其中，天峻橋—生物科技產(chǎn)業(yè)園區(qū)淺層地溫異常區(qū)，有地溫異常點(diǎn)19個(gè)，溫度12.1℃～13.7℃，最高值分布于奶牛場(chǎng)西側(cè)。廿里鋪—花園臺(tái)淺層地溫異常區(qū)，有地溫異常點(diǎn)10個(gè)，溫度12.1℃～15.1℃，最高值分布于青海大學(xué)南側(cè)。
（2）后子河—長(zhǎng)寧地?zé)岙惓^(qū)：位于長(zhǎng)寧基底凸起區(qū)，地?zé)岙惓Ｅc長(zhǎng)寧斷裂關(guān)系密切，面積約17.35km2。地表有兩眼地?zé)岙惓Ｃ窬?，水?0.1℃～10.4℃。兩眼地?zé)峋谒疁胤謩e為23.5℃和34.0℃。該區(qū)與后子河—長(zhǎng)寧淺層地溫異常區(qū)相吻合，共有淺層地溫調(diào)查點(diǎn)14個(gè)，地溫12.1℃～14.2℃，最高值位于長(zhǎng)寧堡西側(cè)。
6.3 地?zé)崽锏販貓?chǎng)特征
西寧盆地的熱儲(chǔ)構(gòu)造模型為：大地?zé)崃鳛闊嵩础蜔釋?dǎo)率巖層聚熱—深循環(huán)逐步加熱受迫對(duì)流為機(jī)制—構(gòu)造控水控?zé)?。莫家莊地?zé)崽镂挥谖鲗幣璧貎?nèi)大寨—后子河—泉灣凸起北部，相對(duì)面積小，地?zé)犷愋蛯俪练e盆地?zé)醾鲗?dǎo)型。地溫在平面分布上基本一致，與北側(cè)的雙樹(shù)凹陷相比較，基底隆起，地?zé)嵩鰷芈试谏疃确较蛏献兓^均勻。根據(jù)地溫在垂向上的分布和變化規(guī)律，可分為變溫帶、常溫帶及增溫帶。根據(jù)實(shí)測(cè)資料，莫家莊地?zé)崽锏某貛疃葹樵?0～40m，基準(zhǔn)溫度西寧盆地地下恒溫層一般取8℃。
在地?zé)崽镢@探過(guò)程中，對(duì)鉆孔進(jìn)行了系統(tǒng)測(cè)溫，總體趨勢(shì)一直處于逐漸遞增趨勢(shì)。
7 地?zé)嵩鰷芈实淖兓?guī)律
綜合西寧盆地北川河谷各地?zé)崽镌鰷芈实淖兓卣?，可總結(jié)以下規(guī)律：
（1）地?zé)嵩鰷芈试谏疃壬系淖兓?guī)律：西寧盆地地?zé)峋煌疃葘?shí)際測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)表明，隨孔深的增加，水溫不斷增高，顯示出水溫與孔深呈正相關(guān)關(guān)系。且井深愈淺，增溫趨勢(shì)愈大，曲線變化亦大，反映出淺部井溫場(chǎng)變化的復(fù)雜性；井深愈深，增溫趨勢(shì)明顯減弱，呈直線的趨勢(shì)愈明顯，同時(shí)也說(shuō)明了深部熱源由下而上的熱傳導(dǎo)作用。
地?zé)嵩鰷芈实母叩褪艿貙訜釋?dǎo)率顯著影響。熱導(dǎo)率除與巖性有關(guān)外，還與地層壓實(shí)程度有關(guān)。通常，地表淺部沉積層壓實(shí)程度低，熱導(dǎo)率低，地?zé)嵩鰷芈矢?；沉積盆地深部地層壓實(shí)程度高，熱導(dǎo)率高，地?zé)嵩鰷芈实汀?/p>
（2）地?zé)嵩鰷芈试谄矫嫔系淖兓?guī)律：通過(guò)井深1000～2000m的4眼地?zé)峋鰷芈时容^可以看出，近總寨坳陷中心部位1600m深的杜家莊DR2005地?zé)峋責(zé)嵩鰷芈蕿?.16℃/100m，系全盆地最高；大堡子—西寧隆起1030.32m深的新寧花園DR2007地?zé)峋責(zé)嵩鰷芈蕿?.56℃/100m，井深1203.10m的海湖新區(qū)R2地?zé)峋責(zé)嵩鰷芈蕿?.09℃/100m，平均2.825℃/100m為全盆地最低；地處雙樹(shù)坳陷北緣井深1935.65m的威遠(yuǎn)鎮(zhèn)DR2010地?zé)峋責(zé)嵩鰷芈蕿?.85℃/100m，居兩者之間。
上述現(xiàn)象說(shuō)明，盡管西寧中央凸起具區(qū)域構(gòu)造上的“凹中凸”構(gòu)造特征，但因上部的西寧背斜縱張節(jié)理及斷裂發(fā)育，導(dǎo)致了地?zé)岬南蛏厢尫?，使熱?chǔ)蓋層的保溫性能大大降低，故而西寧中央凸起帶的聚熱條件較差。
