邢臺(tái)地下熱水物理、水文地質(zhì)特征分析

■楊學(xué)亮　殷文靜　楊　熙（河北省環(huán)境地質(zhì)勘查院河北石家莊0500；河北省地礦局第四水文工程地質(zhì)大隊(duì)河北滄州06000）

邢臺(tái)地下熱水物理、水文地質(zhì)特征分析

■楊學(xué)亮1殷文靜1楊熙2
（1河北省環(huán)境地質(zhì)勘查院河北石家莊050021；2河北省地礦局第四水文工程地質(zhì)大隊(duì)河北滄州061000）

敘述了邢臺(tái)地?zé)岬幕厩闆r以及研究背景，通過對(duì)深部重力場(chǎng)特征、電場(chǎng)特征、地溫場(chǎng)特征、太行山山地構(gòu)造帶地下熱水區(qū)水文地質(zhì)特征、沉降平原層狀熱儲(chǔ)地下熱水區(qū)水文地質(zhì)特征的調(diào)查與與研究，表明因地質(zhì)結(jié)構(gòu)不均一，基巖地形起伏，基巖與蓋層導(dǎo)熱性之間的差異，造成了新生界地溫梯度分布的不均勻，呈現(xiàn)基巖凸起區(qū)地溫梯度高于凹陷區(qū)的規(guī)律。

邢臺(tái)地?zé)崽卣饕?guī)律

0　引言

邢臺(tái)市地?zé)岬刭|(zhì)條件比較優(yōu)越，地?zé)豳Y源具有較大開發(fā)利用潛力，但是該區(qū)對(duì)地?zé)岬刭|(zhì)條件研究不深、資源底數(shù)不清、開發(fā)利用比較粗放，加強(qiáng)邢臺(tái)地?zé)岬难芯繉?duì)充分發(fā)揮本區(qū)地?zé)豳Y源優(yōu)勢(shì)，合理開發(fā)、綜合利用和有效保護(hù)地?zé)豳Y源具有重要的指導(dǎo)意義和現(xiàn)實(shí)意義。

1　研究背景

邢臺(tái)市位于河北省的中南部，橫跨華北平原與太行山地兩大地貌單元，地形地貌受新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制，地下水類型主要為松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖類裂隙溶洞水和基巖裂隙水。區(qū)內(nèi)地層發(fā)育較齊全，自新至老包括新生界第四系、第三系，中生界白堊系、侏羅系、三疊系，古生界二疊系、石炭系、奧陶系、寒武系，中上元古界和太古界，受擴(kuò)張作用與斷裂活動(dòng)的影響，構(gòu)造發(fā)育、形態(tài)復(fù)雜、縱橫交錯(cuò)。

2　地球物理特征

2.1深部重力場(chǎng)特征

經(jīng)研究，在山區(qū)與平原交界處，有明顯的重力異常梯級(jí)帶，重力高的一側(cè)為沉降帶，反映了上地幔隆起，地殼減??；重力低的一側(cè)反映了上地幔下陷，地殼增厚。太行山隆起區(qū)，深部重力異常值自西向東由-100毫伽上升至-30毫伽，水平梯度變化最大每公里可達(dá)1毫伽，形成了一個(gè)北東向的重力梯級(jí)帶；東部平原沉降帶，重力異常等值線變化平緩，異常值一般在±20毫伽左右，上地幔呈塊狀隆起，地殼厚度為35-37公里。

2.2電場(chǎng)特征

根據(jù)大地電磁探測(cè)研究結(jié)果，電阻率在該區(qū)縱向上表現(xiàn)為層狀結(jié)構(gòu)，橫向上表現(xiàn)為分塊展布的特征，由淺至深電阻率以低-高-低的基本特征展示；電阻率的橫向上大約以1km深為界淺部電阻變化不大，形態(tài)平穩(wěn)、連續(xù)，深部變化較大。

2.3地溫場(chǎng)特征

2.3.1太行山山地構(gòu)造帶地下熱水區(qū)地溫場(chǎng)特征

為對(duì)流型熱儲(chǔ)，地溫場(chǎng)一方面受深部地殼結(jié)構(gòu)的控制，同時(shí)也受深部地?zé)崴仙顒?dòng)的顯著影響，產(chǎn)生該熱儲(chǔ)的原因主要是斷裂、裂隙發(fā)育形成地下水循環(huán)對(duì)流的有利通道，當(dāng)深部地?zé)崴財(cái)嗔褞嫌繒r(shí)，將深部熱輸向淺部，使其在上升通道的周圍出現(xiàn)明顯的地溫增高現(xiàn)象，并形成了以上升通道為中心的異常地溫場(chǎng)，地溫異常呈點(diǎn)狀分布。

2.3.2沉降平原區(qū)層狀熱儲(chǔ)地下熱水區(qū)地溫場(chǎng)特征

根據(jù)寧晉、巨鹿、清河、南宮、邢臺(tái)五市縣氣象部門多年觀測(cè)的平均地面溫度，研究區(qū)恒溫帶溫度為15.4℃，深度為25m。經(jīng)過計(jì)算與研究，新生界地溫梯度值變化在0.5-5.0℃/100m之間，高值區(qū)與低值區(qū)呈NNE向相間分布，并和凸起、凹陷構(gòu)造位置基本一致。地溫梯度高值區(qū)主要分布于寧晉凸起、新河凸起、明化鎮(zhèn)凸起、武城凸起、館陶凸起；在巨鹿斷裂的西側(cè)平行于斷裂形成一狹長(zhǎng)高值區(qū)；在隆堯斷裂與百尺口斷裂交匯處附近也有一橢圓形的高值區(qū)。低值區(qū)主要分布于各凹陷區(qū)及太行山隆起與平原相鄰的邊緣地帶。

