牛世臣 ,劉彥玲

1.吉林省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，吉林 長春 130021；2.地礦吉林地質(zhì)工程勘察院，吉林 吉林 132011

1 吉林市伊舒盆地地?zé)豳Y源概況

1.1 地?zé)豳Y源的形成條件

1.1.1 區(qū)域地質(zhì)特征

吉林市伊舒盆地是第三系地塹式斷陷盆地，屬于郯廬斷裂帶的北延部分，呈北東45°～55°方向狹長展布。盆地在區(qū)域上可分為三個二級構(gòu)造單元和10個三級構(gòu)造單元。吉林市段屬岔路河斷陷二級構(gòu)造單元內(nèi)的萬昌隆起、太平凹陷及孤店斜坡三個三級構(gòu)造單元。伊舒盆地是在西北緣邊界斷層控制下形成和發(fā)育的盆地，期間經(jīng)歷了從張扭→壓扭的轉(zhuǎn)化，盆地消亡前經(jīng)歷了擠壓作用。盆內(nèi)斷層從性質(zhì)上分析主要有兩類，一類是張性正斷層，近東西走向，在整個盆地內(nèi)普遍發(fā)育；另一類為張剪性斷層，主要為北東走向，在盆地西部發(fā)育。

盆地內(nèi)第三系地層巖性主要為砂礫巖、砂巖和黑色、灰色、灰綠色泥巖。富含藻類和孢粉化石，植物碎屑、煤線普遍發(fā)育，但浮游生物和動植物化石少見。前人據(jù)孢粉化石、巖石絕對年齡、古地磁、巖性組合，結(jié)合地震資料，將盆地內(nèi)第三系劃分為3個統(tǒng)、6個組。自下而上分別為：始新統(tǒng)雙陽組（E2s）、始新統(tǒng)奢嶺組（E2sh）、始新統(tǒng)永吉組（E2y）、漸新統(tǒng)萬昌組（E3w）、漸新統(tǒng)齊家組（E3q），以及上第三系中新統(tǒng)岔路河組（Nc）。

1.1.2 熱儲條件分析

吉林市伊舒盆地是吉林省地?zé)岙惓^(qū)，伊舒向斜盆地及西緣、東緣深斷裂是該區(qū)的構(gòu)造主體，新構(gòu)造運動形成的斷裂帶不斷地將第四紀火山活動產(chǎn)生的熱量、巖漿侵入活動（地殼重熔作用）產(chǎn)生的余熱向上傳導(dǎo)，構(gòu)成傳遞熱量的良好通道，巖漿及火山活動產(chǎn)生的大量熱能將賦存于裂隙孔隙中地下水加熱形成地?zé)崽?。地下熱水的補給來源是上部常溫層地下水的越流補給（沿斷裂帶）、順單斜構(gòu)造側(cè)向徑流補給。地?zé)崽镱愋蜑閭鲗?dǎo)型沉積盆地地?zé)崽?，屬增溫型地?zé)崽?，隨著深度的增加，熱儲溫度也升高。熱儲蓋層為較厚的第四系松散層與巨厚的第三系泥巖，儲熱層為第三系砂巖、礫巖，基底為古生代地層及巖漿巖。

伊舒盆地區(qū)內(nèi)沉積了巨厚的新生代地層，由于受新構(gòu)造運動的差異性影響，基底起伏較大。

1.2 地?zé)崽锾卣?/h3>

儲熱層廣泛分布于盆地區(qū)。儲熱層埋藏深度為1 000～3 000m，具有多層儲熱層，一般累計儲熱層厚度大于100m時，地下水富水性中等，單井涌水量500～1 000m3/d。

儲熱層隨著深度的增加，熱儲溫度也升高。由勘探孔測溫資料可知，熱儲溫度43～ 143 ℃，相對應(yīng)測試深度為1 403～3 814m，平均深層地溫梯度為（2.55～3.77）℃/hm。

儲熱層處于較封閉的環(huán)境中，地?zé)崃黧w硬度小，堿度大。據(jù)勘探孔水質(zhì)檢測資料，pH值∶7～10，水化學(xué)類型為重碳酸鈉型，總堿度499.59～1 405.05mg/L，礦化度601.46～30 353.5mg/L，陽離子中鉀離子與鈉離子質(zhì)量濃度高，為154.72～8 336.4mg/L，鈣鎂離子質(zhì)量濃度低，陰離子中碳酸氫根質(zhì)量濃度高，其次為氯離子，硫酸根離子質(zhì)量濃度較低。同一水井礦化度與鈉離子質(zhì)量濃度隨著深度增加而逐漸增高。由穩(wěn)定同位素氘、18O和放射性同位素氚的檢測結(jié)果可以看出，地?zé)崃黧w年齡大于30 a。

儲熱層內(nèi)發(fā)育深層裂隙孔隙承壓水，具有多層含水的特點，壓力水頭接近地表，個別層位水頭高于地表，形成自流。

2 地?zé)豳Y源勘探開發(fā)現(xiàn)狀

吉林市地?zé)豳Y源豐富，但勘探開發(fā)風(fēng)險較高。目前有12眼地?zé)峋糜卺t(yī)療洗浴和農(nóng)業(yè)開發(fā)，有9眼井準(zhǔn)備為小區(qū)供熱、供水，有4眼井因水量極小而報廢，有3眼井因水溫偏低而停用。目前勘探開發(fā)成功率不足67%，地?zé)峥碧介_發(fā)風(fēng)險較高，造成直接經(jīng)濟損失兩千多萬元。

