郑州市城区地热地球物理特征

彭 妮，张富有

(河南省地质测绘总院，河南 郑州 450006)

郑州市城区地热地球物理特征

彭 妮，张富有

(河南省地质测绘总院，河南 郑州 450006)

地球物理勘探是地下水勘查的重要手段，通过分析郑州市城区地热地球物理特征，为开发利用本区域的地热资源提供地质资料依据。郑州市区激电测深勘探范围内，浅部100 m以上地层视电阻率和极化率比较高，是第四系含水砂层和砂砾石层的反映。新近系地层视电阻率和极化率较低，含水性不均。三叠系顶板埋深由西、南向东北逐渐增大，南阳路以西，火车站、郑汴路以南，三叠系顶板埋深600～900 m，南阳路以东，火车站、郑汴路以北，三叠系顶板埋深大于1 000 m，北环路以北大于1 200 m。即郑州市区京广铁路以东，郑汴路以北地区三叠系顶板埋深大，新近系深部含水层储水性能较好。

地球物理;地热;激电测深;含水层

地热资源具有清洁环保、节能高效和可再生性。它的开发和利用受到了世界各国人民的重视。对于城市建设十分需要，其开发利用具有光明前途和可观的经济效益。国家将可再生能源开发利用的科学技术研究和产业化发展列为科技发展与高技术发展的优先领域。有关数据显示，由于勘查程度偏低，我国虽拥有相当于500万 t吨标准煤的地热资源，但目前仅有不到1%被勘查利用，地热在能源结构中的比例还不足0.5%，在可再生能源法的推动下，我国地热资源的勘查利用必将进入快速发展阶段。郑州市有着丰富的地热资源，水量大，水温高。对郑州市城区地热资源进行地球物理勘查，弄清城市地热地质条件，对改善生态环境、提高人民生活质量、促进经济社会可持续健康发展都具有重要意义。

1 区域地质背景

1.1 地层岩性

郑州市区位于华北地层区豫东地层小区，地表全部被第四系所覆盖。郑州市西南部黄土倾斜平原与低山丘陵接触部位的三李一带沟谷中有寒武系中上统、石炭系中上统、二叠系上统及新近系零星出露。郑州市区地表出露地层主要为第四系全新统。钻孔揭露地层主要有更新统、新近系及三叠系。

1.2 构造

郑州市区位于中朝淮地台华北坳陷济源－开封凹陷开封次凹陷的西南部边缘地带，西南部与嵩箕台隆相毗邻，北部为山西台隆、汤阴断陷和内黄凸起，东北部为东明断陷和荷泽凸起，南部为通许凸起。

郑州市区位于开封次凹陷的西南部边缘地带，新生界沉积厚度500～2 200 m，其中，第四系沉积厚度 60～280 m，西南薄，东北厚。新近系沉积厚度400～1 900 m，与第四系沉积规律一致，西南薄，东北厚。

2 地球物理特征

为了弄清郑州市地热储层埋深及厚度，在州市区布设7条激电测深勘探剖面(图1)，控制面积120 km2，最小 AB/2极距3.2 m，最大 AB/2极距5 000 m。

2.1 A—A'剖面地层电性特征

沿北环路东西向布设，由 1#、2#、3#测点组成。该剖面AB/2极距178 m(约 100.0 m)以上，ρs值 ＞20Ω·m，极化率(ηs)为1% ～3%，反映有良好的含水砂层和砂砾石层。AB/2极距 237 m(约 140.0 m)以下，ρs值 ＜20Ω·m，2#测点AB/2极距 237～1 000 m，ηs＞2%，3#测点 AB/2极距 422～750 m，ηs出现高值，表明为良好的含水层段。剖面在 AB/2极距 1 334～4 500 m ρs值小于 10Ω·m，表明 900～2 000 m深度段含水性能较好。

图1 郑州市区激电测深剖面位置图

2.2 B—B'剖面地层电性特征

沿农业路布设，由 4#、5#、6#测点组成。该剖面 4#、5#、6#测点电性特征差异较大。反映70～200 m深度内，5#测点含水性能比4#、6#测点好。

4#测点 AB/2极距 1 334～2 500 m 的 ρs值 ＞20Ω·m，AB/2极距2 500 m以下 ρs值一般也都 ＞15Ω·m，仅在 AB/2极距 40 000～4 250 m，ρs值 ＜15Ω·m，表明 4#测点深部含水性能不如5#、6#测点好。

4#、5#、6#测点 AB/2 极距 1 000 m、1 778 m、2 250 m 开始抬升，推断的 4#、5#测点基岩埋深分别为 900 m、1 200 m，6#测点基岩埋深1 250 m。

2.3 C—C'剖面地层电性特征

沿建设路、东大街、郑汴路布设，由8#、15#测点组成。因受道路影响，AB/2极距237 m以上未能测量。8#、15#测点AB/2极距 562～2 500 m ρs值 ＜15Ω·m，反映在 500～1 200 m深度内岩层含水性能相对较好。8#、15#测点 AB/2极距3 000 m以下ρs值相对较高，为25～30Ω·m，表明深部岩层含水性能相对较差。

8#、15#测点 AB/2 极距 750 m、1 778 m ρs值抬升，推测基岩埋深8#、15#测点为900 m，基岩埋深西浅东深。2.4 D—D'剖面地层电性特征

