地熱資源地質特征.doc

一、 地熱資源時空分布及形成規(guī)律（一） 地熱資源形成的地質背景中國地熱資源的形成和分布，受中國地質構造特點和其在全球構造所處部位的控制。全球性的地熱帶一般都出現在地球表面各大板塊的邊界附近，低溫（小于90）和中溫（90150）地下熱水的出露和分布，與板內的一些活動性深大斷裂和沉積盆地的發(fā)育與演化有關，高溫地熱田則是特定構造部位的產物，它與巖石圈板塊的? ?、發(fā)展有密切的聯系，不少都與近期的巖漿活動有關?？砷_發(fā)利用的地熱資源，僅賦存于一些特定的地質構造部位。板塊構造學說的觀點認為：中國地處歐亞板塊的東部，中國大陸主體受印度板塊（包括緬甸板塊）、太平洋板塊和菲律賓板塊夾持，在上述板塊的碰撞和俯沖機制作用下，形成了今日的青藏高原隆起、塔里木及準噶爾等斷陷大盆地和以華北為代表的新生代斷陷伸展構造及許多復雜而有序的板內斷裂格式。這一構造格局，對中國地熱資源的形成與分布有重要影響，形成了藏滇及東南沿海兩個明顯的地熱帶和高熱流值分布區(qū)。 分析中國不同地區(qū)大地熱流值（單位時間內由地球內部通過單位地球表面積散失的熱量）的概貌，對了解中國地熱資源的形成和賦存的地質背景，判定區(qū)域地熱資源的潛力有重要意義。中國能源研究會地熱專業(yè)委員會1992年繪制了中國大地熱流值等值線圖（參閱圖2.5.1）。從圖中可以看出，中國的大地熱流值大多數地區(qū)在4060mW/m2之間，高值區(qū)主要分布在滇西及西藏南部，其次是東南沿海和渤海灣地區(qū)。這些地區(qū)的大地熱流值均在60 mW/m2以上。從總體上看，中國大陸地區(qū)大地熱流值分布具有西南高、西北低，東部地區(qū)略高，中部地區(qū)則處于過渡區(qū)的特點。這一特點與中國地熱田及地熱溫泉出露點的分布情況作一比較，正好反映出大地熱流值高的地區(qū)也是地熱溫泉分布較集中的地區(qū)。 中國的地質構造條件，決定了中國的地熱資源主要以兩種形式存在，一是在構造隆起區(qū)（淺山區(qū)），沿主要斷裂構造出露并受其控制的地熱溫泉；二是賦存于中、新生代沉積盆地中的地下熱水。 前者主要以熱泉的形式直接出露地表，可開發(fā)的地段限于在地表有地熱顯示及其相關構造分布的地區(qū)，其分布受地質構造的控制，地熱資源靠循環(huán)于斷裂帶中的地熱水所提供，稱對流型地熱田；后者埋藏于地下深處的各熱儲層中，地熱靠地球內部的傳導熱提供，通過開采熱儲層中的地熱水得以利用，這類熱田稱傳導型地熱田。 （二） 地熱資源分布的基本規(guī)律 前已述及，中國地熱資源以賦存于構造隆起區(qū)裂隙帶中的熱水和賦存于沉積盆地深部熱儲層的熱水兩種形式存在，兩者的形成與分布有各自的規(guī)律，簡述如下： 1. 構造隆起區(qū)的地熱資源 構造隆起區(qū)的地熱資源狀況，可以其熱泉天然露頭的多少、放熱量的強度及露頭出露的條件來揭示，依據地熱溫泉天然露頭分布的統(tǒng)計資料，中國地熱溫泉不論其數量和放熱量均以中國西南部的藏南、滇西、川西地區(qū)以及東部的臺灣省為最多，水熱活動也最強烈，中國出露的沸泉、沸溫泉、間歇噴泉和水熱爆炸等高溫熱顯示多集中分布于此區(qū)；其次是東南沿海的閩、粵、瓊諸省，這些地區(qū)大于80的溫泉很多；西北地區(qū)溫泉稀少；華北、東北地區(qū)除膠東、遼東半島外，溫泉出露也不多；滇東南、黔南、桂西之間的碳酸鹽巖分布區(qū)，基本上為溫泉空白區(qū)。上述分布狀況聯系中國的地質條件分析，可看出以下特點： （1）地熱活動強度隨遠離板塊邊界而減弱中國西部的滇西地區(qū)及東部臺灣中央山脈兩側，分別處于印支板塊與歐亞板塊、歐亞板塊與菲律賓板塊的邊界及其相鄰地區(qū)，均是當今世界上構造活動最強烈的地區(qū)之一，具有產生強烈水熱活動和孕育高溫水熱系統(tǒng)必要的地質構造條件和熱背景?？拷藥?，地熱活動強烈；遠離此帶，地熱活動逐漸減弱。我國西南部的地熱活動呈南強北弱、西強東弱；東部區(qū)的地熱活動呈東強西弱之勢，明顯地反映了這一特點。 （2）高溫水熱區(qū)與晚新生代火山分布相背離此特征先后為佟偉、廖志杰等所指出。從中國晚新生代火山群與現代高溫水熱系統(tǒng)的地理分布可看到，中國高溫水熱區(qū)不但遠離晚新生代火山分布，而且絕大多數晚新生代火山區(qū)為低溫水熱區(qū)，如中國晚新生代火山分布較多的吉林、黑龍江兩省，不僅無高溫熱顯示，而且黑龍江省至今尚未發(fā)現大于25的溫泉，著名的五大連池火山群，盡管非常年輕，卻只出露冷礦泉。