惠民县城区馆陶组地热资源赋存特征研究

(山东省鲁北地质工程勘察院 山东德州253000)

(山东省鲁北地质工程勘察院 山东德州253000)

惠民县城区大地构造单元上位于华北板块(Ⅰ级)、华北拗陷（山东部分）(Ⅱ级)、济阳拗陷区(Ⅲ级)、惠民拗陷（潜）(Ⅳ级)、惠民凹陷（潜）(Ⅴ级)构造带。根据区内已有地质勘探成果对惠民县城区馆陶组热储地热资源类型、热储特征等进行了综合分析研究，惠民县城区馆陶组热储属层状孔隙-裂隙型热储，地热资源为温热水型低温地热资源。

惠民县城区馆陶组地热资源

0 引言

地热易于开发，费用低廉，无环境污染，广泛应用于供暖、洗浴、医疗、养殖等领域，已引起了人们的广泛重视。惠民县城区具备形成地热资源的地质条件，地热资源的开发利用，对于合理利用自然资源，缓解能源紧张，改善投资市场环境，促进经济可持续发展具有重要意义。

1 区域地质概况

1.1 地质构造

惠民县城区在大地构造单元上位于华北板块(Ⅰ级)、华北拗陷（山东部分）(Ⅱ级)、济阳拗陷区(Ⅲ级)、惠民拗陷（潜）(Ⅳ级)、惠民凹陷（潜）(Ⅴ级)构造带。

区内断裂发育主要方向为NNE、NE向，隐伏于新近系之下。区域较大断裂主要为齐河—广饶断裂和陵县—老黄河口断裂。齐河—广饶断裂走向NEE，倾向NW，倾角60°，为南盘上升、北盘下降的正断层；陵县—老黄河口断裂为走向NE，倾向SW，为北盘上升，南盘下降的正断层。

1.2 地层

惠民县城区为一中新生代断陷盆地，自中生代以来处于缓慢下降状态，沉积了巨厚的新生界地层，据区域地层资料，其厚度超过3500m。由老到新分别为古近纪沙河街组(Es)、古近纪东营组(E3d)、新近纪馆陶组(Ng)、新近纪明化镇组(Nm)和第四纪。

2 地热地质条件

2.1 地热资源类型及热储盖层

惠民县城区地热资源主要赋存于新近纪馆陶组热储中，热储类型为层状孔隙—裂隙型热储，属于热传导型地热资源。可将上覆第四纪平原组、新近纪明化镇组视为热储层的相对保温盖层，厚度约970～1036m，岩性由粘性土、砂性土夹松散砂层以及泥质砂岩、砂质泥岩和砂岩组成，其密度小，热阻大，导热性能差，是良好的天然热储保温层。

2.2 馆陶组热储特征

馆陶组热储在全区均有分布，厚度稳定，顶板埋深970～1036m，底板埋深1202～1230m，热储层单层厚度大，平均单层厚度15m左右，累计厚度90～102m。

区内馆陶组热储岩性为灰色、灰白色粗砂岩和砂砾岩，垂向上呈上细下粗的正旋回沉积，底砾岩明显，砾石成分以石英为主，含少量黑色燧石及暗色矿物，砾石直径1～10mm不等，呈次棱角～次圆状，磨圆度中等，分选性一般，泥质胶结，砂砾岩成岩性差，呈疏松状，孔隙度大，一般为25～30%，具有良好的储水空间。单位涌水量2.79～3.48m3/h·m，自流水头高出地面4.3m，自流量约500m3/d。地热水化学类型为Cl—Na型，矿化度8462.46～10630.92mg/L，井口水温52～57℃，为温热水型低温地热资源。

2.3 热源

本区的热源主要来自地壳深部的正常传导热流，由于上覆第四纪平原组和新近纪明化镇组的阻热保温作用，将这些热能在馆陶组热储的孔隙、裂隙中储存下来。

2.4 地热流体的补给来源

区内地热水除少量沉积物沉积时保留下来的沉积水和封存水外，绝大部分为沉积物形成后在漫长的地质时期中，由远、近山区的侧向径流补给。根据区域古地理条件推测，补给区可能在南部的泰沂山区或西部的太行山区，大气降水垂直入渗后，沿含水层水平方向经深部循环补给。

