遼寧省調兵山四家子村DR1地熱井位置的確定

張文德+韓玉杰+白曉亮

摘 要：四家子村位于調兵山市西南約4km，東與大興煤礦相鄰。東北煤田地質局物探測量隊和101勘探隊合作，對勘探區(qū)進行深部地熱研究，通過勘探手段確定地熱井位，成功打出一口地熱井，對盆地型地熱田生成特點有了進一步認識，對今后遼北地區(qū)地熱勘探工作具有一定的指導意義。通過區(qū)域性地質資料搜集分析、地質調查，圈定地熱靶區(qū)進行綜合物探工作，建立勘探區(qū)地熱構造地質模型，確定熱儲的有利部位，指導鉆探工作。

關鍵詞：地熱靶區(qū)；物探方法；地熱模型；布井依據(jù)；調兵山四家子

1 地熱靶區(qū)的選定

地熱靶區(qū)的選定是由城鎮(zhèn)開發(fā)規(guī)劃、地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展方向與理想的成熱地質條件相結合的產(chǎn)物。

1.1 地域優(yōu)勢

四家子區(qū)位于調兵山近郊，交通便利，郊區(qū)作為城市擴張的首選方向，為地熱資源的開發(fā)提供機遇，有助于形成規(guī)模型產(chǎn)業(yè)；地熱資源的開發(fā)又影響新型城鎮(zhèn)化布局，調整產(chǎn)業(yè)結構，為地方經(jīng)濟發(fā)展注入活力，地熱資源的開發(fā)與城市發(fā)展起著相互支撐的作用。

1.2 地質資料優(yōu)勢

四家子區(qū)位于鐵法含煤盆地范圍內(nèi)，為地熱勘探空白區(qū)。鐵法煤田自60年代以來經(jīng)歷多次勘探和廣泛開采，積累了豐富的資料。以服務采掘需要的基礎地質、水文地質研究程度較高（1000m以淺），對礦區(qū)構造形態(tài)的分布規(guī)律、地層的組合結構、水文地質條件、地溫變化有了充分的認識。地質資料的綜合研究成果，對深層地熱勘探提供了必要基礎資料。

1.3 具備地熱生成的基本條件

鐵法煤田屬于斷陷盆地，煤田被廣泛開采表明淺部不具備地熱條，地熱的研究主要集中在深部。地熱生成需要熱源、深部水的富集儲存的空間、構造的控制作用等基本條件。

1.3.1 基底埋藏深度大，有助于獲得地球深部的傳導熱量；深部有厚層粗碎屑沉積，為地下水的儲存提供空間；鐵法含煤盆地位于新華夏系第二沉降帶和天山-陰山隆起帶的交接復合部位，經(jīng)歷多期構造運動形成一系列斷裂和向背斜，并伴有多期火層巖噴發(fā)、侵入，構造運動的活躍為地下水的運移提供動力。

1.3.2 鐵法礦區(qū)開采實踐表明（1000m以淺）地層含水性較弱，斷層部分含水，火層巖發(fā)育，侵入煤層，當砂礫巖層遇到張性斷裂和火層巖侵入時礦井的涌水量迅速增加。

從基本構造背景、礦區(qū)開采實踐表明：火層巖侵入廣泛、斷裂、裂隙發(fā)育，四家子區(qū)具備深部熱儲條件。在現(xiàn)代應力場的作用下部分斷層顯示張性或張扭性狀態(tài)，斷裂發(fā)育、尤其深部斷裂發(fā)育的地段為地熱開發(fā)的理想部位。

2 地熱構造的基本模型

2.1 地層起伏形態(tài)

由地震資料顯示勘探區(qū)內(nèi)煤系層的剖面起伏形態(tài)為由4條斷層（F55、F65、DF1、F49）切割的向斜形態(tài)，其中F55斷距大于600m。錯斷煤系地層基底，為勘探區(qū)的主要控熱斷層，見圖1。

前震旦系頂界面為受F55斷層切割形成抬起與沉降，地層最深為剖面中部，最淺為F55斷層下降盤，地層埋深在1300-1900m之間。

2.2 主要熱儲層

主要的熱儲層為阜新組底礫巖和古風化殼，阜新組底礫巖賦存于基底上部，深度較大，該段該層段厚度約500-600m左右。以礫巖、砂礫巖為主，分選不好，礫徑一般20-25cm，最大1m左右，裂隙、孔隙比較發(fā)育，該層埋藏深度大，是很好的熱儲層。風化殼孔隙發(fā)育時，也是良好的地熱資源的熱儲層。

