辽宁省绥中县明水满族乡地热勘察方法及其效果

姜 华 李焕超 智喜如

辽宁省第九地质大队，辽宁 铁岭 112000

引言

地热资源是集热、矿、水三位一体的清洁而宝贵的矿产资源，它埋藏于地下，受控于特 殊的地质条件，以水为介质把热带到地表的温泉水，为人们利用，具有开发成本低、纯天然、不污染、安全卫生等诸多优点。

进入21世纪，随着市场经济的发展，人们物质文化生活水平的不断提高及旅游业的兴起，同时环境保护意识也不断增强，开发利用地热资源成为人们关注的热点，出现了快速发 展的势头。目前开发地热已成为一种产业，是政府、企事业单位和企业家在考虑经济上是否 可持续发展的战略选择。

绥中县明水满族乡辽西走廊的西北部，具有地热资源优势，其辖区内的新庄子有地下热水 出露点，水温度可达20℃～50℃不等，地下热水的矿化度和总硬度较低，含有氧、银等对人体有益的元素，达到医疗矿水浓度要求，是辽宁省内最好的热矿泉之→，具有广阔的开发远景。

1 背景条件

1.1 地形地貌

勘察区位于狗河中游，新庄子地段地貌属狗河河谷及坡洪积裙据，地形北东高西南低，地面标高多在116m～121m之间，地面坡降为3.5‰～5.5‰，东部为剥蚀低丘的边坡，最高海拔 280.5m。

1.2 地层与岩石

(1)前第四纪地层与岩石。

勘察区出露的前第四纪地层与岩石主要见有太古界混合花岗岩，中生界白垩系义县组流 纹岩及燕山晚期流纹斑岩。

(2)第四纪地层。

区内第四纪地层分布于狗河河谷及丘陵前裙据地带，出露标高146m～90m，按其成因类 型可分为坡洪积物和冲洪积物。

1.3 地下热水分布及出露特征

调查区的地下热水主要分布于新庄子和下屯地段。按地下热水赋存条件可分为基岩脉状 裂隙热水和第四系孔隙次生热水。

新庄子地段热水点有两处，一处位于新庄子东南角，地貌单元属丘陵前坡洪积裙裾的前 缘地带。最初该热水点曾以泉形式分布，后扩泉成井，利用温水养殖，井深6.0m。上部盖层为5.5m厚的含碎石亚粘土，下部0.5m为碎石混土，底部为白垩系流纹岩破碎带，该热水点水温42℃，涌水量小于100m3/d;新庄子地段另一热水点位于村南东约400m，地貌为狗河冲洪积阶地，该热水点是村民在挖井过程中发现的，当初挖井时，当挖至井深2m时见水，水温30℃，最后成井深度4.5m，揭穿了第四系松散层，底部为白圭系流纹岩，最后水温达到55℃。该热水点附近曾挖井数眼，水温一般在20℃～48℃，现被利用的热水井温度最高，水温最高可达52℃，日前主要用于洗浴，涌水量200m3/d。

2 勘察方法

2.1 技术路线

针对工作特点，考虑地热的形成条件和约束条件，勘察工作的开展的技术路线主要从基底、盖层、热储、厚度、梯度、岩性结构、边界条件等7个方面入手，进而分析其地热地质条件。

基底:了解基底的埋藏深度，岩性结构、构造及富水性等。

盖层:了解盖层的厚度、岩性，详细查明其分布、连续情况及保温性能。

热储:了解热储的分布面积、岩性、孔隙裂隙溶隙发育情况、厚度变化及边界条件，了解热储结构(包括热储、盖层、控热断裂及其互关系)及形态特征，分析热储、盖层、流体通道和热源等四大要素，初步建立热储概念模型。

厚度:主要为盖层及热储的厚度及其变化规律。梯度:通过对已有钻孔测温资料，计算地温梯度。

岩性结构:主要了解热储和盖层的岩性结构，对其构造发育情况、岩石的透水性及隔热层的保温性能等初步了解。

边界条件：了解地热流体的补给源和补给方式及补给途径等边界条件。

2.2 勘察工程布置

勘察区的热储呈脉状，地下热水属受断裂构造控制的对流型热水，按照《地热资源地质 勘察规范》 (GB111615-89)，地热勘察类型属中低温(II)类，II-2型地热田。所以勘察 要点是要查明控制热水的断裂构造分布，走向、倾向及产状。

