河南省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院張青山單元磊李海林

濮陽(yáng)縣地?zé)岬刭|(zhì)特征研究

河南省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院張青山單元磊李海林

一、前言

濮陽(yáng)縣位于河南省東北部，在構(gòu)造上位于內(nèi)黃凸起與東明斷陷的結(jié)合部位。研究表明，在長(zhǎng)垣斷裂西側(cè)蘊(yùn)藏著豐富的地?zé)崴Y源，由于濮陽(yáng)縣地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)起步較晚，且程度不高，對(duì)于濮陽(yáng)縣地?zé)岬刭|(zhì)條件的研究尚處于空白，因此，研究濮陽(yáng)縣地?zé)岬刭|(zhì)特征，對(duì)于濮陽(yáng)縣地?zé)豳Y源的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用有著一定的意義。

二、地質(zhì)條件

濮陽(yáng)縣在區(qū)域構(gòu)造上處于中朝準(zhǔn)地臺(tái)華北坳陷南部，內(nèi)黃凸起與東明斷陷之間的過(guò)渡地帶。長(zhǎng)垣斷裂從縣城東部經(jīng)過(guò)，該斷裂屬聊蘭深斷裂帶西側(cè)的邊界斷裂，走向北北東，物探及鉆孔資料揭示，該斷層切割古生界至新近系，構(gòu)成內(nèi)黃凸起與東明斷陷的邊界，并對(duì)兩構(gòu)造單元的形成和發(fā)展具有控制作用。斷面東傾，傾角50°以上，西盤(pán)上升，東盤(pán)下降，為正斷層。一般落差2000m，最大達(dá)3000m。斷層西部古近系地層較薄，有利于深部熱源直接通過(guò)中生界地層傳導(dǎo)至新近系的熱儲(chǔ)層內(nèi)。

三、熱儲(chǔ)層的空間分布與特征

根據(jù)鉆孔資料，濮陽(yáng)縣城一帶1200m以內(nèi)為新近系明化鎮(zhèn)組熱儲(chǔ)層，其上部為厚175～240m的第四系地層，由熱阻率較高的黏土層和砂層組成，成為明化鎮(zhèn)組熱儲(chǔ)層的良好蓋層。根據(jù)熱儲(chǔ)溫度的不同，將工作區(qū)1200m以內(nèi)的明化鎮(zhèn)組熱儲(chǔ)層劃分為溫水儲(chǔ)層和溫?zé)崴畠?chǔ)層。

1.溫水儲(chǔ)層。主要分布在160～772m之間，總厚度為162～202.6m，層數(shù)為20層左右，水溫在20℃～40℃。

2.溫?zé)崴畠?chǔ)層。主要分布在735～772m以下，溫?zé)崴畠?chǔ)層層數(shù)為22層左右，單層厚度2.7～12.5m，最厚為23.5m，總厚度為150—203m。在空間上，906.5～1 200m是目前溫?zé)崴闹饕_(kāi)采層位，主要開(kāi)采層位上部巖性為細(xì)、粉砂巖與黏土巖互層，下部為中、細(xì)砂巖與黏土巖互層，夾2～3層厚約5m左右的粉砂巖。根據(jù)抽水試驗(yàn)資料，主要開(kāi)采層單位涌水量為2.93～6.44m3/h·m，砂（巖）層出水率為0.029m3/h·m·m～0.05m3/h·m·m，滲透系數(shù)為10.93m/d，導(dǎo)水系數(shù)為1146.5m2/d，水溫48℃～51℃。

四、地溫場(chǎng)平面變化特征

1.地溫梯度計(jì)算方法。根據(jù)區(qū)內(nèi)鉆孔水溫（測(cè)溫）和恒溫帶地溫資料計(jì)算，計(jì)算公式如下：

式中，G為地溫梯度（℃/100m），tm為井口水溫（℃），Hm為取水段平均深度（m），t0為恒溫帶溫度（15.5℃），H0為恒溫帶深度（23m）。地溫梯度計(jì)算結(jié)果如表1所示。

表1 地溫梯度計(jì)算結(jié)果

2.地溫梯度變化特征。由表1可以看出，在長(zhǎng)垣斷裂西側(cè)，23m（恒溫帶）至1184m的地溫梯度為3.27～3.34℃/100m；23m～689m的地溫梯度為3.18～3.36℃/100m；在平面上變化上，長(zhǎng)垣斷裂以西地區(qū)（即內(nèi)黃凸起）為地溫正異常區(qū)為3.26～3.34℃/ 100m；以東（即東明斷陷）為地溫正常區(qū)為2.6℃/100m。