2.3 帶狀熱儲

電阻率值下降趨勢表現(xiàn)出橫向不均勻性，出現(xiàn)相對獨立并沿縱向分布的低阻異常區(qū)。電性變化的形態(tài)及電阻率特征的空間分布，明顯的表現(xiàn)與斷層構造的相關性，分析認為是在地質（斷層）構造的作用下，破壞了巖層的橫向結構，使電性發(fā)生不均勻的變化，進而使電阻率值呈高低相間的格局分布。尤其在F55斷層近低阻異常區(qū)顯著，異常帶較寬，具有帶狀熱儲的物性條件，見圖2。

3 鉆孔位置的確定

根據(jù)物探解釋成果，在熱儲理想部位選擇孔位，位置在F55斷層與阜新組底礫巖和前震旦系古風化殼交匯部位，目的是尋找?guī)罴皩訝顭醿Φ責崴?，鉆孔深度2000m左右，定孔理由有以下幾個方面：

3.1 根據(jù)已知煤田鉆孔平均地溫梯度變化，推斷當井深達到2000m時，地溫可達到63℃。

3.2 F55號斷層為同沉積斷層，該斷裂切割深度大于1500m，在其附近為低阻異常顯示，有帶狀熱儲的物性特征。

3.3 底礫巖厚度大，可達500-600m，在構造和火山活動的作用下，裂隙和孔隙較發(fā)育，可儲存裂隙和孔隙水。

3.4 前震旦系古風化殼受風化程度及構造運動影響有一定的厚度并發(fā)育有裂隙，具備裂隙水賦存條件。

3.5 由于火山巖浸入作用，加劇了其周圍地層裂隙發(fā)育，從電性剖面分析，視電阻率高低變化，認為F55斷層上盤，可能有火山巖浸入。

4 結束語

在選定的靶區(qū)內(nèi)開展綜合物探工作，確定目標地層起伏形態(tài)，地層組合及斷裂位置，建立四家區(qū)地熱結構模型，減少鉆探工作的盲目性。綜合地面物探工作，地震剖面較好的反映地層的構造發(fā)育狀況，電法視電阻率曲線剖面呈有規(guī)律的變化，反映出地層的結構橫向變化確定低阻異常區(qū)，為鉆探提供指向。綜合物探成果雖然確定了地熱的有利部位，但對富水性、導水性缺乏更深入的認識，因此今后的地熱勘探應加強深層水文地質方面的研究。

參考文獻

[1]張文德，等.遼寧省鐵法地區(qū)地熱資源普查物探成果報告[R].沈陽：東北煤田地質局物探測量隊，2011.endprint

摘 要：四家子村位于調兵山市西南約4km，東與大興煤礦相鄰。東北煤田地質局物探測量隊和101勘探隊合作，對勘探區(qū)進行深部地熱研究，通過勘探手段確定地熱井位，成功打出一口地熱井，對盆地型地熱田生成特點有了進一步認識，對今后遼北地區(qū)地熱勘探工作具有一定的指導意義。通過區(qū)域性地質資料搜集分析、地質調查，圈定地熱靶區(qū)進行綜合物探工作，建立勘探區(qū)地熱構造地質模型，確定熱儲的有利部位，指導鉆探工作。

關鍵詞：地熱靶區(qū)；物探方法；地熱模型；布井依據(jù)；調兵山四家子

1 地熱靶區(qū)的選定

地熱靶區(qū)的選定是由城鎮(zhèn)開發(fā)規(guī)劃、地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展方向與理想的成熱地質條件相結合的產(chǎn)物。

1.1 地域優(yōu)勢

四家子區(qū)位于調兵山近郊，交通便利，郊區(qū)作為城市擴張的首選方向，為地熱資源的開發(fā)提供機遇，有助于形成規(guī)模型產(chǎn)業(yè)；地熱資源的開發(fā)又影響新型城鎮(zhèn)化布局，調整產(chǎn)業(yè)結構，為地方經(jīng)濟發(fā)展注入活力，地熱資源的開發(fā)與城市發(fā)展起著相互支撐的作用。

