內(nèi)蒙古桑根達來地區(qū)地熱地質(zhì)特征

李麗娟， 雷 光

(河北地質(zhì)大學資源學院，河北 石家莊 050031)

據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料綜合分析與研究區(qū)有關的地熱條件主要為二連盆地何日斯太坳陷，推測在何日斯太坳陷主要熱儲層為白堊系下統(tǒng)騰格爾二段砂巖、砂礫巖熱儲層；主要熱儲類型為層狀低溫熱儲類型，主要熱源來源為地熱增溫型，局部為構(gòu)造傳導型；主要蓋層為白堊系下統(tǒng)賽漢塔拉組、第三系厚層泥巖與第四系厚層黏性土層。

1 研究區(qū)地層結(jié)構(gòu)

研究區(qū)位于二連盆地北部，第四系覆蓋層較厚，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，地熱井揭露的地層由老到新分述如下：

(1)中生界白堊系上統(tǒng)黑依哈達組(K2h)：層深1 352.0～2 303.2 m，層厚951.20 m，未揭穿，在研究區(qū)西部有出露；根據(jù)巖礦鑒定報告，巖性主要為灰綠色高嶺土化裂紋質(zhì)晶屑凝灰熔巖和灰白色碳酸鹽化硅化高嶺土化流紋質(zhì)含角礫巖屑晶屑凝灰?guī)r，在節(jié)理面上可見石英和碳酸鹽礦物；上覆新近系地層，不整合接觸。

(2)新生界新近系上新統(tǒng)、赤峰玄武巖(βN2)：層深256.6～1 352.0 m，層厚1 095.4 m，地表未出露，巖性主要為灰白色、灰色砂巖、泥巖、砂質(zhì)泥巖、礫巖。礦物成分主要為：砂屑，呈次圓狀-圓狀分布于角礫之間，主要由流紋巖、安山巖、堿性長石及石英組成；礫屑，呈次圓狀-圓狀分布，成分大致同砂屑；雜基，主要由粉砂屑、黏土礦物及碳酸鹽礦物組成，分布于碎屑之間。

灰綠色、灰黑色橄欖石玄武巖，礦物成分主要為：斜長石，呈半自行板狀-他形粒狀分布，粒度<1.5 mm；輝石，呈半自行-他形柱粒狀分布于斜長石顆粒間，粒度<1 mm；橄欖石，呈半自形-他形粒狀分布于斜長石顆粒間，均已蛇紋石化，粒度<1 mm。

(3)新生界第四系(Q)：層深0～256.6 m，層厚256.6 m，為一套湖積沉積物，巖性為黃色、黃褐色含卵礫中粗砂層及灰褐色黏土層，礫石成分為玄武巖、流紋巖、安山巖、堿性長石及石英組成；礫石磨圓度差，為棱角狀、次棱角狀。

2 物探成果解譯

結(jié)合已收集的鉆孔資料，低電阻率層推斷認為是騰格爾組及以上地層的綜合反映，確定低電阻率地層的埋深、形態(tài)、基底起伏情況，可以更好地推斷出地熱資源的富集地段。結(jié)合地震資料中已劃分的斷層位置及走勢，對以上剖面推斷的斷裂構(gòu)造在研究區(qū)內(nèi)的走勢進行了推斷。本次工作共反映出4條斷裂構(gòu)造，分別定義為F1、F2、F3和F4斷裂：兩條近南北向的斷裂構(gòu)造自西向東定義為F1和F2斷裂；兩條近南北向斷裂構(gòu)造定義為F3和F4。

推測的F1斷層位于L02線的西端點處，但L01線由于偏東，尚沒有斷裂構(gòu)造反應，結(jié)合地震資料，推斷F1斷層與何日斯太坳陷的西部邊界相對應。推測的F2斷層位于L01線與L02線的東端點處，結(jié)合地震資料顯示的何日斯太坳陷東部邊界位置，認為L01與L02線東端點處的斷裂構(gòu)造為連續(xù)的斷裂，即F2斷裂，斷裂呈北西走向。推測的F3斷裂位于L03線與L04線北部，結(jié)合地震資料推斷的斷裂，本次工作將L03和L04線的北部斷裂推斷為F3斷裂的延續(xù)，與地震資料顯示的汗克拉公社附近的斷裂構(gòu)造相對應。推測的F4斷裂位于研究區(qū)中部，為何日斯太凹陷南部凹陷區(qū)中的一個較小斷裂，由于本次工作3條剖面(L02、L03和L04線)均有顯示，結(jié)合地震資料推斷為一個連續(xù)斷裂，整體呈北東向。

綜上所述，本次工作大致了解了何日斯太坳陷南部坳陷區(qū)騰格爾組底板形態(tài)。其中心最深處大致位于L04線西部，呈現(xiàn)南部深北部略淺，向北通過F4斷裂較大幅度抬升后，再緩慢抬升至F3斷層處(汗克拉公社附近)再大幅度下陷；東西向呈現(xiàn)西部抬升之勢略緩于東部抬升之勢，直至何日斯太坳陷東西兩側(cè)凸起斷裂處。

3 熱儲特征及其埋藏條件

3.1 熱儲層

根據(jù)地熱孔揭露資料可知，結(jié)合地熱資源地質(zhì)勘查規(guī)范，按熱儲溫度>25 ℃為界，勘查區(qū)共有兩個熱儲層，即新近系、白堊系熱儲層。