3.地溫異常與長(zhǎng)垣斷裂的關(guān)系初步分析。據(jù)現(xiàn)有資料，工作區(qū)內(nèi)的地溫梯度由西北向東南逐漸降低，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)垣斷裂以后，地溫梯度變?yōu)檎?，與新近系厚度由西北向東南逐漸增厚有一致性。從工作鉆鉆孔位置來(lái)看，長(zhǎng)垣斷裂兩側(cè)鉆孔（如豐1濮深1）的地溫梯度值要小于遠(yuǎn)離長(zhǎng)垣斷裂而新近系厚度較薄、基底凸起區(qū)鉆孔（如CP1、CP2、CP3）的地溫梯度值。初步認(rèn)為工作區(qū)內(nèi)的地溫異常主要與基底凸起有關(guān)，和長(zhǎng)垣斷裂的關(guān)系較小。

五、地?zé)崴瘜W(xué)特征

據(jù)水樣分析資料，按舒卡列夫分類法，溫?zé)崴瘜W(xué)類型為H-Na、CL·H-Na型水，礦化度為1.36～1.83g/L，屬于微咸水；硬度（以CaCO3計(jì)）22.5～56.54mg/L，屬于軟水。PH值為8.1～8.3，呈弱堿性。

六、熱儲(chǔ)溫度及溫?zé)崴难h(huán)深度

1.熱儲(chǔ)溫度。利用鉀鎂溫標(biāo)進(jìn)行計(jì)算，它代表不太深處熱水貯集層中的熱動(dòng)力平衡條件，公式為：

式中，tc為熱儲(chǔ)溫度，C1為水中鉀的濃度，C2為水中鎂的濃度。計(jì)算結(jié)果為tc=60℃。

2.溫?zé)崴h(huán)深度。利用式（3）進(jìn)行計(jì)算：

式中，h為溫?zé)崴难h(huán)深度，tc為熱儲(chǔ)溫度，t0為恒溫帶溫度（15.5℃），h0為變溫帶深度（23m），G為地溫梯度（3.27℃/ 100m）。計(jì)算結(jié)果為h=1355.34m。

七、溫?zé)崴梢蚍治?/h2>

溫?zé)崴某梢蚣吧赡挲g是個(gè)較為復(fù)雜的問(wèn)題，本次采用水化學(xué)特征分析、地質(zhì)環(huán)境分析及放射性同位素測(cè)試等多種方法進(jìn)行綜合研究。

1.溫?zé)崴梢蚍治觥?/p>

（1）水化學(xué)特征分析。由于本區(qū)沒(méi)有巖漿活動(dòng)，內(nèi)生水的可能性極小，據(jù)本區(qū)地?zé)峋乃|(zhì)分析資料可求得rNa/rCl?1，[Cl]/[Br]?300，（海水rNa/rCl=0.87，[Cl]/[Br]≈300）故不可能為海相沉積水；且rNa/rCl?1，[Cl]/[Br]?300，及礦化度在1～3g/L之間，具有溶濾水的特征。

（2）同位素分析。各種成因類型的天然水有不同的氫、氧組成，如表2所示。

表2 天然水氫氧同位素組成

將本次同位素分析資料（δD=-82.8，δ18O=-9.8）與表中數(shù)據(jù)相對(duì)照，可以得出區(qū)內(nèi)溫?zé)崴畬俅髿饨邓梢颉?/p>

（3）地質(zhì)環(huán)境分析。新生界地下熱水的成因也與新生代水文地質(zhì)發(fā)育史有關(guān)。東明斷陷在新生代時(shí)期表現(xiàn)為裂谷型沉積，由于斷裂的持續(xù)活動(dòng)，凹陷快速下沉，沉積了巨厚的古近系。新近紀(jì)時(shí)期為區(qū)域凹陷型的河湖相沉積，因此時(shí)本區(qū)河流縱橫，湖泊密集，氣候炎熱，蒸發(fā)作用使湖泊水質(zhì)不斷咸化并隨著凹陷的持續(xù)下降而留在沉積物中。第四紀(jì)以來(lái)本區(qū)繼續(xù)下沉，使新近系被覆蓋埋藏于地下，成為一個(gè)半封閉型水文地質(zhì)構(gòu)造系統(tǒng)。本區(qū)位于太行山東麓的黃河沖積平原，接受太行山的側(cè)向微弱補(bǔ)給及黃河的側(cè)向徑流補(bǔ)給，使新近系沉積的咸水不斷淡化。

綜上所述，濮陽(yáng)縣新近系地下熱水屬于側(cè)向補(bǔ)給的溶濾水與沉積水的混合物。

八、結(jié)論

濮陽(yáng)縣淺部地?zé)釋儆趥鲗?dǎo)型地?zé)豳Y源，以長(zhǎng)垣斷裂為界，東部為地?zé)嵴^(qū)，西部為地?zé)嵴惓^(qū)。長(zhǎng)垣斷裂西部地?zé)豳Y源具有資源豐富，水溫較高，開(kāi)發(fā)利用程度較低等特點(diǎn)，因此具有開(kāi)采潛力大應(yīng)用前景廣闊的特點(diǎn)，可廣泛用于洗浴、小區(qū)采暖、反季節(jié)蔬菜種植等。地?zé)豳Y源的有序開(kāi)發(fā)對(duì)于濮陽(yáng)縣域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展將有一定的推動(dòng)作用。

book=81,ebook=158