隰县县城地热资源研究分析

王 健

(山西省煤炭工业厅煤炭资源地质局，山西 太原 030045)

地热(能)资源是指能够为人类经济开发和利用的地球内部的热能资源，是新能源和可再生能源中的一种。

山西是地热资源丰富的省份之一，隰县地处吕梁山中南部，属地热异常区。本次拟对隰县县城的地热资源进行分析。

1 隰县县城周围地热地质背景

1.1 地 层

隰县县城周围大部被第四系中上更新统和上第三系上新统所覆盖，沟谷中有三叠系下统二马营组零星出露。区内发育的地层由老至新为:奥陶系中统上下马家沟组、峰峰组，石炭系中统本溪组、上统太原组，二叠系下统山西组、下石盒子组，二叠系上统上石盒子组、石千峰组，三叠系下统刘家沟组、和尚沟组、二马营组，上第三系上新统，第四系下～上更新统。总厚度2 000 m左右。

1.2 构 造

该地区位于鄂尔多斯断块(山西部分南部)二级单元内，处于兴县～石楼南北向褶带石楼暖泉褶皱束南端，离石大断裂南段西侧。

离石大断裂是一条近南北向构造带，断裂以东以吕梁复背斜为主体的晋西隆起带呈南北向展布，因此，南北向构造是控制本地区构造变形的主体构造。

离石断裂带分布在鄂尔多斯盆地东缘、吕梁山以西，东经111°15'附近，北起山西省兴县交楼申，南经黑茶山、峪口，继而自离石马头山经金罗、中阳县宋家沟、隰县紫荆山、五鹿山、蒲县黑龙关，直至临汾峪里，绵延逾270 km，宽200～2 000 m。以东为吕梁山，以西为黄土高原。断裂带北段(兴县交楼申－离石)，东有太古界超基性岩呈串珠状展布，离石以西，断裂带西侧，有燕山期金伯利岩石出露，紫金山燕山期碱性岩浆活动亦与离石断裂活动有关。

鄂尔多斯盆地东缘断裂带是地热传导和岩浆活动带，深部岩浆侵入和热力作用事件的发生，可使该区地下深处形成许多隐伏的中深成侵入岩或浅成～喷发相岩体及其伴随的热力构造。离石断裂带内部基底结构主要发育有新华夏系断裂，基底结构呈阶梯状地堑构造。这些构造挽近时期以来活动十分强烈，致使离石断裂带附近地震比较频繁，同时也为深部热流向地表传导提供了通道。

1.3 岩浆岩

区域范围内的岩浆活动主要为燕山期岩浆岩，有紫金山碱性杂岩体和尖家沟金伯利岩，二者都出露在离石断裂带上。

根据山西省构造岩浆岩图，距隰县县城东21 km离石大断裂的东侧，有界河口岩群变质基性火山岩、中元古代细粗黑云母花岗岩、中太古代片麻岩出露。

这些岩体来源深，属幔源型岩浆岩，具多期次活动的特点。新生代构造对中生代构造有一定的继承性，其深部至今仍有岩浆热液间隙性活动。

1.4 水文地质

本地区位于黄河东断凹水文地质单元东部，东西两侧受南北向离石大断裂及其分支所控制，地表绝大部分被第四系及上第三系地层所覆盖，发育有树枝状水系，均向西注入黄河。

根据含水介质的分布特征、赋存条件、水理性质和水力特征，本区地下水可分为四种类型:碳酸盐岩类岩溶裂隙含水层组;碎屑岩类夹碳酸岩类岩溶、裂隙含水层组;碎屑岩类裂隙含水层组;松散岩类孔隙水含水层组。