1.2 地質資料優(yōu)勢

四家子區(qū)位于鐵法含煤盆地范圍內(nèi)，為地熱勘探空白區(qū)。鐵法煤田自60年代以來經(jīng)歷多次勘探和廣泛開采，積累了豐富的資料。以服務采掘需要的基礎地質、水文地質研究程度較高（1000m以淺），對礦區(qū)構造形態(tài)的分布規(guī)律、地層的組合結構、水文地質條件、地溫變化有了充分的認識。地質資料的綜合研究成果，對深層地熱勘探提供了必要基礎資料。

1.3 具備地熱生成的基本條件

鐵法煤田屬于斷陷盆地，煤田被廣泛開采表明淺部不具備地熱條，地熱的研究主要集中在深部。地熱生成需要熱源、深部水的富集儲存的空間、構造的控制作用等基本條件。

1.3.1 基底埋藏深度大，有助于獲得地球深部的傳導熱量；深部有厚層粗碎屑沉積，為地下水的儲存提供空間；鐵法含煤盆地位于新華夏系第二沉降帶和天山-陰山隆起帶的交接復合部位，經(jīng)歷多期構造運動形成一系列斷裂和向背斜，并伴有多期火層巖噴發(fā)、侵入，構造運動的活躍為地下水的運移提供動力。

1.3.2 鐵法礦區(qū)開采實踐表明（1000m以淺）地層含水性較弱，斷層部分含水，火層巖發(fā)育，侵入煤層，當砂礫巖層遇到張性斷裂和火層巖侵入時礦井的涌水量迅速增加。

從基本構造背景、礦區(qū)開采實踐表明：火層巖侵入廣泛、斷裂、裂隙發(fā)育，四家子區(qū)具備深部熱儲條件。在現(xiàn)代應力場的作用下部分斷層顯示張性或張扭性狀態(tài)，斷裂發(fā)育、尤其深部斷裂發(fā)育的地段為地熱開發(fā)的理想部位。

2 地熱構造的基本模型

2.1 地層起伏形態(tài)

由地震資料顯示勘探區(qū)內(nèi)煤系層的剖面起伏形態(tài)為由4條斷層（F55、F65、DF1、F49）切割的向斜形態(tài)，其中F55斷距大于600m。錯斷煤系地層基底，為勘探區(qū)的主要控熱斷層，見圖1。

前震旦系頂界面為受F55斷層切割形成抬起與沉降，地層最深為剖面中部，最淺為F55斷層下降盤，地層埋深在1300-1900m之間。

2.2 主要熱儲層

主要的熱儲層為阜新組底礫巖和古風化殼，阜新組底礫巖賦存于基底上部，深度較大，該段該層段厚度約500-600m左右。以礫巖、砂礫巖為主，分選不好，礫徑一般20-25cm，最大1m左右，裂隙、孔隙比較發(fā)育，該層埋藏深度大，是很好的熱儲層。風化殼孔隙發(fā)育時，也是良好的地熱資源的熱儲層。

2.3 帶狀熱儲

電阻率值下降趨勢表現(xiàn)出橫向不均勻性，出現(xiàn)相對獨立并沿縱向分布的低阻異常區(qū)。電性變化的形態(tài)及電阻率特征的空間分布，明顯的表現(xiàn)與斷層構造的相關性，分析認為是在地質（斷層）構造的作用下，破壞了巖層的橫向結構，使電性發(fā)生不均勻的變化，進而使電阻率值呈高低相間的格局分布。尤其在F55斷層近低阻異常區(qū)顯著，異常帶較寬，具有帶狀熱儲的物性條件，見圖2。

3 鉆孔位置的確定

根據(jù)物探解釋成果，在熱儲理想部位選擇孔位，位置在F55斷層與阜新組底礫巖和前震旦系古風化殼交匯部位，目的是尋找?guī)罴皩訝顭醿Φ責崴@孔深度2000m左右，定孔理由有以下幾個方面：

