冀西北地熱資源成因類型及地質特征

廉興茂

摘要 張家口地區地熱田（點）與斷裂構造關系密切，通過對地熱田（點）分布位置、地熱地質條件和成因類型分析，認為該區地熱成因類型主要分為深埋封閉型（I型）和火山巖余熱型（Ⅱ型），通過分析典型地熱田地質特征，對進一步勘探開發地熱資源提出建議。

關鍵詞 地熱；地熱構造；成因類型；張家口

地熱作為一種可再生資源，以其在供暖、療養、養殖、旅游等多方面的用途，備受人們關注。張家口地區地熱資源豐富，分析研究其地質條件、地熱構造和成因類型分析，對于未來勘探、開發、利用和保護地下熱水資源，具有指導意義和實際意義。

1.地熱背景

1.1地熱資源分布

張家口地區地熱資源主要分布于壩下盆地和中低山地中，點多面廣，地理分布范圍跨度較大。通過對懷來、赤城、陽原、蔚縣、涿鹿、宣化各地地熱資源不完全統計，共發現水溫≥25。地熱田（點）12處（圖1）。

1.2地熱地質條件

1）地層。根據以往勘查和研究成果，張家口地熱田（點）多位于新生代斷陷盆地中。斷陷盆地上覆蓋層為厚層新生界地層（固結、半固結或松散沉積物）、中生界火山碎屑巖和煤系地層；下伏地層多為古生界、元古界海相沉積地層。盆地深埋古生界、元古界地層為主要地熱儲層，上覆厚層中、新生界地層提供良好封閉條件。

2）構造。研究區地熱田（點）分布宏觀上受近東西向尚義赤城深大斷裂和北北東向大河南大海陀深斷裂影響，實際位置與次級斷裂構造（下花園斷裂、桑干河斷裂、蔚縣延慶斷裂）關系密切，區域上呈北東東南西西向帶狀展布。且多分布在北北東、東西、北西向斷裂的復合部位。

多組斷裂構造交匯處，裂隙縱橫交錯，巖石破碎，構造應力相對釋放，壓力相對減少，為深部地熱流體向上遷移，提供了良好空間。新構造運動，尤其是繼承性斷裂構造切穿了巨厚層上覆新生代沉積物，為深埋熱源的上移創造了最直接條件。

3）巖漿巖。燕山期中酸性巖體、火山巖內，巖體、火山巖與太古界變質巖接觸帶，特別是構造與巖體、火山巖復合交匯處是地熱田（點）分布的有利場所。

2.地熱特征

2.1地熱成因類型

張家口地區地熱田（點）的總體分布與斷裂構造形影相隨，息息相關，斷裂構造是其主要控制因素。地下熱水成因類型為板內地熱隆起斷裂型。地熱田（點）淺部無近代火山或巖漿熱源，根據熱源來源，結合實際勘查成果，可進一步分為深埋封閉型（I型）和火山巖余熱型（II型），典型代表分別為懷來后郝窯地熱田和赤城湯泉地熱田。

2.2地熱田（點）地質特征

研究區主要地熱田（點）已發現12處，水溫在20℃～88℃之間，東部地區受燕山期巖漿活動影響，水溫較高，一般為40～C～60℃，最高可達88.6℃，屬低溫溫熱水和低溫熱水；西部主要為斷裂深循環熱水，上升后與上覆新生代蓋層中冷水混合，水溫較低，一般小于40℃，最高42℃，屬低溫溫水。地熱田（點）地熱地質特征及水化學特征見表1。

3.典型地熱田

3.1懷來后郝窯地熱田（I型）

后郝窯地熱田位于懷來新生代斷陷盆地內，地層由老到新分別為：太古界片麻巖、元古界長城系海相沉積地層、中生界侏羅系熔結凝灰巖、新生界厚層沉積物。

地熱田大地構造位置位于北北東向大河南大海陀深斷裂和北東東向蔚縣延慶斷裂的西北側（圖1）。通過重力、人工地震和電法測量，在熱田范圍內共發現3組12條斷裂，多為隱伏型，只在局部地段有出露。斷裂構造復雜多變，按走向分為北西、北東東和北北東向三組構造斷裂帶，上述三組斷裂帶構成地熱田邊界，地熱田被其切割成不規則北西向展布的菱形四邊形。

北西向斷裂構造為控熱主干斷裂，其西南側為太古界片麻巖，東北側為中生界侏羅系熔結凝灰巖，在與北東東、北北東向斷裂交匯處，巖石破碎，張性羽狀構造裂隙發育，形成地下熱水富集帶和上涌通道。晚新生代以來，斷陷盆地內堆積了巨厚沉積物，新近系河湖相粗粒沉積物構成了下部儲熱層，基巖深部熱水沿斷裂裂隙上涌進入新近系儲水層，又依次頂托補給，儲存于第四系含水層中（圖2）。

3.2赤城湯泉地熱田（II型）

湯泉地熱田出露地層主要為燕山期巨斑狀花崗巖，山間溝谷和山坡低洼處為第四系沖洪積、坡積。大地構造位置位于東西向尚義

赤城深大斷裂與北北東向大河南大海陀大斷裂交匯部位的西南側（圖1），區內現已發現斷裂構造15條，根據斷層走向分為北東北北東向和北西北北西向兩組，所有斷層均屬高角度斷裂。

區內共發現泉點9處（4處水溫>25℃），位置嚴格受斷裂構造控制（圖3）。F12和F13分別控制張38號泉和張37號泉；F3、F14和F15交匯處見張33號、張36號泉；F4屬張性斷裂，F5屬壓性斷層，在斷裂帶出露張39號和張40號泉。

湯泉地熱田為典型火山巖余熱型地熱田，基巖斷裂交錯處，泉點集中。泉水最高溫度60℃，溫度與斷裂傾角關系密切，傾角陡，斷裂切割巖體深度大，水體深循環途徑長，受火山余熱影響久，水溫較高；反之，水溫較低。

4.結論

通過對張家口地區地熱田（點）分布、地熱地質條件、成因類型和典型地熱田地質特征分析，得出如下結論：1）含巨厚層新生代沉積物斷陷盆地、燕山期花崗巖與多組斷裂交匯處，是地熱資源富集的最佳儲熱構造部位；2）I型地熱田深循環地下熱水溫度較高，在靜水壓力作用下，熱水沿斷裂帶上涌進入新生代松散儲水層內，在該處有常溫地下水混入而使水溫明顯降低，以后該類型地熱勘探可考慮深孔鉆探；3）由于區域性降雨量的減少和過量開采，多處地熱田（點）熱水流量都有所減少，對地熱資源的保護應引起重視。