河谷冲积层潜水具有多种补给来源，主要是:降水与地表洪流的入渗;区外上游地下水的径流补给;河谷两侧孔隙水与基岩地下水的排泄补给。

2 隰县县城周围地热地质条件

2.1 大地热流值分布

居里等温面是反映地壳深部热传导过程的一个等温面，等温面的高低反映了地热源的热流值大小，所以，居里等温面是判断地下热状态的物理面。山西居里等温面总体上是一条北东向的隆起带，其轴线与山西断陷盆地的轴线基本重合，中部盆地区居里等温面埋深一般在18～20 km，盆地东西山区等温面埋深显著增大，隰县县城等温面埋深在22 km左右。

根据山西省大地热流值等值线与热水点分布图，本区大地热流值1.5 HFU(62.8 mW/m2)左右，稍大于全球平均大地热流值(约 1.47 HFU=61.5 mW/m2)。

根据区域热流值高，一般表征地壳薄，居里等温面埋深浅，深部热状态高的基本认识，隰县县城居里等温面埋深较盆地地区大，大地热流值较盆地地区低，深部热状态相对盆地地区要低。在与隰县县城相邻的大地热流值为1.5 HFU(62 mW/m2)左右的临汾、太原盆地边缘均有热水点分布，预测隰县县城也有热水存在。

2.2 地热异常显示

根据此次野外调查，在隰县县城东面约20 km处有1口水井，井深616 m，取水层位奥陶系中统，井底温度28℃，出口温度24℃，本区恒温带的温度约为12℃，经推算，该井地温梯度约3.11℃。

据隰县下李一带的1个钻孔资料显示，终孔层位太原组底部，孔深1 567.17 m，井底温度54℃，经推算，该井地温梯度约2.86℃。

以上水井和钻孔资料均说明本区存在地热异常。

2.3 储热条件

储热条件必须具备保温层、热储层、热源和热流体通道四个要素。

1)保温层。根据以上资料分析，隰县县城内巨厚的三叠系、二叠系、石炭系地层隔水、隔热作用相对良好。据洪洞地热资源普查资料证实，这套地层是较好的隔热层。根据区域资料推算，本区隔热层厚度约1 695 m。

2)热储层。隰县县城位于离石大断裂南段西侧，离石大断裂东部大面积灰岩出露，为地下水的补给创造了良好的地质条件。本区地下水接受东部侧向补给，距补给区较远，埋藏较深，水流滞缓，使得地下热能得以聚集，为本区储热层，总厚度约405 m。

3)热源。隰县县城位于离石大断裂南段西侧，已有资料表明，区内大地热流值为62.8 mW/m2，稍大于全球平均大地热流值。

4)热流体通道。隰县县城位于离石大断裂南段西侧，离石大断裂呈北北西向，向南延伸直至临汾盆地。大部分地区被第四系覆盖，地层产状多直立，以至倒转向东侧，影响范围可达2 km。断距仍表现为中部断距大，两端断距小，离石大断裂属岩石圈断裂，形成了沟通热源和热水活动的通道。

3 结论

从隰县县城保温层厚度分析，恒温层埋深按100 m，恒温按12℃计，每百米地热增温按异常起始值3℃计，在地下2 200 m深的含水层内地热温度约应为:12℃ +(2 200－100)÷100×3℃ =75℃。

考虑到隰县县城内储热条件，推测其地热梯度会大于3℃，隰县地热井含水层内地热温度会大于75℃。考虑深度损耗因素，出口温度应为50℃左右。

根据《地热资源地质勘查规范》GB/T11615－2010，该地热田温度分级应属温热水(40℃≤t＜60℃)，可用作医疗、洗浴、温室等。勘查类型属二类一型，即:中低温地热田(Ⅱ)，热储呈层状，分布面积广，岩性、厚度稳定，构造条件比较简单(Ⅱ－1)。

从上述条件可见，隰县县城附近有着良好的地热资源和开发利用潜力，可以产生巨大的经济效益和社会效益。

［1］武铁山，郭立琴.山西省岩石地层［M］.北京:中国地质大学出版社，1997:275－283.

［2］武铁山.山西省区域地质志［M］.北京:地质出版社，1989:341－348.