梁龍豹

(河南省地礦局第二地質(zhì)環(huán)境調(diào)查院，河南 鄭州450046)

1 洛陽地?zé)嵝纬傻牡刭|(zhì)條件

1.1 地形地貌

洛陽市位于洛陽斷陷盆地西部。在漫長的地質(zhì)歷史時期，經(jīng)受了多次構(gòu)造運動，尤其是燕山運動和喜馬拉雅運動，使本區(qū)南部地區(qū)褶皺斷裂隆起抬高，北西部邙山、小秦嶺相繼上升，其間(中部)凹陷，形成洛陽斷陷盆地。

盆地北、西部的邙山、小秦嶺為黃土覆蓋丘陵，標高150～238 m，相對高差178 m;南部為嵩山余脈—龍門山，屬低山，標高200～500 m，相對高差300 m;中部為平坦開闊的伊河、洛河沖積平原，地勢西高東低，地面標高120～176 m，原面寬7～14 km。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

洛陽盆地系中生代末期生成的北東向斷陷盆地，控制其發(fā)育的構(gòu)造主要有東西向、北東向和北西向三組構(gòu)造，這些構(gòu)造少部分地段裸露，絕大部分呈隱伏地下(見圖1)。

東西向構(gòu)造主要為首陽山斷裂(F1)，形成時間最早，規(guī)模大，切割深，斷面南傾，垂直斷距約2 000 m，傾角大于70°。斷層北盤上升，主要由二疊系砂巖組成，上覆(Q2+3eol)黃土;南盤下降，主要為第四系河湖相沉積，厚度230余 m。斷裂兩側(cè)地貌及地層巖性的差異，反映出斷裂挽近期活動強烈。該斷裂是構(gòu)成洛陽盆地的北部邊界，對新生代地層及地?zé)嵝纬删呙黠@的控制作用。

北西向的斷裂構(gòu)造主要有:新安－平頂山(伊川)斷裂(F4)、龍門－米廟斷裂(F5)。新安－平頂山(伊川)斷裂出露破碎帶寬約20 m，走向310°，中部為強烈擠壓帶，主要為揉皺的下寒武系泥頁巖及灰?guī)r，北側(cè)為一垂直的糜棱巖壓性斷裂面，南側(cè)為一角礫巖張性斷裂面;該斷裂切斷了小秦嶺的東延，為洛陽盆地的西邊界。龍門－米廟斷裂亦為壓扭性斷裂。這兩條斷裂附近均有熱水泉出露。

北東向斷裂北部主要有石陵－孟津斷裂(F2)、平樂－西虢斷裂(F3)，南緣有連地－關(guān)林斷裂(F6)。石陵—孟津斷裂為洛陽盆地的西北部邊界，連地－關(guān)林斷裂為洛陽盆地的南部邊界。

1.3 地層巖性

洛陽盆地地層可分為兩大類，即前新生界地層和新生界地層。前新生界地層由一套海陸相沉積及中深變質(zhì)巖系組成，新生界地層為陸相碎屑沉積。

1.3.1 前新生界地層

主要分布在龍門山一帶。底部為太古界(Ar)中深變質(zhì)巖系及元古界震旦系(Ptz)礫巖;中部為早古生界中上寒武系(2、 3)灰?guī)r、泥灰?guī)r;上部為晚古生界石炭(C)、二疊系(P)砂頁巖及煤層沉積，局部可見中生界侏羅系(J)砂礫巖出露，并與元古界、太古界地層接觸。

1.3.2 新生界地層

新生界地層分布廣泛，主要見于邙山、小秦嶺及盆地內(nèi)。第三系(R)地層為一套河湖相沉積，棕紅色、棕褐色、淺紅色、黑灰色砂巖泥巖、泥質(zhì)砂巖夾礫巖，半膠結(jié)狀態(tài)或微膠結(jié)狀態(tài)，巖層面傾角較緩，上部含有綠色花斑。第四系(Q)地層為黃褐色、黃灰色、灰黃色黃土、黃土狀土及砂卵石。

圖1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造圖

2 洛陽的地?zé)嵯到y(tǒng)、主要熱儲層及分布特征

2.1 對流型地?zé)嵯到y(tǒng)