吉林省的幾處溫泉，分布于白頭山和龍崗火山區(qū)附近，泉水溫度4078，通過地球化學溫標測算，也未呈現高溫熱儲的可能性。表明中國近期火山活動不完全是孕育高溫水熱系統(tǒng)的必要條件，遠離火山活動分布的高熱流板塊邊緣地區(qū)，則仍有可能形成高溫水熱系統(tǒng)。 （3）碳酸鹽巖分布區(qū)多以低溫溫泉水形式出露中國碳酸鹽巖分布廣泛，出露區(qū)面積約占全國陸地總面積的12.5，達120104km2，在其分布區(qū)大于60的溫泉比較少見。這主要與碳酸鹽巖地層具可溶性，出露區(qū)巖溶發(fā)育，水循環(huán)條件好，深部地熱水循環(huán)至淺部，其熱量可為淺部的低溫水所吸收有關。 2. 沉積盆地區(qū)的地熱資源 指地表無熱顯示的，賦存于中、新生代沉積盆地中的地熱水資源。中國的不少沉積盆地，尤其是大型沉積盆地賦存有豐富的地熱資源，具以下特點： （1）大型、特大型沉積盆地有利于地熱水資源的形成與賦存大型、特大型沉積盆地的沉積層厚度大，其中既有由粗碎屑物質組成的高孔隙、高滲透性的儲集層，又有由細粒物質組成的隔熱、隔水層，起著積熱保溫的作用。大型沉積盆地又是區(qū)域水的匯集區(qū)，具有利于熱水集存的水動力環(huán)境，使進入盆地的地下水流，可完全吸收巖層的熱量而增溫，在盆地的地下水徑流滯緩帶，成為地熱水賦存的理想環(huán)境，也是開發(fā)利用地熱水資源的有利地段，尤其是在沉積物厚度大、深部又有粗碎屑沉積層分布的地區(qū)。華北、松遼等大型沉積盆地的中部，均具備這樣的條件。與之相對應的規(guī)模狹小的盆地，特別是狹窄的山間盆地，整個盆地處于地下水? 幕?極交替循環(huán)帶中，為低溫水流所控制，對聚熱保溫不利，在相當大的深度內，地熱水的溫度不高，如太原盆地。（2）低溫背景值，決定了盆地一般只賦存低溫地熱水大地熱流是沉積盆地熱儲層的供熱源，區(qū)域熱流背景值的大小，對盆地地熱水的聚存有重要的、決定性的作用。中國主要沉積盆地的大地熱流背景值，盡管有所差別，但均屬正常值范圍，介于4075mW/m2之間，這就決定了在有限的? 疃饒冢?3 000m），不具有高溫地熱資源形成的條件，而只能是低溫（小于90）、部分為中溫（90150）的地熱水資源。西安地熱田不同深度的測溫資料具有代表性（表2.5.16）。 表2.5.16西安地熱田不同深度測溫資料表t2-5-16.jpg （3）可供利用的地熱水資源，主要賦存于盆地內河湖相淡水沉積層中中國東部的大型中、新生代沉積盆地，沉積了數千米的沉積層，這巨厚的沉積層盡管都賦存有地下熱水，但并不可能全部開發(fā)利用，其底層和中層為含有較高鹽分的地下水封閉系統(tǒng)，因水中含鹽度高，熱儲層滲透性差和水的補給循環(huán)差，形成不了有開發(fā)利用價值的熱儲層；其上層為分布廣、厚度大的河湖相淡水沉積建造，以其高的砂巖層比值，構成富含低礦化度低溫水的半封閉（開放）系統(tǒng)，成為中國東部的主要熱水賦存層位。該層位在華北、蘇北盆地和江漢盆地以上第三系儲層為代表；在松遼盆地，則以中、下白堊系儲層為代表。 中國中部的鄂爾多斯盆地為三疊紀、侏羅紀廣盆式河湖相淡水沉積建造，在其邊緣相和河道砂巖相帶適于低礦化度的熱水賦存。四川盆地三疊系為海相砂、泥巖及碳酸鹽巖建造，侏羅系為深湖相碳酸鹽、碎屑巖建造，富集鹵水，一般不賦存低礦化的地熱水，但可在淺部水循環(huán)條件較好的構造適宜部位，找到礦化度較低的低溫地熱水，如重慶市周邊地區(qū)的低溫地熱水。 （4）盆地基底賦存有碳酸鹽巖的部位，往往形成重要的熱儲系統(tǒng)經近年來的勘探證實，在盆地基底隱伏有碳酸鹽巖的地區(qū)，尤其是在盆地中部構造隆起部位隱伏的碳酸鹽巖，通常分布有可供開發(fā)利用的地熱資源。這是由于中國中、新元古代和下古生代碳酸鹽巖地層沉積厚度大，層位穩(wěn)定、分布廣泛，巖溶裂隙發(fā)育，水的連通性較好，盆地內的隱伏碳酸鹽巖與盆地周邊的同類巖層有構造上聯系和一定的水力聯系，是周邊碳酸鹽巖裂隙巖溶水的匯流排泄地段或滯流區(qū)之故。還由于碳酸鹽巖熱儲層比較穩(wěn)定，在同一構造部位的隱伏區(qū)找到了地熱水，在其相鄰地段也較容易找到地熱水，如北京城東南、天津王蘭莊、河北牛駝鎮(zhèn)、昆明市? ?等重要地熱田都屬這一情況。 二、 地熱資源類型地熱資源類型劃分有多種方法，根據地熱系統(tǒng)的地質環(huán)境和熱量的傳遞方式分成對流型地熱系統(tǒng)和傳導型地熱系統(tǒng)兩大類。