沂沭断裂带地热资源特征及成因分析——以山东省临沂城区地热为例

临沂城区位于沂沭断裂带西侧,沂沭断裂带是一条巨型新华夏系断裂构造带。临沂城区赋存着丰富的地热资源,通过对研究区地球物理勘探、地温测量、水质分析等资料的研究,分析了研究区地热地质特征,论述了地热资源成因。临沂城区东北部热储类型为基岩构造裂隙带状热储,地热水类型为基岩构造裂隙水,补给来源为大气降水,沂沭断裂带及其次一级断裂为导水、导热构造,浅部地下水经过深循环后被加温形成地热资源。地热水主要为溶滤型的陆相沉积水,水化学类型为ClNa·Ca型,地热水中常规组分随热储层深度的增加而增大。选择钾镁地球化学温标和无蒸汽损失的石英温标计算热储温度在78～104°C,为中低温热储,为断裂控制的深循环对流型地热田模式。     

五龙背热矿泉水化学特征

五龙背热矿泉水为高氟热水,除含有通常的地下水常规组分外,还含有F~-、SiO_2等特殊组分,水质类型为重碳酸钠型。气体成分有CO_2、O_2、N_2,其体积百分含量比仍在大气降水含量比范围内。地下热水中的F~-、Na~+、SiO_2、CO_3~(2-)、SO_4~(2-)、pH值、矿化度等与水温呈正相关;Ca~(2+)、Mg(2+)、HCO_3~-以及硬度与水温呈负相关。地下热水化学组分主要来源于围岩,即地下热水对围岩的溶解、水解、溶滤作用,使围岩化学组分进入地下热水中所致。在不同的温度条件下,或地下热水形成的不同阶段,存在着不同的水化学平衡。F~-、SiO_2可作为五龙背热矿泉型地下热水的水化学标志。     

济南西北部碳酸盐岩热储特征研究

济南市作为"中国温泉之都",其地下赋存丰富的地热资源,近年来随着地热资源广泛开发利用,产生了良好的生态和环境效益。为了查明济南西北部碳酸盐岩热储地热地质特征,采用地热地质调查、物探、地热钻探、产能测试以及样品测试分析等手段,对区内碳酸盐岩热储地质条件、热储特征、地温场特征以及水化学特征等进行分析研究,查明了区内碳酸盐岩热储层主要为寒武纪和奥陶纪灰岩,热储顶板埋深400~700m,燕山晚期岩浆岩侵入活动及地壳运动形成的一系列断层和裂隙,沟通了深部热源,为地热水的富集和运移提供了空间和通道,热储层岩溶裂隙发育,单井涌水量可达2400~2640m^3/d,水化学类型为HCO3-Ca·Mg型和HCO3·SO4-Ca·Mg型,矿化度为345.00~531.11mg/L,属于淡水,水中含有较为丰富的对人体健康有益的微量元素,锶含量达到饮用天然矿泉水标准,可命名为含锶型天然饮用矿泉水。区内地热水和矿泉水综合开发将大大提高开采利用价值,为地方合理规划和可持续开发提供科学依据。     

山东省深部岩溶热储地热水同位素特征分析

通过现场调查并对不同类型深部岩溶热储地热水进行采样,测定其δD,δ18 O稳定同位素与14 C放射性同位素,对全省深部岩溶热储地热水成因、年龄、热储性质及水力联系等进行了分析。结果表明:山东省深部岩溶热储地热水属大气降水成因,其形成年代久远,补给途迳长,径流速度缓慢。同一构造单元的滨海-孤岛地区、齐河与聊城地区水力联系密切,其他地区水力联系较差。     

断陷盆地碳酸盐岩热储勘查及研究:以鱼台凹陷为例

鱼台凹陷是一个中生代同沉积断陷盆地, 其内部构造纵横, 深部普遍发育奥陶系碳酸盐岩, 具备地热开发前景。为研究断陷盆地内碳酸盐岩热储特征, 评价其资源潜力, 在鱼台凹陷施工一眼2 309.31 m深钻孔, 通过综合测井、产能测试、水化学分析、气体成分分析、地热水14C年龄测定等手段, 分析了盆地内地热流体的来源及补给、热源储集、离子运移等条件。结果显示, 地热井温曲线的增温异常与裂隙发育断位置一致, 指示了地热水来源方向; 地热水Cl-、Na+含量较高, 其离子组分形成原因与岩盐溶解有关; 鱼台凹陷东南部断裂交会处附近地热水表观年龄43.5 ka BP, 校正年龄10.752 ka BP, 时间在第四纪更新世晚期至全新世早期。研究认为, 鱼台凹陷存在较为活跃或年轻的地质构造, 是热储的热源之一, 区内奥陶系热储可采地热资源量约为2.12×109 GJ, 合标准煤7.27×107 t, 资源潜力较大, 开发利用前景良好。      

