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        河南省靈寶市朱陽盆地地?zé)嵝纬蓷l件分析

        2012-12-14 02:52:26黃繼超王金山宋高舉王金山
        地下水 2012年4期

        黃繼超,王金山,宋高舉,周 攀,王金山

        (河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊,河南鄭州450000)

        認(rèn)識熱儲、地?zé)岙惓5幕咎卣鳎私獾責(zé)岬刭|(zhì)調(diào)查的工作過程,掌握熱儲層、熱異常的勘察方法及資料的獲取、整理方法,掌握所需工程圖件的MAPGⅠS繪制方法。通過相應(yīng)的地?zé)豳Y源調(diào)查工作,是初步查明朱陽盆地區(qū)的地?zé)岬刭|(zhì)條件和熱儲層特征。

        通過對靈寶市朱陽盆地地質(zhì)條件進行研究,選擇適當(dāng)?shù)恼{(diào)查方法,查明熱儲、地?zé)岙惓5幕咎卣骷胺植家?guī)律。論證盆地區(qū)地?zé)豳Y源的開發(fā)利用前景,為朱陽鎮(zhèn)政府進一步開發(fā)利用地?zé)豳Y源提出建議。

        1 地質(zhì)概況

        工作區(qū)為華北地層區(qū),區(qū)內(nèi)主要出露有太古界太華群、中元古界官道口群、上元古界震旦系羅圈組,古生界寒武系,新生界新近系、第四系。

        工作區(qū)較大的斷裂有松樹地—周家山斷裂、小河斷裂和芋園村—五畝斷裂。

        1.1 松樹地—周家山斷裂

        該斷裂為南傾正斷層,傾角70°~80°,斷裂帶主要由角礫巖組成。該斷裂有元古界花崗巖分布,斷裂早期可能形成于晚太古代,是控制朱陽鎮(zhèn)斷陷帶的北緣斷裂。

        1.2 小河斷裂

        該斷裂是小秦嶺南部斷裂,東起靈寶周家山,向西經(jīng)小河、白花峪延入陜西境內(nèi),全長大于100 km,靈寶境內(nèi)長22 km,是控制朱陽斷陷帶南側(cè)的活動性斷裂。

        1.3 芋園村—五畝斷裂

        該斷裂為北東向斷裂構(gòu)造帶,從朱陽鎮(zhèn)以東隱伏于第四系下,在芋園村一帶分為兩支,為北東與北北東的組合斷裂。

        2 地下水類型

        根據(jù)區(qū)內(nèi)地下水賦存條件等將區(qū)內(nèi)地下水劃分為二種類型:松散巖類孔隙水、基巖裂隙水。

        2.1 松散巖類孔隙水

        依據(jù)地下水的埋藏條件,含水層組的組合特征,工作區(qū)松散巖類孔隙水主要為淺層水。丘陵區(qū)淺層水系指第四系及第三系中的地下水,含水空間由黃土中的裂隙、孔隙和鈣質(zhì)結(jié)核的孔洞及砂礫石層孔隙所組成,地下水極貧乏,水位埋深變化較大;河谷區(qū)淺層水系指第四系砂卵石中的地下水,含水層較薄,地下水富水程度中等,水位埋深較小。

        2.2 基巖裂隙水

        主要分布在基巖山區(qū),巖性為變質(zhì)巖、砂礫巖、花崗巖、白云質(zhì)灰?guī)r、砂質(zhì)灰?guī)r等,其富水性受構(gòu)造發(fā)育程度控制,極不均一,富水性差,泉水流量一般 0.013~1.83 L/s,其動態(tài)主要受大氣降水影響。

        2.3 地下水的補給、徑流、排泄條件

        地下水的補給、徑流、排泄條件是地下水形成的重要條件,它主要受地形地貌、巖性、構(gòu)造、氣象水文、人為因素的控制。本區(qū)地下水的補給來源主要為大氣降水入滲。

        地下水的排泄亦即地下水補給、運移的歸宿。本區(qū)地下水排泄途徑主要為地下水的徑流排泄,其次為人工開采、蒸發(fā)排泄。

        3 地?zé)岬刭|(zhì)條件

        3.1 地?zé)釡囟葓鎏卣?/h3>

        地球表面的熱源主要來源于兩個方面:一是太陽的輻射熱,二是地球內(nèi)部的巨大內(nèi)熱。從地表向下大致都可以分為三個帶,即變溫帶、恒溫帶、增溫帶。

        3.1.1 變溫帶

        地殼表層溫度主要受太陽輻射熱的影響,而發(fā)生明顯變化的地帶稱為變溫帶。其溫度隨深度變化很大,變溫帶的溫度夏季隨深度遞減,冬季隨深度遞增。變溫帶的深度,一般日變溫帶為1~2 m,年變溫帶為日變溫帶的20倍,即20~40 m左右。根據(jù)調(diào)查資料經(jīng)統(tǒng)計分析,工作區(qū)變溫帶深度為20 m。

        3.1.2 恒溫帶

        本次野外調(diào)查淺井共計23個,平均水溫14.61℃。靈寶市多年平均氣溫13.6℃,依據(jù)恒溫帶的溫度一般高于當(dāng)?shù)仄骄鶜鉁?℃~2℃,可取15.0℃作為本區(qū)的恒溫帶溫度。

