鄂爾多斯周緣地質構造對地熱資源形成的控制作用

【摘 要】本文從鄂爾多斯周緣地質構造背景出發，對其周緣地熱資源分布現狀進行了分析，并從礦源層控制、區域構造控制、基底構造控制、深大斷裂帶控制四個方面對鄂爾多斯周緣地質構造對地熱資源形成的控制作用進行了詳細闡述。

【關鍵詞】鄂爾多斯；地質構造；地熱資源

1.鄂爾多斯周緣地質構造背景

1.1地理環境

鄂爾多斯位于我國中北部，西北東三面為黃河環繞，南鄰古長城。鄂爾多斯臺地橫跨晉、陜、寧、甘等省區，塊體呈不等邊五邊形，南北長約80km，東西寬約500km，面積約40萬km。其東西南北分別位于呂梁山麓至晉、陜之交的黃河兩岸、即鄂爾多斯西緣斷裂帶、渭河谷地北山至隴縣一帶和伊克昭盟北部的庫布其沙漠。鄂爾多斯臺地周邊被銀川盆地、河套盆地、南緣的渭河盆地和太原、臨汾盆地等一系列斷裂盆地環繞，其中主要的鄂爾多斯盆地海拔100-2000m，地勢從西北向東南方向遞減，被譽為“中國的第二個階梯帶”。由于受蒙古高壓的影響，該地區氣候干寒、降水量和溫度分布和地勢成相反的趨勢。

1.2構造格局

鄂爾多斯塊體是歐亞板塊中的華北亞板塊西部的一部分，與華北盆地同屬于一個構造單元。塊體東西南北方向分別被華北亞板塊中的河淮塊體、新疆亞板塊中的阿拉善塊體、南華亞板塊中的華南一東海塊體環繞。塊體整體構造格局特點為：

1.2.1塊體基底穩定

鄂爾多斯塊體是一個由太平洋板塊和特提斯洋殼聯合作用于古亞洲大陸形成的穩定的古塊體，基底主要為太古界和下元古界的變質巖層。

1.2.2內部完整、邊緣破碎

鄂爾多斯塊體因斷裂構造不發育，構造活動較微弱，所以其內部構造較完整，但是其周邊因新生代以來，鄂爾多斯塊體整體抬升，的原因，斷裂發育常有發生，構造活動強烈，除西南側為擠壓構造帶以外， 四周均被線狀分布的斷陷盆地帶所圍限，它們分別為東側的山西斷陷盆地帶，西北側的銀川一吉蘭泰斷陷盆地帶，南側的渭河斷陷盆地帶以及北側的河套斷陷盆地帶。

2.鄂爾多斯周緣地熱資源分布現狀

鄂爾多斯周緣地熱資源比較豐富，目前諸多研究中均以大地熱流值來衡量地熱資源的儲存與分布情況。鄂爾多斯周緣的大地熱流值分布如圖1所示。

圖1 鄂爾多斯及其周緣大地熱流分布圖

從圖中可以看出當前該區域的地熱資源分布主要具有如下特點：

2.1塊體內部熱流值低

鄂爾多斯塊體內大地熱流值整體偏低，平均值為51mWm-2，且其北部低于南部。此外，塊體內部溫梯度差異較小，其最大值與最小值相差僅1.28℃/100m左右.且局部較高地溫分布區成片狀或島狀散布在塊體的西南部以及北部。

2.2塊體周緣出現高值異常帶

鄂爾多斯周緣熱流值普遍偏高，并呈環狀異常帶分布，其中以陜西韓城、寧夏平羅、山西新絳、甘肅天水和陜西臨潼為幾個明顯大地熱流極值點，塊體周緣地區差異較大，其最大值和最小值相差16.9℃/100 m，且除渭河谷地等地區外，不具有從邊緣的低溫區向盆地內部地溫逐漸增高的規律。

2.3塊體周緣盆地均為高熱流區

塊體周緣盆地包括山西斷陷盆地以及銀川、黃河谷地、渭河谷地等斷陷盆地區均為高熱流區，其大地熱流分布各具特點，地溫分布各具特色，且與鄂爾多斯塊體內部有著明顯不同的分布規律。這些斷陷盆地內高熱流的存在為進一步研究鄂爾多斯塊體的地熱分布提供了有利條件。

