徐州市地热分布及地热带划分.pdf

徐州市地热分布及地热带划分 李 杰 徐州市水利科学研究所 徐州 221002 1 国内外地热资源开发现状 随着传统能源石油和煤炭的不断开采 人 们已强烈地感到了能源危机 因此 寻找新的 能源成了当务之急 目前被开发的能源有太阳 能 原子能 水能 风能 地热等等 地热以 其成本低 无污染 储量丰富等特点 已越来 越受到人们的重视 1913 年意大利在拉德瑞罗建成了世界上 第一座地热发电站 冰岛有 60 以上的人正 在享受着地热取暖 每年节约石油 2 105T 新西兰 日本等国家成功地利用地热为旅馆供 暖 目前世界上许多国家都开展了地热的开发 工作 1971 年河北怀来县建成了我国第一座地 热发电站 目前全国大部分省市都已开展了开 发利用地热工作 全国共发现地热点 3000 余 处 完成了地热井 300 多眼 西藏地区在利用 地热方面取得的成就特别突出 西藏羊八井和 羊应乡都探得高于 200 的高温热田 发电单 机容量分别为 1 104kw a 和 2 1 104kw a 2 造成地热异常的因素 2 1 地质构造 大的背斜和构造性断裂是形成地热异常的 重要因素 深大的断裂往往是传导深部热流的 通道 地球内部的高温熔融物质常沿着地壳薄 弱的地方侵入 有的断裂穿透地壳 深度已达 到上地幔 因此 这里是深部热流的传导通 道 如我国东部的郯庐断裂带 2 2 岩性 结晶岩和古老致密的变质岩具有较高的导 热率 另外一些花岗岩和片麻岩含有大量的放 射性元素 能够产生很多热量 也是形成地热 的原因之一 2 3 岩浆活动 岩浆是地球内部高温熔融物质 由岩浆上 侵形成的地热异常非常多见 特别是第四纪以 后的岩浆活动对形成地热异常有重大意义 2 4 地震 地震是释放地壳所积聚的能量的突发性地 质活动 一次释放的能量相当于若干个原子弹 爆炸释放的能量 我国的地震带分布和温泉分 布规律一致 有的地方则利用地热异常来预报 地震 3 徐州地区的地质构造特点和地热显示 3 1 地质构造特点 本区主要有三种构造形迹 见图 1 即 徐州弧形构造 新华夏系构造 东西向构造 1 徐州弧形构造 位于汉王乡 徐州市 区 利国乡一带 主要由中生代复式褶皱和一 系列平行于褶皱轴的压性 压扭性断裂组成 复式背斜的核部由上元古界淮河群地层组成 复式向斜的核部由二叠系地层组成 翼部由奥 陶系 寒武系碳酸盐岩组成 断裂在褶皱拐弯 处发育较好 是深部地下水与上部地下水交替 的通道 2 新华夏系构造 主要出露于新沂 京 沪铁路两则 汴塘 丰县 沛县一带 新华夏 系构造以北北东向压性 压扭性断裂为主 断 裂深大 常伴生北西西向张扭性断裂 两组断 裂交汇处是良好的导水通道 3 东西向构造 本区东西向构造是秦岭 昆仑纬向构造的东延部分 是多期构造运 动形成的 从太古代到新生代都有构造形迹 上述地质构造在本区形成了许多断陷或坳 陷盆地 盆地基底由元古界和下古生界地层组 成 基底岩石裂隙溶洞发育 有利于地下水循 78 第 22 卷第 2期 地 下 水 2000 年 6 月 环储藏 盆地中有巨厚的砂质 泥质岩和火山 碎屑岩 隔热性好 是良好的地热田盖层 3 2 地热显示 1 地热 根据部分矿区的地热资料 不 同的地质环境 地热亦不相同 东部矿区的地 热增温率比西部低 马坡 张集两矿区相同深 度的地热高于其他矿区 3 5 见下表 徐州矿区地热异常分布情况表 井深 m 地热显示 井水温度 地热增温率 100m 东矿区西 矿 区 潘家庵鹿庄夹河义安张小楼诧城张集马坡 300 23 3023 2023 5023 6023 3723 0125 2827 30 2 303 253 403 453 343 164 295 30 500 24 8026 6027 1826 2026 9026 5728 7532 00 2 932 482 622 382 552 473 013 83 700 29 4530 8030 5729 3030 6429 8332 6436 82 2 132 352 312 102 322 182 663 35 900 34 1036 1033 9533 3034 5433 6736 4141 50 2 182 432 162 082 232 122 463 10 2 水温 根据 1000 余个 300m 以浅的钻孔水 温资料显示 区内水温平均值为 16 90 标 准偏差 1 78 小于 14 的出现概率为 5 14 17 的为 47 17 20 为 44 