河南省邓州市地热资源研究

韩建秀，谢淑静

(河南省南阳市节水办公室，河南 南阳473060)

河南省邓州市地热资源研究

韩建秀，谢淑静

(河南省南阳市节水办公室，河南 南阳473060)

运用地热地质理论，初步研究了邓州市城区地热地质背景、重力场特征、地热资源的分布和形成条件，着重划分了区域地下热水(矿水)赋存层位，评价了地热流体质量。

地热资源;赋存特征;开发利用;邓州市

地热集热、矿、水于一体，具有多种用途和较高的开发利用价值，可用于发电、供热、供暖、医疗、洗浴、康乐、水产、温室等方面。近几年，我国地热资源的勘探开发和利用，从质到量都取得了长足的进步，中低温地热资源直接利用量世界之首，高温地热发电量排在世界第14位，取得了较好的经济、社会和环境效益。

邓州市地处河南省西南部，位于南阳断陷盆地沉降的中心地带。继有关部门在河南油田和南阳市城区成功钻遇地热资源后，邓州市于1999年开展城区地热的勘探开发工作，取得了丰富的地热地质、水文地质和地球物理勘探资料。

1 地热地质背景

南阳断陷盆地的地质环境与赋存有丰富中低温地热资源的我国华北中、新代沉积盆地相似。

1.1 地壳深部构造

邓州市地壳深部构造比较复杂，主要表现为该区基底起伏较大，上部地壳底界面、地壳界面(莫霍面)、居里等温面等形态复杂，深大断裂切割严重。邓州市位于新野地壳界面隆起的西北部，淅川—南阳居里面隆起的南侧，地壳界面和居里面深度分别为34.05 km和33.7 km。

1.2 区域地质构造

邓州市城区位于南阳—襄樊坳陷的次级构造单元—南阳断陷的中心地带，处在秦岭纬向构造系与华夏类型构造复合部位。

南阳—襄樊坳陷是迭置在秦岭褶皱系之上的近南北向的中新代坳陷，南阳断陷位于该坳陷的北部，断陷南为新野凸起，断陷内沉积了巨厚的上白垩统至第四系的陆相碎屑物，基底主要为元古界、古生界变质岩、沉积岩、火山岩等。

区内秦岭纬向构造系南秦岭褶皱带于邓州市西部没入南阳凹陷，华夏类型构造北东向南阳断裂带在邓州市城区东侧穿过。

邓州市西北部与内乡、镇平交界处见有加里东晚期最晚形成的花岗斑岩侵入体。

1.3 断裂构造

区内断裂构造比较发育，主体断裂构造为北西向和北东向，断裂多为高角度正断层，其中北东向断裂兼有平推性质，规模较大的断裂控制断陷的形成、发展和沉积。

1.3.1 北西向断裂

1)木家垭—内乡深大断裂带

该断裂自西峡县的木家垭经内乡隐伏于邓州市北部盆地中，向东经桐柏延伸至商城，断裂带走向280°～310°，浅部倾角陡，深部倾角缓，为滑动的铲式断裂。断裂面北倾，倾角35°～85°，深部位置向北平移了20～50 km，西窄东宽。断裂带宽数百米—千余米，沿断裂带常发育一系列近东西向延伸的加里东期基性岩和燕山期中酸性小侵入体。该断裂带是南北秦岭的分划断裂，是一条长期活动、性质多变、规模较大的壳圈断裂。

2)夏集—大王集—罗庄断裂带

该断裂为一北西向隐伏压性断裂，倾向南西，东起夏集向西经大王集、罗庄南延至内乡灵山，长约25 km。断裂规模较大，影响较深，具多期活动特征，断裂形成于喜山期，新生代以后又有活动。在内乡灵山头一带有温泉出露。

3)F1断裂带

该断裂位于新野凸起北侧，基本沿凸起边界分布，为隐伏断裂，全长105 km。新野以东呈近东西向，新野以西呈北西西向，倾向北。该断裂以压性为主，形成于喜马拉雅构造期，长期活动，控制了南阳坳陷的规模。

1.3.2 北东向断裂

1)南阳断裂带(F3)

该断裂带位于南阳、邓州的东侧，呈北东向展布，倾向北西，横贯南襄盆地，为一规模较大的隐伏线性构造，长度大于150 km。该断裂带切割康氏面，在南阳市附近倾角较陡，邓州近侧倾角较缓，断裂两侧构造活动差异明显。该断裂形成于新生代，是一长期活动的新构造，近代有弱的地震发生。

