安阳市某商业步行街地热地质条件初析

王琼

[摘 要] 项目区地处安阳次凹陷东部，沉积有巨厚的新生界碎屑岩、中生界碎屑岩、古生界碳酸盐岩，基底为太古界变质岩系。根据周边区域物探资料显示在深度2100m处有一断裂通过。预测分析认为，区内为传导型地热资源，主要为层状热储及断裂破碎带（影响带）热储，地温梯度2～3℃/100ｍ。根据地热地质条件，统计并分析已开采地热井的井深、出水量、水温及单位涌水量等资料得出：本次项目设计井深1800m，水温55℃，水量60m3／h，是可行的。

[关键词] 地热地质条件热储层安阳次凹陷东部

地热是一种清洁、可再生的绿色能源，开发地热有助于提高城市品位，有利于实现生态城市的建设，改善环境、构建和谐社会，其意义远大。安阳市西临太行山，东与华北平原相连，地势西高东低、南北高中间低。按成因类型和形态差异可分剥蚀岗丘和洹河冲洪积扇两大地貌类型。本次论证区位于洹河冲洪积扇地热封闭条件优越，热能储量大。据统计：安阳市区目前开采地热水的深水井共有八眼，由于安阳地质构造复杂，地热井分布较不均匀，其中三眼分布在京广铁路以西，五眼位于京广铁路以东。安阳市已开采地热井井深一般在1000—1800m之间,井口出水温度31—56℃,单井出水量25—67m3/h。已开采的地热井主要用于供暖、洗浴，开发利用较为单一，但其产生的经济效益较为显著。

1.地质概况

1.1区域地层岩性

工作区属华北地层大区，太古界变质岩系形成区域结晶基底，其上依次覆盖以碳酸盐岩为主的下古生界寒武系—奥陶系，以碎屑岩为主的上古生界石炭—二叠系、中生界三叠系，以及以松散、固结、半固结碎屑岩类为主的新生界。工作区绝大部分地表为第四系覆盖。地层由老到新分述如下：

（1）太古界

登封群（Ardn）,岩性主要为黑云（二云）斜长片麻岩、黑云（二云）变粒岩、斜长角闪片（麻）岩、千枚岩、绢云石英片岩，夹少量大理石及磁铁石英岩，为一套区域变质、混合岩化变质作用形成的不同程度的变质岩类。隐伏于盖层之下。

（2）古生界

包括下古生界寒武系—中奥陶统，上古生界中石炭统—二叠系，缺失上奥陶统—下石炭系。

①寒武系（∈）

分布全区，隐伏于盖层之下。为一套滨海氧化还原环境中的沉积产物，其岩性下部以碎屑岩为主，中部为灰岩、泥质灰岩为主夹碎屑岩，上部以厚层灰岩为主。

②奥陶系（O）

其岩性以厚层—巨厚层灰岩、白云岩为主。

③石炭系（C）

为一组海陆交互相沉积，岩性为铝土质页岩或泥岩，夹灰岩透镜体及薄煤层，其下与奥陶系平行不整合接触。

④二叠系（P）

彰武水库西部出露地表，产状105∠20，岩性为灰绿色、紫红色、灰白色砂页岩为主夹煤层。为一套海陆交互相、沼泽相、河湖相沉积。

（3）中生界

中原油田钻探揭露本区有中生界三叠系（T）分布。

①三叠系（T）

根据钻孔揭示，厚360—528m，为一套河湖—湖沼相的红色砂泥—暗色泥质夹煤线的沉积。其下统为一套红色碎屑岩建造；中统为紫色、紫红色泥岩与黄绿色中—粗砂岩互层，下部夹灰白色细砂岩；上统为暗色泥岩夹油页岩及少量煤线。被新生界所覆盖。

（4）新生界

①古近系（E）

为一组河湖相沉积含油盐泥砂岩建造，顶部剥蚀，残留沙河街组二段下部—沙四段。顶板埋深200—1000m。市城区一带最厚达4000m，汤参1井厚达2665m。与下伏地层不整合接触。

沙四段浅棕色粉砂岩与紫红色泥岩呈不等厚互层，夹钙质粉砂岩、高岭土质粉砂岩、钙质泥岩等。

沙三段下部以浅棕色粉砂岩与紫红色泥岩互层，夹薄层砾状砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩。上部为浅棕色粉砂岩与紫红色泥岩不等厚互层，夹薄层砾状砂岩、细砂岩、泥质粉砂岩。总厚2099m。

沙二段上部剥蚀，仅存下部。岩性以灰白色砾岩、砾状砂岩为主。夹薄层紫红、棕红泥岩、沙质泥岩，厚186.5m。

②新近系（N）

主要出露于西南部丘陵区，自下向上可分为馆陶组、明化镇组，为一套河湖相至滨湖相沉积，主要为砾岩或砂岩与泥岩互层，底板埋深200—1000m。

馆陶组（N2g）：棕红色泥岩和灰色粘土岩与灰、灰黄砾岩互层、夹砂质泥岩和泥质粉砂岩。

明化镇组（N2m）：上部夹白色高岭土，中下部厚层杂粘土岩为主 、灰色砾岩、砾状砂岩、浅绿色泥质粉砂岩。

③第四系（Q）

基本覆盖全区，以河流相、河湖相沉积为主，主要岩性为浅黄、灰黄、浅褐色粘土、粉质粘土与砂层、砂砾层互层。厚度一般100m左右，局部大于100m。与下伏新近系不整合接触。