這是由構(gòu)造斷裂形成的儲熱系統(tǒng)。洛陽盆地周邊斷裂較發(fā)育，這些斷裂大多具張性特征，有多處交叉、切割，斷裂深度大，破碎帶較寬且相對松散，透水條件一般較好。地下水在地殼深處循環(huán)后經(jīng)斷層破碎帶上升，成為地下熱水。這種地?zé)崴话銥槌袎核?，條件合適的地段，還可噴出地表，成為自流熱水泉。

這部分地?zé)?，主要分布在南部龍門山地帶，北部邙山及西部小秦嶺有零星跡象。龍門山地帶的地?zé)醿釋訛楹湎祷規(guī)r巖溶構(gòu)造裂隙，上覆蓋層為新近系、古近系粘土、砂巖、砂礫巖;地?zé)嵊缮畈垦h(huán)形成，其特點是:補給途徑較遠，水溫高，局部埋藏相對較淺，分布集中。

2.2 熱傳導(dǎo)地?zé)嵯到y(tǒng)

這是由地殼自然增溫作用形成的儲熱系統(tǒng)。洛陽盆地內(nèi)新生界地層沉積厚度大，最深達3 500 m以上。地下水的溫度隨著距地表距離的增加而增高，由于地殼厚度及巖性結(jié)構(gòu)的差異，地?zé)嵩龈咛荻戎狄灿凶兓?。根?jù)現(xiàn)有資料分析，洛陽市地?zé)嵩龈咛荻戎翟?.5～3.1℃/100m之間，其中西部高于東部、南部略大于北部。

這種類型的地?zé)嶂饕植荚诼尻柵璧貎?nèi)及北、西部邊緣地帶，儲熱層為新近系下部及古近系砂巖、砂礫巖，上覆第四系巖層。地?zé)峥康貧ぷ匀辉鰷匦纬?，其特點是:埋藏深，水溫較低，補給緩慢且補給量較小，分布分散。

3 龍門山地?zé)岬牟町愒蚍治?/h2>

上述兩種地?zé)犷愋椭校瑹醾鲗?dǎo)型地?zé)釁^(qū)內(nèi)地域間差異不大，溫度、水量的變化主要取決于開采井的深度(見表1);但熱傳導(dǎo)型差異較大，從龍門山目前的開采井看(見表2)，水溫、水量均有變化。

綜合分析，造成龍門山地段地?zé)岵町惖脑蛴袃蓚€:一是龍門山地?zé)嵊蓸?gòu)造作用形成，從區(qū)域上看，控制龍門山地?zé)針?gòu)造的斷裂主要為連地—關(guān)林斷裂(F6，東北向)和龍門—米廟斷裂(F5，北西向);從局部來說，形成龍門地?zé)岬臉?gòu)造主要是草甸斷裂(F5－1)、魏灣斷裂(F5－2)和寺溝斷裂(F41)三條斷裂，草甸、魏灣斷裂為龍門—米廟斷裂(F5)經(jīng)過本區(qū)的主體和伴生部分，寺溝斷裂則為其次生構(gòu)造(見圖2)。這三條斷裂中，草甸斷裂(F5－1)、魏灣斷裂(F5－2)為平行的北西向正斷層，傾向均為南西，燕山晚期由于北西向地質(zhì)應(yīng)力作用，發(fā)生了左行平移，從而使斷裂具有壓扭性質(zhì)而成阻水斷層;寺溝斷裂(F41)為開裂性正斷層，斷層面傾向北北西，是導(dǎo)水斷裂。龍門山地段的地?zé)峋c這三條斷裂有關(guān)，處于這些斷裂的主體部位或交接部位，儲熱構(gòu)造規(guī)模大、裂隙發(fā)育、空間多，熱水井多水溫高、水量大;遠離這個地段的儲水構(gòu)造為次生斷裂，規(guī)模小、空間少，熱水井多水溫低、水量小。二是與地?zé)峋拈_采深度有關(guān)，同樣的部位，開采井越深，水溫越高、水量越大;開采井越淺，水溫越低、水量越小。另外，開采井水量的大小和水溫的高低還與開采井是否穿過斷層面和穿過斷層面的深度有關(guān)，越是在最佳位置穿過斷層面，開采井的出水量及水溫會越理想。