2)F5、F6断裂

F5、F6断裂为隐伏构造，呈北东向延伸，长度分别约为30 km和22.5 km，断裂形成于新生代，切割北西向的F1断裂。

1.4 地层

邓州市区的主要沉积物为中、新生代，根据区域内的邓浅1、邓浅2、邓浅3、邓浅4和南7号钻孔资料，主要地层为:

上第三系:上新统凤凰镇组(Nf)由一套蓝灰色砾岩、砂岩与泥岩的交互层组成，以湖积为主，形成多重旋回，底板埋深200～700 m。

下第三系:下第三系为凹陷主要沉积层，南阳盆地最厚约4 800 m，为一套红黑红、粗细粗的砂岩与泥岩为主的交互沉积，构成一个完整的沉积旋回，邓州市区厚度3 000 m左右。下第三系划分为渐新统廖庄组(E3l)、上始新统核桃园组(E2h)、中始新统大仓房组(E2d)和下始新统玉皇顶组(E2y)。

白垩系:上统胡岗组(K2h)为紫红色含砾砂岩夹灰白色砂砾岩，底部为浅灰色厚层砾岩，厚度25～517 m。该组地层不整合于元古界变质岩、火成岩古老基底之上。

2 区内重力场特征及其地质解释

在重力异常平面图上，重力场南高北低，场值变化梯度较大，见图1。在市政府—万花楼以北一带重力异常场值最低，发育有呈北西向展布的封闭重力异常，异常带的北东侧重力场值逐步抬升。重力场这一特征，反映出邓州市区一带基底南北浅，中部为一北西走向的负地形，市区位于负地形南部边缘的舒缓斜坡带上。

图1 河南省邓州市布格重力异常平面图

在以市区为中心的重力异常图上，重力场呈同形同向扭曲、局部膨大特征，是隐伏的具有一定埋深的次级断裂的反应。在该区共发现四条断裂，其中北西向断裂一条，北东向断裂三条，断裂性质为正断层(见图2)。两组构造的交汇部位应是地热勘探开发的有利地区，在开发规划上应予重视。

建立邓州市城区地质—地球物理模型，反演拟合，推断本区基底为白垩系，区域重力场主要反映了白垩系顶界面的起伏情况。

3 地热钻探

3.1 地层

邓热1号地热探采井位于邓州市自来水公司院内，井深980 m，揭露地层自上而下为:

第四系中、上更新统(Q2+3):为冲洪相松散堆积物，含水砂层累计厚度41.0 m。

第四系下更新统(Q1):为一套灰绿色、灰白色、灰黄色、黄褐色杂色粘土、亚粘土与灰白色、黄褐色中粗砂层互层松散堆积物，具多期次沉积旋回特征，其特点是每个沉积旋回下部为粗颗粒砂层，上部为粘性土层。含水砂层累计厚度大于40 m。

上第三系(N):为一套半胶结砂岩、砂砾岩、泥岩互层地层。砂岩暗褐色、黄褐色，成岩程度差，较疏松;泥岩较致密、坚硬。上第三系含水砂岩层累计厚度大于90 m。

下第三系(E):下第三系未揭穿。在钻探深度内，为一套黄褐色、棕红色泥岩与灰黑色、暗褐色含砾粗砂岩、砂砾岩互层地层，该套地层致密坚硬，成岩明显，深度在771～980.6 m，揭露砂岩层累计厚度大于120 m。

3.2 抽水试验及水质分析结果

地热井取水层段为下第三系砂岩、砂砾岩层。经试水，降深62.86 m，涌水量1 441.2 m3/d，井口出水温度40℃。热水 PH 值 6.85，硫酸盐含量 65.4 mg/L，氯化物含量 20.0 mg/L，氟化物含量 0.95 mg/L，总硬度 372.9 mg/L，碘化物含量6.42 ug/L，重金属离子未检出，符合生活饮用水卫生标准。

3.3 地温梯度

邓州市区多年平均气温15.2℃，赋存于第四系中、上更新统的浅层地下水埋深15～20 m，其多年平均水温稳定在17.5℃，基本显示出了本区常温带(层)特征。故以常温带(层)埋深20 m，常温带温度17.5℃为基准，以大流量汲取地热水时井口出水温度近似代表井底温度，推算得地温梯度为2.646℃/100 m(推算值比实际值可能稍低)。

