山東省肥城市安駕莊地熱田地熱資源條件分析

夏學生

摘 要：山東省肥城市安駕莊地熱田地熱資源類型是以斷裂構造型為主，兼具層狀特征，彼此存在生成關系。因此，熱儲模型可以概化為以斷裂構造控制邊界的層狀熱儲模型。

關鍵詞：地熱資源；層狀；熱儲模型

中圖分類號：P641 文獻標識碼：A

山東省肥城市安駕莊地熱田地熱資源位于山東省肥城市安駕莊鎮東趙莊村東約20m，距肥城市約25km，北可達泉城濟南，東與東岳泰山相鄰，西通東平湖及水泊梁山旅游勝地，南可到歷史文化名城曲阜，交通十分方便。

1.地熱田水文地質

依據地熱田的水文地質要求及地熱田內各類冷熱地下水從質到量的不同動態變化、運移規律，現從地熱田的含水巖組及富水性、地下冷熱水的補給、徑流、排泄條件。

1.1地熱田含水巖組及其富水性

1.1.1第四系松散巖類孔隙水含水巖組

（1）沖積含水層：主要由沂河組（QY）及臨沂組（QL）組成，巖性主要為灰黃色砂礫石及粘土質粉砂、含礫中細砂組成，主要分布在大汶河、漕濁河、小匯河及泉河的河床、河漫灘及兩側。其總厚度<20m，呈帶狀展布，含水層主要為中粗砂及砂礫石層，含水砂層透水性好、滲透系數40m/d～300m/d，富水性強，單位涌水量>500m3/d·m，水位埋深2m～7m，年變幅1m～4m。水質類型為HCO3—Ca水，礦化度<1g/L，水溫13℃～15℃。

（2）洪沖積含水層：該洪沖積層由大站組（QD）組成，主要分布于地熱田的中部及東部的山前傾斜平原上，其地層結構上部為黏質砂土及砂質粘土、粉細砂，厚度5m～15m，中部及下部為花崗巖質的中粗砂夾卵礫石，厚度0m～10m，砂及砂礫石層為主要含水層。單位涌水量一般在100～500 m3/d·m。地下水位埋深1m～7m，水質良好，屬HCO3—Ca型水，礦化度<1g/L，水溫14℃～20℃。

1.1.2寒武、奧陶系碳酸鹽巖類巖溶含水組

為地熱田內主要含水巖組，依據巖性、巖溶發育情況，水溫及含水性的差異可分兩個含水亞組：

（1）碳酸鹽巖類裂隙巖溶含水亞組（O1M、∈3—O1S、∈j、∈j）：

主要分布于趙莊以北，南石溝、安駕莊以南—朱家顏子一帶，隱伏于第四系之下。在地熱田的西部有出露，其巖性主要為灰巖、竹葉狀灰巖、白云巖、鮞狀灰巖，總厚度為400m左右。

灰巖含水層頂板直接與第四系松散堆積物接觸，水力聯系密切，巖溶發育，其發育深度各處不一，并與構造斷裂具有密切關系，特別是在構造斷裂交匯部位更為明顯。該含水巖組水量豐富，單位涌水量>500m3/d·m，水位埋深3m～8m，年變幅4m～6m，水質良好，為HCO3—Ca型水，礦化度<1g/L，水溫14.3°～21℃。

（2）碳酸鹽巖類熱儲巖溶裂隙含水亞組（∈）： 主要分布于地熱田的中心部位，在趙莊以西溫涼泉附近出露地表，在趙莊以南隱伏于第四系松散堆積物及饅頭組隔熱保溫層（∈M）之下，在趙莊以北，安駕莊以南及朱家顏子一帶，在饅頭組之上還有張夏組巖層覆蓋。埋藏深度由西南向東北方向逐漸變深，可達近千米。熱儲層厚度100m左右，巖溶裂隙雖較發育，但不均一，地熱田內的深大斷裂，基本控制著巖溶的發育程度及水量的大小，構造斷裂交匯部位巖溶發育尤為突出。

該含水巖組的巖性主要為深灰色厚層灰巖、白云質灰巖為主，底部常具一層燧石結核及條帶，巖溶裂隙率∮cp=0.122，滲透系數K cp=24.48m/d，滲透率Kdcp=16.19cm2，熱儲層厚度Mcp=109.68m，該含水巖組水量較豐富，富水區單位涌水量>500m3/d·m，水位埋深0m～16.21m，年變幅6m～8m，水質類型多為SO4—Na.Ca、SO4.Cl—Ca.Na型水，pH值7.4～7.7為中性水，礦化度一般較高，為0.4g/L～2.78g/L，一般可作為醫療地熱利用，部分可為優質天然地熱水，水溫15.1℃～72.6℃。

