王存良 樊友麗 曹春山 王學勝

內蒙古自治區(qū)第二水文地質工程地質勘查院 鄂爾多斯 017000

簡論恩格貝地區(qū)地熱資源的形成條件

王存良 樊友麗 曹春山 王學勝

內蒙古自治區(qū)第二水文地質工程地質勘查院 鄂爾多斯 017000

恩格貝作為國家級地質公園，國家4A級旅游景區(qū)，對其所在地區(qū)進行地下水勘查與開發(fā)意義重大。在研究恩格貝地區(qū)的地質、構造、物探等資料的基礎上，分析地熱田的形成的熱源、蓋層、熱儲層和通道等地熱地質條件，為恩格貝開發(fā)區(qū)地熱資源開發(fā)積累了成功經(jīng)驗。

恩格貝；地熱

恩格貝地處黃河南岸、庫布其沙漠中段，內蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市達拉特旗烏蘭鄉(xiāng)境內。恩格貝示范區(qū)已被列為國家生態(tài)建設示范區(qū)、國家4A級旅游景區(qū)、全國首批低碳國土實驗區(qū)、全國農業(yè)生態(tài)旅游示范點、國家級地質公園恩格貝園區(qū)和自治區(qū)文化產業(yè)示范基地。在該地區(qū)進行地下熱水進行勘查與開發(fā)，將成為恩格貝示范區(qū)經(jīng)濟增長又一個新的亮點，對恩格貝示范區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展走向良性循環(huán)奠定基礎。

1.地層構造

1.1 地層

1.1.1 太古界烏拉山群上部巖組（Arwl）

地熱鉆孔揭露其巖性為塊狀花崗片麻巖和長石、角閃石片麻巖，片理清晰，在節(jié)理面上可見氧化鐵和方解石脈。地熱鉆孔揭露其頂面埋深1800～2000m，

1.1.2 白堊系下統(tǒng)（K1）：揭露頂面其埋深大于1500～1660m，厚度300～400m，巖性主要為棕紅色、黃褐色、青灰色泥質砂巖與砂質泥巖互層，泥質含量偏高，透水性差。

1.1.3 新近系上新統(tǒng)（N2）

新近系頂面埋深546.9m，厚度949.7m，上部以淺黃色、黃白色、灰白色、粉砂質泥巖、泥質粉砂巖、泥巖為主，下部以淺黃色、灰白色細砂、中砂與淺黃色、黃褐色泥質粉細砂巖、砂質泥巖、泥巖互層，泥質膠結，透水性較好。

1.1.4 第四系（Q）

中更新統(tǒng)（Qp2）：其頂面埋深152.3m，層厚394.6m，巖性主要為淺黃色、黃褐色細砂、中細砂、粉細砂，夾數(shù)層淺黃色、黃褐色泥質粉砂、粉質粘土、粘土。

上更新統(tǒng)和全新統(tǒng)（Qp3+h）：主要為河湖相和河流相沉積物，厚度90～161.58m，巖性為沖積洪積相沉積物，巖性主要為沖洪積砂礫石夾粘性土層。在恩格貝地區(qū)施工地熱井厚度為152.3m，巖性主要為淺黃色、黃褐色粉細砂和黃褐色粘土。

1.2 構造

恩格貝地區(qū)位于呼包凹陷西南邊緣區(qū)，存在以F1主斷裂為主的斷裂構造帶，見圖1，現(xiàn)將斷裂構造分述如下：

圖1 恩格貝地區(qū)構造綱要圖

1.2.1 F1斷裂為昭君墳—建設溝斷裂，是蘭阿斷裂的一段，是區(qū)域性斷裂。該斷裂由昭君墳通過二道水泉到建設溝一線，該斷層為走向北東、傾向南東、傾角較陡（約70—80度）的正斷層，斷距約470m，推測為蘭阿大斷裂向西南的延伸部分。蘭阿斷裂以東為呼包坳陷，以西為包頭隆起和白彥花坳陷。

1.2.2 F2斷裂為張家圪卜—恩格貝斷裂，該斷裂為走向北西，傾向南西的正斷層，傾角約為55°，斷距約40～50m，該斷層線附近存在破碎帶和滑動面。

1.2.3 F3斷裂、F4斷裂和F5斷裂為F1的次級斷裂，由可控源音頻大地電磁測深推斷而得，為走向北東的正斷層，其中F3斷裂和F4斷裂傾向南東，F(xiàn)5斷裂傾向北西，其東西兩側的延伸長度及規(guī)模大小不詳。

1.2.4 F6斷裂為李銷坤兌斷裂，屬于呼包盆地與烏蘭格爾隆起分界線鄂爾多斯北緣斷裂的一部分，該斷裂以北為呼包盆地，以南為烏蘭格爾隆起。該斷裂以南地區(qū)即出露上新統(tǒng)和白堊系地層，以北10km左右的恩格貝N熱3地熱井，第四系厚度達到1500m左右。該斷裂走向近EW，傾向N，傾角約78°，斷層表現(xiàn)為一系列階梯狀正斷層，以垂直差異運動為主。

