隰縣縣城地熱資源研究分析

王 健

(山西省煤炭工業(yè)廳煤炭資源地質(zhì)局，山西 太原 030045)

地熱(能)資源是指能夠為人類經(jīng)濟開發(fā)和利用的地球內(nèi)部的熱能資源，是新能源和可再生能源中的一種。

山西是地熱資源豐富的省份之一，隰縣地處呂梁山中南部，屬地熱異常區(qū)。本次擬對隰縣縣城的地熱資源進行分析。

1 隰縣縣城周圍地熱地質(zhì)背景

1.1 地 層

隰縣縣城周圍大部被第四系中上更新統(tǒng)和上第三系上新統(tǒng)所覆蓋，溝谷中有三疊系下統(tǒng)二馬營組零星出露。區(qū)內(nèi)發(fā)育的地層由老至新為:奧陶系中統(tǒng)上下馬家溝組、峰峰組，石炭系中統(tǒng)本溪組、上統(tǒng)太原組，二疊系下統(tǒng)山西組、下石盒子組，二疊系上統(tǒng)上石盒子組、石千峰組，三疊系下統(tǒng)劉家溝組、和尚溝組、二馬營組，上第三系上新統(tǒng)，第四系下～上更新統(tǒng)?？偤穸? 000 m左右。

1.2 構(gòu) 造

該地區(qū)位于鄂爾多斯斷塊(山西部分南部)二級單元內(nèi)，處于興縣～石樓南北向褶帶石樓暖泉褶皺束南端，離石大斷裂南段西側(cè)。

離石大斷裂是一條近南北向構(gòu)造帶，斷裂以東以呂梁復背斜為主體的晉西隆起帶呈南北向展布，因此，南北向構(gòu)造是控制本地區(qū)構(gòu)造變形的主體構(gòu)造。

離石斷裂帶分布在鄂爾多斯盆地東緣、呂梁山以西，東經(jīng)111°15'附近，北起山西省興縣交樓申，南經(jīng)黑茶山、峪口，繼而自離石馬頭山經(jīng)金羅、中陽縣宋家溝、隰縣紫荊山、五鹿山、蒲縣黑龍關，直至臨汾峪里，綿延逾270 km，寬200～2 000 m。以東為呂梁山，以西為黃土高原。斷裂帶北段(興縣交樓申－離石)，東有太古界超基性巖呈串珠狀展布，離石以西，斷裂帶西側(cè)，有燕山期金伯利巖石出露，紫金山燕山期堿性巖漿活動亦與離石斷裂活動有關。

鄂爾多斯盆地東緣斷裂帶是地熱傳導和巖漿活動帶，深部巖漿侵入和熱力作用事件的發(fā)生，可使該區(qū)地下深處形成許多隱伏的中深成侵入巖或淺成～噴發(fā)相巖體及其伴隨的熱力構(gòu)造。離石斷裂帶內(nèi)部基底結(jié)構(gòu)主要發(fā)育有新華夏系斷裂，基底結(jié)構(gòu)呈階梯狀地塹構(gòu)造。這些構(gòu)造挽近時期以來活動十分強烈，致使離石斷裂帶附近地震比較頻繁，同時也為深部熱流向地表傳導提供了通道。

1.3 巖漿巖

區(qū)域范圍內(nèi)的巖漿活動主要為燕山期巖漿巖，有紫金山堿性雜巖體和尖家溝金伯利巖，二者都出露在離石斷裂帶上。

根據(jù)山西省構(gòu)造巖漿巖圖，距隰縣縣城東21 km離石大斷裂的東側(cè)，有界河口巖群變質(zhì)基性火山巖、中元古代細粗黑云母花崗巖、中太古代片麻巖出露。

這些巖體來源深，屬幔源型巖漿巖，具多期次活動的特點。新生代構(gòu)造對中生代構(gòu)造有一定的繼承性，其深部至今仍有巖漿熱液間隙性活動。

1.4 水文地質(zhì)

本地區(qū)位于黃河東斷凹水文地質(zhì)單元東部，東西兩側(cè)受南北向離石大斷裂及其分支所控制，地表絕大部分被第四系及上第三系地層所覆蓋，發(fā)育有樹枝狀水系，均向西注入黃河。

根據(jù)含水介質(zhì)的分布特征、賦存條件、水理性質(zhì)和水力特征，本區(qū)地下水可分為四種類型:碳酸鹽巖類巖溶裂隙含水層組;碎屑巖類夾碳酸巖類巖溶、裂隙含水層組;碎屑巖類裂隙含水層組;松散巖類孔隙水含水層組。