根据工作思路和确立的技术路线，确定勘察方法:利用浅孔测温与综合物探方法，查清 勘察区内断裂及其产状、地层的孔隙、节理裂隙及水热蚀变发育情况，划分热储、盖层、导水及控热构造。因此，在项目实施过程中，在充分收集、研究、分析已有区域地质、水文地质、地热地质等方面资料基础上，开展地热异常和水化学场的调查，布设14个测温浅孔，圈定地热异常带，查明地温场的分布情况。布设物探工作查明控热构造、导热构造的性质、产状、规模、空间位置，为钻孔布设提供依据。在此基础上，进行钻探揭露，寻找深部地下热水。

3 勘察成果分析

3.1 地球物理特征

为查明区内隐伏构造特征及地下热水与构造分布的关系，物探工作运用多种方法进行综合探测，开展了电阻率联合剖面、对称四极电测深及大地电磁法等地球物理勘探工作。从不 同的物性参数反映出地质现象，以便相互对比，提高了勘察结果的准确性和可靠性。

3.2 地热特征系统分析

工作区有多处热水分布、地质构造复杂，地热区呈脉状，具有方向性，在构成地热区的四大要素热源、流体通道、热储和盖层中，前三大要素在本区特点鲜明。现从热源、流体通道和热储三方面对地热区的地热地质特征分析如下。

3.2.1 热源

对于一个地区分布有温泉，除反映该地区地球内热以正常地温梯度向地表传播外，其热 能还有以下三种来源:①较近期的岩浆余热;②地壳放射性元素(238U、235U、232Tn、40K)衰变产生的热量:③通过深部大断裂涌入的地球深部热量。就调查区而言，根据地 质条件分析，地热异常区均位于阜新一绥中深部构造变异带上，深部阜新-山海关断裂切割了上地幢凸起，地幢热流沿深部断裂上涌，构成地热异常的地热来源。

3.2.2 流体通道

工作区新庄子地段Fl、F2断裂和构成各地热异常区的流体通道。上述构造活动规模和深度较大，易与深部热源联通。断裂构造发育在混合花岗岩岩体和流纹岩岩体中，由于岩体 性质较脆，在断裂破碎带中心部位形成疏松多孔的构造角砾岩，两侧一定范围内则为张开度 及裂隙度都增大的裂隙增强带。由此构成地慢热流上涌通道，具有较强的导热导水能力。当大气降水、地表水及地下冷水沿裂隙渗入到地下深处，迅速完成深循环加热过程，使地下水 温度升高，体积膨胀，压力增大，然后在对流及静水压力的作用下上升，将相当大的热量带到浅部，构成浅部地热异常。

3.2.3 热储

工作区的热储可分为两种类型:第四系砂砾卵石热储和基岩(流纹岩)热储。

(1)第四系砂砾卵石热储

主要分布于新庄子、下屯热水点及周围，热储砂砾卵石层厚度3m～8m不等，为基岩脉状热水上溢泄出而生成的次生热水，温度不十分稳定，一般泉水或井水温度在新庄子地段 为25℃～45℃ ，下屯地段为25℃～28.5℃。由于有冷水混入，常随着抽水时间的延长，温度有所降低。

(2)基岩(流纹岩)热储。

调查区位于阜新绥中深部构造变异带上，深部阜新～山海关断裂切割上地幔凸起，地幔热流沿断裂上溢，然后沿F8、F9断裂上导，使其周围岩石处于高温状态，由于断裂两侧接触带部位，常形成张性较好的裂隙，通过地下热水将深部热能带到浅部形成脉状热储。构成良好的导热储水构造，有利的储热部位与导热进水通道。

4 地热勘察效果

绥中县明水满族乡地热资源勘察，在工作方法上得到验证，取得效果显著。在水量、水温及水质等方面了得重大突破，确定了最有效的热储构造，布设的地热井(井深130m)提供控制50m降深时单井最大出水量为4533.4m3/d，扩大了地下热水开采量3475.9m3/d，地下热水自流高度达4m～5m，水温50℃～54℃，水质达到氟水、硅水国家医疗用水浓度标准，氧含量也 达到矿泉水标准要求。在辽宁省西部严重缺水的基岩山区能寻找到如此良好的地热资源，为类似工程勘察起到了示范作用。