河南省灵宝市朱阳盆地地热形成条件分析

黄继超，王金山，宋高举，周 攀，王金山

(河南省地质矿产勘查开发局第二水文地质工程地质队，河南郑州450000)

认识热储、地热异常的基本特征，了解地热地质调查的工作过程，掌握热储层、热异常的勘察方法及资料的获取、整理方法，掌握所需工程图件的MAPGⅠS绘制方法。通过相应的地热资源调查工作，是初步查明朱阳盆地区的地热地质条件和热储层特征。

通过对灵宝市朱阳盆地地质条件进行研究，选择适当的调查方法，查明热储、地热异常的基本特征及分布规律。论证盆地区地热资源的开发利用前景，为朱阳镇政府进一步开发利用地热资源提出建议。

1 地质概况

工作区为华北地层区，区内主要出露有太古界太华群、中元古界官道口群、上元古界震旦系罗圈组，古生界寒武系，新生界新近系、第四系。

工作区较大的断裂有松树地—周家山断裂、小河断裂和芋园村—五亩断裂。

1.1 松树地—周家山断裂

该断裂为南倾正断层，倾角70°～80°，断裂带主要由角砾岩组成。该断裂有元古界花岗岩分布，断裂早期可能形成于晚太古代，是控制朱阳镇断陷带的北缘断裂。

1.2 小河断裂

该断裂是小秦岭南部断裂，东起灵宝周家山，向西经小河、白花峪延入陕西境内，全长大于100 km，灵宝境内长22 km，是控制朱阳断陷带南侧的活动性断裂。

1.3 芋园村—五亩断裂

该断裂为北东向断裂构造带，从朱阳镇以东隐伏于第四系下，在芋园村一带分为两支，为北东与北北东的组合断裂。

2 地下水类型

根据区内地下水赋存条件等将区内地下水划分为二种类型:松散岩类孔隙水、基岩裂隙水。

2.1 松散岩类孔隙水

依据地下水的埋藏条件，含水层组的组合特征，工作区松散岩类孔隙水主要为浅层水。丘陵区浅层水系指第四系及第三系中的地下水，含水空间由黄土中的裂隙、孔隙和钙质结核的孔洞及砂砾石层孔隙所组成，地下水极贫乏，水位埋深变化较大;河谷区浅层水系指第四系砂卵石中的地下水，含水层较薄，地下水富水程度中等，水位埋深较小。

2.2 基岩裂隙水

主要分布在基岩山区，岩性为变质岩、砂砾岩、花岗岩、白云质灰岩、砂质灰岩等，其富水性受构造发育程度控制，极不均一，富水性差，泉水流量一般 0.013～1.83 L/s，其动态主要受大气降水影响。

2.3 地下水的补给、径流、排泄条件

地下水的补给、径流、排泄条件是地下水形成的重要条件，它主要受地形地貌、岩性、构造、气象水文、人为因素的控制。本区地下水的补给来源主要为大气降水入渗。

地下水的排泄亦即地下水补给、运移的归宿。本区地下水排泄途径主要为地下水的径流排泄，其次为人工开采、蒸发排泄。

3 地热地质条件

3.1 地热温度场特征

地球表面的热源主要来源于两个方面:一是太阳的辐射热，二是地球内部的巨大内热。从地表向下大致都可以分为三个带，即变温带、恒温带、增温带。

3.1.1 变温带

地壳表层温度主要受太阳辐射热的影响，而发生明显变化的地带称为变温带。其温度随深度变化很大，变温带的温度夏季随深度递减，冬季随深度递增。变温带的深度，一般日变温带为1～2 m，年变温带为日变温带的20倍，即20～40 m左右。根据调查资料经统计分析，工作区变温带深度为20 m。

3.1.2 恒温带

本次野外调查浅井共计23个，平均水温14.61℃。灵宝市多年平均气温13.6℃，依据恒温带的温度一般高于当地平均气温1℃～2℃，可取15.0℃作为本区的恒温带温度。

3.1.3 增温带

由于朱阳盆地以往未曾做过深部地热勘探与研究，为了地区地热资源的开发与利用，下一步可以对该区进行地热增温研究工作。

3.1.4 深部热储温度推断

式中:t为热储温度，℃;d为热储埋藏深度，m;h为常温带埋藏深度，20m;Δt/Δh 为地温梯度，1.4℃ /100m;t0为常温带温度，15℃。

根据上式对朱阳盆地不同热储温度进行计算，获得不同埋藏深度处的热储温度。见表1。

表1 推测地温计算成果表

3.2 热储类型

根据地热资源形成与控制其分布的主要地质条件，我国地热系统有火山～岩浆岩型、断裂深循环型(对流型)和沉积盆地型(传导型)三种类型。

构造型地热田受构造断裂控制，其分布具有局限性，其地热资源温度高、流量大、常以高温热水、高温气流体出现，在其埋藏区上覆地层热储温度常产生地热异常。工作区内松树地—周家山断裂是控制朱阳镇断陷带的北缘断裂，芋园村—五亩断裂为张扭性断裂，小河断裂是控制朱阳断陷带南侧的活动性断裂。工作区可能存在构造型地热田。

盆地埋藏型地热田主要依靠储存沉积物在固结成岩过程释放的热能和岩层自身传导热能供热，地热增温梯度受地层岩性、围岩压力、物质组成影响，同一沉积单元变化不大，具有分布稳定、厚度大、热储温度随深度增加而升高的特点。工作区东部朱阳镇一带深部太古界太华群花岗岩，由于受多期次构造影响，构造裂隙发育影响，部分层段可能富水性较好，具有较厚上覆盖层，可能会形成层状热储或带状热储。工作区可能具备盆地埋藏型即传导型地热资源。

