遼寧省綏中縣明水滿族鄉地熱勘察方法及其效果

姜 華 李煥超 智喜如

遼寧省第九地質大隊，遼寧 鐵嶺 112000

引言

地熱資源是集熱、礦、水三位一體的清潔而寶貴的礦產資源，它埋藏于地下，受控于特 殊的地質條件，以水為介質把熱帶到地表的溫泉水，為人們利用，具有開發成本低、純天然、不污染、安全衛生等諸多優點。

進入21世紀，隨著市場經濟的發展，人們物質文化生活水平的不斷提高及旅游業的興起，同時環境保護意識也不斷增強，開發利用地熱資源成為人們關注的熱點，出現了快速發 展的勢頭。目前開發地熱已成為一種產業，是政府、企事業單位和企業家在考慮經濟上是否 可持續發展的戰略選擇。

綏中縣明水滿族鄉遼西走廊的西北部，具有地熱資源優勢，其轄區內的新莊子有地下熱水 出露點，水溫度可達20℃～50℃不等，地下熱水的礦化度和總硬度較低，含有氧、銀等對人體有益的元素，達到醫療礦水濃度要求，是遼寧省內最好的熱礦泉之→，具有廣闊的開發遠景。

1 背景條件

1.1 地形地貌

勘察區位于狗河中游，新莊子地段地貌屬狗河河谷及坡洪積裙據，地形北東高西南低，地面標高多在116m～121m之間，地面坡降為3.5‰～5.5‰，東部為剝蝕低丘的邊坡，最高海拔 280.5m。

1.2 地層與巖石

(1)前第四紀地層與巖石。

勘察區出露的前第四紀地層與巖石主要見有太古界混合花崗巖，中生界白堊系義縣組流 紋巖及燕山晚期流紋斑巖。

(2)第四紀地層。

區內第四紀地層分布于狗河河谷及丘陵前裙據地帶，出露標高146m～90m，按其成因類 型可分為坡洪積物和沖洪積物。

1.3 地下熱水分布及出露特征

調查區的地下熱水主要分布于新莊子和下屯地段。按地下熱水賦存條件可分為基巖脈狀 裂隙熱水和第四系孔隙次生熱水。

新莊子地段熱水點有兩處，一處位于新莊子東南角，地貌單元屬丘陵前坡洪積裙裾的前 緣地帶。最初該熱水點曾以泉形式分布，后擴泉成井，利用溫水養殖，井深6.0m。上部蓋層為5.5m厚的含碎石亞粘土，下部0.5m為碎石混土，底部為白堊系流紋巖破碎帶，該熱水點水溫42℃，涌水量小于100m3/d;新莊子地段另一熱水點位于村南東約400m，地貌為狗河沖洪積階地，該熱水點是村民在挖井過程中發現的，當初挖井時，當挖至井深2m時見水，水溫30℃，最后成井深度4.5m，揭穿了第四系松散層，底部為白圭系流紋巖，最后水溫達到55℃。該熱水點附近曾挖井數眼，水溫一般在20℃～48℃，現被利用的熱水井溫度最高，水溫最高可達52℃，日前主要用于洗浴，涌水量200m3/d。

2 勘察方法

2.1 技術路線

針對工作特點，考慮地熱的形成條件和約束條件，勘察工作的開展的技術路線主要從基底、蓋層、熱儲、厚度、梯度、巖性結構、邊界條件等7個方面入手，進而分析其地熱地質條件。

基底:了解基底的埋藏深度，巖性結構、構造及富水性等。

蓋層:了解蓋層的厚度、巖性，詳細查明其分布、連續情況及保溫性能。

熱儲:了解熱儲的分布面積、巖性、孔隙裂隙溶隙發育情況、厚度變化及邊界條件，了解熱儲結構(包括熱儲、蓋層、控熱斷裂及其互關系)及形態特征，分析熱儲、蓋層、流體通道和熱源等四大要素，初步建立熱儲概念模型。

厚度:主要為蓋層及熱儲的厚度及其變化規律。梯度:通過對已有鉆孔測溫資料，計算地溫梯度。

巖性結構:主要了解熱儲和蓋層的巖性結構，對其構造發育情況、巖石的透水性及隔熱層的保溫性能等初步了解。

邊界條件：了解地熱流體的補給源和補給方式及補給途徑等邊界條件。

2.2 勘察工程布置

勘察區的熱儲呈脈狀，地下熱水屬受斷裂構造控制的對流型熱水，按照《地熱資源地質 勘察規范》 (GB111615-89)，地熱勘察類型屬中低溫(II)類，II-2型地熱田。所以勘察 要點是要查明控制熱水的斷裂構造分布，走向、傾向及產狀。

