本溪地區地下熱水資源的地質構造及勘查開發條件分析

［摘 要］著重介紹了本溪地區地下熱水開發的可行性，并對地下熱水形成的地質特征進行了分析，同時對地下熱水開發條件進行了展望。

［關鍵詞］城區 地熱 能源 勘查開發

［中圖分類號］TB4 ［文獻標識碼］A ［文章編號］1009－5489(2008)05－0173－02

一、地下熱水勘查、開發、利用的可行性

在城市規模不斷加大，發展速度不斷加快，城市環境質量不斷改善的今天，城市供暖和城市環境保護就成為城市發展主要問題。本溪市是重工業城市，地處遼東山區寒冷氣候，城市人口又比較集中，煤炭資源又非常緊張(本溪煤炭資源只能滿足城市15%)，特別是近幾年來大量棚戶區改造，給城市供暖增加了不小的壓力。今后城市發展冬季供暖是一個極其重要問題，不僅要求補充大量供熱能源，而且還要充分考慮沒有污染供熱能源，因此加強地下熱水資源勘查、開發、利用對緩解供熱能源緊張壓力，用地下熱水來補充替代煤炭資源勢在必行。

二、構造

本溪市城市所處大地構造位置在中朝準地臺(Ⅰ)膠遼臺隆(Ⅱ)太子河——渾江臺陷(Ⅲ)遼陽——本溪凹陷的中部(Ⅳ)，受凹陷總體構造直接控制，凹陷兩側地殼升降差異運動現象突出，地質構造發育(斷裂、褶皺)，滲蝕強烈。構造形成地貌在區內普遍存在，如：斷層崖、斷層谷、桌狀山、單面山以及新構造運動時期形成的二級堆積、侵蝕基座階地。

區內總體構造決定了區內地形地貌輪廓，而各種地貌的明顯特征又反映的地質構造作用比較強烈的現象。地表突出的地質構造現象也預示著地下深部大斷裂復雜，以及形成地下熱水的各種有得因素。

1.斷裂構造

本區斷裂構造為一條燕山旋迥大斷裂，自鞍山南側到撫順新賓，長達100多公里，擠壓帶寬15～50米，走向北東，傾向南東，傾角50°～80°，斷層兩側平移間距24Km，并切割寒武系——白堊系整套地層，直接通過本溪市城市中心。這是一條延伸長、切割深的殼斷裂——超巖石圈斷裂。在本溪市彩屯、彩北煤礦井下1000多米開采揭露證實，該條大斷裂的存在。現定性為微弱的活性斷裂，這條大斷裂的局部地段為地下熱水形成提供了獨立縫隙空間，也是導水、傳熱的有利通道，如：鞍山湯崗子熱泉、本溪溫泉寺熱泉。

另外，本溪市城市中除了該條大斷裂通過外，還有北東向斷裂有28條，其中較大斷裂構造4條；北西向斷裂也有20多條，其中較大斷裂3條。這些斷裂產出充分說明了本溪市城市中地質構造發育這一特征，大峪——小堡地段就處于這一地區中心地段。

2.褶皺構造

本溪市內除了斷裂構造發育外，褶皺構造也很多，僅城市內向斜構造就有4個，火連寨向斜、高臺子向斜、牛心臺向斜以及大峪張家堡穹窿構造，另外還有很多單斜地質構造。

三、地層

在遼陽——本溪凹陷中沉積著古生界寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系等地層中的灰巖、頁巖、泥巖，以及中生界侏羅系、白堊系地層中的砂巖、礫巖、安山巖，通過深部鉆孔揭露，奧陶系冶里組結晶白云巖為主地層厚169米，殼甲山組泥晶灰巖、礫屑灰巖地層厚161米，馬家溝組厚層花斑狀白云質灰巖地層厚432米；石炭系本溪組灰黃色頁巖地層厚149米，太原組黃褐色石英砂巖地層厚108米；二疊系山西組粉砂巖地層厚165米，下石盒子組中厚層石英砂巖地層厚206米，上石盒子組石英砂巖、頁巖地層厚1110米；侏羅系小東溝組砂質頁巖地層厚170米；白堊系小嶺組安山質角礫巖、安山巖、玄武巖、流紋巖地層厚916米，大峪組礫巖地層厚304米。從白堊系地層到石炭系地層厚度達3128米，如果地下深部某些地層缺失，即從白堊系至石炭系地層厚度也在2500—2700米。奧陶系地層頂板以上有如此厚地層，并且又多是涌水和不含水巖層，這對于奧陶系地層儲熱、封閉、埋藏條件是十分有利的，同時對深部地下水的加溫加壓都是極為有利的。按地下地溫梯度每100米增加3℃，2000多米深度至少有50℃以上。

另外從遼陽——本溪凹陷地層分布來看，以及多次斷裂的破壞和重疊加作用，地下深部奧陶系地層也會受到不同

程度變形，給深部地下水儲熱、封閉創造了有利空間。

四、巖漿巖

本溪市城市在地構造位于遼陽——本溪太子河凹陷中，地質構造發育(斷裂、褶皺)，而且與巖漿巖侵入體距離很近，如東南側財神廟晚侏羅系侵入巖，相隔10公里。巖漿巖體侵入時間晚，距離現在時間比較短，在火山侵入過程中必然對周圍巖石產生巨大的執量并被長期儲存起來，火山侵入熱量釋放對于附近深部沉積巖中溫度無疑是加溫作用，給深部奧陶系灰巖地下水也同樣帶來增溫作用，是深部地下熱水形成的輔助熱源。

五、奧陶系灰巖溶蝕狀況

奧陶系灰巖特征是層厚、質純、性脆、易溶解，在地表和500以上深度鉆孔揭露中都可見溶蝕現象，特別地表和淺部50米以上，溶蝕非常強烈，溶洞成群、暗河連通，如本溪湖、臥龍以及本溪水洞都能普遍見到群狀密集的溶洞。這些溶蝕現象盡管隨著深度不斷加深而且漸漸減弱。但是個別部位(靠近深部大斷裂)可能還有滲孔存在，這

樣對深部奧陶系灰巖中地下水有一定補充作用。

六、本溪市區地下熱水勘查開發現狀

本溪市城市中地下熱水勘查已經終井5口，其中有4口成井，現在都在開發利用中。這4口井深度都在1300—1800米，揭露地層都基本揭露到奧陶系灰巖，水溫在33.5℃～42℃。地下熱水涌水量在35～166t/h。這4口井間隔距離在500—600米。

七、結論

通過對該地區工作結果分析，基本上對該地區的地質特征有了一定的了解。該地區的斷裂發育，導水、導熱條件較好，深部奧陶系地層富含巖溶水，是本區的儲熱層位，水溫在33℃—42℃。

綜上所述，城市飛速發展也為勘查開發地下熱水創造了良好機遇。因此，應加強地下熱水勘查力度。

［參考文獻］

［1］孫鈞：《地下工程設計理論與實踐》，上海科學技術出版社1996年版。

［2］李奎：《隧道巖溶圍巖力學特性初步研究》，西南交通大學2002年版。

［3］李海斌：《南嶺隧道巖溶病害的勘察與分析》，《資源環境與工程》2006年。