依據地熱資源的存在形式分為水熱型地熱資源和干熱巖型地熱資源，前者是以蒸汽和液態(tài)水為主的地熱資源，后者是以熱巖（干熱巖及巖漿）為主的地熱資源，中國近期發(fā)現和廣為開發(fā)利用的地熱資源，主要是水熱型地熱資源。中國地熱專家黃尚瑤、陳墨香等沿用國際地熱界地熱系統(tǒng)劃分的原則和思路，在對中國地熱資源的形成、地熱地質背景及典型地熱田研究的基礎上，提出了中國地熱系統(tǒng)的基本類型，將中國水熱型地熱系統(tǒng)分為兩類：即構造隆起區(qū)熱對流類和構造沉陷區(qū)熱傳導類；五型，即：火山型、非火山型、深循環(huán)型、斷陷盆地型、拗陷盆地型。該類型劃分概括了我國水熱型地熱系統(tǒng)的基本特征（表2.5.17 ）。表2.5.17中國地熱系統(tǒng)的基本類型t2-5-17.jpg三、 典型地熱田 為進一步了解中國不同類型地熱田的基本特征，下面選擇6個代表性地熱田作一簡要介紹，其中一個高溫地熱田（西藏羊八井），4個中、低溫沉積盆地型地熱田（北京東南城區(qū)、昆明、西安、天津塘沽），1個中低溫構造隆起區(qū)的地熱田（海南三亞南田地熱田）。 （一）西藏羊八井地熱田羊八井地熱田位于西藏拉薩市西北約60km處，地理位置：東經90269032，北緯30263033, 地面標高4 3004 500m。地勢北高南低，東、北兩側為念青唐古拉山脈, 主峰7 162m，南東為唐山，主峰6 277m。其間的那曲-羊八井-多慶錯新生代斷陷盆地，西南高，東北低，呈“S”型北東向展布，長達70余km，寬715km，藏布曲河（拉薩河水系）貫穿其間。當地屬高原氣候，年最高平均氣溫25.5，年最低平均氣溫-22.2，年平均降水量269mm，年平均蒸發(fā)量2 148mm。羊八井地熱田在構造上處于北東向的那曲-羊八井-多慶錯活動斷裂帶中部的新生代斷陷盆地內，盆地內主要分布新生界的第四系、第三系及下古生界變質巖系。第四系松散層，分布于山麓及盆地中心部位，最大沉積厚度約340余m；第三系為一套火山巖系，出露于盆地周邊，在盆地內多為第四系所覆蓋，厚度大于250m；下古生界變質巖系，構成盆地的基底，喜馬拉雅期花崗巖、燕山期花崗閃長巖、石英閃長巖侵入其間，構成了復雜巖體。主要構造走向北東-南西。 羊八井地熱田中的地熱水以斷裂帶為補給循環(huán)通道，儲集于基巖裂隙及第四系松散沉積物的孔隙中，通過徑向輻射流形式運移，以各種地熱顯示進行排泄。分為南北兩區(qū)（圖2.5.2），熱田北區(qū)，淺部熱儲層處于非承壓狀態(tài)（開放環(huán)境），地熱水汽化放熱，造成巖石強烈的水熱蝕變（主要為硅化、高嶺土化）及自然硫的成礦作用，以液態(tài)水向鄰區(qū)滲流，并通過地面放熱、汽等方式排泄；熱田南區(qū)，淺部第四系熱儲層呈封閉狀態(tài)，地熱水以泉、熱水湖泊、冒汽孔、放熱地面等方式排泄，匯入藏布曲河。熱田的形成模式如圖2.5.3所示。圖 2.5.2西藏羊八井地熱田平面模式圖1.北區(qū)；2.南區(qū)；3.水熱活動區(qū)；4.泉華、熱泉；5.水熱膠結層；6.鉆孔；7.冷水流向；8.熱流體m2-5-2.jpg圖 2.5.3西藏羊八井地熱田模型剖面圖式1.粘土層；2.水熱膠結層；3.第四系；4. 第三系礫巖；5.花崗巖；6.溫度等值線()；7.熱泉；8.鉆孔m2-5-3.jpg羊八井地熱田按熱儲層特征分為第四系孔隙熱儲及基巖裂隙熱儲兩個熱儲層。第四系孔隙熱儲層，為次生熱儲層，由深部基巖裂隙熱儲層的地熱水補給作用而成，儲層為第四系更新統(tǒng)砂、砂礫、礫石層，最大厚度345.5m，最薄僅11.8m。該儲層以中尼公路為界，分南北兩區(qū)。熱田南區(qū)有亞粘土、亞砂土覆蓋，其最大厚度達31.1m，地熱水呈承壓狀態(tài)，可自噴，水頭高出地表1030m不等；熱田北區(qū)，熱儲層無粘性土覆蓋，地熱水呈潛流狀態(tài)，埋藏深度隨地形的增高而增深。據勘察資料，熱田南區(qū)第四系孔隙熱儲層，有一個高溫熱水層，其厚度、溫度、埋藏深度如表2.5.18所示。地熱水溫度在40以上地區(qū)分布面積14.62km2，其中130以上可用于發(fā)電的中、高溫地熱水分布面積5.656km2（北區(qū)3.045km2，南區(qū)2.611 km2）；地熱井孔內地熱水溫度141172，孔口溫度120147，壓力0.20.46MPa，單井汽水總量72169.7t/h，其中蒸汽量9.1325.8t/h。地熱流體礦化度9541 853mg/L，pH7.78.89，SiO2含量36.5124.5mg/L，主要為Cl-Na型水，是目前的主要開采層。