根據工作思路和確立的技術路線，確定勘察方法:利用淺孔測溫與綜合物探方法，查清 勘察區內斷裂及其產狀、地層的孔隙、節理裂隙及水熱蝕變發育情況，劃分熱儲、蓋層、導水及控熱構造。因此，在項目實施過程中，在充分收集、研究、分析已有區域地質、水文地質、地熱地質等方面資料基礎上，開展地熱異常和水化學場的調查，布設14個測溫淺孔，圈定地熱異常帶，查明地溫場的分布情況。布設物探工作查明控熱構造、導熱構造的性質、產狀、規模、空間位置，為鉆孔布設提供依據。在此基礎上，進行鉆探揭露，尋找深部地下熱水。

3 勘察成果分析

3.1 地球物理特征

為查明區內隱伏構造特征及地下熱水與構造分布的關系，物探工作運用多種方法進行綜合探測，開展了電阻率聯合剖面、對稱四極電測深及大地電磁法等地球物理勘探工作。從不 同的物性參數反映出地質現象，以便相互對比，提高了勘察結果的準確性和可靠性。

3.2 地熱特征系統分析

工作區有多處熱水分布、地質構造復雜，地熱區呈脈狀，具有方向性，在構成地熱區的四大要素熱源、流體通道、熱儲和蓋層中，前三大要素在本區特點鮮明。現從熱源、流體通道和熱儲三方面對地熱區的地熱地質特征分析如下。

3.2.1 熱源

對于一個地區分布有溫泉，除反映該地區地球內熱以正常地溫梯度向地表傳播外，其熱 能還有以下三種來源:①較近期的巖漿余熱;②地殼放射性元素(238U、235U、232Tn、40K)衰變產生的熱量:③通過深部大斷裂涌入的地球深部熱量。就調查區而言，根據地 質條件分析，地熱異常區均位于阜新一綏中深部構造變異帶上，深部阜新-山海關斷裂切割了上地幢凸起，地幢熱流沿深部斷裂上涌，構成地熱異常的地熱來源。

3.2.2 流體通道

工作區新莊子地段Fl、F2斷裂和構成各地熱異常區的流體通道。上述構造活動規模和深度較大，易與深部熱源聯通。斷裂構造發育在混合花崗巖巖體和流紋巖巖體中，由于巖體 性質較脆，在斷裂破碎帶中心部位形成疏松多孔的構造角礫巖，兩側一定范圍內則為張開度 及裂隙度都增大的裂隙增強帶。由此構成地慢熱流上涌通道，具有較強的導熱導水能力。當大氣降水、地表水及地下冷水沿裂隙滲入到地下深處，迅速完成深循環加熱過程，使地下水 溫度升高，體積膨脹，壓力增大，然后在對流及靜水壓力的作用下上升，將相當大的熱量帶到淺部，構成淺部地熱異常。

3.2.3 熱儲

工作區的熱儲可分為兩種類型:第四系砂礫卵石熱儲和基巖(流紋巖)熱儲。

(1)第四系砂礫卵石熱儲

主要分布于新莊子、下屯熱水點及周圍，熱儲砂礫卵石層厚度3m～8m不等，為基巖脈狀熱水上溢泄出而生成的次生熱水，溫度不十分穩定，一般泉水或井水溫度在新莊子地段 為25℃～45℃ ，下屯地段為25℃～28.5℃。由于有冷水混入，常隨著抽水時間的延長，溫度有所降低。

(2)基巖(流紋巖)熱儲。

調查區位于阜新綏中深部構造變異帶上，深部阜新～山海關斷裂切割上地幔凸起，地幔熱流沿斷裂上溢，然后沿F8、F9斷裂上導，使其周圍巖石處于高溫狀態，由于斷裂兩側接觸帶部位，常形成張性較好的裂隙，通過地下熱水將深部熱能帶到淺部形成脈狀熱儲。構成良好的導熱儲水構造，有利的儲熱部位與導熱進水通道。

4 地熱勘察效果

綏中縣明水滿族鄉地熱資源勘察，在工作方法上得到驗證，取得效果顯著。在水量、水溫及水質等方面了得重大突破，確定了最有效的熱儲構造，布設的地熱井(井深130m)提供控制50m降深時單井最大出水量為4533.4m3/d，擴大了地下熱水開采量3475.9m3/d，地下熱水自流高度達4m～5m，水溫50℃～54℃，水質達到氟水、硅水國家醫療用水濃度標準，氧含量也 達到礦泉水標準要求。在遼寧省西部嚴重缺水的基巖山區能尋找到如此良好的地熱資源，為類似工程勘察起到了示范作用。