1.2区域地质构造

研究区位于太行断块和冀鲁断块的交接地带，自西向东横跨太行断块、汤阴断陷和内黄隆起三个构造单元，安阳市位于汤阴断陷北端的安阳次凹陷内。区内构造形迹以断裂为主，NNE、NE及NWW向两组断裂发育，其控制性断裂汤东和汤西（青羊口）断裂属区域性深大断裂，是良好的导热构造，同时与二者近于直交，分布着北西西向断裂安阳断裂、辛店断裂、安阳北断裂、安阳南断裂等正断层。

铜冶善应一带的断裂，倾向南东，上盘下降，下盘上升，使得奥陶系灰岩与石炭、二叠系对接，构成岩溶水的东部阻水边界。

安阳市区周围，由于NNE向汤东断裂（F1）、汤西断裂（F2）和NWW向安阳南（F4）、北（F5）断裂切错，形成了类棋盘格式的基底构造格局。详细情况叙述如下：

汤东断裂（太行山东麓深断裂）（F1）：该断裂为隐伏深断裂，北起安阳，南至新乡市一线以东，沿汤阴断陷东侧呈NNE向。断层面倾向W，倾角约67°－80°。是汤阴断陷与内黄隆起的分界，东盘上升，西盘下降，切割太古界－新近系，为张性正断层，断距一般1500－2000m，最大落差可达5000－6000m。省内全长140km。

汤西断裂（青羊口大断裂）（F2）：北起安阳安丰，经汤阴－新乡太公泉一线，断层面倾向E倾角约80°－85°。是太行隆起与汤阴断陷的分界。断层西盘上升，东盘下降，切割太古界－新近系，为正断层。全长150km。

安阳南断裂（F4）：西起安阳龙泉，东到瓦店以南，走向近EW向，断层面倾向N，倾角约75°。北盘下降，南盘上升，为张扭性正断层。长约35km。

安阳北断裂（F5）：西起安阳水冶，东到白璧，走向近EW向，断层面倾向S，倾角约85°。南盘下降，北盘上升，为张扭性正断层。区内长约38km。

曲沟一带近南北向断裂在挽近时期西升东降，下盘上升致使上新进系裸露地表形成残丘，上盘下降则堆积了晚更新世和全新世两期冲洪积扇。

另外，本区总体上位于太行山复背斜的东翼，为一巨型单斜构造。地层产状总体走向近南北，倾向东南。

2.区域地热地质特征

安阳市位于汤阴断陷北端的安阳次凹陷内，其控制性断裂汤东和汤西（青羊口）断裂属区域性深大断裂，是良好的导热构造，北西西向断裂安阳断裂、辛店断裂、安阳北断裂、安阳南断裂等正断层，具张性，是良好的导水构造，由此接受西部山地地下水的侧向补给，遇导热构造和自然增温，形成地下热水，储存于新生界碎屑岩类和下部奥陶系、寒武系灰岩中，上部巨厚的粘土岩则为良好的保温层。

3.区域热储特征及地温场分布

安阳市区埋深2500m以内主要热储层为新近系热储层、古近系热储层：

（1）新近系热储

市区东部一般底板埋深900—1200m，汤东断裂以东、汤西断裂以西，一般埋深小于600m，上部第四系覆盖层厚度约100m。热储含水介质岩性一般为细砂、粉砂岩。

（2）古近系热储

主要分布于汤东断裂与汤西断裂之间，呈带状分布，其顶板埋深一般900—1200m。含水介质岩性主要为砾岩、粉砂岩。

目前安阳市已开采的八眼地热井，取水段多在600—1800m左右，井口水温一般在31—56℃，单井出水量為25—67m3/h。

根据已有地热井资料计算，安阳市区地温梯度2.008—2.751℃/100m，平均2.414℃/100m，有西低东高的趋势。

4.结论

根据安阳市项目区地热地质条件，对工作区的地热信息进行总计分析，得出如下结论：

该地热井没做专门的地球物理勘探，依据区域的地热地质资料和周边地热井物探及测深的实测资料，判断井位地处安阳次凹陷的东部，有较好的储热条件，2000ｍ以浅分布有新近下部热储层、古近系上部热储层、古近系底部破碎带热储层，有望打出出水量为60m3/h，温度为55℃的地热流体。

参考文献：

[1]河南省地质局地质科学研究所《河南省基岩地质图说明书》，1978.

[2]河南省地质局水管处、科技处《河南省地热资源调查研究报告》，1981.

[3]河南省地质矿产局主编《河南省区域地质志》，地质出版社，1989.