山西斷陷帶地熱資源特點與分布特征

常青

摘? 要：山西斷陷帶屬淺、中埋藏型中低溫地熱資源分布區，具有控熱斷裂多期活動、多套熱儲分布復雜的特點。綜合分析、對比山西斷陷帶五大盆地地熱田地熱地質條件與已調研地熱田地熱井/鉆孔數據，解析山西斷陷帶四套熱儲的分布特征。

關鍵詞：山西斷陷帶;地熱資源;地熱分布

1 概況

山西斷陷帶北接陰山隆起，南連渭河盆地，東臨太行山隆起，西接呂梁山隆起，是鄂爾多斯塊體周緣斷陷盆地系中形成最晚的盆地帶。山西斷陷帶由一系列呈NE～NNE向的斷陷盆地組成，在平面上呈“S”型分布，自北向南依次為大同盆地、忻定盆地、晉中盆地、臨汾盆地、運城盆地 [1-3]。

2 山西斷陷帶總體地熱資源特點

山西省屬淺、中埋藏型中低溫傳導～對流型地熱資源分布區，地熱資源分布豐富，總體上可劃分為隆起山地型和沉積盆地型兩大類地熱資源[4-5]。其中沉積盆地型地熱資源主要賦存于山西斷陷帶，具有控熱斷裂多期活動、多套熱儲分布復雜的特點（表1）。

3 山西斷陷帶地熱資源分布特征

3.1 大同盆地地熱田

大同盆地地熱田主要受口泉大斷裂、六棱山大斷裂、恒山大斷裂控制，內部主要發育以NE、NW為主的斷裂。盆地自北向南分為六個次級構造單元：陽高-天鎮凹陷、懷仁凹陷、黃花梁陷隆、后所凹陷、渾源斷階、朔州斷階。盆地內自下而上主要沉積太古界、新生界地層，僅在朔州斷階內保留古生界地層，推測部分地區可能保留有侏羅系和下白堊系地層。

大同盆地地熱田區域內主要發育三套熱儲層（1）元古界-太古界變質巖裂隙型熱儲，巖性主要為片麻巖，熱儲厚度100～200m，蓋層為上覆新生界松散巖類，熱儲主要發育在陽高-天鎮凹陷、黃花梁陷隆、懷仁凹陷內。（2）古生界奧陶系巖溶型灰巖熱儲，蓋層為上覆古生界石炭-二疊系和新生界地層，主要發育在朔州斷階內，已調研地熱井1口，出口水溫溫25℃，水量8 m3/h。（2）新生界砂巖孔隙型層狀熱儲，在大同盆地內普遍發育。

3.2 忻定盆地地熱田

忻定盆地北部以恒山隆起與大同盆地相隔，南部以石嶺關隆起與晉中盆地相隔。邊界斷裂主要由五臺山北麓斷裂、系舟山北麓斷裂、云中山東麓斷裂和恒山南麓斷裂組成。盆地劃分為三個次級構造單元：代縣—原平凹陷、定襄凹陷和金山陷隆。忻定盆地內自上而下主要沉積太古界、下元古界、新生界地層。

忻定盆地主力熱儲為元古界、太古界變質巖系裂隙型熱儲，已調研地熱井17口，主要分布于奇村、頓村地熱田，出口水溫35～71℃，水量3～80 m3/h。

3.3 晉中盆地地熱田

晉中盆地位于山西斷陷帶中西部，北部以石嶺關隆起與忻定盆地相隔，南部以靈石隆起與臨汾盆地相隔。盆地邊界主要受東邊山斷裂、交城斷裂、三泉斷裂、洪山—范村斷裂等活動斷裂控制。晉中盆地自北向南劃分為五個二級構造單元：太原凸起、交城凹陷、祁縣凸起、東部斷階、西部斷階。晉中盆地內自下而上沉積有太古界、元古界、古生界寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系，中生界三疊系、侏羅系，新生界地層。

晉中盆地內主要發育三套熱儲層：（1）寒武-奧陶系巖溶型熱儲，熱儲巖性為灰巖及白云巖，頂面標高-6000～750m，蓋層為上覆石炭-二疊系、中生界及新生界地層，熱儲主要發育在太原凸起與祁縣凸起，已調研地熱井80余口，集中于太原西溫莊地熱田，出口水溫集中于35～60 ℃，水量40～120 m3/h。（2）二疊-三疊系碎屑巖裂隙型層狀熱儲，蓋層為上覆新生界地層，主要分布于交城凹陷和祁縣凸起，已調研地熱井3口，出口水溫28～60 ℃，水量35～64 m3/h。（3）新近系孔隙型層狀砂巖熱儲，在晉中盆地內廣泛分布。

