邢臺地下熱水物理、水文地質特征分析

■楊學亮　殷文靜　楊　熙（河北省環境地質勘查院河北石家莊0500；河北省地礦局第四水文工程地質大隊河北滄州06000）

邢臺地下熱水物理、水文地質特征分析

■楊學亮1殷文靜1楊熙2
（1河北省環境地質勘查院河北石家莊050021；2河北省地礦局第四水文工程地質大隊河北滄州061000）

敘述了邢臺地熱的基本情況以及研究背景，通過對深部重力場特征、電場特征、地溫場特征、太行山山地構造帶地下熱水區水文地質特征、沉降平原層狀熱儲地下熱水區水文地質特征的調查與與研究，表明因地質結構不均一，基巖地形起伏，基巖與蓋層導熱性之間的差異，造成了新生界地溫梯度分布的不均勻，呈現基巖凸起區地溫梯度高于凹陷區的規律。

邢臺地熱特征規律

0　引言

邢臺市地熱地質條件比較優越，地熱資源具有較大開發利用潛力，但是該區對地熱地質條件研究不深、資源底數不清、開發利用比較粗放，加強邢臺地熱的研究對充分發揮本區地熱資源優勢，合理開發、綜合利用和有效保護地熱資源具有重要的指導意義和現實意義。

1　研究背景

邢臺市位于河北省的中南部，橫跨華北平原與太行山地兩大地貌單元，地形地貌受新構造運動控制，地下水類型主要為松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖類裂隙溶洞水和基巖裂隙水。區內地層發育較齊全，自新至老包括新生界第四系、第三系，中生界白堊系、侏羅系、三疊系，古生界二疊系、石炭系、奧陶系、寒武系，中上元古界和太古界，受擴張作用與斷裂活動的影響，構造發育、形態復雜、縱橫交錯。

2　地球物理特征

2.1深部重力場特征

經研究，在山區與平原交界處，有明顯的重力異常梯級帶，重力高的一側為沉降帶，反映了上地幔隆起，地殼減薄；重力低的一側反映了上地幔下陷，地殼增厚。太行山隆起區，深部重力異常值自西向東由-100毫伽上升至-30毫伽，水平梯度變化最大每公里可達1毫伽，形成了一個北東向的重力梯級帶；東部平原沉降帶，重力異常等值線變化平緩，異常值一般在±20毫伽左右，上地幔呈塊狀隆起，地殼厚度為35-37公里。

2.2電場特征

根據大地電磁探測研究結果，電阻率在該區縱向上表現為層狀結構，橫向上表現為分塊展布的特征，由淺至深電阻率以低-高-低的基本特征展示；電阻率的橫向上大約以1km深為界淺部電阻變化不大，形態平穩、連續，深部變化較大。

2.3地溫場特征

2.3.1太行山山地構造帶地下熱水區地溫場特征

為對流型熱儲，地溫場一方面受深部地殼結構的控制，同時也受深部地熱水上升活動的顯著影響，產生該熱儲的原因主要是斷裂、裂隙發育形成地下水循環對流的有利通道，當深部地熱水沿斷裂帶上涌時，將深部熱輸向淺部，使其在上升通道的周圍出現明顯的地溫增高現象，并形成了以上升通道為中心的異常地溫場，地溫異常呈點狀分布。

2.3.2沉降平原區層狀熱儲地下熱水區地溫場特征

根據寧晉、巨鹿、清河、南宮、邢臺五市縣氣象部門多年觀測的平均地面溫度，研究區恒溫帶溫度為15.4℃，深度為25m。經過計算與研究，新生界地溫梯度值變化在0.5-5.0℃/100m之間，高值區與低值區呈NNE向相間分布，并和凸起、凹陷構造位置基本一致。地溫梯度高值區主要分布于寧晉凸起、新河凸起、明化鎮凸起、武城凸起、館陶凸起；在巨鹿斷裂的西側平行于斷裂形成一狹長高值區；在隆堯斷裂與百尺口斷裂交匯處附近也有一橢圓形的高值區。低值區主要分布于各凹陷區及太行山隆起與平原相鄰的邊緣地帶。