大 于 20 的为 4 其中 95 的钻孔水温在 13 41 20 39 因 此 将 井 孔 水 温 大 于 20 39 定为地热异常区 见表 4 徐州地区地热开发远景区划分 根据区内地质构造特点和地热显示特征将 本区划分为四个地热远景区 见图 1 4 1 丰沛隆起地热远景区 位于东西向构造丰沛隆起的东段 东西向 和北北西向两组断裂十分发育 并伴有燕山期 中 酸性岩侵入体作为热源体 上部有第三系 泥岩组成的隔热盖层 厚度 500 1500m 储 热含水层主要为古生代及中生代碳酸盐岩 东西向和北北西向两组张性 张扭性深大 断裂是深部热流的通道 下部碳酸盐岩是深部 地下热水储存循环的介质 根据勘探资料 800m 以内最高水温为 33 属深埋型低温热 水 局部地段有地热异常显示 如位于东西向 和北 北西 向 断层 交 汇 部 位的 一 钻 孔 深 146 5m 水温已达 26 深部单井涌水量可 达 1000m3 d 4 2 敬安坳陷马坡断块隆起地热远景区 该区位于敬安 四户凹陷的西段 它是在 古老的东西向构造的基础上产生的新生代断 陷 北侧以河口 铁佛沟断裂为界 南侧受韩 庄断裂控制 与徐州弧形构造呈斜切重合 基 底上属于拉张性断块隆起 北东和北北东向两 组张性或张扭性断裂十分发育 该区上部由老 第三系泥岩组成 厚度 300 500m 局部大于 800m 勘探资料表明 透水性差 隔热性好 成为地热盖层 深部储 79 2000 年 6 月 地 下 水 第 22 卷第 2期 热含水层为奥陶系和石炭系碳酸盐岩 构造裂 隙发育 起到聚积和传导地热的作用 位于该 区北 部 的一 钻 孔 有低 温 热 水 显示 孔 深 419 88m 单井涌水量 1000m3 d 水温 30 4 3 张集断块隆起地热远景区 构造上处于拾屯复式向斜核部的张集断块 隆起带 隆起的核部由奥陶系碳酸盐岩组成 其中北东向压扭性断层和北北东向张性断层发 育 隆起的西南端由北西西向废黄河断层穿 过 断裂内伴有燕山期中性火成岩侵入 该区覆盖有二迭系和上第三系泥岩组成的 隔热盖层 厚约 300m 最厚处可达 500m 下 伏储热含水层为奥陶系 石炭系碳酸盐岩 地 热异常显示 在 1200m 深处 水温 45 7 地热增温率为 3 03 100m 这种情况反映该 地段存在中低温热水 该区南端一勘探孔 深 471 8m 单井涌水量 900m3 d 水温 26 水质为矿化度大于 2克 升的 SO4 Ca 型水 图 1 徐州地区构造体系及地热远景区分布图 80 第 22 卷第 2期 地 下 水 2000 年 6 月 图 2 潘塘断陷地热远景区构造储热条件略图 1 地质勘探孔 右侧分子示第四系厚度 m 阻 热盖层底板埋深 m 推测 分母示孔深 所揭 露的地层代号 2 宜作地热勘探的孔位 3 第四 系等厚线及注记 m 4 推测阻热盖层底板埋深 线及注记 m 5 宜作地热普查的重点地段 4 4 潘塘断陷盆地地热远景区 该断陷盆地西侧为大庙 官庄断裂 东 侧白垩系呈不整合接触于寒武系 震旦系之 上 盆地西部断陷较深 老第三系泥岩和白垩 系碎屑岩组成的盖层厚度在 800m 左右 断陷 边缘可达 1000m 以上 见图 2 例如在西南部 边缘有一钻孔 900m 深仍末触及基底地层 盆地深部的太古代及古生代碳酸盐岩 构 造裂隙及古岩溶发育 可为深部地下热水循环 提供良好的场所 上部巨厚的老第三系泥岩和白垩系砂岩具 有较好的隔热性能 是理想的盖层 区中废黄河断裂横切其中 断裂带又深又 宽 是深部热流及地下水循环的良好通道 5 结语 中生代以来徐州形成了一系列坳陷或断陷 盆地 钻孔资料显示有中低温热水赋存 本区 与山东济南地质条件类似 济南已在盆地中部 找到了地下热水 水温大于 45 也为徐州 利用地下热水提供了依据 徐州是人口 100万的大城市 迫切需要开 发和利用各种能源 地下热水开发 可以用于 取暖 洗浴 养殖热带鱼等 可以节约其他能 源 缓解能源紧张的矛盾 造福徐州人民 上接第 75 页 按 先地下 后地上 先基础 后主体 的原 则 通过规划布局调整结构来控制污染和对控 制新污染源的产生有重要的作用 3 4 防治农药 化肥对下水的污染 要严格控制农业自身污染 化肥 农药 农膜 粪便等污染 的加重 大力推广植物病 虫害的生物防治技术 以虫治虫 以菌治虫 发展微生物农药 尽量减少农药 化肥使用 量 积极加收农用塑料薄膜 开发推广经济 易降解的农膜新品种 控制点面污染的扩大 3 5 加强对 三废 和污水的