        3.1.3 增溫帶

        由于朱陽盆地以往未曾做過深部地?zé)峥碧脚c研究,為了地區(qū)地?zé)豳Y源的開發(fā)與利用,下一步可以對該區(qū)進行地?zé)嵩鰷匮芯抗ぷ鳌?/p>

        3.1.4 深部熱儲溫度推斷

        式中:t為熱儲溫度,℃;d為熱儲埋藏深度,m;h為常溫帶埋藏深度,20m;Δt/Δh 為地溫梯度,1.4℃ /100m;t0為常溫帶溫度,15℃。

        根據(jù)上式對朱陽盆地不同熱儲溫度進行計算,獲得不同埋藏深度處的熱儲溫度。見表1。

        表1 推測地溫計算成果表

        3.2 熱儲類型

        根據(jù)地?zé)豳Y源形成與控制其分布的主要地質(zhì)條件,我國地?zé)嵯到y(tǒng)有火山~巖漿巖型、斷裂深循環(huán)型(對流型)和沉積盆地型(傳導(dǎo)型)三種類型。

        構(gòu)造型地?zé)崽锸軜?gòu)造斷裂控制,其分布具有局限性,其地?zé)豳Y源溫度高、流量大、常以高溫?zé)崴?、高溫氣流體出現(xiàn),在其埋藏區(qū)上覆地層熱儲溫度常產(chǎn)生地?zé)岙惓?。工作區(qū)內(nèi)松樹地—周家山斷裂是控制朱陽鎮(zhèn)斷陷帶的北緣斷裂,芋園村—五畝斷裂為張扭性斷裂,小河斷裂是控制朱陽斷陷帶南側(cè)的活動性斷裂。工作區(qū)可能存在構(gòu)造型地?zé)崽铩?/p>

        盆地埋藏型地?zé)崽镏饕揽績Υ娉练e物在固結(jié)成巖過程釋放的熱能和巖層自身傳導(dǎo)熱能供熱,地?zé)嵩鰷靥荻仁艿貙訋r性、圍巖壓力、物質(zhì)組成影響,同一沉積單元變化不大,具有分布穩(wěn)定、厚度大、熱儲溫度隨深度增加而升高的特點。工作區(qū)東部朱陽鎮(zhèn)一帶深部太古界太華群花崗巖,由于受多期次構(gòu)造影響,構(gòu)造裂隙發(fā)育影響,部分層段可能富水性較好,具有較厚上覆蓋層,可能會形成層狀熱儲或帶狀熱儲。工作區(qū)可能具備盆地埋藏型即傳導(dǎo)型地?zé)豳Y源。

        3.3 斷裂深循環(huán)型地?zé)崽卣?/h3>

        工作區(qū)為松樹地—周家山斷裂以南,芋園村—五畝斷裂與小河斷裂之間的朱陽盆地,重點調(diào)查區(qū)位于芋園村—五畝斷裂與小河斷裂交錯的朱陽鎮(zhèn)一帶。

        芋園村—五畝斷裂為北東向斷裂構(gòu)造帶,從朱陽鎮(zhèn)以東隱伏于第四系下,在芋園村一帶分為兩支,為北東與北北東的組合斷裂。朱陽鎮(zhèn)—周家村段長約60 km,為現(xiàn)代河流谷地。該斷裂帶在朱陽鎮(zhèn)以西,傾角300°,傾角大于60°,切錯寒武系,帶內(nèi)可見斷層泥、角礫巖,屬張扭性斷裂。小河斷裂是小秦嶺南部斷裂,是控制朱陽斷陷帶南側(cè)的活動性斷裂。

        小河斷裂、芋園村—五畝斷裂是控制朱陽盆地的深大斷裂,沿斷裂帶巖石較破碎,裂隙較發(fā)育,小河斷裂又是一個活動性斷裂。上部官道口群的白云質(zhì)灰?guī)r、矽質(zhì)灰?guī)r,震旦系砂礫巖、寒武系灰?guī)r裂隙、溶隙較為發(fā)育,富水性較好為地下水貯存的良好場所和運移的良好通道。淺部地下水以深大斷裂和派生支斷裂帶為通道,通過深循環(huán)在有利地段可能會形成斷裂深循環(huán)型(對流型)地?zé)?。尤其是二者交錯的朱陽鎮(zhèn)西一帶存在構(gòu)造地?zé)豳Y源的可能更大。

        3.4 沉積盆地型地?zé)崽卣?/h3>

        據(jù)區(qū)域調(diào)查資料可知,工作區(qū)主要地層為太古界太華群,在工作區(qū)西部地表有出露,在東部埋藏于下部,該層最大厚度達3 848 m,巖性以斜長角閃巖、黑云更長片麻巖、黑云角閃斜長片麻巖、片麻狀斜長花崗巖、片麻狀角閃花崗巖、片麻狀似斑狀二長巖為代表。重點調(diào)查區(qū)朱陽鎮(zhèn)附近1 000~3 000 m深度范圍內(nèi)地層主要為太華群。

