山东省深部岩溶热储地热地质特征

山东省的深部岩溶热储分布在济阳坳陷区、临清坳陷区的凸起（潜）区和鲁中隆起区、鲁西南潜隆起区、沂沭断裂带,分布面积约4.4万km2,其分布范围与寒武—奥陶纪地层分布基本一致。深部岩溶热储可划分深部裂隙—岩溶热储和深部岩—溶裂隙热储2种类型,具层状及层状兼带状特征。该文在总结前人成果的基础上,对深部岩溶热储的埋藏与分布、水质、地温场特征、深部岩溶发育规律和地热流体形成条件进行了论述,以期能对开发利用这一热储有所帮助。     

山东省深部岩溶热储埋藏分布及岩溶发育特征

根据大量已有资料,对山东省深部岩溶热储的埋藏分布及岩溶发育特征进行了分析阐述,圈定了全省深部岩溶热储分布范围为4.4万km2,共12个地热区,岩溶类型包括岩溶-裂隙和裂隙-岩溶2种类型,对全省深部岩溶热储的进一步研究以及山东省今后深部岩溶热储地热资源的勘探与开发利用具有一定指导意义和参考价值。     

临沂市柳航头地区地热资源特征研究

区域地质调查和地热地质勘探资料显示,临沂市柳航头地区区域构造发育较强烈,大气降水通过构造破碎带向地下深部运动,深部寒武-奥陶纪灰岩岩溶地层厚度可达1 500余米。区域地下水在深部渗透性较好的岩溶地层内径流,向柳航头地区运动过程中,不断受到地球深部热源的地温加热而形成地热水,寒武-奥陶纪岩溶地层成为热储层,其上覆地层导热率较低,是较好的盖层。结合研究区内的地热井深部测温数据和地热水化学特征数据,建立柳航头地区地热概念模型。     

基于水化学的沂源盆地地热田成热模式探讨

沂源盆地地热田为低温水热型岩溶热储地热系统,盖层为古近系、白垩系、石炭系,热储层为寒武纪、奥陶纪碳酸盐岩,区内发育的深大断裂如上五井断裂、韩旺断裂、傅家庄断裂等为沟通深部热源的良好通道。为掌握地热田热水的补给来源、热源、地热水年龄,进一步分析其形成机理,采集地热水样品进行了地热水水文地球化学分析、气体及其同位素分析。结果表明,该地热田地热水水化学类型为HCO3·Cl·SO4Na·Ca型、HCO3Ca·Mg型,矿化度小于1g/L;地热水补给来源为大气降水,具深循环特征;热源以壳源为主;地热水年龄10.51ka B.P.,为古地下水。结合地下水循环机理,将其地热水形成机理总结为小型断陷盆地深循环承压型。     

河南清丰地区岩溶热储地热地质特征

以河南清丰地区区域地质构造、地震资料解释为基础,结合最新的地热钻井资料,分析研究区奥陶系岩溶热储地热地质特征和水化学特征,建立地热田成因模式,精细评价地热资源量。结果表明:清丰地区地热田成因模式是以太行山山脉和鲁西南隆起区的大气降水为补给水源,以岩溶不整合面和深大断裂为运移通道,经过长距离搬运,在内黄凸起奥陶系碳酸盐岩储集层中富集的中低温传导型地热系统。奥陶系岩溶热储层顶板埋深为1.2～1.3 km,产水贡献能力由大到小依次为峰峰组、下马家沟组和上马家沟组;平面上,NE—SW向断裂发育处是岩溶热储富集的有利区;地热水水质类型为SO_4·Cl-Ca·Na型;地热田奥陶系岩溶热储地热资源总量为9.90×10~8 GJ,折合标准煤为3.38×10~7 t,年可开采地热资源量可满足180万m~2的供暖面积,具有良好的市场开发前景。该结果为河南清丰地区的地热资源开发提供指导。     

同位素技术在古堆泉岩溶水保护中的应用

岩溶泉水资源是我国北方岩溶区重要的供水水源。查明泉水补给、径流和排泄条件,清晰刻画泉域边界,对合理评估和科学开发岩溶水资源具有重要意义。针对古堆-南梁泉群边界范围不清,补给情况不明的现状,开展了泉域岩溶水文地质条件和岩溶水δD、δ¹⁸O、⁸⁷Sr/⁸⁶Sr分布特征调查分析,采用同位素技术对岩溶水补给径流路径上的水岩相互作用和水力联系进行了系统研究。研究发现,岩溶水中δ¹⁸O数值范围较大,其原因主要是受到了高程效应、热水氧同位素漂移、蒸发浓缩和古封存水混合等作用的影响。岩溶水中δD、δ¹⁸O及⁸⁷Sr/⁸⁶Sr的分布特征,为岩溶地下水水力联系识别提供了有力的佐证：汾阳岭热田成因可能与中生代入侵碳酸盐岩的岩浆岩的水岩作用有关;泉域北部岩溶水开采将袭夺泉域内部岩溶水资源。古堆-南梁泉域岩溶水同位素研究成果可为区域岩溶水资源的管理和保护提供科学依据。     