根據(jù)各測(cè)井不同深度的地溫，研究500m、1000m、2000m地溫等值線圖，不同深度的溫度等值線分布，基本上與基巖構(gòu)造形態(tài)相吻合，即基巖埋深淺處地溫高，說明新生界地溫與基巖埋深關(guān)系密切。

3　熱儲(chǔ)水文地質(zhì)特征

區(qū)內(nèi)地下熱水按地質(zhì)構(gòu)造劃分為二大區(qū)：太行山褶皺山區(qū)及結(jié)晶巖體構(gòu)造帶地下熱水區(qū)，沉降平原層狀熱儲(chǔ)地下熱水區(qū)。

3.1太行山山地構(gòu)造帶地下熱水區(qū)

研究區(qū)內(nèi)有朱莊溫泉和永興煤礦熱水井，處于太行山隆起，屬新華夏第三隆起帶，發(fā)育了北西和北北東向兩組主要斷裂，后期又受偉晶巖脈的穿插，熱泉出露在太古界花崗片麻巖與長(zhǎng)城系石英砂巖接觸帶上，地溫異常呈點(diǎn)分布。

3.2沉降平原層狀熱儲(chǔ)地下熱水區(qū)

據(jù)現(xiàn)有收集資料及區(qū)域地層特點(diǎn)，本區(qū)自上而下可分為三個(gè)主要熱儲(chǔ)層，即上第三系明化鎮(zhèn)組孔隙熱儲(chǔ)層、館陶組孔隙熱儲(chǔ)和基巖裂隙巖溶熱儲(chǔ)。

3.2.1上第三系明化鎮(zhèn)組孔隙熱儲(chǔ)（Nm）

該熱儲(chǔ)在區(qū)內(nèi)廣泛分布，底板埋深變化較大，一般800-1200m，上部為400-550m厚的第四系覆蓋，總體趨勢(shì)西部較淺，東部較深，凸起區(qū)較淺，凹起區(qū)較深。沉積厚度一般400-700m，西部及凸起區(qū)較薄。巖性剖面粗細(xì)交替變化，略具反旋回韻律特征，砂巖層比率自下而上增加，平均砂厚比30%，砂巖層中以中粗砂、含礫粗砂巖及礫狀砂巖為主。砂巖層累計(jì)厚度變化于不足100-200m。儲(chǔ)層平均溫度35-44℃，水的含鹽度在0.5-1g/L之間。

3.2.2館陶組孔隙熱儲(chǔ)（Ng）：

該熱儲(chǔ)主要分布凹陷區(qū)及其邊緣，外圍較薄，底板埋深一般1200m-1800m之間，厚度200-600m，含水巖性主要為粉砂巖、細(xì)砂巖及含礫砂巖等，微固結(jié)-半固結(jié)。砂厚比一般25.2-58.0%，平均40%，儲(chǔ)層發(fā)育，下部為巨厚的雜色礫巖，分布廣、沉積較穩(wěn)定，是主要的富水層段，水量豐富，是一個(gè)半開啟、埋藏淺、水質(zhì)好的熱水儲(chǔ)層，推測(cè)含水層厚度86-258m，單層厚度一般幾米至幾十米，最厚者可達(dá)數(shù)十米，一般水溫可達(dá)45-70℃，水量大于1000m3/d，熱水礦化度一般較明化鎮(zhèn)組高，為2-10g/L，屬HCO3·CL-Na或CL-Na型水。

3.2.3基巖巖溶裂隙熱儲(chǔ)：

區(qū)內(nèi)基巖頂界埋深一般在1200-2000m左右，以碳酸鹽巖地層為主，其儲(chǔ)層空間為裂隙與巖溶裂隙及溶洞。主要熱儲(chǔ)層有奧陶系、寒武系及中上元古界地層。據(jù)收集資料，一般井口水溫可達(dá)50-80℃,水量可達(dá)120-1500m3/d，有的還可自流，礦化度一般3-10g/L，多為CL·HCO3-Na型水。

4　結(jié)論

總之，因地質(zhì)結(jié)構(gòu)不均一，基巖地形起伏，基巖與蓋層導(dǎo)熱性之間的差異，造成新生界地溫梯度分布的不均勻，呈現(xiàn)基巖凸起區(qū)地溫梯度高于凹陷區(qū)的規(guī)律。除山麓地帶，由于受天然冷水流的干擾使地溫梯度明顯降低，平原內(nèi)部廣大地區(qū)，地溫分布主要受凸凹相間的地質(zhì)構(gòu)造格局的控制，總的特點(diǎn)是呈高、低相間帶狀展布。

[1]王昕洲、孫超等《河北省邢臺(tái)市地?zé)豳Y源調(diào)查評(píng)價(jià)報(bào)告》2003年10月.

[2]楊學(xué)亮、張樹剛等，《河北省邢臺(tái)市地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)報(bào)告》（2006~2010年），2011年7月.

P641[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-1-8-1