3.1 根據(jù)已知煤田鉆孔平均地溫梯度變化，推斷當井深達到2000m時，地溫可達到63℃。

3.2 F55號斷層為同沉積斷層，該斷裂切割深度大于1500m，在其附近為低阻異常顯示，有帶狀熱儲的物性特征。

3.3 底礫巖厚度大，可達500-600m，在構造和火山活動的作用下，裂隙和孔隙較發(fā)育，可儲存裂隙和孔隙水。

3.4 前震旦系古風化殼受風化程度及構造運動影響有一定的厚度并發(fā)育有裂隙，具備裂隙水賦存條件。

3.5 由于火山巖浸入作用，加劇了其周圍地層裂隙發(fā)育，從電性剖面分析，視電阻率高低變化，認為F55斷層上盤，可能有火山巖浸入。

4 結束語

在選定的靶區(qū)內(nèi)開展綜合物探工作，確定目標地層起伏形態(tài)，地層組合及斷裂位置，建立四家區(qū)地熱結構模型，減少鉆探工作的盲目性。綜合地面物探工作，地震剖面較好的反映地層的構造發(fā)育狀況，電法視電阻率曲線剖面呈有規(guī)律的變化，反映出地層的結構橫向變化確定低阻異常區(qū)，為鉆探提供指向。綜合物探成果雖然確定了地熱的有利部位，但對富水性、導水性缺乏更深入的認識，因此今后的地熱勘探應加強深層水文地質方面的研究。

參考文獻

[1]張文德，等.遼寧省鐵法地區(qū)地熱資源普查物探成果報告[R].沈陽：東北煤田地質局物探測量隊，2011.endprint

摘 要：四家子村位于調兵山市西南約4km，東與大興煤礦相鄰。東北煤田地質局物探測量隊和101勘探隊合作，對勘探區(qū)進行深部地熱研究，通過勘探手段確定地熱井位，成功打出一口地熱井，對盆地型地熱田生成特點有了進一步認識，對今后遼北地區(qū)地熱勘探工作具有一定的指導意義。通過區(qū)域性地質資料搜集分析、地質調查，圈定地熱靶區(qū)進行綜合物探工作，建立勘探區(qū)地熱構造地質模型，確定熱儲的有利部位，指導鉆探工作。

關鍵詞：地熱靶區(qū)；物探方法；地熱模型；布井依據(jù)；調兵山四家子

1 地熱靶區(qū)的選定

地熱靶區(qū)的選定是由城鎮(zhèn)開發(fā)規(guī)劃、地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展方向與理想的成熱地質條件相結合的產(chǎn)物。

1.1 地域優(yōu)勢

四家子區(qū)位于調兵山近郊，交通便利，郊區(qū)作為城市擴張的首選方向，為地熱資源的開發(fā)提供機遇，有助于形成規(guī)模型產(chǎn)業(yè)；地熱資源的開發(fā)又影響新型城鎮(zhèn)化布局，調整產(chǎn)業(yè)結構，為地方經(jīng)濟發(fā)展注入活力，地熱資源的開發(fā)與城市發(fā)展起著相互支撐的作用。

1.2 地質資料優(yōu)勢

四家子區(qū)位于鐵法含煤盆地范圍內(nèi)，為地熱勘探空白區(qū)。鐵法煤田自60年代以來經(jīng)歷多次勘探和廣泛開采，積累了豐富的資料。以服務采掘需要的基礎地質、水文地質研究程度較高（1000m以淺），對礦區(qū)構造形態(tài)的分布規(guī)律、地層的組合結構、水文地質條件、地溫變化有了充分的認識。地質資料的綜合研究成果，對深層地熱勘探提供了必要基礎資料。

1.3 具備地熱生成的基本條件

鐵法煤田屬于斷陷盆地，煤田被廣泛開采表明淺部不具備地熱條，地熱的研究主要集中在深部。地熱生成需要熱源、深部水的富集儲存的空間、構造的控制作用等基本條件。

1.3.1 基底埋藏深度大，有助于獲得地球深部的傳導熱量；深部有厚層粗碎屑沉積，為地下水的儲存提供空間；鐵法含煤盆地位于新華夏系第二沉降帶和天山-陰山隆起帶的交接復合部位，經(jīng)歷多期構造運動形成一系列斷裂和向背斜，并伴有多期火層巖噴發(fā)、侵入，構造運動的活躍為地下水的運移提供動力。