表2.5.18羊八井地熱田南區(qū)第四系熱儲層測流資料t2-5-18.jpg 基巖裂隙熱儲層，主要為第三系噴出巖及喜馬拉雅期花崗巖、燕山期花崗巖、石英閃長巖等雜巖體，構造裂隙發(fā)育。地熱水儲集于斷裂帶及次級脈狀裂隙帶中，以其兩斷裂交匯帶為其富集部位。據熱田北區(qū)最新地熱勘探孔ZK4001資料，在1 300余m深度內，已揭露有兩層基巖裂隙熱儲層：240450m為淺部熱儲層，巖性為碎裂花崗巖，熱儲溫度157左右，為目前羊八井地熱田的開采層位，其上部的蓋層為第三系火山碎屑巖；9501 336m為深部熱儲層，巖性為碎裂花崗巖、糜棱巖化花崗巖、碎斑狀花崗巖，熱儲層平均溫度247，最高251，其上部蓋層為蝕變碎裂花崗巖、黑云母花崗巖等。深部熱儲層在深度9501 220m的深度內，獲得了溫度247、汽水混合總量達302t/h、估計發(fā)電潛力達12.58MW的高溫地熱流體，展現了良好的開發(fā)利用前景。地熱水水質類型為Cl-Na型，礦化度2.8g/L，pH值8.66，氟、鋰、偏硼酸、偏硅酸為其特殊離子成分，含量分別達到12.8、20.9、385.0、90.4mg/L，除用于發(fā)電外，還具有很好的醫(yī)療利用價值。 （二） 昆明地熱田昆明地熱田位于中國云南省昆明市的城市中心部位，經近年熱田地質勘查與開發(fā)證實，為一埋藏較淺、分布面廣、資源豐富、開發(fā)利用潛力大的低溫地熱田。熱田范圍：西至西山大斷裂，東至白邑-橫沖斷裂，北至昆明城北蓮花池東西向斷裂，南至呈貢馬金鋪一帶，面積約670km2。 昆明地熱田在構造上屬康滇地軸東緣昆明斷陷盆地。該盆地在垂向上由上而下有五個主要層位（圖2.5.4）： 圖2.5.4昆明地熱田結構模式剖面圖1. 新生界（QN）松散堆積蓋層；2.上? 派?界（PD）碳酸鹽巖基巖蓋層；3.下古生界（C-）碎屑巖為主的基巖蓋層；4.熱儲層（Z2dn）；5.元古宇昆陽群及震旦系陡山沱組（Z2dPt2）以碎屑巖和淺變質巖為主的熱儲基底；6.斷層m2-5-4.jpg第一層：淺部新生界（QN）松散沉積層，含孔隙水。第二層：包括中生界-古生界（PD）沉積地層，砂頁巖、碳酸鹽巖交替出現，含常溫地下水。 第三層：下寒武系（C-1）砂頁巖，構成昆明地熱田主要熱儲層的蓋層，對熱田水起著阻水和隔熱作用，其中的下寒武統(tǒng)滄浪鋪組砂巖，在地熱田中部構成面積不大的熱儲層。 第四層：震旦系漁戶村組及燈影組（Z2dn）白云巖，為昆明地熱田的主要熱儲層。 第五層：震旦系陡山沱、南坨組（Z2d）碎屑巖及元古宇昆陽群（Pt2）變質巖系，構成熱儲層基底。 昆明地熱田有上、中、下三個熱儲層: 上熱儲層：主要指下寒武統(tǒng)滄浪鋪組石英砂巖熱儲層，分布于關上到跑馬山一帶，面積約60km2，熱儲層厚度50155m，地熱水溫度3853 ，單井出水量300600 m3/d。中熱儲層：震旦系漁戶村組下部硅質白云巖、燈影組白云巖，厚度250300m，分布全區(qū)，為地熱田的主要熱儲層。地熱水溫度4074，單井出水量1 000 m3/d左右。下熱儲層：震旦系燈影組藻屑白云巖，厚315376m。目前在局部地段開采此層，地熱水溫6078，單井出水量大于 1 000 m3/d。震旦系漁戶村組硅質白云巖、燈影組白云巖為主要熱儲層，出露于昆明斷陷盆地的西部山區(qū)及北部的地校核桃箐等地，在盆地內則隱伏于第四系及古生界寒武系地層之下，埋深3631 100m左右 ，因主要受南北向斷裂構造切割，導致熱儲層特性、地熱水的賦存條件有差異，在地熱田北段由西至東變化。近靠西山地帶，熱儲層埋深645795.4m，地熱水溫度39.541.0，水位埋深0.071.43m，熱水井單位出水量0.0420.33L/(s?m)；海埂地段，熱儲層埋深743926m，地熱水溫度5267，水位埋深2.59.39m，熱水井單位出水量0.45 0.84L/(s?m)；市區(qū)，熱儲層埋深362.96538.75m，地熱水溫度40.568.0，水位深15.2443.20m，熱水井單位出水量0.251.45L/(s?m)；市區(qū)以東至關上、官渡以西地段，熱儲層埋深568.51109.61m，熱水井單位出水量0.281.75L/(s?m)；關上、官渡以東地段，熱儲層埋深492729.0m，地熱水水位埋深5.9156.39m，熱水溫度3752，熱水井單位下降出水量0.1125.68L/(s?m)。圖 2.5.5昆明地熱田分區(qū)示意圖m2-5-5.jpg昆明地熱田為層狀熱儲類型，熱儲層分布較為穩(wěn)定，熱源主要來自地球內部的傳導熱，地熱溫度隨儲層埋深的增加而增加，故又可稱其為傳導型地熱田。地熱水主要來自熱儲層出露區(qū)的降水補給及上覆弱含水層和切穿熱儲層的含水斷裂帶的越流補給，補排關系比較復雜。