地?zé)豳Y源開發(fā)利用可以減少環(huán)境污染，帶來較高的投資回報。因而商業(yè)開發(fā)熱情很高，但由于地?zé)豳Y源管理不到位，缺乏有效的技術(shù)業(yè)務(wù)指導(dǎo)，隨之而來的是盲目開發(fā)，掠奪開采，造成高投入、高風(fēng)險、水位下降、資源枯竭。

由于各開發(fā)單位缺少統(tǒng)一的技術(shù)指導(dǎo)，致使地?zé)峋鄙僭S多技術(shù)參數(shù)，給開發(fā)利用及管理工作帶來諸多不便。

3 地?zé)豳Y源勘探開發(fā)風(fēng)險分析

吉林市地?zé)豳Y源分布較廣，儲量大，綜合開發(fā)利用前景好，對國民經(jīng)濟發(fā)展推動作用較大。但目前多數(shù)地?zé)崽锷形催M行專門性地?zé)岬刭|(zhì)勘查工作，資源條件不清，現(xiàn)有的資源開發(fā)帶有一些盲目性和缺少科學(xué)性，綜合利用程度也較差。為此，地?zé)豳Y源可行性勘察和開發(fā)利用規(guī)劃工作已迫在眉睫。

3.1 分析地?zé)崽锓植继卣鳎_定勘探開發(fā)風(fēng)險程度

依據(jù)地?zé)崽铿F(xiàn)有開采井、勘探孔資料，結(jié)合現(xiàn)有經(jīng)濟條件和技術(shù)水平，確定伊舒盆地地?zé)崽镩_采深度為1 000～3 000m，在此深度范圍內(nèi)儲熱層累計厚度越厚，其水量越豐富，開發(fā)風(fēng)險越小。伊舒盆地沉降中心靠近西北緣，西北翼具有快速沉積的特點，造成砂礫巖單層厚度薄、泥質(zhì)含量高、分布層位連續(xù)性穩(wěn)定性差。東南翼由沉降中心至邊部，儲熱層厚度逐漸變薄，砂礫巖巖相相對穩(wěn)定。伊舒盆地儲熱層最厚的區(qū)域為萬昌至岔路河一帶，其次為太平至樺皮廠東部一帶。萬昌鎮(zhèn)附近儲熱層累計厚度可達1 000m，砂厚比接近50%，見圖1。

伊舒盆地沉降中心及西北翼地溫梯度值較低，基底凸起處地溫梯度值較高，受補給邊界影響，東南緣地溫梯度值低。地溫梯度值低的地區(qū)，要想獲得理想的溫度，就得增加井深，加大了勘探開發(fā)的成本。

儲熱層厚度與地溫梯度兩項指標(biāo)基本決定了地?zé)豳Y源勘探開發(fā)的風(fēng)險。由圖2可以看出：勘探開發(fā)高風(fēng)險的區(qū)域分布在盆地沉降中心西北翼及盆地東南緣邊界處，分布面積占地?zé)崽锟偯娣e的27%，儲熱層累計厚度一般小于100m，地溫梯度小于3.0 ℃/hm；勘探開發(fā)低風(fēng)險的區(qū)域廣泛分布在萬昌至樺皮廠鎮(zhèn)東側(cè)，分布面積占地?zé)崽锟偯娣e的48%，儲熱層累計厚度大于200m，地溫梯度大于3.0 ℃/hm，個別地段大于3.5 ℃/hm；勘探開發(fā)中等風(fēng)險的區(qū)域介于上述二者之間，在三家子鄉(xiāng)及東北部也存在中等風(fēng)險區(qū)，分布面積占地?zé)崽锟偯娣e的25%，儲熱層累計厚度一般在100～200m，地溫梯度大于3.0 ℃/hm，見圖2。

圖1 吉林市伊舒盆地儲熱層特征分布圖Fig.1 Distributionmap of geothermal reservoir characteristics of Yishu Basin in Jilin City

圖2 吉林市伊舒盆地地?zé)豳Y源勘探開發(fā)風(fēng)險分區(qū)圖Fig.2 Exploration risk zoningmap of Yishu Basin geothermal resources in Jilin City

值得注意的是，在岔路河食品工業(yè)開發(fā)區(qū)以西，地?zé)豳Y源十分豐富，單井涌水量大于1 000m3/d，壓力水頭接近地表，個別地段形成自流，地?zé)崃黧w溫度高，礦化度相對較低，利于地?zé)豳Y源的開發(fā)利用。

3.2 研究開采-回灌運行方案

伊舒盆地儲熱層水文地質(zhì)條件復(fù)雜，儲熱層滲透率差異顯著，造成儲熱層富水性不均勻，給地?zé)豳Y源的普及開發(fā)帶來不利條件。同時，由于地?zé)崃黧w埋藏較深，補給條件差，在大量開采時會造成水位下降、水量衰減。所以，在取得地?zé)豳Y源可行性勘查資料的基礎(chǔ)上，研究開采-回灌運行方案，合理布置開采井與回灌井，是獲取永續(xù)利用地?zé)豳Y源的關(guān)鍵。

[1] 吉林省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站.吉林市城市地質(zhì)環(huán)境調(diào)查評價報告[R].2008.

[2] 吉林省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站.吉林省安置農(nóng)場萬昌地?zé)豳Y源可行性勘察報告[R].2013