朱衛(wèi)民，韓國(guó)童 ，龐 良

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局測(cè)繪地理信息院，河南 鄭州 450006)

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鄭州市區(qū)地?zé)醿?chǔ)存條件與開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀分析

朱衛(wèi)民，韓國(guó)童 ，龐 良

(河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局測(cè)繪地理信息院，河南 鄭州 450006)

鄭州市區(qū)為沉積盆地型地?zé)嵯到y(tǒng)層狀熱儲(chǔ)，熱儲(chǔ)層為新近系巨厚層砂巖。是理想的地?zé)衢_(kāi)發(fā)層位。目前鄭州市中心城區(qū)地?zé)崴_(kāi)發(fā)基本處于采補(bǔ)平衡，市區(qū)東部地?zé)峋哂休^大開(kāi)采潛力。建議在市區(qū)東部通過(guò)科學(xué)合理的勘查規(guī)劃以促進(jìn)地?zé)崴目沙掷m(xù)開(kāi)發(fā)利用。

鄭州市區(qū)；地?zé)醿?chǔ)存條件；開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀；分析

1 鄭州市區(qū)地?zé)醿?chǔ)存條件

1.1 鄭州市區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)概況

鄭州市區(qū)位于華北坳陷濟(jì)源-開(kāi)封凹陷開(kāi)封次凹陷的西南部邊緣地帶[1]。開(kāi)封次凹陷邊緣為河流-淺湖相，砂巖較發(fā)育，西薄東厚，最大厚度達(dá)5 000 m。次凹陷內(nèi)新近系為一套河流-湖泊相粘土巖、砂巖、砂礫巖、礫巖組成的次穩(wěn)定型雜色復(fù)陸屑建造，厚約50～3 000 m。鄭州市區(qū)老鴉陳斷層為開(kāi)封次凹陷的西部邊界斷裂[2]，該斷層為一張性正斷層，控制了新近系和第四系的沉積。斷層錯(cuò)斷古近系及其以下三疊系碎屑巖基巖地層，鄭州市區(qū)缺失古近系地層。新近系(N)與下伏三疊系直接接觸。第四系及新近系(N)上部粘性土層為蓋層，新近系(N)沖積、湖積半膠結(jié)砂巖層為主要熱儲(chǔ)層。

鄭州市區(qū)老鴉陳斷層以東為沉積盆地型(傳導(dǎo)型)地?zé)嵯到y(tǒng)層狀熱儲(chǔ)。地?zé)崽镆岳哮f陳斷層為西邊界，鄭州市區(qū)與中牟縣交界為東邊界，黃河南岸為北邊界，南部十八里河-南漕為南邊界，地?zé)崽锟偯娣e為433.95 km2。老鴉陳斷層以東地?zé)峋疁匾话愣酁?0℃～47℃左右，開(kāi)發(fā)利用研究?jī)r(jià)值較大。

1.2 熱儲(chǔ)含水層組特征

層狀熱儲(chǔ)為具有效空隙度和滲透性的巖層、巖體構(gòu)成的熱儲(chǔ)，具有地層分布面積大、傾角緩、沉積厚度大的特點(diǎn)。層狀熱儲(chǔ)類型，基本上可用層控?zé)醿?chǔ)-大地?zé)崃鞴嵩茨Ｊ郊右愿爬?。鄭州市區(qū)老鴉陳斷層?xùn)|部第四系和新近系層狀熱儲(chǔ)為巨厚的河流相為主的砂巖與泥巖互層沉積。蓋層為新近系明化鎮(zhèn)組、館陶組中上段粘土巖和第四系粉質(zhì)粘土、砂層。熱儲(chǔ)層為新近系名化鎮(zhèn)組和館陶組下段湖相沉積物，巖性以細(xì)砂、中細(xì)砂為主，夾有粉細(xì)砂層，鈣質(zhì)膠結(jié)或半膠結(jié)，呈半成巖狀態(tài)。鄭州市區(qū)新生界沉積厚度650～2 200 m，其中，第四系沉積厚度60～280 m；新近系沉積厚度500～1 900 m，西南薄，東北厚，共8～10層，單層厚14～18 m，最厚可達(dá)67.82 m，最薄的僅有3.5 m。底板埋深1 200～2 200 m。

