惠民縣城區館陶組地熱資源賦存特征研究

(山東省魯北地質工程勘察院 山東德州253000)

(山東省魯北地質工程勘察院 山東德州253000)

惠民縣城區大地構造單元上位于華北板塊(Ⅰ級)、華北拗陷（山東部分）(Ⅱ級)、濟陽拗陷區(Ⅲ級)、惠民拗陷（潛）(Ⅳ級)、惠民凹陷（潛）(Ⅴ級)構造帶。根據區內已有地質勘探成果對惠民縣城區館陶組熱儲地熱資源類型、熱儲特征等進行了綜合分析研究，惠民縣城區館陶組熱儲屬層狀孔隙-裂隙型熱儲，地熱資源為溫熱水型低溫地熱資源。

惠民縣城區館陶組地熱資源

0 引言

地熱易于開發，費用低廉，無環境污染，廣泛應用于供暖、洗浴、醫療、養殖等領域，已引起了人們的廣泛重視。惠民縣城區具備形成地熱資源的地質條件，地熱資源的開發利用，對于合理利用自然資源，緩解能源緊張，改善投資市場環境，促進經濟可持續發展具有重要意義。

1 區域地質概況

1.1 地質構造

惠民縣城區在大地構造單元上位于華北板塊(Ⅰ級)、華北拗陷（山東部分）(Ⅱ級)、濟陽拗陷區(Ⅲ級)、惠民拗陷（潛）(Ⅳ級)、惠民凹陷（潛）(Ⅴ級)構造帶。

區內斷裂發育主要方向為NNE、NE向，隱伏于新近系之下。區域較大斷裂主要為齊河—廣饒斷裂和陵縣—老黃河口斷裂。齊河—廣饒斷裂走向NEE，傾向NW，傾角60°，為南盤上升、北盤下降的正斷層；陵縣—老黃河口斷裂為走向NE，傾向SW，為北盤上升，南盤下降的正斷層。

1.2 地層

惠民縣城區為一中新生代斷陷盆地，自中生代以來處于緩慢下降狀態，沉積了巨厚的新生界地層，據區域地層資料，其厚度超過3500m。由老到新分別為古近紀沙河街組(Es)、古近紀東營組(E3d)、新近紀館陶組(Ng)、新近紀明化鎮組(Nm)和第四紀。

2 地熱地質條件

2.1 地熱資源類型及熱儲蓋層

惠民縣城區地熱資源主要賦存于新近紀館陶組熱儲中，熱儲類型為層狀孔隙—裂隙型熱儲，屬于熱傳導型地熱資源。可將上覆第四紀平原組、新近紀明化鎮組視為熱儲層的相對保溫蓋層，厚度約970～1036m，巖性由粘性土、砂性土夾松散砂層以及泥質砂巖、砂質泥巖和砂巖組成，其密度小，熱阻大，導熱性能差，是良好的天然熱儲保溫層。

2.2 館陶組熱儲特征

館陶組熱儲在全區均有分布，厚度穩定，頂板埋深970～1036m，底板埋深1202～1230m，熱儲層單層厚度大，平均單層厚度15m左右，累計厚度90～102m。

區內館陶組熱儲巖性為灰色、灰白色粗砂巖和砂礫巖，垂向上呈上細下粗的正旋回沉積，底礫巖明顯，礫石成分以石英為主，含少量黑色燧石及暗色礦物，礫石直徑1～10mm不等，呈次棱角～次圓狀，磨圓度中等，分選性一般，泥質膠結，砂礫巖成巖性差，呈疏松狀，孔隙度大，一般為25～30%，具有良好的儲水空間。單位涌水量2.79～3.48m3/h·m，自流水頭高出地面4.3m，自流量約500m3/d。地熱水化學類型為Cl—Na型，礦化度8462.46～10630.92mg/L，井口水溫52～57℃，為溫熱水型低溫地熱資源。

2.3 熱源

本區的熱源主要來自地殼深部的正常傳導熱流，由于上覆第四紀平原組和新近紀明化鎮組的阻熱保溫作用，將這些熱能在館陶組熱儲的孔隙、裂隙中儲存下來。

2.4 地熱流體的補給來源

區內地熱水除少量沉積物沉積時保留下來的沉積水和封存水外，絕大部分為沉積物形成后在漫長的地質時期中，由遠、近山區的側向徑流補給。根據區域古地理條件推測，補給區可能在南部的泰沂山區或西部的太行山區，大氣降水垂直入滲后，沿含水層水平方向經深部循環補給。