熱田的分布受盆地構造及斷裂構造的控制明顯。昆明地熱田依據熱儲層厚度、分布、埋藏深度及地質構造特征將其分為12個區(qū)（圖2.5.5）。全區(qū)在2 000m深度內，儲存熱量約2.55977051016kJ,相當于8.734億 t 標準煤的發(fā)熱量 儲存水量約120.63億m3,以其可采收15計，則可開采地熱水量18.093億m3，可利用2.2701014kJ的熱量，約相當于儲存熱量的1。以100年開采時間計，則每年可采0.18億m3 或每天可采4.96萬m3的地熱水，各區(qū)儲存熱量及可開采量如表2.5.19所示。地熱水化學特征總的規(guī)律是：水化學類型在熱田外圍較簡單，熱田內趨于復雜，熱水中水化學組分含量高低與水溫有關，Cl、SO4、Na、SiO4、F等離子含量隨水溫增減變化明顯，水溫增高，其含量增高；熱水與常溫地下水的水化學特征有明顯差別，地熱水礦化度及主要離子含量普遍高于熱田區(qū)的常溫地下水，反映出地熱水較常溫地下水的循環(huán)深度深，運移時間長，補給途徑較遠的特征。 表2.5.19昆明地熱田儲存熱量、水量匯總表t2-5-19.jpg（三） 北京東南城區(qū)地熱田北京東南城區(qū)地熱田是一個隱伏的地熱田，位于北京市東南城區(qū)，東起朝陽門外十里堡，西至中山公園，南至永定門外，北至左家莊，面積約120km2（圖2.5.6）。熱儲層主要為薊縣系鐵嶺組和霧迷山組碳酸鹽巖，隱伏于新生界第三系、第四系地層之下，埋藏深度6002 000m，地熱水溫度4070。北京地熱田在構造上處于北京凹陷中段南側。該凹陷為一南西北東向的長條形凹陷盆地，西北以黃莊-高麗營斷裂為界，與京西北隆起毗鄰，東南以南苑-通縣斷裂為界，與大興凸起相接，其間寬約15km，軸長約60km。北京東南城區(qū)地熱田所處部位是北京凹陷中心線以南緊靠南苑-通縣斷裂的部位。經勘探證實，基底巖層，也是主? ?熱儲層，為中元古代薊縣系鐵嶺組及霧迷山組白云巖，淺埋區(qū)位于朝陽區(qū)呼家樓一帶，埋藏深度僅700800m，向西北方向埋深漸增至2 000m以上。這套地層與北京西北部山區(qū)廣泛分布的同類巖層有構造和水力上的聯系，當這些巖層在西北山區(qū)接受降水補給后，向東南運移至北京凹陷增溫，在凹陷區(qū)第三系地層阻水隔熱保溫作用下，使地熱水在碳酸鹽巖層中富集、貯存，而形成今日可開發(fā)利用的隱伏地熱田（圖2.5.7）。但不同部位的熱儲層埋藏深度、富水性有所差別，主要是由于受到下述基底構造的破壞和影響： （1）良鄉(xiāng)-前門斷裂 走向北東，長50余km，構成熱田西北界。斷裂兩側熱儲層頂板埋深差達1 320m。西北一側熱儲層埋深大，滲透性差，上覆第三系厚度大，下部并見白堊系，地熱水的開發(fā)意義較小。圖2.5.6北京市主要地熱田分布圖 資料來源：謝桂寅，北京地下熱水資源及其開發(fā)利用情況的調查報告，1994.3 m2-5-6.jpg圖2.5.7北京東南城區(qū)地熱田水文地質剖面圖Q.第四系；N.上第三系；E.下第三系；K1.下白堊系；J2.侏羅系中統(tǒng)；J2t.侏羅系中統(tǒng)髫髻山組；CP.石炭系二疊系未分；O.奧陶系；Zqj.青白口系景兒峪組；Zqx.青白口系下馬嶺組；Zjt.薊縣系鐵嶺組；Zjh.薊縣系洪水莊組；Zjw.薊縣系霧迷山組；1. 斷層線；2. 地熱等溫線（）；3. 鉆孔及編號m2-5-7.jpg（2）南苑-通縣斷裂 走向北東，構成熱田東南邊界。界內熱儲層埋深為700800m，是北京東南城區(qū)地熱田開發(fā)利用較為經濟的地段；界外為大興凸起，基底埋深漸淺，地熱水溫度漸低，已缺乏開發(fā)利用的意義。 （3）崇文門-呼家樓斷裂是地熱田內部的主要斷裂，經勘探證實，斷裂沿線是第三紀玄武巖巖漿活動的中心，斷裂帶附近為熱儲層較富水、熱水溫度較高的地帶。推測該斷裂是熱田的主要導水導熱構造。北京地熱田地熱水屬承壓-自流水類型?？碧介_發(fā)的初期，水位可上升至地表附近，有的可自流，水位埋深2.5m至-11.14m，承壓水頭以崇文門-呼家樓斷裂線附近最高，向北西方向遞減。但地熱水水位隨著開采量的擴大，呈逐年下降的趨勢。19741980年間累計下降12.3215.27m（表2.5.20）。表2.5.20 19741980年地熱水水位下降值(m)統(tǒng)計表t2-5-20.jpg 北京地熱田熱儲層與其蓋層地熱增溫率有較大的差別，熱儲蓋層地熱增溫率由上而下漸增，平均值為4.05/100m，其中第四系平均1.95/100m, 第三系平均3.99/100m, 第三系侏羅系、白堊系平均為4.28/100m, 薊縣系頁巖隔層平均為6.85/100m。