3.4 臨汾盆地地熱田

臨汾盆地北部以靈石隆起與晉中盆地相鄰，南部以峨眉隆起與運城盆地相隔。臨汾盆地發育多組斷裂，其中NNE-NE向斷裂多為控制盆地邊界的重要斷裂，主要有羅云山山前斷裂、霍山山前斷裂、峨眉臺地北側斷裂。盆地自北向南劃分為霍州斜坡、臨汾凹陷、塔爾山陷隆、河津-侯馬凹陷。臨汾盆地內自下而上主要發育太古界、元古界、古生界寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系、中生界三疊系、侏羅系、新生界地層。

臨汾盆地內主要發育三套熱儲層，分別是：（1）寒武-奧陶系巖溶型熱儲，熱儲巖性為灰巖及白云巖，頂面標高-4000～600m，蓋層為上覆石炭-二疊系、中生界及新生界地層，主要發育在臨汾凹陷與河津-侯馬凹陷，已調研地熱井/鉆孔21口，集中于河津地熱田和侯馬-曲沃-翼城地熱田，出口水溫27～75 ℃，水量32～75 m3/h。（2）二疊系、三疊系碎屑巖裂隙型層狀熱儲，該套熱儲局部發育，主要分布于臨汾凹陷內，已調研地熱井1口，出口水溫42 ℃。（3）新近系孔隙型層狀砂巖熱儲，在盆地內廣泛分布，已調研地熱井7口，分布于臨汾市和河津市，出口水溫45～60 ℃，水量20～70 m3/h。

3.5 運城盆地地熱田

運城盆地位于山西斷陷帶最南部，西部與渭河盆地相連，整體呈NE-NEE向。運城盆地邊界斷裂為中條山西北麓斷裂、峨眉臺地南側斷裂。運城盆地自下而上沉積有太古界、元古界、古生界寒武系、奧陶系、新生界地層。盆地內沉積了巨厚的新生界地層，厚度可達6000m，下伏基巖以寒武-奧陶系為主。

運城盆地內主要發育兩套熱儲層，分別是：（1）寒武-奧陶系巖溶型熱儲，熱儲巖性為灰巖及白云巖，熱儲頂面標高-4000～0m，熱儲厚度500～1000m，蓋層為上覆新生界地層。（2）古近系、新近系孔隙型層狀砂巖熱儲，蓋層為上覆第四系地層，熱儲在運城盆地內廣泛分布，已調研地熱井/鉆孔8口，出口水溫25～68 ℃，水量30～160 m3/h。

4 結語

1、山西斷陷帶屬淺、中埋藏型中低溫地熱資源分布區，具有控熱斷裂多期活動、多套熱儲分布復雜的特點。

2、分析、對比山西斷陷帶五大盆地地熱田地熱地質條件與已調研地熱田地熱井數據，解析四套熱儲層的分布特征，其中新生界孔隙型層狀熱儲主要分布于大同、晉中、臨汾、運城盆地，二疊-三疊系裂隙型層狀熱儲局部分布于晉中、臨汾盆地，寒武-奧陶系巖溶型熱儲主要分布于山西斷陷帶晉中、臨汾、運城盆地，元古界、太古界變質巖裂隙型層狀熱儲主要分布于山西斷陷帶大同、忻定盆地。

參考文獻

[1]? 邢作云，趙斌，涂美義，等. 汾渭裂谷系與造山帶耦合關系及其形成機制研究[J].地學前緣，2005，12（2）：247-262.

[2]? 吳奇，許立青，李三忠，等. 華北地塊中部活動構造特征及汾渭地塹成因探討[J].地學前緣（中國地質大學（北京）：北京大學），2013，20（4）：104-114.

[3]? 孟令超，吳芳，馬述江. 山西斷陷盆地成因機制分析[J].華北水利水電學院學報，2013，34（5）：72-76.

[4]? 馬漢田，白雪峰，黃存寶，等. 山西省地熱資源現狀調查評價與區劃 [R]. 太原：山西省地質調查院，2015.

[5]? 韓穎，白雪峰，張欣. 山西省地熱資源及其開發利用模式探討[J].中國地質調查，2018，5（5）：13-20.