4 地热资源赋存层位分析

按《地热资源地质勘查规范》(GB11615－89)，以水温、水质利用为划分标准，在埋深2 000 m深度邓州市城区地热资源，可划分为四个赋存层位。

4.1 上第三系温水赋存层位(段)

该套含水层富水性较好，水温25℃ ～30℃，地下水矿化度400～600 mg/L，水质符合《生活饮用水卫生标准》(GB5749 －2006)，锶和偏硅酸的含量(锶 0.89 mg/L，偏硅酸42.9 mg/L)超过《饮用天然矿泉水》(GB8537－2008)。目前南阳市、河南油田在该层段施工了近10眼深井，经测试，单井出水量在1 500 m3/d左右，单位涌水量一般为6～9 m3/h·m，层段底部的水温36℃ ～40℃。该层段的显著特点是底部的厚层底砾岩，区域上分布很广，地下水储量丰富。

该套含水层埋藏深，水质好，水温高，地下水靠盆地边缘含水层露头补给，补给距离远，水质动态稳定，是今后开发优质矿泉水和低温地热水的有利层段。

4.2 下第三系温水赋存层位(600～1 000 m)

邓热1号地热井开采本层段地下水，水温30℃ ～40℃，单井出水量600～1 500 m3/d。该层段的水质等指标如前所述。

4.3 下第三系温热水赋存层位(1000～1 500 m)

该层段水温40℃ ～60℃。据石油勘探资料分析，该层段单井涌水量500 m3/d左右。温热水水化学类型在重碳酸盐型—氯化物型水之间变化，矿化度大于1 g/L，推测水质符合医疗热矿泉水标准。

4.4 下第三系热水赋存层位(1 500～2 000 m)

该层段主要由核桃园组地层组成，水温60℃ ～80℃，单井出水量500 m3/d左右，热水水化学类型以氯化物型水为主，矿化度较高，碘、溴等离子含量较高，水质推测符合医疗热矿水标准。(河南油田地热实验井，井深1 886 m，井底水温87℃，地下水矿化度9.24 g/L，含水层渗透系数0.029 m/d。)该层段为开发高温地热水的主要取水层段。

上述4个地下热水(或矿水)赋存层位顶底板均分布有层位稳定的厚层粘性土或粘土岩，使各热储层成为独立的地下水系统，各热储层水力联系基本为同层水平联系。

5 结语

1)在2 000 m深度内，邓州市城区地热田属沉积盆地埋藏型低温地热田，地热资源类型为自然增温型。

2)邓州市城区地下热水具有多层、承压、层位稳定的特点，可满足不同的用途，地热资源具有广阔的开发利用前景。

3)邓州市城区地热资源勘探研究的程度较低，开发处于起步阶段，有待于进一步工作，查明地热资源的赋存及其开发利用前景，为地方经济发展做出贡献。

4)按照“分层开采、梯级综合利用”原则，制定地热开发利用规划，提高综合利用水平，禁止不同热储层混合开采。

［1］田庭山，李明朗等.中国地热资源及开发利用［M］.北京:中国环境科学出版社.2006.

［2］河南省地质矿产局.河南省区域地质志［M］.北京:地质出版社.1989.

［3］王宝玉.河南省地热资源开发利用现状及展望［J］.河南地质.1998.16(2).

［4］李清林等.南阳市区地热资源及成因探讨.河南地质［J］.2001.19(3):176～183.

Study on Geothermal Resources in Dengzhou of Henan province

HAN Jian－xiu，XIE Shu－jing
(Water saving office of Nanyang，Henan Province，Nanyang 473060，Henan)

Based on geothermal geological theory，the paper studies geothermal geologic setting，features of gravitational field，and distribution and formation conditions of geothermal resources under the urban area of Dengzhou city，determines horizons of regional thermal water(mineralized water)，and evaluates the quality of thermal fluids.

Geothermal resources;accumulation characteristics;development and utilization;Dengzhou city

TK521+.33

A

1004－1184(2012)03－0021－03

2012－03－12

韩建秀(1966－)，男，河南新野人，高级工程师，主要从事城市节水及水资源研究与管理工作。