根據各測井不同深度的地溫，研究500m、1000m、2000m地溫等值線圖，不同深度的溫度等值線分布，基本上與基巖構造形態相吻合，即基巖埋深淺處地溫高，說明新生界地溫與基巖埋深關系密切。

3　熱儲水文地質特征

區內地下熱水按地質構造劃分為二大區：太行山褶皺山區及結晶巖體構造帶地下熱水區，沉降平原層狀熱儲地下熱水區。

3.1太行山山地構造帶地下熱水區

研究區內有朱莊溫泉和永興煤礦熱水井，處于太行山隆起，屬新華夏第三隆起帶，發育了北西和北北東向兩組主要斷裂，后期又受偉晶巖脈的穿插，熱泉出露在太古界花崗片麻巖與長城系石英砂巖接觸帶上，地溫異常呈點分布。

3.2沉降平原層狀熱儲地下熱水區

據現有收集資料及區域地層特點，本區自上而下可分為三個主要熱儲層，即上第三系明化鎮組孔隙熱儲層、館陶組孔隙熱儲和基巖裂隙巖溶熱儲。

3.2.1上第三系明化鎮組孔隙熱儲（Nm）

該熱儲在區內廣泛分布，底板埋深變化較大，一般800-1200m，上部為400-550m厚的第四系覆蓋，總體趨勢西部較淺，東部較深，凸起區較淺，凹起區較深。沉積厚度一般400-700m，西部及凸起區較薄。巖性剖面粗細交替變化，略具反旋回韻律特征，砂巖層比率自下而上增加，平均砂厚比30%，砂巖層中以中粗砂、含礫粗砂巖及礫狀砂巖為主。砂巖層累計厚度變化于不足100-200m。儲層平均溫度35-44℃，水的含鹽度在0.5-1g/L之間。

3.2.2館陶組孔隙熱儲（Ng）：

該熱儲主要分布凹陷區及其邊緣，外圍較薄，底板埋深一般1200m-1800m之間，厚度200-600m，含水巖性主要為粉砂巖、細砂巖及含礫砂巖等，微固結-半固結。砂厚比一般25.2-58.0%，平均40%，儲層發育，下部為巨厚的雜色礫巖，分布廣、沉積較穩定，是主要的富水層段，水量豐富，是一個半開啟、埋藏淺、水質好的熱水儲層，推測含水層厚度86-258m，單層厚度一般幾米至幾十米，最厚者可達數十米，一般水溫可達45-70℃，水量大于1000m3/d，熱水礦化度一般較明化鎮組高，為2-10g/L，屬HCO3·CL-Na或CL-Na型水。

3.2.3基巖巖溶裂隙熱儲：

區內基巖頂界埋深一般在1200-2000m左右，以碳酸鹽巖地層為主，其儲層空間為裂隙與巖溶裂隙及溶洞。主要熱儲層有奧陶系、寒武系及中上元古界地層。據收集資料，一般井口水溫可達50-80℃,水量可達120-1500m3/d，有的還可自流，礦化度一般3-10g/L，多為CL·HCO3-Na型水。

4　結論

總之，因地質結構不均一，基巖地形起伏，基巖與蓋層導熱性之間的差異，造成新生界地溫梯度分布的不均勻，呈現基巖凸起區地溫梯度高于凹陷區的規律。除山麓地帶，由于受天然冷水流的干擾使地溫梯度明顯降低，平原內部廣大地區，地溫分布主要受凸凹相間的地質構造格局的控制，總的特點是呈高、低相間帶狀展布。

[1]王昕洲、孫超等《河北省邢臺市地熱資源調查評價報告》2003年10月.

[2]楊學亮、張樹剛等，《河北省邢臺市地質環境監測報告》（2006~2010年），2011年7月.

P641[文獻碼]B

1000-405X（2016）-1-8-1