山西断陷带地热资源特点与分布特征

常青

摘  要：山西断陷带属浅、中埋藏型中低温地热资源分布区，具有控热断裂多期活動、多套热储分布复杂的特点。综合分析、对比山西断陷带五大盆地地热田地热地质条件与已调研地热田地热井/钻孔数据，解析山西断陷带四套热储的分布特征。

关键词：山西断陷带;地热资源;地热分布

1 概况

山西断陷带北接阴山隆起，南连渭河盆地，东临太行山隆起，西接吕梁山隆起，是鄂尔多斯块体周缘断陷盆地系中形成最晚的盆地带。山西断陷带由一系列呈NE～NNE向的断陷盆地组成，在平面上呈“S”型分布，自北向南依次为大同盆地、忻定盆地、晋中盆地、临汾盆地、运城盆地 [1-3]。

2 山西断陷带总体地热资源特点

山西省属浅、中埋藏型中低温传导～对流型地热资源分布区，地热资源分布丰富，总体上可划分为隆起山地型和沉积盆地型两大类地热资源[4-5]。其中沉积盆地型地热资源主要赋存于山西断陷带，具有控热断裂多期活动、多套热储分布复杂的特点（表1）。

3 山西断陷带地热资源分布特征

3.1 大同盆地地热田

大同盆地地热田主要受口泉大断裂、六棱山大断裂、恒山大断裂控制，内部主要发育以NE、NW为主的断裂。盆地自北向南分为六个次级构造单元：阳高-天镇凹陷、怀仁凹陷、黄花梁陷隆、后所凹陷、浑源断阶、朔州断阶。盆地内自下而上主要沉积太古界、新生界地层，仅在朔州断阶内保留古生界地层，推测部分地区可能保留有侏罗系和下白垩系地层。

大同盆地地热田区域内主要发育三套热储层（1）元古界-太古界变质岩裂隙型热储，岩性主要为片麻岩，热储厚度100～200m，盖层为上覆新生界松散岩类，热储主要发育在阳高-天镇凹陷、黄花梁陷隆、怀仁凹陷内。（2）古生界奥陶系岩溶型灰岩热储，盖层为上覆古生界石炭-二叠系和新生界地层，主要发育在朔州断阶内，已调研地热井1口，出口水温温25℃，水量8 m3/h。（2）新生界砂岩孔隙型层状热储，在大同盆地内普遍发育。

3.2 忻定盆地地热田

忻定盆地北部以恒山隆起与大同盆地相隔，南部以石岭关隆起与晋中盆地相隔。边界断裂主要由五台山北麓断裂、系舟山北麓断裂、云中山东麓断裂和恒山南麓断裂组成。盆地划分为三个次级构造单元：代县—原平凹陷、定襄凹陷和金山陷隆。忻定盆地内自上而下主要沉积太古界、下元古界、新生界地层。

忻定盆地主力热储为元古界、太古界变质岩系裂隙型热储，已调研地热井17口，主要分布于奇村、顿村地热田，出口水温35～71℃，水量3～80 m3/h。

3.3 晋中盆地地热田

晋中盆地位于山西断陷带中西部，北部以石岭关隆起与忻定盆地相隔，南部以灵石隆起与临汾盆地相隔。盆地边界主要受东边山断裂、交城断裂、三泉断裂、洪山—范村断裂等活动断裂控制。晋中盆地自北向南划分为五个二级构造单元：太原凸起、交城凹陷、祁县凸起、东部断阶、西部断阶。晋中盆地内自下而上沉积有太古界、元古界、古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系，中生界三叠系、侏罗系，新生界地层。

晋中盆地内主要发育三套热储层：（1）寒武-奥陶系岩溶型热储，热储岩性为灰岩及白云岩，顶面标高-6000～750m，盖层为上覆石炭-二叠系、中生界及新生界地层，热储主要发育在太原凸起与祁县凸起，已调研地热井80余口，集中于太原西温庄地热田，出口水温集中于35～60 ℃，水量40～120 m3/h。（2）二叠-三叠系碎屑岩裂隙型层状热储，盖层为上覆新生界地层，主要分布于交城凹陷和祁县凸起，已调研地热井3口，出口水温28～60 ℃，水量35～64 m3/h。（3）新近系孔隙型层状砂岩热储，在晋中盆地内广泛分布。

