河北省山区地热资源形成机制

■吕文斌 康琳 赵阳 李丽 王琰

（河北省地矿局第三水文工程地质大队 河北 衡水053000）

河北省山区地热资源形成机制

■吕文斌 康琳 赵阳 李丽 王琰

（河北省地矿局第三水文工程地质大队 河北 衡水053000）

本文从热源、水源和热水通道三个方面阐述了河北省山区地热资源的形成机制，为更好的寻找和利用好当地的地热资源，以及后期地热田的深入研究及开发利用提供重要的科学依据。

河北省山区地热机制

地热资源是一种可再生的清洁能源，在我省分布广泛、资源储量丰富，当前面临“能源危机”，“科学发展观”、“循环经济”理念的提出，为地热资源的开发和利用提供了良好的契机。而地热资源的勘查、合理开发及有效利用首先需要我们对地热资源的形成机制进行详细了解，本文从三个方面加以说明河北省山区地热资源的形成机制。

1 热源

山区地热的热源主要来自上地幔和花岗岩壳的放射性元素衰变产热。山区地下热水的分布与深部构造有着密切的相关性。河北省山区可分为三个深部构造区：一是恒山－坝上高原幔拗，分布在丰宁－张家口一线以北。在地貌上包括坝上高原和部分坝下山间盆地。浅层构造为相对稳定区，太古代－早元古代结晶基底广泛出露，沉积盖层千米左右。莫氏面整体呈现一向西北逐渐加深的上地幔拗陷，埋藏深度大于43km。此区基本无地热异常显示；二是太行山幔坎，总体以北北东－南南西向的带状斜贯全区，地表部反映为一宏伟的深断裂带。该构造带宽80～150km，自东向西莫氏面陡降3～5km；三是燕山幔阶，分布在太行山幔坎东侧的燕山地区。该区的莫氏面形态，大体为一由南向北下降的阶梯状。太行山幔坎和燕山幔阶区是山区地热的主要分布区。

2 水源

基岩断裂带热储热水δD、δ18O资料反映出热水的补给来源为大气降水。秦皇岛市根据地下热水和当地降水的稳定同位素资料计算的地下热水的补给高程一般在1000～2000m，即热水来源于温泉或地热异常区上游低中山区的大气降水。

表1 秦皇岛市典型地下热水比例系数计算表

秦皇岛市山前平原地下热水中混入了部分“古海水”。Cl-和Br是海水的指标元素。山前地带地下热水中的Cl-、Br含量均是山区地下热水中的Cl-、Br含量的30余倍，反映热水中有海水混入；通过地下热水中rNa/rCl比例系数也能说明这个问题。见表1。

秦皇岛海域海水rNa/rCl比值为0.87，山区热水的rNa/rCl比值明显比海水大，反映了溶滤水特征，说明热水补给与海水无关；山前地带热水的rNa/rCl比值比海水稍小，表明热水的补给与海水或与“古海水”有关的海相沉积物中的沉积水有一定关系，同时也反映了热水受到混合作用、溶滤作用的共同影响。

3 热水通道

地壳深部热量一般通过两种方式向地表传递：一是沿深大断裂带以水为载体，以水热对流形式将深部热量传送到地表；二是通过各种岩层以热传导形式将深部热量传递到地表。河北省山区地热的分布均受深大断裂带控制，深大断裂带成为地下热水的主要通道。如尚义－赤城－隆化深断裂带附近出露汤泉、塘子庙温泉、三道营汤泉、开汤泉、洪汤寺汤泉等近10处温泉，水温达60～98℃；上黄旗－乌龙沟深断裂附近出露汤泉、塘子庙温泉、后郝窑地热田、五营梁地热田等，水温48～88.6℃；紫荆关－灵山深断裂附近出露平山温塘，水温达73.5℃；在遵化－迁安－抚宁－山海关断裂带附近出露遵化汤泉、安各庄地热异常区、崔庄温泉、赵官庄地热异常区、大泥河地热异常区和桃园地热异常区等，水温38～64℃；在固安－昌黎大断裂的东段分布晒甲坨、昌黎县城地热异常区；在马市口－松枝口大断裂附近分布澡洗塘和北洗冀地热异常区；在壶流河断裂附近分布卜南堡和北洗冀地热异常区。

温泉或地热异常区沿断裂带呈串珠状分布，而且主要分布在深大断裂的交汇部位。在这些部位次级构造极为发育，岩石破碎，地应力相对减小，为深部热水上涌提供了良好条件。

大气降水或地表水在补给区沿深大断裂带补给地下水，断裂带中的地下水经深循环加温和水热对流后沿断裂带的导水通道上涌，出露于地表形成温泉，或滞留在浅部热储中形成地热异常区。从温泉的流量、水温、水质多年保持稳定可反映出热水的补给途径较长、循环深度较大，具有地热资源的稳定补给特性。

总之，本文从热源、水源和热水通道三个方面阐述了河北省山区地热资源的形成机制，为更好的寻找和利用好当地的地热资源，以及后期地热田的深入研究及开发利用提供重要的科学依据。

[1]张德忠刘志刚卢红柳.2013.河北地热［M］.

[2]张德忠，黄庭文，卢红柳，等.2001.河北省地热资源勘查开发利用规划研究报告［R］.

[3]苏永强，黄庭文，王全凯，等.2006.河北省地热资源开发利用调查与评价报告［R］.

[4]刘忠凯，吕文斌，等2015.河北省地热资源开发利用调查评价报告［R］.

F407.1[文献码]B

1000-405X（2016）-12-468-1

吕文斌（1988～），男，助理工程师，本科，专技人员，研究方向为水文地质勘查。