河谷沖積層潛水具有多種補給來源，主要是:降水與地表洪流的入滲;區(qū)外上游地下水的徑流補給;河谷兩側(cè)孔隙水與基巖地下水的排泄補給。

2 隰縣縣城周圍地熱地質(zhì)條件

2.1 大地熱流值分布

居里等溫面是反映地殼深部熱傳導過程的一個等溫面，等溫面的高低反映了地熱源的熱流值大小，所以，居里等溫面是判斷地下熱狀態(tài)的物理面。山西居里等溫面總體上是一條北東向的隆起帶，其軸線與山西斷陷盆地的軸線基本重合，中部盆地區(qū)居里等溫面埋深一般在18～20 km，盆地東西山區(qū)等溫面埋深顯著增大，隰縣縣城等溫面埋深在22 km左右。

根據(jù)山西省大地熱流值等值線與熱水點分布圖，本區(qū)大地熱流值1.5 HFU(62.8 mW/m2)左右，稍大于全球平均大地熱流值(約 1.47 HFU=61.5 mW/m2)。

根據(jù)區(qū)域熱流值高，一般表征地殼薄，居里等溫面埋深淺，深部熱狀態(tài)高的基本認識，隰縣縣城居里等溫面埋深較盆地地區(qū)大，大地熱流值較盆地地區(qū)低，深部熱狀態(tài)相對盆地地區(qū)要低。在與隰縣縣城相鄰的大地熱流值為1.5 HFU(62 mW/m2)左右的臨汾、太原盆地邊緣均有熱水點分布，預測隰縣縣城也有熱水存在。

2.2 地熱異常顯示

根據(jù)此次野外調(diào)查，在隰縣縣城東面約20 km處有1口水井，井深616 m，取水層位奧陶系中統(tǒng)，井底溫度28℃，出口溫度24℃，本區(qū)恒溫帶的溫度約為12℃，經(jīng)推算，該井地溫梯度約3.11℃。

據(jù)隰縣下李一帶的1個鉆孔資料顯示，終孔層位太原組底部，孔深1 567.17 m，井底溫度54℃，經(jīng)推算，該井地溫梯度約2.86℃。

以上水井和鉆孔資料均說明本區(qū)存在地熱異常。

2.3 儲熱條件

儲熱條件必須具備保溫層、熱儲層、熱源和熱流體通道四個要素。

1)保溫層。根據(jù)以上資料分析，隰縣縣城內(nèi)巨厚的三疊系、二疊系、石炭系地層隔水、隔熱作用相對良好。據(jù)洪洞地熱資源普查資料證實，這套地層是較好的隔熱層。根據(jù)區(qū)域資料推算，本區(qū)隔熱層厚度約1 695 m。

2)熱儲層。隰縣縣城位于離石大斷裂南段西側(cè)，離石大斷裂東部大面積灰?guī)r出露，為地下水的補給創(chuàng)造了良好的地質(zhì)條件。本區(qū)地下水接受東部側(cè)向補給，距補給區(qū)較遠，埋藏較深，水流滯緩，使得地下熱能得以聚集，為本區(qū)儲熱層，總厚度約405 m。

3)熱源。隰縣縣城位于離石大斷裂南段西側(cè)，已有資料表明，區(qū)內(nèi)大地熱流值為62.8 mW/m2，稍大于全球平均大地熱流值。

4)熱流體通道。隰縣縣城位于離石大斷裂南段西側(cè)，離石大斷裂呈北北西向，向南延伸直至臨汾盆地。大部分地區(qū)被第四系覆蓋，地層產(chǎn)狀多直立，以至倒轉(zhuǎn)向東側(cè)，影響范圍可達2 km。斷距仍表現(xiàn)為中部斷距大，兩端斷距小，離石大斷裂屬巖石圈斷裂，形成了溝通熱源和熱水活動的通道。

3 結(jié)論

從隰縣縣城保溫層厚度分析，恒溫層埋深按100 m，恒溫按12℃計，每百米地熱增溫按異常起始值3℃計，在地下2 200 m深的含水層內(nèi)地熱溫度約應為:12℃ +(2 200－100)÷100×3℃ =75℃。

考慮到隰縣縣城內(nèi)儲熱條件，推測其地熱梯度會大于3℃，隰縣地熱井含水層內(nèi)地熱溫度會大于75℃?？紤]深度損耗因素，出口溫度應為50℃左右。

根據(jù)《地熱資源地質(zhì)勘查規(guī)范》GB/T11615－2010，該地熱田溫度分級應屬溫熱水(40℃≤t＜60℃)，可用作醫(yī)療、洗浴、溫室等?？辈轭愋蛯俣愐恍停?中低溫地熱田(Ⅱ)，熱儲呈層狀，分布面積廣，巖性、厚度穩(wěn)定，構(gòu)造條件比較簡單(Ⅱ－1)。

從上述條件可見，隰縣縣城附近有著良好的地熱資源和開發(fā)利用潛力，可以產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

［1］武鐵山，郭立琴.山西省巖石地層［M］.北京:中國地質(zhì)大學出版社，1997:275－283.

［2］武鐵山.山西省區(qū)域地質(zhì)志［M］.北京:地質(zhì)出版社，1989:341－348.