辽宁省中新生代盆地深层地热地质条件调查与研究

宋 波,宋建伟

(辽宁工程勘察院,辽宁 锦州 121000)

0 引言

辽宁省的地热资源十分丰富,鞍山汤岗子、葫芦岛兴城、丹东五龙背等地热全国闻名。虽然辽宁省地热资源已经开发利用,但仍局限于对浅层地热的开发,对于一些断陷盆地深层地热开展的工作较少,其开发利用程度较低。

辽宁省中、新生代盆地的深层地热资源有着广阔的资源远景,其地热地质条件与许多地热资源开发程度较高地区(如北京、天津)的地热地质条件相似。因此应加大对地热资源勘察开发的力度,让资源服务于人类,服务于社会,使资源优势转化为经济优势,带动地区经济发展。

1 中新生代盆地分布及基本特征

1.1 中新生代盆地分布

辽宁省中新生代盆地分布广泛,省内共有中、新生代盆地 84个,其中侏罗纪盆地 10个、白垩纪盆地 69个、第三纪盆地 4个、第四纪盆地 1个。省内各地区均有盆地分布,其中辽宁西部地区有 28处,中部地区有 11处,分布较为密集,规模较大,而辽东地区有 45处,分布相对零星、规模小。

1.2 中新生代盆地基本特征

辽宁省 84个中、新生代盆地的生成于六个地质时期。每个时期生成方式、所处构造位置、形态特征、建造组合、构造变形等方面特征均不相同。其总体演化过程,早期为断陷阶段,晚期为坳陷阶段。断陷阶段为箕状盆地,坳陷阶段为基本对称式盆地。这些不同时期形成的盆地总的特征是侏罗纪时期为继承性盆地,白垩纪时期为上叠式盆地,老第三纪时期为裂谷式盆地。

2 深层地热勘察及开发利用现状

2.1 勘察现状

我省地热资源丰富,相继开展过不同比例尺的调查、勘察、评价工作。但这些勘察工作多限于就热(温泉)找热或勘察深度较浅,对中新生代盆地深部地热的勘察研究程度相对较低。

自 2000年以来,我省加大了在各盆地的深部地热勘察工作。大连市的深部地热勘察工作开展比较广泛,已成地热井多眼,其勘察深度一般在1 500～2 000 m,最深达3 020 m。在阜新东梁、本溪等地成功的施工了地热井。锦州市、鞍山市也在进行深部地热勘察。

2.2 开发利用现状

全省有天然出露和人工揭露地热 55处,最高温度达 98℃。省内地热开发的多数为断裂深循环型,以天然出露并经进一步勘查扩大了资源开发前景。对于深部地热资源的开发利用仅限于盘锦市、大连市等城市,利用程度较低。

3 中新生代盆地地热地质条件

多数中新生代盆地为断陷盆地,沉积巨厚,主要热储层是中新生代砂岩孔隙裂隙热储和古生代与上元古代碳酸盐岩岩溶裂隙型热储。

3.1 下辽河及大民屯盆地

下辽河盆地和大民屯盆地属于下辽河断陷大地构造单元,中生代以前的构造运动以地台型稳定的整体升降为主,中生代后期,构造运动比较活跃,老的格局开始解体,构造线方向由东西转为北东向,初步形成了凹凸相间的基本构造格局。这种构造格局控制着盆地地温的分布。

3.2 沈北盆地

沈北盆地属老第三纪大陆裂谷型盆地。断裂发育使其基岩相对破碎,利于地下水的储存、富集。沈北盆地位于金州 -营口 -沈阳深部构造变异带上西侧,该变异带呈北北东向展布,与太平洋地震活动带及我国南北地震带的展布方向大体一致。该变异带上分布有多处地下热水点、地热异常明显。

3.3 阜义盆地

哈尔套 -锦州断裂是盆地内发育的壳断裂,北段断续出露,南段与北西断裂相交成多字型构造。沿此断裂出露有汤河子温泉、汤池子温泉、清河门煤矿热水等。这基本能说明哈尔套 -锦州断裂是一条深大的控热构造。

3.4 朝阳盆地

该盆地内较薄的第四系沉积物和较厚大于1 000 m的中生界,白垩系下统九佛堂组砂质页岩、砾岩和义县组火山碎屑岩为热储层的良好盖层。而热储层为古生界和元古界硬脆性岩石层碳酸盐岩,储热条件较好,其埋深大于2 000 m。其上有较厚的良好隔热层 -中生界砂质页岩、火山碎屑岩。从浅层地温场特征分析,浅层地温没反映出较深部地热异常特征,表明本区储热层隐伏较深,隔热层较厚。

