安陽市某商業(yè)步行街地熱地質(zhì)條件初析

王瓊

[摘 要] 項目區(qū)地處安陽次凹陷東部，沉積有巨厚的新生界碎屑巖、中生界碎屑巖、古生界碳酸鹽巖，基底為太古界變質(zhì)巖系。根據(jù)周邊區(qū)域物探資料顯示在深度2100m處有一斷裂通過。預(yù)測分析認為，區(qū)內(nèi)為傳導(dǎo)型地熱資源，主要為層狀熱儲及斷裂破碎帶（影響帶）熱儲，地溫梯度2～3℃/100ｍ。根據(jù)地熱地質(zhì)條件，統(tǒng)計并分析已開采地熱井的井深、出水量、水溫及單位涌水量等資料得出：本次項目設(shè)計井深1800m，水溫55℃，水量60m3／h，是可行的。

[關(guān)鍵詞] 地熱地質(zhì)條件熱儲層安陽次凹陷東部

地熱是一種清潔、可再生的綠色能源，開發(fā)地熱有助于提高城市品位，有利于實現(xiàn)生態(tài)城市的建設(shè)，改善環(huán)境、構(gòu)建和諧社會，其意義遠大。安陽市西臨太行山，東與華北平原相連，地勢西高東低、南北高中間低。按成因類型和形態(tài)差異可分剝蝕崗丘和洹河沖洪積扇兩大地貌類型。本次論證區(qū)位于洹河沖洪積扇地熱封閉條件優(yōu)越，熱能儲量大。據(jù)統(tǒng)計：安陽市區(qū)目前開采地熱水的深水井共有八眼，由于安陽地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地熱井分布較不均勻，其中三眼分布在京廣鐵路以西，五眼位于京廣鐵路以東。安陽市已開采地熱井井深一般在1000—1800m之間,井口出水溫度31—56℃,單井出水量25—67m3/h。已開采的地熱井主要用于供暖、洗浴，開發(fā)利用較為單一，但其產(chǎn)生的經(jīng)濟效益較為顯著。

1.地質(zhì)概況

1.1區(qū)域地層巖性

工作區(qū)屬華北地層大區(qū)，太古界變質(zhì)巖系形成區(qū)域結(jié)晶基底，其上依次覆蓋以碳酸鹽巖為主的下古生界寒武系—奧陶系，以碎屑巖為主的上古生界石炭—二疊系、中生界三疊系，以及以松散、固結(jié)、半固結(jié)碎屑巖類為主的新生界。工作區(qū)絕大部分地表為第四系覆蓋。地層由老到新分述如下：

（1）太古界

登封群（Ardn）,巖性主要為黑云（二云）斜長片麻巖、黑云（二云）變粒巖、斜長角閃片（麻）巖、千枚巖、絹云石英片巖，夾少量大理石及磁鐵石英巖，為一套區(qū)域變質(zhì)、混合巖化變質(zhì)作用形成的不同程度的變質(zhì)巖類。隱伏于蓋層之下。

（2）古生界

包括下古生界寒武系—中奧陶統(tǒng)，上古生界中石炭統(tǒng)—二疊系，缺失上奧陶統(tǒng)—下石炭系。

①寒武系（∈）

分布全區(qū)，隱伏于蓋層之下。為一套濱海氧化還原環(huán)境中的沉積產(chǎn)物，其巖性下部以碎屑巖為主，中部為灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r為主夾碎屑巖，上部以厚層灰?guī)r為主。

②奧陶系（O）

其巖性以厚層—巨厚層灰?guī)r、白云巖為主。

③石炭系（C）

為一組海陸交互相沉積，巖性為鋁土質(zhì)頁巖或泥巖，夾灰?guī)r透鏡體及薄煤層，其下與奧陶系平行不整合接觸。

④二疊系（P）

彰武水庫西部出露地表，產(chǎn)狀105∠20，巖性為灰綠色、紫紅色、灰白色砂頁巖為主夾煤層。為一套海陸交互相、沼澤相、河湖相沉積。

（3）中生界

中原油田鉆探揭露本區(qū)有中生界三疊系（T）分布。

①三疊系（T）

根據(jù)鉆孔揭示，厚360—528m，為一套河湖—湖沼相的紅色砂泥—暗色泥質(zhì)夾煤線的沉積。其下統(tǒng)為一套紅色碎屑巖建造；中統(tǒng)為紫色、紫紅色泥巖與黃綠色中—粗砂巖互層，下部夾灰白色細砂巖；上統(tǒng)為暗色泥巖夾油頁巖及少量煤線。被新生界所覆蓋。