(1)新近系熱儲層。熱儲層巖性為新近系砂巖、砂礫巖、橄欖石玄武巖。地下熱水主要儲集運移于新近系熱儲層中的空隙裂隙中，熱儲層類型以層狀熱儲為主。熱儲層位置在665.0(根據(jù)地溫梯度2.58 ℃/100所計算的地溫25 ℃時熱儲層埋深)～1 352 m，熱儲有效厚度199.23 m，平均孔隙度25%，平均滲透率369.95×10-3um2，熱儲平均溫度47 ℃。該熱儲層含水性一般，滲透性一般，分布穩(wěn)定。

(2)白堊系熱儲層。白堊系熱儲層分為兩段，熱儲層巖性為白堊系上統(tǒng)黑依哈達組晶屑凝灰?guī)r。地下熱水主要儲集運移于白堊系儲熱層中的構(gòu)造裂隙中，熱儲層類型以帶狀熱儲為主。第一段熱儲層位置在1 352.0～1 738.7 m，熱儲有效厚度152.5 m，平均孔隙度23%，平均滲透率349.18×10-3um2，熱儲平均溫度為55 ℃。第二段熱儲層位置在1 738.7～2 286.8 m，熱儲厚度166.7 m，平均孔隙度20%，平均滲透率258.27×10-3um2，熱儲平均溫度為66.9 ℃。

從埋藏深度、厚度、孔隙度、滲透率及出水溫度分析，該套地層構(gòu)成勘查區(qū)的主要熱儲層，分布穩(wěn)定。

3.2 熱儲蓋層

熱儲蓋層起著隔熱保溫作用，能阻止地球內(nèi)部的熱能向地表傳導和散失。將各熱儲層的蓋層分述如下：

(1)新近系熱儲蓋層。根據(jù)LR1測井資料，蓋層巖性0～212.3 m為砂性土；212.3～256.6 m為黏性土。一般情況下黏性土熱傳導性較差，能起到良好的保溫作用，巨厚的黏性土層是下部熱儲層良好的蓋層。

(2)白堊系熱儲層蓋層。勘查區(qū)內(nèi)第四系地層及新近系上新統(tǒng)上部地層為主要熱儲蓋層。第四系地層巖性以砂質(zhì)黏土、粉細砂為主，新近系上新統(tǒng)地層巖性以砂質(zhì)泥巖為主，256.6～1 352 m分布有新近系砂質(zhì)泥巖數(shù)層，總厚度302 m。這些地層的導熱性能均較差，起到很好的隔熱保溫作用，形成穩(wěn)定的熱儲蓋層。

3.3 熱流通道

通道是指地下熱水在靜水壓力作用下向上涌的斷裂構(gòu)造空間?？辈閰^(qū)位于何日斯太凹陷，區(qū)域上曾經(jīng)歷過多期次的構(gòu)造運動，構(gòu)造斷裂相當發(fā)育，因此，勘查區(qū)熱流通道除靠地層導熱性進行地溫傳導外，主要靠斷裂進行熱流傳導。本次二維地震及可控源工作探明有F1、F2、F3、F4斷裂，其中何日斯太斷裂F1走向北北東，預測長度86 km，下白堊統(tǒng)最大落差4 000 m，均會給地下熱水資源上涌創(chuàng)造極有利的條件，是熱流傳導的主要通道。由于斷裂構(gòu)造的切割，使得熱量能通過地熱流體沿斷裂進行深部循環(huán)而帶到上部形成地熱田。

3.4 熱源

熱源主要包括地熱源和水熱源兩部分。

(1)地熱源?？辈閰^(qū)為地熱增溫型熱源。根據(jù)本次施工地熱孔，LR1孔深2 303.2 m，孔底溫度為66.9 ℃。另外，根據(jù)收集的石油鉆孔的地熱井測井資料顯示，3 200 m孔底溫度為100 ℃左右，這與3 ℃/100 m正常地熱增溫基本相符，說明盆地內(nèi)有較好的熱源存在。何日斯太坳陷地區(qū)近代火山活動頻繁，大面積巖漿侵入；斷陷盆地巖石圈溫度高，地溫梯度大；巖石圈厚度小，這一切證明何日斯太坳陷地區(qū)地殼深部熱活動強烈，對形成地下熱水資源具有決定性意義。另外，根據(jù)石油鉆孔測溫結(jié)果，深部高溫熱流也是地熱來源之一。

(2)水源。研究區(qū)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，大氣降雨通過孔隙、裂隙曲折向下滲透補給到下部含水層(熱儲層)，同時在地熱增溫率的影響下逐漸增溫，到達熱儲層，最終形成地下熱水資源。另外，深部水順熱流通道上涌也是地熱田水源之一。

4 結(jié)論

研究區(qū)位于二連盆地北部，第四系覆蓋層較厚，二維地震及可控源工作探明有F1、F2、F3、F4斷裂，給地下熱水資源上涌創(chuàng)造極有利的條件，是熱流傳導的主要通道。主要熱儲層為新近系上新統(tǒng)砂巖、砂礫巖、橄欖石玄武巖。地熱勘查類型為中低溫地熱田，地熱田兼有層狀熱儲和帶狀熱儲。