熱儲層地熱增溫率僅1.77/100m，明顯地低于上部蓋層，反映出熱儲蓋層地熱增溫的熱傳導性質，越靠近熱儲層地熱增溫率越高。熱儲層則有熱對流作用，導致在熱儲層埋藏淺的地區(qū)，出現熱異常，在相同深度內可獲得比相鄰地段溫度高的地熱水。 熱儲層系硅質白云巖及白云巖類裂隙巖溶含水系統(tǒng)，富水性受巖溶裂隙發(fā)育的影響。據熱水孔抽水試驗統(tǒng)計：其單位出水量介于0.1852.708 L/(s?m)之間，單位出水量（q）1.0 L/(s?m)的熱水井，大都分布于斷裂帶附近，尤其是巖溶裂隙較發(fā)育的斷層上盤；Lq0.5 L/(s?m)的熱水井亦近靠斷裂帶；q0.5 L/(s?m)的熱水井，大多遠離斷裂帶或熱儲層中夾薄層頁巖較多的地段?？偟膩砜?，因熱儲層比較穩(wěn)定，分布面廣，厚度大，并具可溶性，故普遍含水? ?單井出水量一般可在1 0002 000m3/d左右，熱儲層埋藏深度小于2 000m的地段，一般均具有開發(fā)利用的條件。北京東南城區(qū)地熱田的地熱水屬低礦化（礦化度一般介于500700mg/L）的HCO3.SO4-Na.Ca或HCO3-Na.Ca型水，pH值7.17.9, F、Ra、Rn、HBO3、SiO2、H2S等組分含量較淺層常溫地下水高，有的達到礦水濃度標準（表2.5.21），除用于供暖外，還可用于醫(yī)療洗浴。 表2.5.21地熱水特征組分與常溫地下水含量比較t2-5-21.jpg 經計算熱田地熱資源量403.8MW。其中薊縣系霧迷山組熱儲層331.7MW，熱水平均溫度49.07；薊縣系鐵嶺組熱儲層72.1MW，熱水平均溫度44.76。 (四） 天津塘沽地熱田 天津塘沽地熱田是天津濱海地熱田資源比較富集的地段，北至北塘，南至驢駒河，西至蒼州斷裂，東至渤海，面積約920 km2。地熱田在地質構造上處于黃驊拗陷北段，跨越北塘凹陷，塘沽鼻狀構造帶、板橋凹陷、港西凸起等次一級構造帶上，其中塘沽鼻狀構造帶處于熱田中心部位（圖2.5.8）。圖2.5.8天津塘沽地熱田基底構造及新生界等厚度圖1. CP.石炭系二疊系 2. 中生界未分層；3. 奧陶系；4. 寒武系；5. Pt.中、新元古界；6. 斷裂及推測斷裂構造；7. 地層及推測地層界線； 8. 新生界沉積厚度等值線（m）m2-5-8.jpg塘沽鼻狀地質構造帶向北傾沒于北塘凹陷東部，西與滄州隆起相接，南部為板橋凹陷，為這一地區(qū)新生界沉積厚度較薄的地段（厚3 500m左右），處于地溫高值區(qū)，地溫梯度33.22 /100m ，梯度大于3 /100m的分布面積達125 km2，正好與塘沽鼻狀構造相吻合，是目前地熱資源的主要開發(fā)地帶。 熱田有兩套熱儲系統(tǒng)：一為基巖熱儲系統(tǒng)，指古生界寒武系、奧陶系，元古宇青白口系、薊縣系各碳酸鹽巖熱儲層，也是區(qū)內新生界沉積地層的基底，埋藏深度在塘沽漢沽一帶，約1 6002 500m，向東逐漸加深，至渤海岸邊，最深可達3 500m；二為新生界第三系熱儲系統(tǒng)，由上而下劃分為： 上第三系明化鎮(zhèn)上段熱儲層：頂板埋深430530m，厚度350450m,其中砂巖層厚度150180m, 占該層總厚度的40%54，孔隙率25? ?單井出水量4075m3/h，水溫2535，水質為HCO3-Na型，礦化度小于1.0g/L。上第三系明化鎮(zhèn)組下段熱儲層：頂板埋深9001 400m，厚度270600m，其中砂巖層厚100260m，占該層總厚度的30%50，孔隙率25，單井出水量4060 m3/h，水溫3550，水質為HCO3?Cl-Na型，礦化度小于1.0g/L。 上第三系館陶組上段熱儲層：頂板埋深1 1001 700m，厚度45110m，西薄東厚，以粉細砂巖為主，夾泥巖層，砂巖占層厚的40%70，孔隙率27%32.6，單井出水量4060m3/h，水溫4560，水質為Cl?HCO3-Na型，礦化度1.42.6g/L。 上第三系館陶組下段熱儲層：頂板埋深1 4001 950m，厚度45130m，巖性以粉細砂巖為主，砂巖層厚3585m, 占該層總厚度的60%70，孔隙率25%31.4，單井出水量6585m3/h，水溫6080，水質為HCO3?Cl-Na型或Cl-Na型，礦化度1.52.8g/L。 上第三系館陶組底部砂礫巖熱儲層：頂板埋深1 6001 800m，厚度50180m，其中砂巖礫巖層厚45100m，占該層總厚度的60%90，孔隙率20，單井出水量80140m3/h，水溫6578，水質為HCO3?Cl-Na型，礦化度1.71.9g/L,是目前地熱水的主要開采層。 