3.鄂爾多斯周緣地質構造對地熱資源的控制作用

地熱資源作為一種清潔干凈的寶貴資源，其分布與地質構造有著必然的聯系。本文主要從礦源層控制、區域構造控制、基底構造控制、深大斷裂帶控制四個方面進行分析。

3.1礦源層控制

礦源層控制地熱分布主要表現為巖漿巖活動與巖性結構兩個方面。

3.1.1巖漿巖活動

局部的巖漿活動是造成鄂爾多斯盆地內局部熱異常的主要因素之一。巖漿巖活動中產生的熱力作用可以沖破蓋層發生火山噴發，并釋放出大量的能量，從而造成該區域熱應力集中、溫度較高的現象。鄂爾多斯盆地在中、晚侏羅世地熱梯度普遍比現今地熱梯度高，盆地西南部慶陽、西峰地區存在熱異常，導致熱異常的主要原因就是全盆地范圍的地殼減薄與局部地區（西峰、慶陽）的隱伏巖漿體加熱的疊加[1]。

3.1.2巖性結構

地層的巖性結構直接控制著鄂爾多斯塊體內的地溫梯度，如在地層上部中生代河湖相沉積的顆粒較粗的砂巖、含礫砂巖及泥巖地層中，地溫梯度由淺部向深部逐漸變小。而在地層上部古生代石炭—二疊系的含煤地層中地溫梯度則明顯增大，在穿過含煤地層之后，地溫梯度則又有變小的趨勢。塊體周緣的地溫梯度隨深度增加而變化的總趨勢十分明顯[2]。

3.2區域構造控制

區域構造格局在某種程度上反映了構造體的活動情況，同時也決定著地熱的分布情況，鄂爾多斯區域的溫泉分布、地溫分布及地震活動情況主要如下表1所示。

表1 鄂爾多斯區域的溫泉分布、地溫分布及地震活動情況表

從表中可以看出，該區域的溫泉分布、地溫分布及地震活動與鄂爾多斯塊體內部完整、基本無斷裂，塊體周緣斷裂盆地帶狀分布、斷裂發育的區域性構造格局具有類似的分布規律，且高低溫梯度異常帶大致和塊體周緣的沉積斷陷盆地相吻合。這些現象表明區域構造以其不同的構造特點控制著地熱資源的分布。

3.3基底構造控制

鄂爾多斯塊體基底斷裂豐富，周緣共發育四組基底斷裂，即東西向（近東西向）、近南北向、北東向和北西向斷裂。這些基底斷裂形成于不同的地質時期，并控制著當時的構造格局、巖漿活動、地層發育和礦產的形成，是主要的熱源涌道。基底構造控制地熱分布的主要機理為：在基底隆起區會有大量高溫地慢物質順著巖層向上運移，并聚集在隆起的核部區，使該區域的溫度驟然升高，進而成為高溫異常帶。另外值得一體的是，基底有無熱蓋層對地熱分布的影響較大，如鄂爾多斯盆地白堊系分布區的北部為巨厚的砂巖層，無區域的泥巖發育，地層的隔熱性能差，地溫低，而在南部地區，泥巖層發育，構成區域熱蓋層。地溫相對較高，類似的還有盆地南緣第三系紅色泥巖層的存在，也是南緣地熱資源豐富的因素之一。在盆地東緣的柳林泉系統內，地層內富含石膏，石膏溶解放熱也是巖溶熱水的主要熱源[3]。

3.4深大斷裂帶控制

地熱的分布與地殼深大斷裂有著必然的聯系，因為它是熱源上升的通道。大地熱流值高，則深部熱活動強。而熱流值低的區域，深部熱活動弱。高熱流區往往出現在構造活動強、斷塊內部差異運動明顯和巖漿活動頻繁的地區。大地熱流主要來源于地慢熱流和地殼熱流，這也是是鄂爾多斯周緣深陷帶高地溫場異常形成的決定性因素。其作用機理是：深大斷裂帶處的內軟流層、莫霍面均上隆為深部熱流提供了渠道，來自深部的熱流在上涌的過程中，熱流高溫熔融物質向上地殼侵位，使被侵入的部位升溫， 同時其可能形成局部熔融會使地殼深部具有較高的溫度，且地殼薄的區域地溫高，地殼厚的區域地溫低，這也是傳導型地熱異常區的普遍現象。鄂爾多斯盆地斷裂型的優質地熱資源主要分布在渭河盆地、銀川盆地、河套盆地，這些地熱富集區主要通過后期的深大斷裂為熱源通道。

【參考文獻】

[1]陳瑞銀，羅曉容，趙文智，王紅軍.鄂爾多斯盆地中生代熱異常及烴源巖熱演化特征[J].地質通報，2007，34（6）：660-662.

[2]李清林，栗文山，張曉普，莊建倉.鄂爾多斯及其周緣地熱分布的某些特征[J].西北地震學報，1996，18（2）：54-58.

[3]楊蒙蒙.鄂爾多斯盆地基底構造與斷裂確定地熱資源分布[J].地下水，2014，36（5）：81.