圖2 龍門山地?zé)釁^(qū)構(gòu)造圖

4 地?zé)豳Y源開采現(xiàn)狀

洛陽的地?zé)衢_采經(jīng)歷過三個階段:第一階段在上世紀七十年代，主要是龍門山附近的單位將龍門山南部的幾處自流熱水泉加以改造形成開采井然后利用;第二階段出現(xiàn)在上世紀九十年代，這期間，一是政府管理部門利用財政資金進行帶有勘探性質(zhì)的地?zé)峋┕?，二是部分企事業(yè)單位自己打井取熱水;第三階段始于本世紀初一直到三年前政府干預(yù)控制結(jié)束，這期間，隨著洛陽經(jīng)濟飛速發(fā)展，人們對地下熱水的需求熱情不斷高漲，地?zé)衢_發(fā)出現(xiàn)連續(xù)升溫的局面，許多企業(yè)投入資金，打井開采熱水。目前洛陽市已開鑿的地?zé)峋?0余眼，這些井大部分分布在龍門山，少部分分布在盆地內(nèi)(見表1和表2)。

表1 洛陽盆地內(nèi)地?zé)衢_采井統(tǒng)計表

表2 龍門山地?zé)峋y(tǒng)計表

5 地?zé)衢_采現(xiàn)狀分析

洛陽地?zé)衢_采目前尚處于無序狀態(tài)。盆地中間的梯度增溫型地?zé)嵊捎诼癫厣疃却?、儲存量小，開采投資風(fēng)險比較大，所以開采相對較少。目前已施工的7眼地?zé)峋素斦顿Y的帶有勘探性質(zhì)的兩眼(高新區(qū)張莊、市節(jié)水辦)施工效果比較好，還在使用外，其它企業(yè)投資的幾眼地?zé)峋疾焕硐?，要么水量小，要么成井有問題，多處于停用或報廢狀態(tài)。這使得后來的地?zé)嵬顿Y商更加謹慎。

目前，洛陽市的地?zé)衢_采主要集中在龍門山一帶，其地?zé)衢_采量占整個洛陽市地?zé)衢_采量的90%以上。但由于缺乏該地段地?zé)岬脑敿毧辈熨Y料，對地?zé)岬男纬蓹C理，儲存、運移規(guī)律及資源狀況缺乏明確的認識，更沒有開采規(guī)劃作指導(dǎo)，目前的開采極度混亂。個別地段、個別層位的開采井過于集中，使得開采量與補給嚴重失衡。據(jù)相關(guān)資料分析，局部地段地下熱水水位(頭)已下降數(shù)十米。如東山賓館的熱水井，原來是一眼自流井，隨著開采時間的延續(xù)，水位(頭)一直在下降，50年間熱水水位(頭)已下降了80多米，且仍處于下降的趨勢。近幾年市相關(guān)部門已認識到了這個問題，采取了一些管理措施，但因為缺乏科學(xué)的依據(jù)，針對性差，效果不是很明顯。

地下熱水資源的補給和儲存是有限的，并非取之不盡、用之不竭。它需要經(jīng)過遠距離的補給、地殼深層位的循環(huán)才能形成，這需要一個漫長的過程。無序或過量開采地下熱水只會使熱水水位(頭)不斷降低，水量持續(xù)減小，甚至出現(xiàn)枯竭。

6 地下熱水資源合理開發(fā)利用管理建議

(1)抓緊落實洛陽市地下熱水資源的勘察工作，查明地下熱水的形成機理、儲存和運移規(guī)律、資源量及分布(平面的、垂向的)、水質(zhì)等條件，在此基礎(chǔ)上，制定洛陽市的地下熱水合理開發(fā)利用規(guī)劃，包括開采井密度及開采層位的控制，地?zé)豳Y源的綜合利用及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展等。

(2)在規(guī)劃沒有出來之前，龍門山一帶不再新批開采井的施工，已有的開采井，特別是開采地段及開采層位相對集中的開采井要限制其開采量。

(3)加強龍門山地段地?zé)崴?頭)及開采量的監(jiān)測工作，了解該地段地?zé)崴?頭)及開采量的變化情況。

(4)開辟地?zé)崂猛緩?，發(fā)展地?zé)岙a(chǎn)業(yè)。目前洛陽市地?zé)衢_采主要用于洗浴，利用途徑單一，沒有充分發(fā)揮地?zé)岬哪苄Вl(fā)展更多的地?zé)崂眯问?，促使整個產(chǎn)業(yè)鏈條的發(fā)展，讓地?zé)岣玫臑槿嗣裰\福祉。

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