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地热能源形成原因分析

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作者:陈永城张璐杨益国单位:吉林省地质环境检测总站吉林省地矿信息中心

热源条件

1活动性断裂带的热传流

伊—舒地堑盆地是吉林省地热异常区,盆地边部的西缘、东缘深断裂是该区的构造主体,岩石圈深大断裂穿过地壳深入上地幔,根据有关资料,伊通县大孤山、马鞍山及舒兰市缸窑一带的第三纪玄武岩中的橄榄岩包体均来自上地幔,其中大孤山玄武岩中橄榄岩包体来自地表以下77km,马鞍山玄武岩中的橄榄岩包体来自地面以下65km。以上事实说明依兰—伊通断裂带切穿地壳而伸入上地幔,属岩石圈断裂确切无疑。

深大活动性断裂构成了深部地幔热源和上部热储层的热力通道,为区内地热资源的形成提供了良好的热力条件,沟通了新近系地层和上地幔的热力联系,成为盆地的供热导热通道,为区内地热资源的形成提供了良好的热力条件。新构造运动形成的断裂带不断地将挽近时期岩浆侵入活动(地壳重熔作用)产生的余热向上传导,构成传递热量的良好通道,岩浆及火山活动产生的大量热能将赋存于裂隙及孔隙中地下水加热形成地热田。

2地热田自然增温

由地下深部的砂岩及砂砾岩构成的第三系承压水含水层成为了区内的储热层,上部被巨厚的新生代沉积物覆盖而封存于地下深部,下部的基底为较为坚硬致密的二叠纪花岗岩、凝灰岩等构成了良好的隔水底板,成为沉积盆地型地热田。根据地热自然增温理论,增温型地热田随着深度的增加,热储温度也会随着升高。一般情况下深度每增加100m,储热层温度升高2~3℃,本区热储埋深于地下数千米温度自然也会大幅度提高,形成地下热水资源。

沉积盆地型地热田深层地温梯度值计算公式为:根据区内的万昌ZK1地热孔资料计算的储热层地温梯度见表1。综上所述,圣德泉开采区乃至整个伊舒断陷盆地地热资源的热源条件包括二个方面,第一是活动性断裂带的热传流,第二是盆地的自然增温,因此可以认为该地区地热资源类型属于断裂构造与盆地自然增温复合型。

地下热水的循环

地热流体属于碎屑岩类孔隙裂隙承压水,其循环包括补给、径流、排泄3个方面。

1补给

(1)地表水渗漏:为最主要的补给来源,主要接受伊—舒地堑北东方向的松花江深大断裂的江水垂向渗漏补给;南西方向的东辽河深大断裂的河水垂直渗漏补给。

(2)大气降水:大气降水落地后转化成地表径流,其中部分地表径流会沿着伊—舒地堑北西边界上的依兰—伊通断裂和地堑南东边界上岔路河断裂的构造裂隙下渗补给。

(3)上部越流:还会接受热储层上部的第四系松散岩类孔隙潜水及承压水、第三系碎屑岩类孔隙裂隙层间承压水的少量越流下渗补给。综上所述,伊—舒地堑盆地中的地热流体的补给以地表水渗漏补给为主,次为大气降水补给,越流补给微弱。

(4)同位素化学与地热流体补给分析:根据伊—舒地堑盆地内的桦皮场地热资料,稳定同位素氘和18O,放射性同位素氚的检测结果可以看出:调查区大气降水δD值为-54.3‰、δ18O值为-5.4‰、T值为16.21TU;地表水δD值为-76.8‰、δ18O值为-9.0‰、T值为17.31TU;常温地下水δD值为-84.0‰、δ18O值为-11.5‰、T值为9.58TU;地热流体δD值为-74.9‰、δ18O值为-10.1‰、T值为2.45TU。自表2可以看出,地下水与地表水和大气降水是密切相关的,也可以说无论是地下热水还是常温地下水均来自于地表水和大气降水的双向补给,比较而言地表水的补给相对较大气降水多一些,这与盆地北部的第二松花江及南部的东辽河等地表水沿断裂带渗漏补给地下热水的实际情况相吻合,说明伊—舒盆地的地下热水的补给以地表水垂直渗漏为主,次为大气降水补给。自上表还可以看出地下热水和常温地下水同位素含量比较,常温地下水高些,说明常温地下水埋藏浅,易于得到补给。

2径流

就目前资料及地质环境分析,自然状态下伊—舒地堑盆地内的地热流体会沿水平方向自盆地周边向中部汇聚,同时也会不断向地下深部渗漏,但是地下径流速度缓慢。局部开采条件下,会出现周边地下水向开采区径流,形成小范围暂时性开采型的小幅度水位下降区域,停采后地下水位将自动回复。

3排泄

伊—舒盆地内的地热流体主要以人工开采方式排泄,如区内的桦皮场、大绥河(圣德泉)、万昌、双阳、伊通等地,均已开凿地下热水井,开发利用地热资源用于供暖、洗浴、种养殖等。

结论

(1)伊—舒盆地地热资源类型属于断裂构造与盆地自然增温复合型;

(2)伊—舒盆地内地热井单井涌水量约500~1000m3/d,水温59~62℃,属于低温地下热水;

(3)储热层由第三系砂岩、砂岩、砂砾岩构成,地热田埋藏深度为950~2000m,一般厚度200~300m;

(4)伊—舒地堑盆地中的地热流体的补给以地表水渗漏补给为主,次为大气降水补给,越流补给微弱。自然状态下地下径流缓慢,目前以人工开采方式为主要排泄途径。

地热能源形成原因分析责任编辑:陈老师    阅读:人次