2.恩格貝地區(qū)地熱資源的分析

恩格貝地區(qū)屬于沉積盆地型地熱田，而該地區(qū)主要斷裂構造（F1）及其派生斷裂構造，構成了局部淺層地熱向地面涌出的通道；新近系上部地層由于含水層和隔水層交互沉積，構成了該井主要的熱儲蓋層；而新近系下部地層、白堊系地層構成了該井的熱儲層。根據(jù)以上分析認為工作區(qū)內具備地熱形成的熱、蓋、通、熱源四個基本條件。

2.1 熱儲層

工作區(qū)熱儲層為新近系下部地層和白堊系地層，其頂面埋深在1，200m～1，600m，其中共解釋新近系熱儲層累厚102～131.6m，巖性以細砂巖為主，其次為中砂巖和粉砂巖，泥質含量較低，膠結差，松散，透水性好，其滲透率一般達到117.87-1038.3×10-3um2，熱儲層溫度為42.1～45.6℃，是該區(qū)主要熱儲層。

解譯的白堊系熱儲層厚度20.9～126m，巖性為主要為細砂巖，但膠結好，泥質含量高，透水性差，滲透率為61.2-253.29×10-3um2，滲透性變化較大，說明白堊系泥質含量和膠結程度變化較大，但整體低于新近系熱儲層。溫度較高，達46～53.8℃，是本區(qū)的重要的熱儲層。

2.2 熱儲蓋層

熱儲蓋層起著隔熱保溫作用，能阻止地球內部的熱能向地表傳導和散失。工作區(qū)內熱儲蓋層主要為新近系厚層泥巖，分布于深度為550m～1，200m，連續(xù)分布，巖性為泥質砂巖、砂質泥巖，透水性差，厚度達400m～650m，有效阻隔了下部熱水與上部涼水，可以起到很好的保溫作用。N熱3地熱井新近系地層上部泥巖段550m～1，200m平均地溫梯度為1.48℃/100m，起到很好隔熱保溫作用，形成穩(wěn)定熱儲蓋層。同時第四系地層為粘土和粉細砂的互層，也有較好保溫性能。

2.3 通道

該區(qū)區(qū)域上曾經(jīng)過多期次的構造運動，昭君墳—建設溝斷裂（F1斷裂）穿過工作區(qū)，沿該斷裂有一系列的上升泉出現(xiàn)，泉水水溫一般12—15℃，最高可達16℃。這說明F1斷裂提供了本區(qū)一定深度內的熱水向上運移的通道，但從大的區(qū)域來看，這種斷裂形成的通道，影響的范圍有很有限，一般僅局限于斷裂帶沿線的個別點有地熱異常出露；溝通的深度有限，僅局限在較淺的深度范圍內，新近系熱儲層被厚達400m以上的泥巖較好的封存，因此該區(qū)的地熱是盆地型的地熱增溫型，地熱通過熱傳導賦存在熱儲蓋層以下地層中。

2.4 熱源

熱源主要包括熱源和水源兩部分。從井溫測量結果表來看，井底溫度54.7℃，全井地溫梯度為1.55℃/100m，其中0～550m平均地溫梯度僅為1.03℃/100m，隨著深度的增加，地熱增溫率也在增加，到1860～2000.6m太古界片麻巖地層時平均地溫梯度達到2.27℃/100m，說明地熱田熱能由地球深部熱能傳導而來。工作區(qū)位于呼包盆地的西南邊緣，新近系中存在巨厚層的泥巖，上下補給比較困難，補給條件差，其地熱水主要為沉積時封存的地下水。

2.5 熱水水質

通過對熱礦泉水中鉀、鈉、鈣、鎂等53個熱礦泉水項目分析，水質類型為Cl－Na型水，礦化度6.346-9.38g/l，為鍶型溫泉水，可用于洗浴、溫室、養(yǎng)殖等。

3.結論

恩格貝地區(qū)位于呼包凹陷的西南邊緣地區(qū)，屬于層狀分布的盆地型地熱，熱儲層主要為新近系下部膠結差的細砂巖和白堊系泥質含量偏高的砂巖，熱儲層以上為新近系上部沖湖積相的砂質泥巖和泥質砂巖地層，為巨厚層的隔水層，能起到很好的保溫效果，為熱儲蓋層。該區(qū)的地熱是盆地型的地熱增溫型，地熱通過熱傳導賦存在熱儲蓋層以下地層中。該地區(qū)熱水為鍶型溫泉水，可用于洗浴、溫室、養(yǎng)殖。