鲁西北阳谷地区浅层高氟地下水化学特征及成因

鲁西北地区是饮水型氟中毒较为突出的地区。选取鲁西北阳谷地区为研究对象,以水文地质调查和取样分析为工作基础,对浅层地下水采用多元统计分析法、地理信息空间分析法及Piper三线图探究了高氟地下水化学特征和赋存特征,结合饱和指数、Gibbs图和氯碱指数以及氟在土壤与地下水的相关关系,从溶解与沉淀平衡、蒸发浓缩和离子交替吸附作用方面分析了氟的来源和高氟地下水成因。结果表明:阳谷地区F~-浓度大于或等于2 mg·L~(-1)的高氟水分布于地形较高的古河床高地;地下水F~-浓度由低到高,阳离子则由Ca~(2+)、Mg~(2+)向Na~+转变,阴离子则由SO■和Cl~-向HCO~-_3转变;阴、阳离子浓度随F~-浓度变化显示不同的规律性,且在F~-浓度大于或等于4 mg·L~(-1)的高氟水中,这种规律性变化更为明显;土壤和地下水呈碱性、高HCO~-_3的化学特征以及区域地下水受蒸发浓缩作用影响是高氟水形成的水文地球化学背景条件;方解石、萤石和石膏的溶解与沉淀平衡以及阴、阳离子交替吸附作用是高氟水形成和分布的主控因素。     

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。     

五龙背温泉地下热水的两种类型

五龙背温泉地下热水有两种类型——赋存于热储构造中的“深循环型热水”和赋存于基岩裂隙中的“浅循环型热水”。“深循环型热水”的水温大子60℃;多为自流水;正水头大于4m;单位涌水量大于0.21/s.m;水质类型以C·H—N型为主,F~-、Na~+、SiO_2、CO_3~(2-)、SO_4~(2-)含量高,水温不受季节性气温影响。“浅循环热水”的水温小于60℃;有微弱涌水现象;单位涌水量小于0.11/s.m;水质类型为H—N型;HCO_3~-、Ca~(2+)、Mg~(2+)、K~+含量高;水温受季节性气温制约。两种类型地下热水水温具相关关系,水力联系微弱,两者可能为基本独立的水热循环系统。“深循环型热水”受热储构造控制,由区域大气降水补给,热源可能为放射性元素衰变所释放的能量而形成的地温场。“浅循环型热水”与基岩裂隙水成因相同,热源与“深循环型热水”加热作用有关。     

