辽宁省新民市大民屯地区地热资源前景分析

丁志刚

(辽宁省地质矿产研究院，辽宁 沈阳 110032)

1 区域地质背景

研究区大地构造位置处于中朝准地台(Ⅰ)、华北断坳(Ⅱ)、下辽河断陷(Ⅲ)、辽河断凹(Ⅳ)的中北部，属大民屯新生代盆地地热成矿区下辽河断陷是在华北地台基础上形成的中、新生代坳陷，位于华北地台的东北隅，是辽冀台向斜的一部分，其东侧是辽东台背斜，西接燕山台褶带，北靠内蒙地轴东缘，南临辽东湾。大致呈北东向展布。

1.1 地形地貌

研究区地貌类型由山前倾斜平原和冲积平原组成。山前倾斜平原海拔高程30～35m左右，坡降0.5‰～0.7‰。河流冲积平原，绝对高程低于25～30m，溪渠成网，且多积水，形成团结湖水库。山前倾斜平原和冲积平原地势平坦，地形东高西低。

1.2 地层和岩石

大民屯断陷基底是太古界及下元古界的一套复杂变质岩系组成，盖层主要由中上元古界、古生界、中生界和新生界沉积层组成[1]。

中上元古界、下古生界自下而上有长城系、蓟县系、青白口系、寒武系和奥陶系，总厚度达6000余m。研究区普遍缺失晚奥陶统、下古生界志留系、泥盆系以及上古生界下石炭统沉积。中生界仅在山间洼地有充填式沉积岩性以砂砾岩、砂岩、泥岩、中酸性火山岩为主。

新生界为一套陆相碎屑沉积，从始新统至渐新统以湖相沉积为主，主要为暗色泥岩及碳质泥岩与砂岩互层(是此次工作研究的主要目的层)。分述如下：

房身泡组：主要为一套灰黑、灰绿色玄武岩与棕红、紫红色泥岩，部分玄武岩蚀变较严重。

沙河街组四段：受区域构造西北高、东南低的影响，此段地层自西北向东南逐渐变厚，而且厚度变化大。岩性为浅、灰白色砂砾岩，含砂砾岩、砂岩与灰褐色泥岩。

沙河街组沙三段：是整个大民屯凹陷最为发育的一套地层。其厚度大到占第三系地层总厚度的三分之一以上。岩性为砂岩与泥岩互层、泥岩、暗色灰岩夹碳质泥岩与浅灰色砂岩。厚度1000～1400m。

沙河街组一段：岩性组合为砂泥岩互层，地层厚度400～600m。

东营组：地层厚度在300～400m之间，岩性组合为砂泥岩互层。总体上砂层厚度大于泥岩厚度，砂层粒度较粗，多为砂砾岩，含砂砾岩。泥岩质不纯，普遍含砂，颜色为绿、灰、棕红色。此组地层与下伏的沙一段呈假整合接触。

上第三系及第四系：由于此段地层厚度较薄，在200～250 m之间，所以大民屯地区的石油探井均没将上第三系顶界与第四系底界划分出来。岩性以砾石层、砂砾层为主，夹少量杂色黏土层。上第三系底界与下伏的东营组地层呈角度不整合接触。

第四系岩性为粉砂夹黏土、含泥砾石与砂砾石互层。

1.3 地质构造

辽河断陷属于华北地台北部的一部分，介于各个构造性质不同的大地构造单元之间，东临辽东隆起区，西接燕山-辽西褶皱带，北达内蒙地轴东段与松辽盆地相隔，南部倾入辽东湾与渤海盆地相连。可划分为六个二级构造带，每个构造带又可分为数个三级构造单元。二级构造单元自西至东为西部凸起带、西部凹陷带、中央凸起带、东部凹陷带、东部凸起带、大民屯凹陷带。辽河断陷中生代以前的构造运动以地台型稳定的整体升降为主，中生代后期，构造运动比较活跃，老的格局开始解体，构造线方向由近东西向转为北东向，初步形成了凹凸相间的基本构造格局。新生代早期则经历了以箕状断陷为特征的断陷活动，晚期断陷活动趋于消失。从中晚元古代至新生代大体经历了四个不同运动形式的发展阶段。

1.3.1 中晚元古代至古生代区域稳定沉降阶段

在太古界及下元古界变质岩系基底之上，沉积了一套主要由碳酸盐岩组成的中上元古界地层。元古代末期地台整体上隆，经历了较长时间的侵蚀，至早寒武世中期，研究区又开始下降，沉积了厚度、岩性均较稳定的碳酸盐岩夹泥页岩。中奥陶末期的加里东运动使研究区抬升，缺失志留系和泥盆系沉积，到中石炭世又开始下降，接受了石炭至二叠纪海陆交互相沉积，二叠纪末的海西运动使该区又整体抬升，导致区内部分地区缺失三叠系。本阶段构造运动最主要的特点是表现为区域升降。

1.3.2 中生代隆起褶皱阶段

该阶段为印支和燕山构造期，由早期的稳定区转化为活动区，构造活动强烈，主要表现为褶皱、断裂和岩浆活动。研究区在早中白垩世已经产生一个北东向地壳隆起带，地层时代由轴部向冀部逐次变新。在褶皱的同时，发育了一系列的北东、北西向断层，由于北西向断裂的分割，一些末陷落的断块将凹陷分隔开来，成为短地堑断续相连。构成了白垩系盆地沿隆起两侧串珠状分布的格局。伴随断裂活动有强烈的火山活动，隆起阶段的凹陷多为山间盆地，形成陆相碎屑含煤建造。局部有浅水湖盆发育。

