辽宁省康平县城东南地热田成因分析及热储概念模型

程微 高明久 宋波

[关键词］中生代白垩系盆地型地热田盖层热储概念模型

中图分类号：O141文献标识码： A

摘要：本文分析了康平城东南盆地型地热田成因，建立了热储概念模型，对该地区下一步地热地质勘探工作有一定的借鉴和参考价值。

1、工作区自然地理条件

工作区位于康平县城东南黑鸭屯至孙白窝堡村一带，面积30km2。地理坐标：东经123°21′50″～123°25′18″，北纬42°41′04″～42°44′33″。

地形地貌：工作区地处辽河平原中上游、辽河西岸。地貌类型属波状准平原，地形起伏，高低不平。地势西北高，东南低，海拔最高点113.1m，最低点78.4m，相对高差10-20m。

气象：受内蒙古气候影响，工作区属北温带半干旱大陆性季风气候，年平均气温6.9℃，最高气温36.5℃，最低气温－29.9℃，无霜期在150天左右，年降水量540mm左右。

水文：康平县境内共有辽河等8条河流，均属于辽河水系，总长248km，流域面积1935km2。有大、小型水库14座，以中部的卧龙湖为最大。区内无大的地表河流分布，在东南三间房至孔家窝堡一带地表分布有数条沟渠。

2、工作区地质概况

地层：工作区属松辽沉降带的一部分，自燕山运动开始形成北东向断陷，导致全区下降，沉积了巨厚的白垩系地层。区内出露地层岩性详见表1。

表1 普查区地层岩性表

地层系统 代号 厚度(m) 主要岩性

界 系 组

新生界 第四系 Q 1－20 粉质粘土、黄土状粉质粘土、粉土、细砂

中生界 白垩系 泉头组 K2q >886 泥岩、泥质砂岩夹细砂岩、砂砾岩

九佛堂组 K1jf >1000 砂砾岩、砂岩、页岩、

义县组 K1y >850 上部流纹岩，下部为砂岩、砾岩、页岩

古生界 志留-奥陶系 下二台子群 O-SX 片岩、变粒岩、大理岩

构造：根据《辽宁省区域地质志》，在大地构造单元上，工作区所处构造单元为吉黑松褶皱系（Ⅱ）之松辽坳陷（Ⅱ2）。普查区周边主要构造形迹为北北东向平缓开阔褶皱，自西向东为康平背斜、关家屯向斜、大洼郝官屯背斜、亮中桥向斜。本次工作区位于关家屯向斜西翼。

本次工作物探综合解译推断划分出普查区内断裂构造5条，其中 F1、F3、F5三条断裂物探解译均为规模较大储水和导水断裂。在其破碎带及不同岩性接触带附近，可为深部地下热水的循环与赋集提供通道和空间。

3、地热田成因分析及热储概念模型

3.1地热田成因分析

普查区地热类型属于沉积盆地传导型地热，其西侧为康平背斜，东侧为大洼郝官屯背斜，南侧为赤峰-开原超岩石圈断裂，构成地热田的东西南边界。普查区地热田的区域热背景不高，大地热流值约为50～60mW/m2。对于没有特殊热源的中低温传导型地热系统，地下水深循环是形成地热的主要因素。在地下水流作用下，将均匀的大地热流重新分配，在有利的空间和通道内形成有价值的地热资源。

普查区的盖层是古生界变质岩系基底上形成的巨厚而稳定的碎屑岩为主的沉积建造，地层岩性主要为中生界白垩系义县组流纹岩、砂砾岩、页岩及九佛堂组和泉头组砂砾岩、页岩、泥岩。热储层主要为基底变质岩古风化壳、义县组底部含砾砂岩、九佛堂组底部细砾岩。地表水经深循环，在充分吸收深部热量后，通过断裂和含水层导通赋存于上述热储层（带）中。断裂带和孔隙裂隙发育带则更有利于地下热水的运移和富集。

3.2热储概念模型

区内热储概念模型如图1。

图1 康平城东南地区地下热水成因模式图

由上图可见，在底部以红色粗箭头表示区域大地热流，垂直向上并作均匀分布，表示来自盆地深部较均一的热流，在中生代较好盖层处，热流富集。康平城东南地热系统的补给来源主要是盆地两侧山区的大气降水及盆地中构造带的垂直补给。在图1中，以蓝色箭头表示大气降水入渗补给和径流，大气降水沿志留-奥陶系地层及盆地内的构造裂隙及断裂破碎带进入深循环系统，在盆地中心深部热岩加热，于构造破碎带、砂砾岩层及岩性接触带附近形成可供开采的地热流体。

储热层主要有两个：第一储热层位于白垩系义县组陆相碎屑岩与志留-奥陶系变质岩角度不整合接触面，第二储热层位于白垩系九佛堂组地层与义县组地层平行不整合接触面，组成上述两个储热层主要岩性为砾岩和含砾砂岩，泥质含量较低，孔隙度较高，透水性较好，构成了较理想的热储含水层。此外，在F1、F3、F5断裂带附近（尤其是上盘），推测其破碎带内应存在地下热水的良好运移通道和赋存空间，上述热储层（带）在该三条断裂带处赋水性更好。另奥陶—志留系变质岩如存在古风化壳，则亦应是较好的储热层。

4、结语

普查区地热类型属于沉积盆地传导型地热，其西侧为康平背斜，东侧为大洼郝官屯背斜，南侧为赤峰-开原超岩石圈断裂，构成地热田的东西南边界。地下水深循环是形成地热的主要因素。地表水经深循环，在充分吸收深部热量后，通过断裂和含水层导通赋存于热储层（带）中。断裂带（F1、F3、F5）和孔隙裂隙发育部位（砂砾岩层及岩性接触带）则更有利于地下热水的运移和富集。