鲁北深部砂岩热储开发地质环境变形效应研究

山东省深部砂岩热储资源丰富,热储开发利用对区域经济社会发展具有重要促进作用。但如果不注重深部热储的适度、有序开发,超出其临界量后可能会引发区域地面沉降等不良地质环境问题,因而,研究深部砂岩热储开发引发的地质环境变形问题意义重大。本文针对山东省鲁北典型深部砂岩热储区热储开采的地质环境影响问题进行深入研究,确定了开采量、开采层位等因素导致的热储层沉降量,分析了热储层沉降对该区地面总沉降的贡献。对深入认识鲁北地区深部砂岩热储的地质环境效应,合理开发深部热储资源提供借鉴与依据。     

雄安新区高阳地热田东北部深部古潜山聚热机制

为查明雄安新区深部碳酸盐岩热储的赋存特征与聚热机制,中国地质调查局近两年组织实施的雄安新区地热清洁能源调查评价工作,综合地温场背景、深部地质结构、凹凸相间构造格局、深浅断裂系统控热导热、地球物理场特征、区域水动力场、水化学场与温度场的多场耦合指示等综合探测手段,分析总结了高阳地热田东北部深部古潜山地热资源的最新勘查成果,阐述了雄安新区深部高温古潜山热田的聚热机制:①受太平洋板块向西俯冲影响,华北克拉通东部破坏明显,岩石圈、地壳厚度大嵋减薄,有利于幔源热向浅部的传导;②区域马西断层等深大走滑断裂切穿了岩石圈,有利于深部的幔源热物质和深部岩浆上侵入地壳;③热流由低热导率的凹陷区向高热导率的凸起区聚集,地下水沿断裂的深循环对流加热,区域岩溶地下水的汇流区等也有一定的聚热效应。在雄安新区深部碳酸盐岩热储聚热机制理论指导下,在高阳地热田东北部古潜山布设施工了两眼高温、高产地热井,井口水温分别达到109.2℃,123.4℃,揭示验证了雄安新区深部存在地热开发的第二空间——蓟县系碳酸盐岩热储,深部碳酸盐岩地热水温度高、流量大、开发潜力巨大。研究成果对雄安新区乃至华北盆地高温、高产地热井位的布设与深部碳酸盐岩热储开发利用的科学部署具有很好的示范与指导意义。      

山东费县上冶地区地热资源特征研究

山东省临沂市被授牌为"中国地热城"。区内地热资源较为丰富,开发利用时间长,产生了显著的经济和社会效益。通过研究临沂市费县上冶地区的地质背景、地热地质特征,探求该地区的地热资源形成、发育的机理,对于指导区域地热资源的有效开发具有重要的意义。上冶地区南部奥陶纪马家沟群地层直接出露,大气降水直接或者间接补给岩溶热储含水层。近SN向的上冶东岭断裂及其次级断裂与蒙山断裂沟通,地下水通过断裂构造、岩溶孔洞、裂隙等通道向深部径流,受到大地热流的传导加热,在形成和运移过程中不断地溶滤热储围岩的各种化学成分。而上覆地层热导率低,具有一定的保温作用,从而使得地热资源在该地赋存和聚集。深部岩溶热储类型为典型的受断裂构造控制的层状兼带状热储。     

基于水化学特征的“奥灰”地热流体水文地球化学演化机制研究——以济南东部章宁1地热井为例

以章宁1地热井的研究为例,在分析地热水水文地球化学特征基础上,对地热水的化学成分形成进行了研究,并通过与相对补给径流区的西曹范、章桃1地下水水化学特征的比较,研究其演化机理。综合分析认为地热水为沉积岩溶滤水,属于中度变质水,地下水流经火成岩侵入体时溶解了大量的Cl~-及F~-,HSiO~-_3等微量元素,次为地下水与沿文祖断裂上升的深部热液的混合,导致地热水化学类型的改变。深部热液的水化学成分与济南东地热水与深部热液的混合比例有待进一步研究。