（4）新生界

①古近系（E）

為一組河湖相沉積含油鹽泥砂巖建造，頂部剝蝕，殘留沙河街組二段下部—沙四段。頂板埋深200—1000m。市城區(qū)一帶最厚達4000m，湯參1井厚達2665m。與下伏地層不整合接觸。

沙四段淺棕色粉砂巖與紫紅色泥巖呈不等厚互層，夾鈣質(zhì)粉砂巖、高嶺土質(zhì)粉砂巖、鈣質(zhì)泥巖等。

沙三段下部以淺棕色粉砂巖與紫紅色泥巖互層，夾薄層礫狀砂巖、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖。上部為淺棕色粉砂巖與紫紅色泥巖不等厚互層，夾薄層礫狀砂巖、細砂巖、泥質(zhì)粉砂巖。總厚2099m。

沙二段上部剝蝕，僅存下部。巖性以灰白色礫巖、礫狀砂巖為主。夾薄層紫紅、棕紅泥巖、沙質(zhì)泥巖，厚186.5m。

②新近系（N）

主要出露于西南部丘陵區(qū)，自下向上可分為館陶組、明化鎮(zhèn)組，為一套河湖相至濱湖相沉積，主要為礫巖或砂巖與泥巖互層，底板埋深200—1000m。

館陶組（N2g）：棕紅色泥巖和灰色粘土巖與灰、灰黃礫巖互層、夾砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖。

明化鎮(zhèn)組（N2m）：上部夾白色高嶺土，中下部厚層雜粘土巖為主 、灰色礫巖、礫狀砂巖、淺綠色泥質(zhì)粉砂巖。

③第四系（Q）

基本覆蓋全區(qū)，以河流相、河湖相沉積為主，主要巖性為淺黃、灰黃、淺褐色粘土、粉質(zhì)粘土與砂層、砂礫層互層。厚度一般100m左右，局部大于100m。與下伏新近系不整合接觸。

1.2區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

研究區(qū)位于太行斷塊和冀魯斷塊的交接地帶，自西向東橫跨太行斷塊、湯陰斷陷和內(nèi)黃隆起三個構(gòu)造單元，安陽市位于湯陰斷陷北端的安陽次凹陷內(nèi)。區(qū)內(nèi)構(gòu)造形跡以斷裂為主，NNE、NE及NWW向兩組斷裂發(fā)育，其控制性斷裂湯東和湯西（青羊口）斷裂屬區(qū)域性深大斷裂，是良好的導(dǎo)熱構(gòu)造，同時與二者近于直交，分布著北西西向斷裂安陽斷裂、辛店斷裂、安陽北斷裂、安陽南斷裂等正斷層。

銅冶善應(yīng)一帶的斷裂，傾向南東，上盤下降，下盤上升，使得奧陶系灰?guī)r與石炭、二疊系對接，構(gòu)成巖溶水的東部阻水邊界。

安陽市區(qū)周圍，由于NNE向湯東斷裂（F1）、湯西斷裂（F2）和NWW向安陽南（F4）、北（F5）斷裂切錯，形成了類棋盤格式的基底構(gòu)造格局。詳細情況敘述如下：

湯東斷裂（太行山東麓深斷裂）（F1）：該斷裂為隱伏深斷裂，北起安陽，南至新鄉(xiāng)市一線以東，沿湯陰斷陷東側(cè)呈NNE向。斷層面傾向W，傾角約67°－80°。是湯陰斷陷與內(nèi)黃隆起的分界，東盤上升，西盤下降，切割太古界－新近系，為張性正斷層，斷距一般1500－2000m，最大落差可達5000－6000m。省內(nèi)全長140km。