1.3.3 早第三纪断裂凹陷发育阶段

新生代喜山运动表现为强烈的断块升降运动。早第三纪开始，古新世基本上继承了燕山运动末期的构造面貌，从始新世晚期开始，构造运动进入了一个新的发展阶段，在中生代网格状断裂的基础上，又产生了一系列张性正断裂，将地壳切成更破碎的地块，如营口-佟二堡断裂、台安-大洼断裂的活动将原来分割的短小凹陷逐渐变成连通的狭长凹陷，且由浅变深。如西部凹陷、东部凹陷、大民屯凹陷，各凹陷内均沉积了巨厚的早第三系湖、河相碎屑岩，并伴有多期的火山喷发。在断裂带附近的近物源区，发育了以扇三角洲为代表的砂岩体，曙光、大民屯等山头被掩埋，形成了“古潜山”。

1.3.4 晚第三纪-第四纪区域凹陷阶段

在早第三纪时由于地下能量大量释放，岩浆大量喷溢，沉积盖层厚度不断增加，使地球内部物质达到暂时平衡，在原来的沉陷带内岩浆活动、断裂活动处于一个稳定状态。辽河盆地为一个较宽阔的凹陷，火山岩喷发仅局限于大平房部分地区，现代地震位于盆地的东侧等现象，都说明了裂谷活动并没有停止，而是以另一种形式，缓慢的速度继续发展。

晚第三纪时，盆地整体凹陷，凹陷较平坦，凹陷沉降中心由北向南转移，盆地范围扩大，沉积物超覆于第三系之上，岩性比较单一，平面分布稳定，岩性为厚层状砂砾岩和砂泥岩互层。第四纪时，沉降范围进一步扩大，盆地内主要沉积物为松散堆积物。

大民屯凹陷位于辽河断陷盆地的东北端，轴向北东，长约50km断陷，凹陷内断裂发育，地质情况比较复杂。整个凹陷被老边-前当堡、三台子-东胜堡、边台-韩三家子三条北东向基底断层四分(归属于郯庐断裂西支，岩石圈断裂)。东为曹台-老边断层，中为法哈牛-东胜堡断层，西为大民屯-前当堡断裂，组成大民屯-前当堡、静安堡-东胜堡、法哈牛-韩三家子隆起带和网户屯斜坡带及三台子、东胜堡洼陷。凹陷基底的主体为太古界。北部有元古界，西侧和南部为中生界。基底断层发育，断层和基底的起伏对古潜山与上覆地层构造起到了重要的控制作用。

1.4 水文地质条件

研究区地表第四系含水层类型为松散堆积层孔隙水，分布比较稳定，具有供水意义的孔隙潜水(Q3-4)，水量丰富，单井涌水量1000～5000t/d。中下更新统水量中等，含水层不稳定，单井涌水量50～1600t/d。第三系为研究区主要热储含水层，含水类型为碎屑岩孔隙裂隙层间水，单井涌水量26～700t/d。下伏地层为中生界侏罗系，水量较小，单井涌水量10～400t/d[2]。

2 地热地质条件

研究区所处构造位置为下辽河断陷，为地幔隆起带，为新生代断陷盆地。第三系沙河街组及东营组由多套砂泥互层沉积旋回组成，其中沙河街组沉积厚度大，沉积旋回多，其中砂层，泥层具有可分别作为热储及盖层的条件，上第三系大民屯前当堡断裂可以作为普查区地热田的控热导水构造，地温梯度2.81℃/100m～2.99℃/100m，平均2.9℃/100m。下第三系水层封闭性好，具有形成地热田的条件，地热梯度2.35℃/100m～4.12℃/100m,平均地温梯度3.18℃/100m。区内东营组含水层发育但由于埋深浅，水温一般低于30℃，沙一段含水层埋深在1000～1150m，沙一段上部西部比东部发育，沙一段下部东部比西部发育，水温30℃～45℃，沙三段含水层埋深在2050～2500m，分为上下两个含水层段，下段为前当堡地区主力油气层段，水温在60℃～80℃，含水段由西北向东南方向减薄[2]。由上可知区内地热的钻探开发难度不高，在经济、技术条件上可行。

3 结论

大民屯凹陷热储层主要为下第三系沙河街组、东营组碎屑岩(砂岩、砂砾岩及泥质砂岩)，盖层为上第三系馆陶组、明化镇组。地温梯度一般2.35℃/100m～4.12℃/100m，前当堡地段地温异常表现明显，据沈169号井测温资料，下第三系东营组800m井深地温为34.3℃；沙一段1300m井深地温52.4℃，3400m井深地温达130.9℃。在沙四段泥岩与房身泡组火山岩界面处地温梯度突增至6℃/100m。砂岩孔隙度为18%～30%，渗透率1～2825×10-3μm2，单井涌水量达1000m3/d以上[4]。

因此，在该地区施工地热井2000m以内即可获得很好的地热资源，勘查前景十分看好。

[1] 辽宁省地质矿产勘查局. 辽宁省区域地质志[M].北京：地质出版社，1989.

[2] 辽宁省化工地质勘查院.下辽河西部凹陷天然碱普查报告[R].2005.

[3] 辽宁省地质矿产勘查局.辽宁省地热资源调查评价报告[R].2007.