3 地热资源量

3.1 热储概念模型

将新近纪馆陶组热储在垂向上视为一个含水(或储热)岩组，在水平方向上，热储层呈层状，厚度分布稳定，岩性均一，可视为无限边界。顶板分布有较厚的泥岩隔水层，导热性差，构成理想的保温层。来自地壳深部的正常传导热流为热源。

3.2 地热资源量

根据《地热资源地质勘查规范》（GB/T 11615—2010）进地热资源量估算，经估算区内馆陶组热储地热资源总量5.571×1017J，折合标准煤1.90×107t；单井开采权益保护半径为2204.5m，地热水可采量为157.68万m3/a。

4 地热流体化学特征

4.1 化学特征

本区馆陶组地热水无异味，井口水温52～57℃。地热水呈浅白色，短时间静置后变成无色透明。由于铁离子含量高，放置一段时间后呈微黄色。

区内馆陶组地热水矿化度8462.46～10630.92mg/L，总硬度1084.44～1407.47mg/L，pH值7.2～7.8，水中阴离子以Cl-为主，含量3853.14～5785.98mg/L，毫摩百分数79.56～90.62%，其次为SO42-，含量680.49～1181.23mg/L，毫摩百分数7.87～18.00%；阳离子以Na+为主，含量2673.09～3450.00mg/L，毫摩百分数83.77～83.89%。按舒氏分类法，本区地热水的水化学类型为Cl—Na型。

4.2 地热流体的年龄及成因

区内馆陶组热储地热水的同位素δD、δ18O关系投影点均在世界雨水线附近(δD=8δ18O+10)。说明大气降水是区内地热水的源头。根据14C测定结果，区内馆陶组热储14C年龄为1.548万年。

区内馆陶组地热流体的形成过程推断如下：大气降水在南部、西部山区汇集成地表迳流后，在漫长的地质年代中，在水头差位能的作用下，沿断裂带或岩层的孔隙向深处运移，被围岩加热成为地热水，并与围岩发生水盐反应，溶解了大量的微量元素成分。受热的地下水由于密度差异引起的自然对流，加上补给区水头差的驱动，使地下水得以缓慢地进行循环交替运动，将地热水在孔隙—裂隙中存储下来。

4.3 地热流体质量评价

经采用拉申指数法与腐蚀系数法对区内馆陶组地热水进行评价分析，惠民县城区内馆陶组地热水对金属具强腐蚀性，对混凝土无分解性与结晶性侵蚀；地热水无碳酸钙、硫酸钙垢与硅酸盐水垢；热水含有多种对人体健康有益的微量元素，其中达到理疗价值的元素有氟、锶、偏硼酸、偏硅酸，氟、偏硅酸达到矿水浓度，锶、偏硼酸达到命名浓度，属锶、偏硼酸理疗热矿水。

5 结论

（1）惠民县城区大地构造单元上位于华北板块(Ⅰ级)、华北拗陷（山东部分）(Ⅱ级)、济阳拗陷区(Ⅲ级)、惠民拗陷（潜）(Ⅳ级)、惠民凹陷（潜）(Ⅴ级)构造带。

（2）区内馆陶组热储类型为层状孔隙—裂隙型热储，井口水温52～57℃，为温热水型低温地热资源。

（3）区内馆陶组地热水属大气成因，具有大陆溶滤水的特征。

（4）区内馆陶组地热资源丰富，地下热水矿化度在8～10g/l左右，水化学类型为Cl—Na型水。

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惠民县城区馆陶组地热资源赋存特征研究

■张震宇

P314[文献码]B

1000-405X（2016）-10-60-2

张震宇（1979～），男，本科，工程师，研究方向为工程地质水文地质。