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        據(jù)小秦嶺地區(qū)區(qū)域資料,該地層整體上富水性較差,且極不均一,但在構(gòu)造裂隙發(fā)育地段可形成地下水富集,如太要斷裂帶上羅湖金礦采礦時曾多次發(fā)生突水事件,一般突水量約449.60 m3/h,最大突水量約742.13 m3/h。由此推斷在小河斷裂、芋園村—五畝斷裂兩條深大斷裂交匯處朱陽鎮(zhèn)附近1 000~3 000 m深度范圍內(nèi)太華群中可能會有地下熱水富集,可能會形成層狀熱儲或帶狀熱儲。

        綜上所述工作區(qū)東部朱陽鎮(zhèn)一帶深部太古界太華群,由于受多期次構(gòu)造影響,構(gòu)造裂隙發(fā)育影響,部分層段可能會有層狀熱儲或帶狀熱儲,有形成盆地埋藏型地?zé)釛l件。

        4 朱陽地?zé)嵝纬蓷l件分析

        4.1 井(泉)調(diào)查點資料特征分析

        地面調(diào)查主要在朱陽盆地內(nèi)選擇機民井進行水位、水溫統(tǒng)調(diào)。測溫點采用卡片記錄法,按照卡片中所列項目內(nèi)容進行調(diào)查與訪問。水溫測量統(tǒng)一在水面下6 m進行,由于大部分井點的水深小于6 m,為減小誤差,水溫測量定在水點最深處測量。調(diào)查點主要沿芋園村—五畝斷裂及小河斷裂方向的溝谷平原地帶。

        本次所調(diào)查的井(泉)點為井點23個,其中把23眼井點的測溫點深度與水溫統(tǒng)計作出相關(guān)曲線,見圖1。

        圖1 井點測溫深度與水溫曲線圖

        工作區(qū)內(nèi)朱陽鎮(zhèn)附近的 ZY02、ZY06、ZY11井點的水溫較其他井點水溫高,但這三眼井比其他井較深。由此可見,井深對水溫有一定的影響,消除井深對水溫的影響,三個點的水溫異常并不明顯。由曲線圖4-1可明顯看出,其他水井的地下水溫變化不大,水溫隨測溫點深度增加而增大,二者的變化趨勢基本一致,從而說明井點水溫異常不明顯。

        綜合井點水溫調(diào)查資料分析,朱陽盆地內(nèi)地下水溫度異常不明顯。

        5 結(jié)論與建議

        5.1 結(jié)論

        1)由區(qū)域地質(zhì)資料分析,小河斷裂、芋園村—五畝斷裂是控制朱陽盆地的深大斷裂,沿斷裂帶巖石較破碎,裂隙較發(fā)育,小河斷裂又是一個活動性斷裂。上部官道口群的白云質(zhì)灰?guī)r、矽質(zhì)灰?guī)r,震旦系砂礫巖、寒武系灰?guī)r裂隙、溶隙較為發(fā)育,富水性較好為地下水貯存的良好場所和運移的良好通道。淺部地下水以深大斷裂和派生支斷裂帶為通道,通過深循環(huán)在有利地段可能會形成斷裂深循環(huán)型(對流型)地?zé)帷S绕涫嵌呓诲e的朱陽鎮(zhèn)西一帶存在構(gòu)造地?zé)豳Y源的可能更大。

        2)工作區(qū)東部朱陽鎮(zhèn)一帶深部太古界太華群,由于受多期次構(gòu)造影響,構(gòu)造裂隙發(fā)育影響,部分層段可能會有層狀熱儲或帶狀熱儲,有形成盆地埋藏型地?zé)釛l件。

        3)調(diào)查區(qū)內(nèi)共完成井點23個,朱陽鎮(zhèn)附近的 ZY02、ZY06、ZY11井點的水溫較其他井點水溫高,但這三眼井比其他井較深,消除井深對水溫的影響,三個點的水溫異常并不明顯,井點水溫異常不明顯。

        5.2 建議

        通過區(qū)域地質(zhì)資料分析,工作區(qū)東部的深部地層可能有層狀熱儲或帶狀熱儲富集,有形成盆地埋藏型(即傳導(dǎo)型)地?zé)豳Y源的可能性。由于該區(qū)地層結(jié)構(gòu)不清,建議下一步工作思路首先查清工作區(qū)東部的朱陽鎮(zhèn)一帶的地層結(jié)構(gòu)和深部可能熱儲層的節(jié)理裂隙發(fā)育、熱水富集情況。建議用可控源音頻大地電磁(CSAMT)方法或地震勘探來查清工作區(qū)東部的深部地層巖性、結(jié)構(gòu)、形態(tài)、地下熱水富集情況。

        [1]中國國家標(biāo)準(zhǔn).飲用天然礦泉水.中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.2008.

        [2]中國地礦部.部標(biāo)準(zhǔn).地?zé)豳Y源評價方法.中國標(biāo)準(zhǔn)出版社.1985.

        [3]中國國家標(biāo)準(zhǔn).征求意見稿.地?zé)豳Y源地質(zhì)勘查規(guī)范.

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