山东省梁山县西部热储特征及地温场、地热水特征

武爱娜

一、概况

梁山县地处鲁西南，隶属济宁市，工作区位于梁山县西部，面积约322km2属华北平原地层区鲁西地层分区。工作区属暖温带半湿润季风型大陆性气候区，四季分明，雨热同期，旱涝频繁。梁山县地处泰山余脉边缘的鲁中山地西部，是鲁中山地向华北平原过渡的边缘地带，也是黄河冲积平原与汶河冲洪积扇叠交带。工作区除东部有少部分基岩残丘外，其余均为冲、洪积平原。地形相对比较平坦，总的地势为东部略高，西部略低。地面标高36～47m，地面坡降为1/3000～1/8000。区内地层受构造控制，从老到新依次分布有太古界泰山岩群，古生界寒武、奥陶系，石炭、二叠系，新生代古近系和第四系。本区主要含水层为：松散岩类孔隙含水岩组和碳酸盐岩类裂隙岩溶含水岩组，另外还有石炭系、二叠系砂页岩裂隙含水岩组、南部太古界变质岩裂隙含水岩组及古近系粘土页岩裂隙含水岩组等其它含水岩组。梁山县一直以第四系水作为主要供水水源，岩溶地下水开采利用相对较少，主要集中在县城附近区域。岩溶水的补给来源主要是大气降水。

二、热储特征

热储是指埋藏于地下、具有一定有效空隙度和渗透性的地质建造（地层、岩体或构造破碎带），同时在这些地质构造中储存有一定的地热流体可供地热开发利用。其中地层或岩体一般分布的面积较大，倾角较缓的热储称为层状热储。

本区内的热储层主要为埋藏型奥陶系石灰岩含水层，热储层岩性以中厚层灰岩及灰质白云岩、厚层白云质灰岩为主。多条断裂构造的交汇使在断裂构造交汇区内的奥陶系灰岩产生破碎，岩溶裂隙发育，有利于深部热源通过断裂构造对浅部热储层进行加热。区内奥陶系厚度相对较大，根据区域地层资料，其厚度普遍大于600m。

根据物探资料显示，本区盖层厚度一般为600～1800m，盖层的地温梯度平均值按2.815℃/100m，推测奥陶系热储层顶板温度应在31.39～65.17℃之间。

三、地温场特征

地温场反映地球内热的变化程度，地温的变化是地质构造条件和地质历史的综合反映。影响地壳浅部地温的主要因素一般有基底面的起伏构造形态、地下水活动等。通常用盖层地温梯度的变化来表征一个地区的地温状况。利用本次工作浅层测温所得的数据和收集区内煤田勘探区测温数据简述本区地温场特征。

根据计算所得的地温梯度值及收集的黑虎庙井田的地温资料显示：工作区内浅层地温梯度值普遍较低，地温梯度值一般在1.0℃/100m～2.5℃/100m之间，地温变化与区内的断裂构造也有密切关系，汶泗断裂以北断裂构造附近的地段，地温梯度及地温值相对较高；巨野断裂西部黑虎庙井田勘探区内地温梯度较高，物探推断的此处视电阻率较低。

工作区地温场垂向变化特征：工作区测温井全井段的地温梯度值大多在2.00-3.00℃/100m之间，最低1.67℃/100m，最高3.18℃/100m，平均值2.815℃/100m；非煤系平均地温2.21℃/100m，煤系平均地温梯度3.42℃/100m，煤系的地温梯度大于非煤系的。热储盖层的温度随深度的增加而增大，测温曲线表现为近斜直线状延伸，在煤系段温度升高的速率略大于非煤系段的。在进入热储顶板附近时，曲线斜率增大，说明热储顶板附近地温梯度最高。

本次調查圈定的地热异常区位于区域性巨野断裂附近，断裂构造的存在，利于深部热能对浅部热储层中的水进行加热，从而使其温度升高，形成地热资源，奥陶系灰岩在断裂构造作用力的作用下产生破碎，岩溶裂隙发育，形成富水空间，有利于地热水的贮存。

梁山西部地热田为低温型地热田，根据《地热资源评价方法》（DZ40-85）地球化学温标适用条件，采用HJ8-2、9-1孔水质分析资料推算热储温度。

四、地热水的水化学特征

利用工作区内黑虎庙井田勘探孔的奥陶系灰岩地下热水全分析资料，分析巨野断裂以西地热水的水化学特征：阴离子以SO42-及Cl-为主，SO42-含量2321.42～2435.03mg/L，Cl-为965.94～977.92mg/L；阳离子以Ca2+、（Na+K）+为主，其含量分别为743.50～806.01mg/L和472.4～779.82mg/L；侵蚀CO2在3.0～5.5mg/L之间；可溶性SiO2在9.0～14.0mg/L之间；PH值7.6～7.7；总碱度154.24～154.49；总硬度（以CaCO3计）2234.68～3040.14mg/L；矿化度为5g/l左右。水化学类型为SO4·Cl -Ca·Na·Mg或SO4·Cl -Ca·Na型水。由水中较高的矿化度和较高的SO42-含量，说明热储中地下水的循环条件差，径流迟缓。上述水化学特征，也反映了奥陶系灰岩含水层埋藏深、上覆巨厚的不透水盖层、且远离灰岩的出露区、补给条件较差的水文地质条件。