新近系深部含水層儲(chǔ)水性能較好。根據(jù)富水性、水質(zhì)、埋深及其空間分布等的不同，又分為上部明化鎮(zhèn)組孔隙裂隙熱儲(chǔ)層和下部館陶組孔隙裂隙熱儲(chǔ)層。明化鎮(zhèn)組孔隙裂隙熱儲(chǔ)層以中、細(xì)砂巖為主，還有砂礫巖、含礫砂巖及粉砂巖。累計(jì)砂巖厚度300～400 m，單位涌水量為6.48～36.7 m3/d·m，礦化度1～3 g/L。館陶組孔隙裂隙熱儲(chǔ)層厚度300 m左右，局部大于400 m，其底板埋深1 080～2 000 m，熱儲(chǔ)呈多層結(jié)構(gòu)，砂巖累計(jì)厚度為100～200 m。據(jù)實(shí)際調(diào)查37眼井深650～1 200 m地?zé)峋Y料，熱儲(chǔ)層最小厚度26.8 m，最大厚度389.0 m，一般厚度95～194.0 m，平均厚度155.0 m。明化鎮(zhèn)組下段和館陶組中上段是新近系熱儲(chǔ)層的富水層段，水質(zhì)大多為淡水，礦化度一般小于1 g/L。

2 地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)概況

鄭州市區(qū)自二十世紀(jì)六、七十年代始少量開(kāi)發(fā)地?zé)豳Y源，進(jìn)入二十世紀(jì)九十年代后，鄭州市形成了開(kāi)發(fā)地?zé)豳Y源的高潮，先后施工地?zé)峋?00余眼。地?zé)豳Y源開(kāi)采所消耗的地?zé)崃黧w儲(chǔ)存量，大部分為地?zé)崃黧w靜儲(chǔ)量。因此，隨著地?zé)豳Y源的大量開(kāi)采，地?zé)崃黧w靜儲(chǔ)量消耗很快，地下水位急劇下降，原來(lái)自流井均不自流。

通過(guò)地?zé)豳Y源計(jì)算，鄭州市區(qū)地?zé)崽锬昕砷_(kāi)采熱水量41.4×106m3/a，目前鄭州市中心城區(qū)地下熱水年總開(kāi)采量穩(wěn)定在6.0×106m3/a，基本處于采補(bǔ)平衡狀態(tài)。鄭州市中心城區(qū)東部地?zé)峋^少，具有較大開(kāi)采潛力，可以列為重點(diǎn)勘查開(kāi)發(fā)區(qū)。熱儲(chǔ)層埋深主要在650～1 200 m段。地?zé)峋畣挝挥克恳话阈∮?.0 m3/h·m，多數(shù)在0.5 m3/h·m，局部大于1.0 m3/h·m。鄭州市地?zé)崃黧w單位產(chǎn)量最小0.24 m3/d·m，最大59.76 m3/d·m，平均單位產(chǎn)量17.65 m3/d·m。井口水溫30℃～48℃，屬溫水、溫?zé)崴責(zé)犷愋?。有關(guān)參數(shù)見(jiàn)表1。

綜合分析地?zé)崴|(zhì)資料，水化學(xué)類型主要為HCO3—Na型，個(gè)別為HCO3·SO4—Na型，礦化度主要介于600～900 mg/L，最高可達(dá)1 281 mg/L，pH值7.4～8.3，H2SiO3含量25～30 mg/L，Sr含量為0.2～0.3 mg/L。地?zé)崴疁?5℃～40℃的溫水，主要利用范圍為洗浴、溫室、農(nóng)業(yè)灌溉、養(yǎng)殖等；40℃-60℃溫?zé)崴饕梅秶鸀獒t(yī)療、洗浴、采暖、溫室、養(yǎng)殖等。