3 地熱資源量

3.1 熱儲概念模型

將新近紀館陶組熱儲在垂向上視為一個含水(或儲熱)巖組，在水平方向上，熱儲層呈層狀，厚度分布穩定，巖性均一，可視為無限邊界。頂板分布有較厚的泥巖隔水層，導熱性差，構成理想的保溫層。來自地殼深部的正常傳導熱流為熱源。

3.2 地熱資源量

根據《地熱資源地質勘查規范》（GB/T 11615—2010）進地熱資源量估算，經估算區內館陶組熱儲地熱資源總量5.571×1017J，折合標準煤1.90×107t；單井開采權益保護半徑為2204.5m，地熱水可采量為157.68萬m3/a。

4 地熱流體化學特征

4.1 化學特征

本區館陶組地熱水無異味，井口水溫52～57℃。地熱水呈淺白色，短時間靜置后變成無色透明。由于鐵離子含量高，放置一段時間后呈微黃色。

區內館陶組地熱水礦化度8462.46～10630.92mg/L，總硬度1084.44～1407.47mg/L，pH值7.2～7.8，水中陰離子以Cl-為主，含量3853.14～5785.98mg/L，毫摩百分數79.56～90.62%，其次為SO42-，含量680.49～1181.23mg/L，毫摩百分數7.87～18.00%；陽離子以Na+為主，含量2673.09～3450.00mg/L，毫摩百分數83.77～83.89%。按舒氏分類法，本區地熱水的水化學類型為Cl—Na型。

4.2 地熱流體的年齡及成因

區內館陶組熱儲地熱水的同位素δD、δ18O關系投影點均在世界雨水線附近(δD=8δ18O+10)。說明大氣降水是區內地熱水的源頭。根據14C測定結果，區內館陶組熱儲14C年齡為1.548萬年。

區內館陶組地熱流體的形成過程推斷如下：大氣降水在南部、西部山區匯集成地表逕流后，在漫長的地質年代中，在水頭差位能的作用下，沿斷裂帶或巖層的孔隙向深處運移，被圍巖加熱成為地熱水，并與圍巖發生水鹽反應，溶解了大量的微量元素成分。受熱的地下水由于密度差異引起的自然對流，加上補給區水頭差的驅動，使地下水得以緩慢地進行循環交替運動，將地熱水在孔隙—裂隙中存儲下來。

4.3 地熱流體質量評價

經采用拉申指數法與腐蝕系數法對區內館陶組地熱水進行評價分析，惠民縣城區內館陶組地熱水對金屬具強腐蝕性，對混凝土無分解性與結晶性侵蝕；地熱水無碳酸鈣、硫酸鈣垢與硅酸鹽水垢；熱水含有多種對人體健康有益的微量元素，其中達到理療價值的元素有氟、鍶、偏硼酸、偏硅酸，氟、偏硅酸達到礦水濃度，鍶、偏硼酸達到命名濃度，屬鍶、偏硼酸理療熱礦水。

5 結論

（1）惠民縣城區大地構造單元上位于華北板塊(Ⅰ級)、華北拗陷（山東部分）(Ⅱ級)、濟陽拗陷區(Ⅲ級)、惠民拗陷（潛）(Ⅳ級)、惠民凹陷（潛）(Ⅴ級)構造帶。

（2）區內館陶組熱儲類型為層狀孔隙—裂隙型熱儲，井口水溫52～57℃，為溫熱水型低溫地熱資源。

（3）區內館陶組地熱水屬大氣成因，具有大陸溶濾水的特征。

（4）區內館陶組地熱資源豐富，地下熱水礦化度在8～10g/l左右，水化學類型為Cl—Na型水。

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惠民縣城區館陶組地熱資源賦存特征研究

■張震宇

P314[文獻碼]B

1000-405X（2016）-10-60-2

張震宇（1979～），男，本科，工程師，研究方向為工程地質水文地質。