下第三系東營組熱儲層：區(qū)內普遍分布，厚度不等，頂板埋深1 8002 300m，厚300400m，含水段以砂巖、含礫砂巖為主，推測熱水溫度6680。 下第三系沙河街組熱儲層：頂板埋深變化大，一般2 0003 000m，厚度8001 000m，巖性以中細砂巖、含礫砂巖為主，儲層主要分布于凹陷中心部位，因埋藏深度大，目前尚未開發(fā)利用。 熱田內目前主要開發(fā)利用的是上第三系館陶組熱儲層，尤其是館陶組底部砂礫巖熱儲層。該層結構較松散，孔隙度20%32.6，具有良好的儲集空間，儲層埋深在2 000m以內，比較適合開發(fā)，單井出水量大，水溫 6078，是較為理想的供熱、采暖溫度，地熱水的礦化度適中，故得到普遍開發(fā)利用。熱儲層中的地熱水補給源為北部山區(qū)大氣降水，經深循環(huán)而成。 地熱水化學類型在水平方向上由北東的HCO3-Na型，向南西漸變?yōu)镠CO3?Cl-Na型，Cl、Na離子含量由北東向南西逐漸增高；在垂向上的主要離子含量及礦化度由上而下漸增 （表2.5.22），水化學類型也由上層（明化鎮(zhèn)組熱儲層）的HCO3-Na 型水，至下層（館陶組熱儲層）漸變?yōu)?Cl?HCO3-Na型，反映出地熱水的礦化方向是由上而下，下部熱儲層中的地熱水補給循環(huán)作用較上部差的特征。地熱水水位在熱田開發(fā)的初期，埋深都比較淺，大多數接近地表，有的甚至可自流，但隨開發(fā)量的逐年增加，水位呈逐年下降的趨勢。據館陶組底部砂礫巖熱儲層水位動態(tài)觀測資料（TR1井 ），開采初期（1987年10月）水位埋深僅6.0m，至1994年水位已降至27.78m，7年間，水位降低了21.78m，年平均下降3.11m。 表2.5.22塘沽地熱田明化鎮(zhèn)組、館陶組熱儲層水化學組分含量比較t2-5-22.jpg計算館陶組熱儲層儲存熱量3.0291019J，相當于8.2856億t標準煤的發(fā)熱量；儲存地熱水502.1億m3（平均溫度63.3），在館陶組砂礫巖熱儲層段每年可開采地熱水量338.5507.38萬m3（表2.5.23）。 表2.5.23塘沽地熱田地熱資源計算成果表t2-5-23.jpg（五） 西安地熱田西安地熱田位于渭河盆地中部西安凹陷的東部（圖2.5.9），為沉積盆地傳導型地熱田。主要熱儲層為新生界第三系陸相碎屑巖。熱儲溫度隨熱儲埋藏深度增加，地熱水主要靠盆地周邊地下水徑流和上覆巖層中地下水的越流補給。地熱田北以渭河為界，南以臨潼-長安斷裂為界，東以產灞河斷裂為界，西以皂河斷裂為界，面積約466km2。熱儲層為層狀，在垂向上與隔熱層交替出現，具有層次多、總厚度大、? 植濟婊?廣且較穩(wěn)定的特征。據近年來地熱田勘探、開發(fā)證實，在2 500m深度內，由上而下可劃分四個熱儲層（表2.5.24）。 表2.5.24 西安地熱田各熱儲層（段）特征表t2-5-24.jpg圖2.5.9西安地熱田平面位置圖m2-5-9.jpg 第一熱儲層段：為第四系下更新統(tǒng)三門組，埋深311.5806.5m，厚96.7475.5m，平均288.49m。為一套半膠結的河湖相堆積物，有砂、砂礫石416層，累計厚度96.25m。砂、砂礫石占全層厚度的33.66，平均地溫43.4，現有熱水井單井出水量75.2m3/h，地熱水水溫30.5。 第二熱儲層段：為上第三系上更新統(tǒng)張家坡組，產河以東為藍田灞河組，埋深511.01 282m，平均厚度675.53m。巖性為泥巖、砂質泥巖與砂巖互層，有砂巖518層，累計厚度變化在4.9158.1m之間，平均厚115.79m，占全層厚度的17.41，平均地溫60.8，現有熱水井單井出水量4460m3/h。 第三熱儲層段：主要為上第三系上更新統(tǒng)藍田灞河組，頂板埋深9231 747m，平均厚度701.12m，為一套以河湖相為主的粗砂巖、砂礫巖與泥巖互層，砂巖、砂礫巖平均厚度168.3m，占全層厚度的24.58 %，平均地溫82.5，單井出水量50大于200 m3/h，為西安地熱田的主要開采層。 第四熱儲層段：為下第三系高陵群，頂板埋深1 5952 391m，揭露最大厚度711.6m，由泥巖、粉、細砂巖組成，砂巖層占層厚的13.3,平均地溫101，地熱井一般與上覆灞河組混合開采，單井出水量70m3/h左右。 