1.1.3碎屑巖類熱儲保溫裂隙含水巖組（Eg、∈jG、∈M）：

主要分布于地熱田的西南部、中部及東部，中部及東部均隱伏于第四系松散堆積物之下，西南部饅頭組（∈M）部分出露地表。本組巖性主要以砂巖、砂頁巖、頁巖、泥巖為主，夾有少量薄層灰巖。水量較小，單位涌水量<10m3/d·m，含水性差，一般可視為相對隔水保溫層。

1.1.4片麻狀花崗閃長巖巖類風化裂隙含水巖組（mDγδ4 1）：

主要分布在地熱田的西南部及北部，由民井調查，水量較小，單位涌水量<10m3/d·m，水位埋深0.8m～7.5m，水質良好，地下水類型為HCO3.Cl—Ca或HCO3.SO4—Ca型水，礦化度0.7g/L左右。

1.2地熱田中熱儲層巖溶裂隙水（熱水）的補給、徑流與排泄條件

大氣降水為其主要補給來源。在本區的西北部及南趙莊西部泉河兩岸，熱儲層裸露地表，巖溶甚為發育，大氣降水及河水可直接滲入。在南趙莊東南部及王家顏子一帶，該層水還接受第四系孔隙水的垂向補給。另外在北部及南部還接受一部分片麻狀花崗閃長巖風化裂隙水的側向補給。部分地區在豐水期還接受上部裂隙巖溶水的越流補給。

該層水的流向由地熱田的西北部臥虎山向趙莊東南方向運移、匯集。在趙家顏子西北部由東北垂直走向西南運動。其排泄區主要在趙莊一帶及順其巖層走向運移至地熱田東南部一帶，排泄方式主要以上升泉的形式溢出地表，人工開采及頂托補給排泄于上部的冷水層。

1.3 地熱資源形成條件及特征

地熱田位于大汶口盆地西南端北緣，正在活動的NNE向構造體系的NNE、NW和EW向斷裂交匯部位，溝通了深部熱源，使其沿斷裂通道上涌至朱砂洞熱儲層中，再橫向流動和擴散，使巖石和儲存于其中的巖溶裂隙水不斷加溫，又因為上覆的饅頭組砂頁巖保溫隔熱性能好，使得地下熱水得以保存下來。由于熱儲中溫度較高（52℃～72.6℃），地下水溶濾和溶解了巖石中大量有益組分，使氟、偏硅酸、氡達到了醫療礦水的標準。

2.地熱田熱儲概念模型

該地熱田資源類型是以斷裂構造型為主，兼具層狀特征，彼此存在成生關系。因此，熱儲模型可以概化為以斷裂構造控制邊界的層狀熱儲模型。熱儲層厚度（115m左右），比較穩定，產狀比較平緩（5°～10°）。熱儲模型邊界根據NNE、NW向或近EW向斷裂確定。其熱儲概念模型描述如下。

2.1熱源

地球深部熱源、巖漿熱液活動及放射性元素蛻變是本區熱源的主要來源，其次為正常地溫傳導。

2.2通道

區內斷裂構造較發育，這些斷裂不僅溝通了深部熱源的上涌，而且也是地下水深循環的主要通道。

2.3熱儲

（1）構造裂隙帶狀熱儲層。地熱田內的寒武系長清群朱砂洞組地層受斷裂影響，形成構造破碎帶，構造裂隙較發育，為地下水的存儲提供了空間，形成構造裂隙帶狀熱儲。

（2）層狀熱儲。地熱田內的層狀熱儲為寒武系長清群朱砂洞組地層地層，巖性以深灰色厚層灰巖、白云質灰巖為主，巖溶裂隙較發育，具有儲熱空間，構成巖溶裂隙層狀熱儲層。該地熱井熱儲層厚度為115.86m，頂板埋深223.09m（相應標高-147.59m），底板埋深338.95m（相應標高-263.45m）。

2.4蓋層

區內熱儲蓋層主要為寒武系長清群饅頭組碎屑巖類，巖性主要以砂巖、砂頁巖、頁巖、泥巖為主，夾有少量薄層灰巖。水量較小，單位涌水量<10m3/d·m，含水性差，視為相對隔水保溫層。該地熱井熱儲層蓋層厚度為209.44m，蓋層厚度頂板埋深13.65m（相應標高61.85m），底板埋深223.09m（相應標高-147.59m）。

結論

山東省肥城市安駕莊地熱田地熱資源屬于以構造斷裂控制為主的帶狀熱儲，兼有層狀熱儲特征，地質構造條件比較復雜的中低溫地熱田Ⅱ—3類型。

參考文獻

[1]徐軍祥.我國地熱資源與可持續開發利用[J].中國人口資源與環境，2005，15（2）：139-141.endprint