朝阳断陷盆地的周边老断裂构造为地热异常区的边界断裂构造,盆地内隐伏走向东西的断裂为喜山期,切割深度较深,有利于热量的导出。

4 地热成生条件分析

4.1 地下水条件分析

赋存空间主要指岩石空隙,受岩石性质及地质构造影响。一般碳酸盐岩、砂岩等碎屑岩富水较好,而泥岩、页岩富水差或不含水。砂岩、砾岩的孔隙裂隙,碳酸盐岩的溶隙往往是地下水富集的地方。

碳酸盐岩是否富水取决于岩溶裂隙的发育程度。一般的说,碳酸盐岩地区只要有断裂带存在,就有富水的可能。另外在地质构造发育部位及其影响带的岩石较破碎,可为地下水存在提供储存空间。

4.2 地温条件分析

大部分人认为幔源热是地热资源的主要热源。幔源热经热传导和对流等不同形式将热传至地壳浅部,使地壳浅部温度升高,形成较高的地温。另外地热资源的热能部分还可来源于岩浆余热和岩石中放射性同位素的蜕变热。

通过分析辽宁省中新生代盆地地质环境背景和地热地质条件,其地热资源的热源主要为幔源热,次要热源为放射性同位素的蜕变热,仅局部地段可能来源于其他热源,如岩浆余热等。

4.3 地温分布的影响因素分析

深层地温分布受基底构造的控制,除少数地区具有沿基底断裂上升的地下热水形成的局部地温异常外,地温分布一般都受基底构造的控制,属传导形成的地温场。

地温分布的影响因素主要有地质构造、深部地壳结构、岩石性质、岩浆活动、地下水活动等。地质构造是地温分布的主要控制因素,其它均属次要影响因素或影响很小。低热导率的盖层起保温隔热作用,是地热存在的有利条件。

5 结论与建议

5.1 结论

(1)辽宁省内共有中、新生代盆地 84个,盆地总的特征是侏罗纪时期为继承性盆地,白垩纪时期为上叠式盆地,老第三纪时期为裂谷式盆地。

(2)辽宁省地热勘察工作多限于就热找热或勘察深度较浅,对中新生代盆地深部地热的勘察研究程度相对较低。

(3)地质构造特别是深大断裂的发育是中新生代盆地地热资源存在的关键条件。辽宁省中、新生代盆地深部地热资源的热源主要为幔源热,地热属中低温热传导型,局部为对流型。

(4)辽宁省中新生代盆地深层地热地质条件良好,尤其是下辽河盆地、沈北盆地、阜新—义县盆地。复杂的地质构造以及理想的地层岩性决定了其深层地热资源的成生。

5.2 建议

(1)集中有限的资金选择 1～2个地热成生有利地段作为示范工程,找到适宜辽宁省中新生代盆地深部地热资源勘察的合理有效方法,地热地质条件类似地段的地热勘察可参照进行,必将节约大量资金。

(2)建议国土资源管理部门,借振兴东北老工业基地的机遇,将地热资源开发勘察纳入国土资源勘查规划,使地热资源开发与国土资源开发及生态环境保护有机结合,实现良性循环可持续开发利用。

(3)鉴于深层地热勘察开发成本较高、投入较大,建议采用政府和商业等多元化投资方法开展公益性、商业性地热勘察开发。

[1]《辽宁省地下热水分布图》及说明书,地勘局二水 1983年编制。

[2]《辽宁省地热资源开发利用状况调查报告》[R],1999年编制。

[3]《辽河盆地地热资源调查研究》[R],2000年编制。

[4]《辽河断陷地热基本特征与油气资源》,辽河油田研究院 1984年编制。

[5]《沈阳地区地热地质调查报告》[R],2002年编制。

[6]《辽宁省新民市前当堡地区地热资源调查评价报告》[R],2001年编制。

[7]《辽宁省盘锦上第三系地热资源调查与评价报告》[R],1997年编制。

[8]《辽宁省盘锦市兴隆台地区下第三系地热资源调查评价》[R],2001年编制。

[9]《阜新市东梁区 DR-1地热井完井报告》[R],2002年编制。

[10]《辽宁省锦州市城区地热地质调查报告》[R],2001年编制。

[11]《朝阳市区地热地质前期工作报告》[R],地勘局一水 1993年编制。