3.4 临汾盆地地热田

临汾盆地北部以灵石隆起与晋中盆地相邻，南部以峨眉隆起与运城盆地相隔。临汾盆地发育多组断裂，其中NNE-NE向断裂多为控制盆地边界的重要断裂，主要有罗云山山前断裂、霍山山前断裂、峨眉台地北侧断裂。盆地自北向南划分为霍州斜坡、临汾凹陷、塔尔山陷隆、河津-侯马凹陷。临汾盆地内自下而上主要发育太古界、元古界、古生界寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、中生界三叠系、侏罗系、新生界地层。

临汾盆地内主要发育三套热储层，分别是：（1）寒武-奥陶系岩溶型热储，热储岩性为灰岩及白云岩，顶面标高-4000～600m，盖层为上覆石炭-二叠系、中生界及新生界地层，主要发育在临汾凹陷与河津-侯马凹陷，已调研地热井/钻孔21口，集中于河津地热田和侯马-曲沃-翼城地热田，出口水温27～75 ℃，水量32～75 m3/h。（2）二叠系、三叠系碎屑岩裂隙型层状热储，该套热储局部发育，主要分布于临汾凹陷内，已调研地热井1口，出口水温42 ℃。（3）新近系孔隙型层状砂岩热储，在盆地内广泛分布，已调研地热井7口，分布于临汾市和河津市，出口水温45～60 ℃，水量20～70 m3/h。

3.5 运城盆地地热田

运城盆地位于山西断陷带最南部，西部与渭河盆地相连，整体呈NE-NEE向。运城盆地边界断裂为中条山西北麓断裂、峨眉台地南侧断裂。运城盆地自下而上沉积有太古界、元古界、古生界寒武系、奥陶系、新生界地层。盆地内沉积了巨厚的新生界地层，厚度可达6000m，下伏基岩以寒武-奥陶系为主。

运城盆地内主要发育两套热储层，分别是：（1）寒武-奥陶系岩溶型热储，热储岩性为灰岩及白云岩，热储顶面标高-4000～0m，热储厚度500～1000m，盖层为上覆新生界地层。（2）古近系、新近系孔隙型层状砂岩热储，盖层为上覆第四系地层，热储在运城盆地内广泛分布，已调研地热井/钻孔8口，出口水温25～68 ℃，水量30～160 m3/h。

4 结语

1、山西断陷带属浅、中埋藏型中低温地热资源分布区，具有控热断裂多期活动、多套热储分布复杂的特点。

2、分析、对比山西断陷带五大盆地地热田地热地质条件与已调研地热田地热井数据，解析四套热储层的分布特征，其中新生界孔隙型层状热储主要分布于大同、晋中、临汾、运城盆地，二叠-三叠系裂隙型层状热储局部分布于晋中、临汾盆地，寒武-奥陶系岩溶型热储主要分布于山西断陷带晋中、临汾、运城盆地，元古界、太古界变质岩裂隙型层状热储主要分布于山西断陷带大同、忻定盆地。

参考文献

[1]  邢作云，赵斌，涂美义，等. 汾渭裂谷系与造山带耦合关系及其形成机制研究[J].地学前缘，2005，12（2）：247-262.

[2]  吴奇，许立青，李三忠，等. 华北地块中部活动构造特征及汾渭地堑成因探讨[J].地学前缘（中国地质大学（北京）：北京大学），2013，20（4）：104-114.

[3]  孟令超，吴芳，马述江. 山西断陷盆地成因机制分析[J].华北水利水电学院学报，2013，34（5）：72-76.

[4]  马汉田，白雪峰，黄存宝，等. 山西省地热资源现状调查评价与区划 [R]. 太原：山西省地质调查院，2015.

[5]  韩颖，白雪峰，张欣. 山西省地热资源及其开发利用模式探讨[J].中国地质调查，2018，5（5）：13-20.