新疆阿克苏典型山前洪积扇内高氟地下水的化学特征及氟富集机制

在内陆干旱区,作为重要饮用水源的地下水常面临氟含量超标问题。查明内陆干旱区高氟地下水的分布规律,了解氟在地下水中的富集过程及其影响因素,既可丰富高氟地下水的研究体系,也是保证内陆干旱区饮水安全的重要基础。以新疆阿克苏地区典型山前洪积扇——依格齐艾肯河-喀拉玉尔滚河河间地带为研究区,基于水文地球化学调查结果,刻画了高氟地下水的分布区;结合氟离子含量与特征性水化学指标间的关系,揭示了高氟地下水的成因机制。结果表明:①地下水中氟含量的变化范围为0.8~6.1 mg/L,83%的水样氟含量超过《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）规定的上限（1.0 mg/L）;②总体上,氟含量沿地下水流动路径逐渐增大,低氟地下水（ρ（F-）≤1.0 mg/L）分布在国道314以北的补给区,高氟地下水（ρ（F-）>1.0 mg/L）分布在国道314以南的径流区和排泄区;③高氟地下水的水化学类型以Cl·HCO₃-Na型为主,而低氟地下水则以Cl·SO₄-Na型为主,高氟地下水相比于低氟地下水优势阴离子偏向于HCO₃-;④地下水的pH值范围为7.9~8.9（均值为8.4）,表明其处于弱碱环境中。地下水中ρ（F-）与pH值呈正相关,此外构成浅层含水层的上更新统沉积物中含有黑云母、氟磷灰石等矿物,其表面存在一定数量的可交换F-,这表明水中OH-与矿物表面F-间的阴离子交换可能对氟的富集有一定贡献;⑤地下水的F-含量与Ca2+含量呈负相关,即高氟地下水中ρ（Ca2+）小于低氟地下水。考虑到氟化钙（CaF₂）是自然界中的主要含氟矿物,也是地下水中氟的主要来源,ρ（F-）与ρ（Ca2+）间的这种负相关指示着高氟地下水中可能存在去Ca2+、Mg2+作用,如阳离子交替吸附或碳酸盐岩沉淀等。研究区地下水样中ρ（F-）与ρ（Mg2+）间也呈负相关关系,且和ρ（F-）与ρ（Ca2+）间的关系高度相似,也佐证了高氟地下水中去Ca2+、Mg2+作用的存在;⑥绝大部分地下水样品都位于氯碱性指数图的负值区域,且ρ（F-）与CAI-1和CAI-2均呈较好负相关,CAI-1和CAI-2都随ρ（F-）的增大而减小,这表明高氟地下水中存在Ca2+、Mg2+与Na+间更强的交换作用,对氟富集起着重要作用。地下水中ρ（F-）与SAR间呈较好正相关关系,且高氟地下水样的SAR均值（5.71）远大于低氟地下水SAR均值（1.67）,这也进一步证明高氟地下水中的Ca2+、Mg2+与含水介质的Na+间存在强烈的交替作用,对氟的富集起着重要作用;⑦所有地下水样中的萤石均处于未饱和状态,且萤石的饱和指数（SI）与F-含量间呈现较好的正相关,这表明地下水对含氟矿物（主要是萤石）的持续溶解应是导致研究区地下水中氟富集的主要原因。与之相反,研究区所有地下水样中的方解石均处于过饱和状态（SI>0）。这表明CaCO₃的沉淀可能促进了CaF₂的溶解,导致地下水中氟离子质量浓度增高;⑧研究区低氟地下水的δ18O值介于-11.20‰~-10.67‰间,平均值为-10.94‰,而高氟地下水的δ18O值介于-11.65‰~-11.21‰间,平均值为-11.49‰,即低氟地下水较高氟地下水富集δ18O。此外,F-质量浓度较低（ρ（F-）≤3.0 mg/L）的地下水样中δ18O值与F-质量浓度呈负相关,即低氟地下水具有更正的δ18O值;F-质量浓度较高（ρ（F-）≥4.8 mg/L）的地下水样中δ18O值与F-质量浓度的相关性不显著,随F-质量浓度的增高,δ18O值基本维持不变。以上表明蒸发浓缩作用对地下水中氟的富集贡献较小;⑨研究区地下水中ρ（F-）/ρ（Cl-）比值与ρ（F-）间呈现正相关,即ρ（F-）/ρ（Cl-）比值随ρ（F-）增高呈增大趋势,这也说明地下水中氟富集的主要原因是含氟矿物的溶解,而不是蒸发浓缩作用。此外,Gibbs图也提供了证据:研究区地下水样基本处于水岩作用主导区域,表明地下水化学特征（包括氟的富集）主要受水岩作用控制,蒸发浓缩影响很小。总之,地下水中氟的富集主要由溶解作用引起,OH-与矿物表面F-间的交换也有贡献,但蒸发浓缩作用影响微弱。含氟矿物持续溶解的驱动机制是阳离子交替吸附（地下水中Ca2+与岩土颗粒表面Na+之间）及方解石沉淀所引起的地下水中Ca2+的衰减。      

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。     

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。     

山东省菏泽市城区岩溶热储回灌试验

鉴于菏泽市目前地热资源开发利用现状,随着地热井数量的增多,地热水开采量逐年增大,导致地热水水位呈逐年下降的趋势,为了保护这一绿色清洁能源,缓解地热资源过度开发造成的地热水水位持续下降、尾水外排污染水、土体等一系列负面影响,有必要采取地热尾水回灌措施,来保证地热资源的可持续发展。采用地球物理勘探,地热井钻探、单孔及对孔抽水试验、回灌试验及水质测试等方法,分析了回灌对水位、水温的影响,分析结果认为回灌对水温、水质影响不大。在回灌量相同的条件下,回灌尾水水温越低,回灌的升幅越小,回灌越容易。经综合分析认为,菏泽市城区奥陶系回灌效果良好,回灌潜力巨大,在菏泽市奥陶系热储中进行回灌是可行的。     

济南市孔隙裂隙地热田热储特征及开发利用模式探讨

以济南市孔隙裂隙地热田地质条件为背景,在全面掌握济南市地热勘查情况的基础上,论述了济南市孔隙裂隙热储特征,认为馆陶组热储埋深适中,富水性较强,属于中低温热储,是济南市孔隙裂隙热储层区最为适宜的开采层;而东营组热储层埋藏较深且分布不稳定,部分地区缺失,富水性较差,目前单独成井开采适宜性较差。并根据热储特征及区位优势,对地热资源开发利用模式进行了探讨。     

