简论恩格贝地区地热资源的形成条件

王存良 樊友丽 曹春山 王学胜

内蒙古自治区第二水文地质工程地质勘查院 鄂尔多斯 017000

简论恩格贝地区地热资源的形成条件

王存良 樊友丽 曹春山 王学胜

内蒙古自治区第二水文地质工程地质勘查院 鄂尔多斯 017000

恩格贝作为国家级地质公园，国家4A级旅游景区，对其所在地区进行地下水勘查与开发意义重大。在研究恩格贝地区的地质、构造、物探等资料的基础上，分析地热田的形成的热源、盖层、热储层和通道等地热地质条件，为恩格贝开发区地热资源开发积累了成功经验。

恩格贝；地热

恩格贝地处黄河南岸、库布其沙漠中段，内蒙古自治区鄂尔多斯市达拉特旗乌兰乡境内。恩格贝示范区已被列为国家生态建设示范区、国家4A级旅游景区、全国首批低碳国土实验区、全国农业生态旅游示范点、国家级地质公园恩格贝园区和自治区文化产业示范基地。在该地区进行地下热水进行勘查与开发，将成为恩格贝示范区经济增长又一个新的亮点，对恩格贝示范区的经济发展走向良性循环奠定基础。

1.地层构造

1.1 地层

1.1.1 太古界乌拉山群上部岩组（Arwl）

地热钻孔揭露其岩性为块状花岗片麻岩和长石、角闪石片麻岩，片理清晰，在节理面上可见氧化铁和方解石脉。地热钻孔揭露其顶面埋深1800～2000m，

1.1.2 白垩系下统（K1）：揭露顶面其埋深大于1500～1660m，厚度300～400m，岩性主要为棕红色、黄褐色、青灰色泥质砂岩与砂质泥岩互层，泥质含量偏高，透水性差。

1.1.3 新近系上新统（N2）

新近系顶面埋深546.9m，厚度949.7m，上部以浅黄色、黄白色、灰白色、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、泥岩为主，下部以浅黄色、灰白色细砂、中砂与浅黄色、黄褐色泥质粉细砂岩、砂质泥岩、泥岩互层，泥质胶结，透水性较好。

1.1.4 第四系（Q）

中更新统（Qp2）：其顶面埋深152.3m，层厚394.6m，岩性主要为浅黄色、黄褐色细砂、中细砂、粉细砂，夹数层浅黄色、黄褐色泥质粉砂、粉质粘土、粘土。

上更新统和全新统（Qp3+h）：主要为河湖相和河流相沉积物，厚度90～161.58m，岩性为冲积洪积相沉积物，岩性主要为冲洪积砂砾石夹粘性土层。在恩格贝地区施工地热井厚度为152.3m，岩性主要为浅黄色、黄褐色粉细砂和黄褐色粘土。

1.2 构造

恩格贝地区位于呼包凹陷西南边缘区，存在以F1主断裂为主的断裂构造带，见图1，现将断裂构造分述如下：

图1 恩格贝地区构造纲要图

1.2.1 F1断裂为昭君坟—建设沟断裂，是兰阿断裂的一段，是区域性断裂。该断裂由昭君坟通过二道水泉到建设沟一线，该断层为走向北东、倾向南东、倾角较陡（约70—80度）的正断层，断距约470m，推测为兰阿大断裂向西南的延伸部分。兰阿断裂以东为呼包坳陷，以西为包头隆起和白彦花坳陷。

1.2.2 F2断裂为张家圪卜—恩格贝断裂，该断裂为走向北西，倾向南西的正断层，倾角约为55°，断距约40～50m，该断层线附近存在破碎带和滑动面。

1.2.3 F3断裂、F4断裂和F5断裂为F1的次级断裂，由可控源音频大地电磁测深推断而得，为走向北东的正断层，其中F3断裂和F4断裂倾向南东，F5断裂倾向北西，其东西两侧的延伸长度及规模大小不详。

1.2.4 F6断裂为李销坤兑断裂，属于呼包盆地与乌兰格尔隆起分界线鄂尔多斯北缘断裂的一部分，该断裂以北为呼包盆地，以南为乌兰格尔隆起。该断裂以南地区即出露上新统和白垩系地层，以北10km左右的恩格贝N热3地热井，第四系厚度达到1500m左右。该断裂走向近EW，倾向N，倾角约78°，断层表现为一系列阶梯状正断层，以垂直差异运动为主。