3 地?zé)崃黧w流場(chǎng)補(bǔ)徑排條件及動(dòng)態(tài)特征

3.1 地?zé)崃黧w補(bǔ)徑排條件

大型沉積盆地地?zé)崃黧w流場(chǎng)水動(dòng)力環(huán)境一般具有明顯的分帶性[3]，進(jìn)入盆地的地下水穿過(guò)外環(huán)徑流積極交替帶，進(jìn)入內(nèi)環(huán)帶轉(zhuǎn)為長(zhǎng)距離的水平運(yùn)移，地下水可以充分吸取巖層的熱量，使水與巖層同溫，內(nèi)環(huán)帶為熱水聚存的理想環(huán)境。鄭州市區(qū)埋深650m以深的熱儲(chǔ)層為大型沉積盆地內(nèi)環(huán)帶，地?zé)崴a(bǔ)給來(lái)源為西南部上游側(cè)向徑流補(bǔ)給，總體由西南向東北方向徑流，主要排泄方式為市區(qū)地?zé)峋┧_(kāi)采。

表1 地?zé)峋樗囼?yàn)主要參數(shù)一覽表

3.2 地?zé)崃黧w流場(chǎng)動(dòng)態(tài)特征

1995年前，鄭州市城區(qū)地?zé)峋o水位埋深一般小于等于50 m[1]。1995年后隨著地?zé)崴_(kāi)發(fā)量加大，靜水位埋深呈現(xiàn)逐步加深趨勢(shì)。2005年鄭州市城區(qū)沉積盆地?zé)醿?chǔ)含水層地?zé)崃黧w流場(chǎng)已經(jīng)形成面積達(dá)30多平方公里的地?zé)崴德渎┒?，漏斗中心最大年平均水位埋?15.86 m。2005年以后鄭州市政府主管部門(mén)嚴(yán)格控制地?zé)峋ň畬徟贫龋?007年至今地?zé)崴o水位埋深基本趨于穩(wěn)定。

通過(guò)分析鄭州市城區(qū)13眼井深800～1 200 m地?zé)峋叵滤槐O(jiān)測(cè)資料(見(jiàn)表1)[1]，年平均水位埋深36.35～115.86 m。年平均水位埋深<50 m的3眼，占水位監(jiān)測(cè)井總數(shù)的23.08%，年平均水位埋深50～80 m的7眼，占水位監(jiān)測(cè)井總數(shù)的53.85%，年平均水位埋深80～100 m的3眼，占水位監(jiān)測(cè)井總數(shù)的23.08%，年平均水位埋深>100 m的2眼，占水位監(jiān)測(cè)井總數(shù)的15.89%。通過(guò)分析800～1 200 m深的地?zé)峋叵滤?、月降水量?dòng)態(tài)曲線圖，地?zé)峋叵滤粍?dòng)態(tài)曲線變化與降水量動(dòng)態(tài)曲線變化無(wú)直接關(guān)系，水位的抬升與下降，主要與開(kāi)采量大小有關(guān)，屬典型的開(kāi)采型動(dòng)態(tài)。

4 結(jié)語(yǔ)

鄭州市城區(qū)及東部為沉積盆地型地?zé)嵯到y(tǒng)新近系砂巖層狀熱儲(chǔ)，水溫主要為40℃～60℃溫?zé)崴?。中心城區(qū)已處于控制開(kāi)采階段；城區(qū)東部具有較大開(kāi)采潛力，建議在鄭州市城區(qū)東部通過(guò)科學(xué)合理的勘查規(guī)劃以促進(jìn)地?zé)崴目沙掷m(xù)開(kāi)發(fā)利用，同時(shí)又不形成大面積地?zé)崴德渎┒返拳h(huán)境地質(zhì)問(wèn)題。

[1]龐良，彭妮，韓國(guó)童，等. 鄭州市區(qū)東部地?zé)豳Y源普查報(bào)告[R].鄭州：河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局測(cè)繪隊(duì). 2010.

[2]賀為民，等.鄭州市城區(qū)深層地下熱水資源與開(kāi)發(fā)利用綜合勘察研究[R]. 鄭州：中國(guó)地震局地球物理勘探中心. 1997.

[3]陳墨香，汪集陽(yáng)，鄧孝. 中國(guó)地?zé)豳Y源-分布特點(diǎn)和潛力評(píng)估[M]. 科學(xué)出版社. 1991.

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1004-1184(2016)06-0054-02

2016-06-21

朱衛(wèi)民(1960-)，男，河南民權(quán)人，高級(jí)工程師，主要從事水文地質(zhì)勘查開(kāi)發(fā)生產(chǎn)技術(shù)與管理工作。