西安地熱田，在構造上東南與驪山凸起接壤，北為渭河南、北兩斷裂構成的地塹，東緊靠涇陽-臨潼潛伏隆起，西以西安凹陷中的斗門小凹陷為鄰，由于各構造的相互穿插，導致區(qū)內地質構造很復雜，表現在： 1、斷裂發(fā)育，將基底分割成形態(tài)各異、凹凸不等的段塊； 2、熱田基底東南翹起，向西北傾伏，與盆地內各構造呈北傾的總趨勢不協(xié)調； 3、熱田東南地裂縫密集。 熱田的斷裂構造均為活動性的基底構造，主要斷裂構造有近東西向的渭河南岸斷裂（F1-1）、驪山北側斷裂（F1-2）、南窯頭-古跡嶺斷裂（F1-3）、雙水磨-等駕坡斷裂（F1-4）；北西向的皂河斷裂（F2-1）、草陽村-永寧村斷裂（F2-2）、產河斷裂（F2-3）、灞河斷裂（F2-4）；北東向的臨潼-長安斷裂（F3），以及近南北向的產灞河斷裂（F4）（圖2.5.10）。 西安地熱田的地溫，在垂向上隨深度的增加而增溫，據區(qū)內不同深度鉆孔測溫資料，用最小二乘法進行一元回歸分析，可得出如下回歸方程式： Ti=3.30Hi+24.9 (相關系數0.88,回歸系數3.3) 式中：Ti為計算深度的地層溫度（）； Hi為計算深度（102m)。 地溫在水平方向上呈現中部高，南部、北部次之，東部較低的趨勢，熱田中部熱儲溫度可大于100，北、西北部，在90左右，南部漸減至70以下。熱田區(qū)的水化學有以下特征： 1) 地熱水主要陰離子含量淺部以HCO3、SO4 為主，深部則以SO4、Cl為主；陽離子Na的含量有隨深度增加的趨勢。 2) 第二、四熱儲層段礦化度高，一般2.54.0g/L，最高14.58g/L；第三熱儲層段較低，一般1.02.0g/L，第一熱儲層段最低，僅為0.5g/L左右。 3) SiO2、F含量隨深度增加，主要開采層（第三熱儲層段）普遍較高，且以熱田中心部位最高，SiO2和F離子含量分別達1012mg/L和4045mg/L（圖2.5.10）。 圖2.5.10西安地熱田主要開采層SiO2 含量等值線及高F區(qū)分布圖1.斷層線；2.二氧化硅等值線；3.氟含量大于10mg/L地區(qū)；4.熱水孔編號及二氧化硅含量(mg/L）m2-5-10.jpg 據14C 測定， 西安地熱水年齡在13萬a左右（表2.5.25）。表2.5.25西安地熱水14C測定結果m2-5-25.jpg 西安地熱田主要開采層的初始水位西南高、東北低，由南至北逐漸降低，水力坡度0.00560.0019，西南水力坡度較大，向北變緩。南部水位標高442m，北部減至372m，南北差70余米，總體流向南西西-北東東。隨著近年來加快對地熱資源的開發(fā)，地熱水流場已發(fā)生了明顯的變化，形成了三個明顯的降落漏斗，分別以張家堡XR28、XR09井及XR11為中心，中心部位的地熱水水位與初期水位比較，分別下降了33.67、35.341.06、49.30m，外圍地熱井的水位也呈下降趨勢（表2.5.26）。表2.5.26西安地熱田部分地熱井水位變化一覽表t2-5-26.jpg據計算，西安地熱田目前勘探深度2 500 m內四個熱儲層段儲存的地熱資源總量為2.10701019J，相當于7.1850億t標準煤發(fā)熱量。各熱儲層中儲存的地熱水資源總量約547.607億m3，其蘊藏熱量約相當于3.3581億t標準煤? 攘浚?2.5.27）。 表2.5.27西安地熱資源量計算總表t2-5-27.jpg（六） 海南三亞南田地熱田海南三亞南田地熱田位于海南省南端三亞市藤橋鎮(zhèn)西北2.5km處，以赤田村為中心，面積約2.1km2。該熱田在地表有熱泉出露，水溫38.1，自流量86.4 m3/d，二戰(zhàn)時期始被發(fā)現，并被利用，1965年挖掘成井并建浴池，供洗浴，1992年國營南田農場為開發(fā)地熱資源發(fā)展農場經濟，委托地勘隊進行熱田資源勘探，同年12月成功地打成了第一口熱水井（ZK1井）, 井深56.1m，獲得承壓水頭高出地表8.63m，自流量3 726 m3/d、水溫57的低溫地熱水，引起了社會各界的關注，并被譽為“神州第一泉”。 南田地熱田在地質構造上處于海南島東南的北北東向文昌-瓊海-三亞斷裂帶，九所-陵水東西向斷裂帶及北東向的三亞褶皺帶的交匯部位，是海南東南沿海北東向地熱帶的組成部分（圖2.5.11）。地熱田西部為丘陵，東部為河谷平原，東南臨海，地勢西北高，東南低。當地屬熱帶季風氣候區(qū)，多年平均氣溫25，年平均降水量1 620mm，年平均蒸發(fā)量1 832.9mm，510月為雨季。區(qū)內出露的地層主要為下古生界寒武系下統(tǒng)孟月嶺組淺海相沉積巖（石英砂巖、硅質砂巖、粉細砂巖及粘土巖）及白堊系下統(tǒng)鹿母灣組內陸盆地碎屑巖及火山碎屑巖，近海及河谷地帶為第四系松散沉積物所覆