2.恩格贝地区地热资源的分析

恩格贝地区属于沉积盆地型地热田，而该地区主要断裂构造（F1）及其派生断裂构造，构成了局部浅层地热向地面涌出的通道；新近系上部地层由于含水层和隔水层交互沉积，构成了该井主要的热储盖层；而新近系下部地层、白垩系地层构成了该井的热储层。根据以上分析认为工作区内具备地热形成的热、盖、通、热源四个基本条件。

2.1 热储层

工作区热储层为新近系下部地层和白垩系地层，其顶面埋深在1，200m～1，600m，其中共解释新近系热储层累厚102～131.6m，岩性以细砂岩为主，其次为中砂岩和粉砂岩，泥质含量较低，胶结差，松散，透水性好，其渗透率一般达到117.87-1038.3×10-3um2，热储层温度为42.1～45.6℃，是该区主要热储层。

解译的白垩系热储层厚度20.9～126m，岩性为主要为细砂岩，但胶结好，泥质含量高，透水性差，渗透率为61.2-253.29×10-3um2，渗透性变化较大，说明白垩系泥质含量和胶结程度变化较大，但整体低于新近系热储层。温度较高，达46～53.8℃，是本区的重要的热储层。

2.2 热储盖层

热储盖层起着隔热保温作用，能阻止地球内部的热能向地表传导和散失。工作区内热储盖层主要为新近系厚层泥岩，分布于深度为550m～1，200m，连续分布，岩性为泥质砂岩、砂质泥岩，透水性差，厚度达400m～650m，有效阻隔了下部热水与上部凉水，可以起到很好的保温作用。N热3地热井新近系地层上部泥岩段550m～1，200m平均地温梯度为1.48℃/100m，起到很好隔热保温作用，形成稳定热储盖层。同时第四系地层为粘土和粉细砂的互层，也有较好保温性能。

2.3 通道

该区区域上曾经过多期次的构造运动，昭君坟—建设沟断裂（F1断裂）穿过工作区，沿该断裂有一系列的上升泉出现，泉水水温一般12—15℃，最高可达16℃。这说明F1断裂提供了本区一定深度内的热水向上运移的通道，但从大的区域来看，这种断裂形成的通道，影响的范围有很有限，一般仅局限于断裂带沿线的个别点有地热异常出露；沟通的深度有限，仅局限在较浅的深度范围内，新近系热储层被厚达400m以上的泥岩较好的封存，因此该区的地热是盆地型的地热增温型，地热通过热传导赋存在热储盖层以下地层中。

2.4 热源

热源主要包括热源和水源两部分。从井温测量结果表来看，井底温度54.7℃，全井地温梯度为1.55℃/100m，其中0～550m平均地温梯度仅为1.03℃/100m，随着深度的增加，地热增温率也在增加，到1860～2000.6m太古界片麻岩地层时平均地温梯度达到2.27℃/100m，说明地热田热能由地球深部热能传导而来。工作区位于呼包盆地的西南边缘，新近系中存在巨厚层的泥岩，上下补给比较困难，补给条件差，其地热水主要为沉积时封存的地下水。

2.5 热水水质

通过对热矿泉水中钾、钠、钙、镁等53个热矿泉水项目分析，水质类型为Cl－Na型水，矿化度6.346-9.38g/l，为锶型温泉水，可用于洗浴、温室、养殖等。

3.结论

恩格贝地区位于呼包凹陷的西南边缘地区，属于层状分布的盆地型地热，热储层主要为新近系下部胶结差的细砂岩和白垩系泥质含量偏高的砂岩，热储层以上为新近系上部冲湖积相的砂质泥岩和泥质砂岩地层，为巨厚层的隔水层，能起到很好的保温效果，为热储盖层。该区的地热是盆地型的地热增温型，地热通过热传导赋存在热储盖层以下地层中。该地区热水为锶型温泉水，可用于洗浴、温室、养殖。