3.3 断裂深循环型地热特征

工作区为松树地—周家山断裂以南，芋园村—五亩断裂与小河断裂之间的朱阳盆地，重点调查区位于芋园村—五亩断裂与小河断裂交错的朱阳镇一带。

芋园村—五亩断裂为北东向断裂构造带，从朱阳镇以东隐伏于第四系下，在芋园村一带分为两支，为北东与北北东的组合断裂。朱阳镇—周家村段长约60 km，为现代河流谷地。该断裂带在朱阳镇以西，倾角300°，倾角大于60°，切错寒武系，带内可见断层泥、角砾岩，属张扭性断裂。小河断裂是小秦岭南部断裂，是控制朱阳断陷带南侧的活动性断裂。

小河断裂、芋园村—五亩断裂是控制朱阳盆地的深大断裂，沿断裂带岩石较破碎，裂隙较发育，小河断裂又是一个活动性断裂。上部官道口群的白云质灰岩、矽质灰岩，震旦系砂砾岩、寒武系灰岩裂隙、溶隙较为发育，富水性较好为地下水贮存的良好场所和运移的良好通道。浅部地下水以深大断裂和派生支断裂带为通道，通过深循环在有利地段可能会形成断裂深循环型(对流型)地热。尤其是二者交错的朱阳镇西一带存在构造地热资源的可能更大。

3.4 沉积盆地型地热特征

据区域调查资料可知，工作区主要地层为太古界太华群，在工作区西部地表有出露，在东部埋藏于下部，该层最大厚度达3 848 m，岩性以斜长角闪岩、黑云更长片麻岩、黑云角闪斜长片麻岩、片麻状斜长花岗岩、片麻状角闪花岗岩、片麻状似斑状二长岩为代表。重点调查区朱阳镇附近1 000～3 000 m深度范围内地层主要为太华群。

药师参与药物治疗管理中出院带药宣教的探索与实践…………………………………………………… 王 斌等（2）：268

据小秦岭地区区域资料，该地层整体上富水性较差，且极不均一，但在构造裂隙发育地段可形成地下水富集，如太要断裂带上罗湖金矿采矿时曾多次发生突水事件，一般突水量约449.60 m3/h，最大突水量约742.13 m3/h。由此推断在小河断裂、芋园村—五亩断裂两条深大断裂交汇处朱阳镇附近1 000～3 000 m深度范围内太华群中可能会有地下热水富集，可能会形成层状热储或带状热储。

综上所述工作区东部朱阳镇一带深部太古界太华群，由于受多期次构造影响，构造裂隙发育影响，部分层段可能会有层状热储或带状热储，有形成盆地埋藏型地热条件。

4 朱阳地热形成条件分析

4.1 井(泉)调查点资料特征分析

地面调查主要在朱阳盆地内选择机民井进行水位、水温统调。测温点采用卡片记录法，按照卡片中所列项目内容进行调查与访问。水温测量统一在水面下6 m进行，由于大部分井点的水深小于6 m，为减小误差，水温测量定在水点最深处测量。调查点主要沿芋园村—五亩断裂及小河断裂方向的沟谷平原地带。

本次所调查的井(泉)点为井点23个，其中把23眼井点的测温点深度与水温统计作出相关曲线，见图1。

图1 井点测温深度与水温曲线图

工作区内朱阳镇附近的 ZY02、ZY06、ZY11井点的水温较其他井点水温高，但这三眼井比其他井较深。由此可见，井深对水温有一定的影响，消除井深对水温的影响，三个点的水温异常并不明显。由曲线图4-1可明显看出，其他水井的地下水温变化不大，水温随测温点深度增加而增大，二者的变化趋势基本一致，从而说明井点水温异常不明显。

综合井点水温调查资料分析，朱阳盆地内地下水温度异常不明显。

5 结论与建议

5.1 结论

1)由区域地质资料分析，小河断裂、芋园村—五亩断裂是控制朱阳盆地的深大断裂，沿断裂带岩石较破碎，裂隙较发育，小河断裂又是一个活动性断裂。上部官道口群的白云质灰岩、矽质灰岩，震旦系砂砾岩、寒武系灰岩裂隙、溶隙较为发育，富水性较好为地下水贮存的良好场所和运移的良好通道。浅部地下水以深大断裂和派生支断裂带为通道，通过深循环在有利地段可能会形成断裂深循环型(对流型)地热。尤其是二者交错的朱阳镇西一带存在构造地热资源的可能更大。

2)工作区东部朱阳镇一带深部太古界太华群，由于受多期次构造影响，构造裂隙发育影响，部分层段可能会有层状热储或带状热储，有形成盆地埋藏型地热条件。

3)调查区内共完成井点23个，朱阳镇附近的 ZY02、ZY06、ZY11井点的水温较其他井点水温高，但这三眼井比其他井较深，消除井深对水温的影响，三个点的水温异常并不明显，井点水温异常不明显。

5.2 建议

通过区域地质资料分析，工作区东部的深部地层可能有层状热储或带状热储富集，有形成盆地埋藏型(即传导型)地热资源的可能性。由于该区地层结构不清，建议下一步工作思路首先查清工作区东部的朱阳镇一带的地层结构和深部可能热储层的节理裂隙发育、热水富集情况。建议用可控源音频大地电磁(CSAMT)方法或地震勘探来查清工作区东部的深部地层岩性、结构、形态、地下热水富集情况。

［1］中国国家标准.饮用天然矿泉水.中国标准出版社.2008.

［2］中国地矿部.部标准.地热资源评价方法.中国标准出版社.1985.

［3］中国国家标准.征求意见稿.地热资源地质勘查规范.