西安地下热水开采现状与合理开发利用探讨

西安市的热水井井深较大，投资费用高．延长地热井的使用寿命，对经济合理的开发地下热水则十分重要。根据对西安市多年地下热水动态的监测资料分析．西安市的地热井水头下降速度过大，尤以第三和第四热储层段更大，年均下降10余米，个别甚至达到37m。依据地下热水的埋藏特征和各井的分布及开采量情况分析，造成上述现象的主要原因是由于井距较近、开采层段集中和单井开采量过大所致。为使西安市的地下热水能可持续开发利用，提出合理布井、限量开采及地下热水的回灌等措施。     

山东省西北部中低温地热田层状热储地热资源储量计算方法探讨

鲁西北地热田层状热储中的地下热水,是深层承压水。用热储法计算鲁西北地热田状热储的可采资源量不符合中低温地下热水的运动规律。作者经过多年的地热勘察研究实践,结合鲁西北地热田的勘察研究程度实际．经过深思熟虑的理论思考和对未来区域地质环境未雨绸缪的分析预测,有的放矢地提出符合深层承压水运动规律的层状热储地下热水可采资源量的计算方法。     

东营市南展区砂岩热储地热回灌量与温度的关系探讨

东营地区地热资源丰富,主要开采层位为新近纪馆陶组、古近纪东营组,热储类型为低温温热水、热水型层状孔隙-裂隙型砂岩热储,地下热水补给条件较差。近年来,随着地热资源的开发利用规模的加大,开采密集地带的热水头明显下降,存在资源枯竭,引发地质环境问题的威胁。采用回灌方式补充地下水源,是实现地热资源可持续利用和地质环境保护的有效措施。为研究该区地热回灌可行性与回灌制约因素,在南展区开展了多次回灌试验,试验表明,该层热储回灌空间大,回灌条件较好,压力对回灌效果影响明显,回灌水体温度对回灌效果影响较大。利用回灌量与回灌水头之间的影响关系,模拟计算不同温度下回灌水头的变化情况,探讨了回灌量与回灌水体温度的影响关系,对回灌研究具有一定的指导意义。     

禹城市城区东营组热储地热资源赋存特征研究

山东省禹城市城区在大地构造上属于华北陆块、华北拗陷区、济阳坳陷区、惠民潜断陷、临邑凹陷南部。通过已有钻探资料及近年的勘查项目研究成果,对禹城市城区东营组热储的地热资源的地质背景、水文地质特征、地热流体化学特征等进行了综合研究分析,认为禹城市城区东营组热储属于层控型低温地热田,地下热水矿化度较大,成因主要为大气降水。     

菏泽地区奥陶系地热单井开采权益保护范围的研究

菏泽地区地处鲁西南黄泛平原,中低温地热资源丰富,具有良好的开发应用前景。目前菏泽地热的开发利用正处于起步阶段,地热资源的开发利用主要以奥陶纪热储层地热水为主。该文对奥陶系地热单井产能测试和开采权益保护范围进行了描述,对区内地热资源开发利用和地热资源规范管理起到一定的指导作用。     

德州市城区沙河街组热储地热地质特征研究

通过该井地热钻探及区内已有石油钻探研究资料,对德州市城区古近纪沙河街组地热资源的地质背景、地热地质特征等进行了综合分析研究,认为沙河街组地热资源属于层控型低温地热田,在沧东断裂以东都有分布,热储层厚度超过120m,地热水中碘、锶、铁、偏硅酸达命名浓度,具有一定的开发利用价值。     

山东省聊城东部地热田水质特征及开发利用研究

山东聊城东部地热田位于阳谷凸起的北部区内,区内常被开发利用的奥陶纪马家沟组热储层的地热流体主要为地热水,其矿化度和温度较高,水量较大,属氯化物·硫酸盐一钠·钙型和中性极硬型盐水;其锶、氟的含量达到了命名矿水浓度;偏硼酸的含量达到了有医疗价值浓度,有时会达到矿水浓度;偏硅酸的含量达到了矿水浓度;对金属具有强腐蚀性,对普通水泥具有结晶性侵蚀,对各类水泥无分解性侵蚀,并含有铁、锂、锰等多种对人体有益的微量元素。可以在地热供暖、洗浴、医疗保健、种植业、养殖业、工业等行业进行广泛地开发利用。