冀西北地热资源成因类型及地质特征

廉兴茂

摘要 张家口地区地热田（点）与断裂构造关系密切，通过对地热田（点）分布位置、地热地质条件和成因类型分析，认为该区地热成因类型主要分为深埋封闭型（I型）和火山岩余热型（Ⅱ型），通过分析典型地热田地质特征，对进一步勘探开发地热资源提出建议。

关键词 地热；地热构造；成因类型；张家口

地热作为一种可再生资源，以其在供暖、疗养、养殖、旅游等多方面的用途，备受人们关注。张家口地区地热资源丰富，分析研究其地质条件、地热构造和成因类型分析，对于未来勘探、开发、利用和保护地下热水资源，具有指导意义和实际意义。

1.地热背景

1.1地热资源分布

张家口地区地热资源主要分布于坝下盆地和中低山地中，点多面广，地理分布范围跨度较大。通过对怀来、赤城、阳原、蔚县、涿鹿、宣化各地地热资源不完全统计，共发现水温≥25。地热田（点）12处（图1）。

1.2地热地质条件

1）地层。根据以往勘查和研究成果，张家口地热田（点）多位于新生代断陷盆地中。断陷盆地上覆盖层为厚层新生界地层（固结、半固结或松散沉积物）、中生界火山碎屑岩和煤系地层；下伏地层多为古生界、元古界海相沉积地层。盆地深埋古生界、元古界地层为主要地热储层，上覆厚层中、新生界地层提供良好封闭条件。

2）构造。研究区地热田（点）分布宏观上受近东西向尚义赤城深大断裂和北北东向大河南大海陀深断裂影响，实际位置与次级断裂构造（下花园断裂、桑干河断裂、蔚县延庆断裂）关系密切，区域上呈北东东南西西向带状展布。且多分布在北北东、东西、北西向断裂的复合部位。

多组断裂构造交汇处，裂隙纵横交错，岩石破碎，构造应力相对释放，压力相对减少，为深部地热流体向上迁移，提供了良好空间。新构造运动，尤其是继承性断裂构造切穿了巨厚层上覆新生代沉积物，为深埋热源的上移创造了最直接条件。

3）岩浆岩。燕山期中酸性岩体、火山岩内，岩体、火山岩与太古界变质岩接触带，特别是构造与岩体、火山岩复合交汇处是地热田（点）分布的有利场所。

2.地热特征

2.1地热成因类型

张家口地区地热田（点）的总体分布与断裂构造形影相随，息息相关，断裂构造是其主要控制因素。地下热水成因类型为板内地热隆起断裂型。地热田（点）浅部无近代火山或岩浆热源，根据热源来源，结合实际勘查成果，可进一步分为深埋封闭型（I型）和火山岩余热型（II型），典型代表分别为怀来后郝窑地热田和赤城汤泉地热田。

2.2地热田（点）地质特征

研究区主要地热田（点）已发现12处，水温在20℃～88℃之间，东部地区受燕山期岩浆活动影响，水温较高，一般为40～C～60℃，最高可达88.6℃，属低温温热水和低温热水；西部主要为断裂深循环热水，上升后与上覆新生代盖层中冷水混合，水温较低，一般小于40℃，最高42℃，属低温温水。地热田（点）地热地质特征及水化学特征见表1。

3.典型地热田

3.1怀来后郝窑地热田（I型）

后郝窑地热田位于怀来新生代断陷盆地内，地层由老到新分别为：太古界片麻岩、元古界长城系海相沉积地层、中生界侏罗系熔结凝灰岩、新生界厚层沉积物。

地热田大地构造位置位于北北东向大河南大海陀深断裂和北东东向蔚县延庆断裂的西北侧（图1）。通过重力、人工地震和电法测量，在热田范围内共发现3组12条断裂，多为隐伏型，只在局部地段有出露。断裂构造复杂多变，按走向分为北西、北东东和北北东向三组构造断裂带，上述三组断裂带构成地热田边界，地热田被其切割成不规则北西向展布的菱形四边形。

北西向断裂构造为控热主干断裂，其西南侧为太古界片麻岩，东北侧为中生界侏罗系熔结凝灰岩，在与北东东、北北东向断裂交汇处，岩石破碎，张性羽状构造裂隙发育，形成地下热水富集带和上涌通道。晚新生代以来，断陷盆地内堆积了巨厚沉积物，新近系河湖相粗粒沉积物构成了下部储热层，基岩深部热水沿断裂裂隙上涌进入新近系储水层，又依次顶托补给，储存于第四系含水层中（图2）。

3.2赤城汤泉地热田（II型）

汤泉地热田出露地层主要为燕山期巨斑状花岗岩，山间沟谷和山坡低洼处为第四系冲洪积、坡积。大地构造位置位于东西向尚义

赤城深大断裂与北北东向大河南大海陀大断裂交汇部位的西南侧（图1），区内现已发现断裂构造15条，根据断层走向分为北东北北东向和北西北北西向两组，所有断层均属高角度断裂。

区内共发现泉点9处（4处水温>25℃），位置严格受断裂构造控制（图3）。F12和F13分别控制张38号泉和张37号泉；F3、F14和F15交汇处见张33号、张36号泉；F4属张性断裂，F5属压性断层，在断裂带出露张39号和张40号泉。

汤泉地热田为典型火山岩余热型地热田，基岩断裂交错处，泉点集中。泉水最高温度60℃，温度与断裂倾角关系密切，倾角陡，断裂切割岩体深度大，水体深循环途径长，受火山余热影响久，水温较高；反之，水温较低。

4.结论

通过对张家口地区地热田（点）分布、地热地质条件、成因类型和典型地热田地质特征分析，得出如下结论：1）含巨厚层新生代沉积物断陷盆地、燕山期花岗岩与多组断裂交汇处，是地热资源富集的最佳储热构造部位；2）I型地热田深循环地下热水温度较高，在静水压力作用下，热水沿断裂带上涌进入新生代松散储水层内，在该处有常溫地下水混入而使水温明显降低，以后该类型地热勘探可考虑深孔钻探；3）由于区域性降雨量的减少和过量开采，多处地热田（点）热水流量都有所减少，对地热资源的保护应引起重视。