湯西斷裂（青羊口大斷裂）（F2）：北起安陽安豐，經(jīng)湯陰－新鄉(xiāng)太公泉一線，斷層面傾向E傾角約80°－85°。是太行隆起與湯陰斷陷的分界。斷層西盤上升，東盤下降，切割太古界－新近系，為正斷層。全長150km。

安陽南斷裂（F4）：西起安陽龍泉，東到瓦店以南，走向近EW向，斷層面傾向N，傾角約75°。北盤下降，南盤上升，為張扭性正斷層。長約35km。

安陽北斷裂（F5）：西起安陽水冶，東到白璧，走向近EW向，斷層面傾向S，傾角約85°。南盤下降，北盤上升，為張扭性正斷層。區(qū)內(nèi)長約38km。

曲溝一帶近南北向斷裂在挽近時期西升東降，下盤上升致使上新進系裸露地表形成殘丘，上盤下降則堆積了晚更新世和全新世兩期沖洪積扇。

另外，本區(qū)總體上位于太行山復(fù)背斜的東翼，為一巨型單斜構(gòu)造。地層產(chǎn)狀總體走向近南北，傾向東南。

2.區(qū)域地熱地質(zhì)特征

安陽市位于湯陰斷陷北端的安陽次凹陷內(nèi)，其控制性斷裂湯東和湯西（青羊口）斷裂屬區(qū)域性深大斷裂，是良好的導(dǎo)熱構(gòu)造，北西西向斷裂安陽斷裂、辛店斷裂、安陽北斷裂、安陽南斷裂等正斷層，具張性，是良好的導(dǎo)水構(gòu)造，由此接受西部山地地下水的側(cè)向補給，遇導(dǎo)熱構(gòu)造和自然增溫，形成地下熱水，儲存于新生界碎屑巖類和下部奧陶系、寒武系灰?guī)r中，上部巨厚的粘土巖則為良好的保溫層。

3.區(qū)域熱儲特征及地溫場分布

安陽市區(qū)埋深2500m以內(nèi)主要熱儲層為新近系熱儲層、古近系熱儲層：

（1）新近系熱儲

市區(qū)東部一般底板埋深900—1200m，湯東斷裂以東、湯西斷裂以西，一般埋深小于600m，上部第四系覆蓋層厚度約100m。熱儲含水介質(zhì)巖性一般為細砂、粉砂巖。

（2）古近系熱儲

主要分布于湯東斷裂與湯西斷裂之間，呈帶狀分布，其頂板埋深一般900—1200m。含水介質(zhì)巖性主要為礫巖、粉砂巖。

目前安陽市已開采的八眼地熱井，取水段多在600—1800m左右，井口水溫一般在31—56℃，單井出水量為25—67m3/h。

根據(jù)已有地熱井資料計算，安陽市區(qū)地溫梯度2.008—2.751℃/100m，平均2.414℃/100m，有西低東高的趨勢。

4.結(jié)論

根據(jù)安陽市項目區(qū)地熱地質(zhì)條件，對工作區(qū)的地熱信息進行總計分析，得出如下結(jié)論：

該地熱井沒做專門的地球物理勘探，依據(jù)區(qū)域的地熱地質(zhì)資料和周邊地熱井物探及測深的實測資料，判斷井位地處安陽次凹陷的東部，有較好的儲熱條件，2000ｍ以淺分布有新近下部熱儲層、古近系上部熱儲層、古近系底部破碎帶熱儲層，有望打出出水量為60m3/h，溫度為55℃的地熱流體。

參考文獻：

[1]河南省地質(zhì)局地質(zhì)科學研究所《河南省基巖地質(zhì)圖說明書》，1978.

[2]河南省地質(zhì)局水管處、科技處《河南省地熱資源調(diào)查研究報告》，1981.

[3]河南省地質(zhì)礦產(chǎn)局主編《河南省區(qū)域地質(zhì)志》，地質(zhì)出版社，1989.