（3）地?zé)嵩鰷芈蕝^(qū)域?qū)Ρ确治觯何鲗幣璧乇贝ê庸鹊貛?shù)眼地?zé)峋骄責(zé)嵩鰷芈逝c世界若干盆地和中國(guó)主要盆地對(duì)比，其值與國(guó)外、國(guó)內(nèi)主要沉積盆地和甘寧青地區(qū)地?zé)嵩鰷芈史植枷喈?dāng)，高于巴西亞馬遜盆地、新西蘭塔拉納吉盆地和中國(guó)準(zhǔn)噶爾盆地、塔里木盆地、鄂爾多斯盆地、四川盆地、渭河盆地、山西盆地和銀川盆地。
8 地球化學(xué)溫標(biāo)計(jì)算
對(duì)地?zé)峋玫厍蚧瘜W(xué)溫標(biāo)來(lái)估算熱儲(chǔ)溫度，預(yù)測(cè)地?zé)崽餄摿?，主要方法是采用二氧化硅、鉀鎂和鉀鈉三種地球化學(xué)溫標(biāo)法進(jìn)行計(jì)算。
莫家莊—孫家寨地?zé)崽镉?jì)算的熱儲(chǔ)溫度與熱儲(chǔ)測(cè)溫溫度一致或相近，比熱儲(chǔ)層底部溫度低8℃～10℃。通過(guò)與西寧盆地其它地?zé)崽锢玫厍蚧瘜W(xué)溫標(biāo)估算熱儲(chǔ)地溫場(chǎng)比較。SiO2地球化學(xué)溫標(biāo)估算的溫度最高是海湖新區(qū)R2地?zé)峋?，?9.26℃，最低為原地研所8309井，為52.40℃；鉀鎂地球化學(xué)溫標(biāo)估算溫度最高是城南新區(qū)杜家莊DR2005井，為105.17℃，最低為本次施工的地?zé)峋?，?7.73℃；鉀鈉地球化學(xué)溫標(biāo)估算溫度最高是威遠(yuǎn)鎮(zhèn)DR2010井，為144.27℃，最低為海湖新區(qū)R2地?zé)峋?，?8.09℃。
從平面上分析，西寧盆地中鉀鎂地球化學(xué)溫標(biāo)總體上是南部高，向北逐漸降低，到北川則最低，溫度低于70℃，而向西海湖新區(qū)高于北川地區(qū)；鉀鈉地球化學(xué)溫標(biāo)是互助威遠(yuǎn)鎮(zhèn)DR2010地?zé)峋罡?，次為城南新區(qū)的杜家莊DR2005井，盆地中部地區(qū)則較低，最低為新寧花園到海湖新區(qū)一線，呈近東西向分布。
本區(qū)地?zé)崽颯iO2地球化學(xué)溫標(biāo)與全盆地相比較屬中等地區(qū)，鉀鎂和鉀鈉地球化學(xué)溫標(biāo)與其它地?zé)崽锵啾容^屬偏低，但與盆地增溫型地?zé)嵘鸁崂碚撘恢隆?/p>
9 結(jié)論
（1）西寧北川河谷莫家莊—孫家寨地?zé)崽锸俏鲗幣璧氐責(zé)嵯到y(tǒng)的一部分，其地?zé)岬刭|(zhì)特征遵從西寧盆地總體規(guī)律，而北川河谷具有獨(dú)特的地質(zhì)條件，困此地?zé)崽锱c西寧盆地其它地?zé)崽锵啾?，有其?dú)特的地?zé)岬刭|(zhì)特特征。
（2）地?zé)崽锟砷_(kāi)采熱儲(chǔ)層基本局限在埋深750～1650m之間，共劃分33個(gè)含水層或含水組，平均累計(jì)厚度304.00m，主要集中在白堊系河口群（K1H）和侏羅系享堂組（J2x）兩個(gè)熱儲(chǔ)層內(nèi)，熱儲(chǔ)上部的泥巖以及第四系不透水層均可視為熱儲(chǔ)的蓋層。
（3）西寧盆地的地?zé)嵩鰷芈式?jīng)對(duì)比分析取值2.915℃/100m，地?zé)嵩鰷芈实母叩褪艿貙訜釋?dǎo)率顯著影響，熱導(dǎo)率除與巖性有關(guān)外，還與地層壓實(shí)程度有關(guān)。
（4）莫家莊—孫家寨地?zé)崽镆粠У奈鲗幣璧乇贝ê庸葏^(qū)深部地層相對(duì)平緩，壓實(shí)程度高，儲(chǔ)熱層埋藏較深，蓋層封蓋性好，處于封閉—半封閉狀態(tài)，地?zé)豳Y源潛力較大。
（5）地?zé)崽颯iO2地球化學(xué)溫標(biāo)與全盆地相比較屬中等地區(qū)，鉀鎂和鉀鈉地球化學(xué)溫標(biāo)與其它地?zé)崽锵啾容^屬偏低，但與盆地增溫型地?zé)嵘鸁崂碚撘恢隆?/p>
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