沿航海路东西向布设，由 13#、14#、17#测点组成。AB/2极距100 m以上 ρs值相对较高，13#测点 ρs值为20～25Ω·m，17#测点 ρs值为 30～60Ω·m，且 ηs值也较高，反映浅部岩性为砂层，局部为砂砾石层。13#测点 AB/2极距133～1 000 m，14#、17#测点 AB/2极距 133 ～2 000 m，ρs值 ＜15Ω·m，等值线平直，表明地层岩性横向较稳定。

该剖面AB/2极距2 000 m以下，ρs值基本同步递增，由15Ω·m渐增至30Ω·m，等值线均匀平直，表明地层岩性横向较稳定，含水性能差异较小。深部ρs值20～30Ω·m主要是三叠系的砂岩，含水性能差。

13#测点 AB/2极距 1 334 m，14#、17#测点 AB/2极距1 778 m ρs值抬升，为基岩的反映，推测 13#测点基岩埋深700 m，14#、17#测点基岩埋深 700 m。

2.5 F—F'剖面地层电性特征

位于城区中部，呈近南北向，由 A—A'剖面1#测点、B—B'剖面 4#测点、C—C'剖面 8#测点、D—D'剖面 14#测点组成。14#、8#测点 AB/2极距 237 ～2 000 m，ρs值 ＜15Ω·m。其中，8#测点AB/2极距1 000～1 778 m形成一个ρs值 ＜10Ω·m的封闭圈，表明8#测点700～1 000 m深度有良好含水层。

AB/2极距 2 000 m 以下，14#、8#测点 ρs值由15Ω·m 逐渐增大至30Ω·m，而4#测点 ρs值由 20Ω·m逐渐减少至15Ω·m。

该剖面基岩埋深由北向南逐渐增大，14#测点为700 m，8#、4#、1#测点为 900 m。

2.6 G—G'剖面地层电性特征

位于城区东部，呈近南北向，由 D—D'剖面 17#测点、C—C'剖面 15#测点、G—G'剖面 9#测点、B—B'剖面 6#测点、A—A'剖面3#测点组成。AB/2极距 100 m以上，17#测点、6#测点、3#测点 ρs值较高，为20～60Ω·m，分别形成向南开口和向北开口的半封闭圈，但ηs值不高，表明三个测点浅部砂砾石含水性能差。9#测点 AB/2极距100 m以上，ρs值 ＜15Ω·m，且 ηs值 ＞3%，反映9#测点浅部含水性能较好。

该剖面各测点，ρs值从 AB/2极距422 m开始下降。其中，17#测点、15#测点、9#测点在 AB/2极距 422～2 000 m 的ρs值 ＜15Ω·m，而 6#测点、3#测点 AB/2极距 422～5 000 m的ρs值都 ＜15Ω·m，形成一个向东北开口的半封闭圈，并在AB/2极距2 000～2 500 m及3 500～5 000 m之间，还形成几个ρs值＜10Ω·m的低阻半封闭圈。AB/2极距大于2 000 m 时，17#测点、15#测点、9#测点 ρs值相对较高，为 20 ～ 30Ω·m，反映17#测点、15#测点、9#测点深部含水性能差。而6#测点、3#测点的 ρs值 ＜15Ω·m，反映 6#测点、3#测点深部含水性能好。

该剖面从南向北基岩面埋深逐渐增大，17#测点、15#测点、9#测点、6#测点、3#测点基岩埋深分别为 700 m、900 m、1 100 m、1 250 m、1 300 m。

3 结论

郑州市区激电测深勘探范围内，浅部100 m以上地层视电阻率和极化率比较高，是第四系含水砂层和砂砾石层的反映。新近系地层视电阻率和极化率较低，含水性不均。三叠系顶板埋深由西、南向东北逐渐增大，南阳路以西，火车站、郑汴路以南，三叠系顶板埋深600～900 m，南阳路以东，火车站、郑汴路以北，三叠系顶板埋深 ＞1 000 m，北环路以北 ＞1 200 m。即郑州市区京广铁路以东，郑汴路以北地区三叠系顶板埋深大，新近系深部含水层储水性能较好。

［1］卢玉北.地热资源开发与问题研究［M］.郑州:黄河水利出版社.2005.

［2］田东升，张青锁.河南省郑州市区地热资源普查与开发利用保护［R］.郑州:河南省地质环境监测院.2006.

Geophysical Characteristics of Geothermal in Zhengzhou

PENG Ni，ZHANG Fu － you
(Geological Surveying and Mapping Institute of Henan Province，Zhengzhou 450006，Henan)

Geophysical exploration is the important method for groundwater exploration，the article is based on analysis of geothermal geophysical characteristics providing geological data base for the development and utilization of geothermal resources in Zhengzhou City. Zhengzhou urban electrical sounding exploration within，shallow above 100 m apparent formation resistivity and chargeability is relatively high，the Quaternary water－bearing sand and gravel layer reflection. The Neogene strata resistivity and chargeability is low，water of inequality. Triassic roof depth by on the west，South to northeast increases gradually，train station，Nanyang road to the west，ZhengBian Road to the south，the Triassic roof depth of 600～900 m，east of Nanyang Road，train station，to the north of ZhengBian Road，Triassic roof depth greater than 1 000 m，North Ring Road to the north of greater than 1 200 m.Triassic roof is deep from the east of Jingguang Railroad to the north of Zhengbian Road，water storage performance of aquifer is rich in Deep Neogene.

Geophysical;Geothermal;Electrical sounding and Aquifer

TK521.+33

A

1004－1184(2012)05－0024－02

2012－05－11

彭妮(1984－)，女，湖北荆州人，助理工程师，主要从事水工环工作。