1.3.2 鐵法礦區(qū)開采實踐表明（1000m以淺）地層含水性較弱，斷層部分含水，火層巖發(fā)育，侵入煤層，當砂礫巖層遇到張性斷裂和火層巖侵入時礦井的涌水量迅速增加。

從基本構造背景、礦區(qū)開采實踐表明：火層巖侵入廣泛、斷裂、裂隙發(fā)育，四家子區(qū)具備深部熱儲條件。在現(xiàn)代應力場的作用下部分斷層顯示張性或張扭性狀態(tài)，斷裂發(fā)育、尤其深部斷裂發(fā)育的地段為地熱開發(fā)的理想部位。

2 地熱構造的基本模型

2.1 地層起伏形態(tài)

由地震資料顯示勘探區(qū)內(nèi)煤系層的剖面起伏形態(tài)為由4條斷層（F55、F65、DF1、F49）切割的向斜形態(tài)，其中F55斷距大于600m。錯斷煤系地層基底，為勘探區(qū)的主要控熱斷層，見圖1。

前震旦系頂界面為受F55斷層切割形成抬起與沉降，地層最深為剖面中部，最淺為F55斷層下降盤，地層埋深在1300-1900m之間。

2.2 主要熱儲層

主要的熱儲層為阜新組底礫巖和古風化殼，阜新組底礫巖賦存于基底上部，深度較大，該段該層段厚度約500-600m左右。以礫巖、砂礫巖為主，分選不好，礫徑一般20-25cm，最大1m左右，裂隙、孔隙比較發(fā)育，該層埋藏深度大，是很好的熱儲層。風化殼孔隙發(fā)育時，也是良好的地熱資源的熱儲層。

2.3 帶狀熱儲

電阻率值下降趨勢表現(xiàn)出橫向不均勻性，出現(xiàn)相對獨立并沿縱向分布的低阻異常區(qū)。電性變化的形態(tài)及電阻率特征的空間分布，明顯的表現(xiàn)與斷層構造的相關性，分析認為是在地質（斷層）構造的作用下，破壞了巖層的橫向結構，使電性發(fā)生不均勻的變化，進而使電阻率值呈高低相間的格局分布。尤其在F55斷層近低阻異常區(qū)顯著，異常帶較寬，具有帶狀熱儲的物性條件，見圖2。

3 鉆孔位置的確定

根據(jù)物探解釋成果，在熱儲理想部位選擇孔位，位置在F55斷層與阜新組底礫巖和前震旦系古風化殼交匯部位，目的是尋找?guī)罴皩訝顭醿Φ責崴?，鉆孔深度2000m左右，定孔理由有以下幾個方面：

3.1 根據(jù)已知煤田鉆孔平均地溫梯度變化，推斷當井深達到2000m時，地溫可達到63℃。

3.2 F55號斷層為同沉積斷層，該斷裂切割深度大于1500m，在其附近為低阻異常顯示，有帶狀熱儲的物性特征。

3.3 底礫巖厚度大，可達500-600m，在構造和火山活動的作用下，裂隙和孔隙較發(fā)育，可儲存裂隙和孔隙水。

3.4 前震旦系古風化殼受風化程度及構造運動影響有一定的厚度并發(fā)育有裂隙，具備裂隙水賦存條件。

3.5 由于火山巖浸入作用，加劇了其周圍地層裂隙發(fā)育，從電性剖面分析，視電阻率高低變化，認為F55斷層上盤，可能有火山巖浸入。

4 結束語

在選定的靶區(qū)內(nèi)開展綜合物探工作，確定目標地層起伏形態(tài)，地層組合及斷裂位置，建立四家區(qū)地熱結構模型，減少鉆探工作的盲目性。綜合地面物探工作，地震剖面較好的反映地層的構造發(fā)育狀況，電法視電阻率曲線剖面呈有規(guī)律的變化，反映出地層的結構橫向變化確定低阻異常區(qū)，為鉆探提供指向。綜合物探成果雖然確定了地熱的有利部位，但對富水性、導水性缺乏更深入的認識，因此今后的地熱勘探應加強深層水文地質方面的研究。

參考文獻

[1]張文德，等.遼寧省鐵法地區(qū)地熱資源普查物探成果報告[R].沈陽：東北煤田地質局物探測量隊，2011.endprint