山東省梁山縣西部熱儲特征及地溫場、地?zé)崴卣?/h1>
2018-09-29 08:38:52武愛娜
魅力中國 2018年27期
武愛娜
一、概況
梁山縣地處魯西南，隸屬濟(jì)寧市，工作區(qū)位于梁山縣西部，面積約322km2屬華北平原地層區(qū)魯西地層分區(qū)。工作區(qū)屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)型大陸性氣候區(qū)，四季分明，雨熱同期，旱澇頻繁。梁山縣地處泰山余脈邊緣的魯中山地西部，是魯中山地向華北平原過渡的邊緣地帶，也是黃河沖積平原與汶河沖洪積扇疊交帶。工作區(qū)除東部有少部分基巖殘丘外，其余均為沖、洪積平原。地形相對比較平坦，總的地勢為東部略高，西部略低。地面標(biāo)高36～47m，地面坡降為1/3000～1/8000。區(qū)內(nèi)地層受構(gòu)造控制，從老到新依次分布有太古界泰山巖群，古生界寒武、奧陶系，石炭、二疊系，新生代古近系和第四系。本區(qū)主要含水層為：松散巖類孔隙含水巖組和碳酸鹽巖類裂隙巖溶含水巖組，另外還有石炭系、二疊系砂頁巖裂隙含水巖組、南部太古界變質(zhì)巖裂隙含水巖組及古近系粘土頁巖裂隙含水巖組等其它含水巖組。梁山縣一直以第四系水作為主要供水水源，巖溶地下水開采利用相對較少，主要集中在縣城附近區(qū)域。巖溶水的補(bǔ)給來源主要是大氣降水。
二、熱儲特征
熱儲是指埋藏于地下、具有一定有效空隙度和滲透性的地質(zhì)建造（地層、巖體或構(gòu)造破碎帶），同時在這些地質(zhì)構(gòu)造中儲存有一定的地?zé)崃黧w可供地?zé)衢_發(fā)利用。其中地層或巖體一般分布的面積較大，傾角較緩的熱儲稱為層狀熱儲。
本區(qū)內(nèi)的熱儲層主要為埋藏型奧陶系石灰?guī)r含水層，熱儲層巖性以中厚層灰?guī)r及灰質(zhì)白云巖、厚層白云質(zhì)灰?guī)r為主。多條斷裂構(gòu)造的交匯使在斷裂構(gòu)造交匯區(qū)內(nèi)的奧陶系灰?guī)r產(chǎn)生破碎，巖溶裂隙發(fā)育，有利于深部熱源通過斷裂構(gòu)造對淺部熱儲層進(jìn)行加熱。區(qū)內(nèi)奧陶系厚度相對較大，根據(jù)區(qū)域地層資料，其厚度普遍大于600m。
根據(jù)物探資料顯示，本區(qū)蓋層厚度一般為600～1800m，蓋層的地溫梯度平均值按2.815℃/100m，推測奧陶系熱儲層頂板溫度應(yīng)在31.39～65.17℃之間。
三、地溫場特征
地溫場反映地球內(nèi)熱的變化程度，地溫的變化是地質(zhì)構(gòu)造條件和地質(zhì)歷史的綜合反映。影響地殼淺部地溫的主要因素一般有基底面的起伏構(gòu)造形態(tài)、地下水活動等。通常用蓋層地溫梯度的變化來表征一個地區(qū)的地溫狀況。利用本次工作淺層測溫所得的數(shù)據(jù)和收集區(qū)內(nèi)煤田勘探區(qū)測溫數(shù)據(jù)簡述本區(qū)地溫場特征。
根據(jù)計算所得的地溫梯度值及收集的黑虎廟井田的地溫資料顯示：工作區(qū)內(nèi)淺層地溫梯度值普遍較低，地溫梯度值一般在1.0℃/100m～2.5℃/100m之間，地溫變化與區(qū)內(nèi)的斷裂構(gòu)造也有密切關(guān)系，汶泗斷裂以北斷裂構(gòu)造附近的地段，地溫梯度及地溫值相對較高；巨野斷裂西部黑虎廟井田勘探區(qū)內(nèi)地溫梯度較高，物探推斷的此處視電阻率較低。
工作區(qū)地溫場垂向變化特征：工作區(qū)測溫井全井段的地溫梯度值大多在2.00-3.00℃/100m之間，最低1.67℃/100m，最高3.18℃/100m，平均值2.815℃/100m；非煤系平均地溫2.21℃/100m，煤系平均地溫梯度3.42℃/100m，煤系的地溫梯度大于非煤系的。熱儲蓋層的溫度隨深度的增加而增大，測溫曲線表現(xiàn)為近斜直線狀延伸，在煤系段溫度升高的速率略大于非煤系段的。在進(jìn)入熱儲頂板附近時，曲線斜率增大，說明熱儲頂板附近地溫梯度最高。
本次調(diào)查圈定的地?zé)岙惓^(qū)位于區(qū)域性巨野斷裂附近，斷裂構(gòu)造的存在，利于深部熱能對淺部熱儲層中的水進(jìn)行加熱，從而使其溫度升高，形成地?zé)豳Y源，奧陶系灰?guī)r在斷裂構(gòu)造作用力的作用下產(chǎn)生破碎，巖溶裂隙發(fā)育，形成富水空間，有利于地?zé)崴馁A存。
梁山西部地?zé)崽餅榈蜏匦偷責(zé)崽铮鶕?jù)《地?zé)豳Y源評價方法》（DZ40-85）地球化學(xué)溫標(biāo)適用條件，采用HJ8-2、9-1孔水質(zhì)分析資料推算熱儲溫度。
四、地?zé)崴乃瘜W(xué)特征
利用工作區(qū)內(nèi)黑虎廟井田勘探孔的奧陶系灰?guī)r地下熱水全分析資料，分析巨野斷裂以西地?zé)崴乃瘜W(xué)特征：陰離子以SO42-及Cl-為主，SO42-含量2321.42～2435.03mg/L，Cl-為965.94～977.92mg/L；陽離子以Ca2+、（Na+K）+為主，其含量分別為743.50～806.01mg/L和472.4～779.82mg/L；侵蝕CO2在3.0～5.5mg/L之間；可溶性SiO2在9.0～14.0mg/L之間；PH值7.6～7.7；總堿度154.24～154.49；總硬度（以CaCO3計）2234.68～3040.14mg/L；礦化度為5g/l左右。水化學(xué)類型為SO4·Cl -Ca·Na·Mg或SO4·Cl -Ca·Na型水。由水中較高的礦化度和較高的SO42-含量，說明熱儲中地下水的循環(huán)條件差，徑流遲緩。上述水化學(xué)特征，也反映了奧陶系灰?guī)r含水層埋藏深、上覆巨厚的不透水蓋層、且遠(yuǎn)離灰?guī)r的出露區(qū)、補(bǔ)給條件較差的水文地質(zhì)條件。
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武愛娜
一、概況
梁山縣地處魯西南，隸屬濟(jì)寧市，工作區(qū)位于梁山縣西部，面積約322km2屬華北平原地層區(qū)魯西地層分區(qū)。工作區(qū)屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)型大陸性氣候區(qū)，四季分明，雨熱同期，旱澇頻繁。梁山縣地處泰山余脈邊緣的魯中山地西部，是魯中山地向華北平原過渡的邊緣地帶，也是黃河沖積平原與汶河沖洪積扇疊交帶。工作區(qū)除東部有少部分基巖殘丘外，其余均為沖、洪積平原。地形相對比較平坦，總的地勢為東部略高，西部略低。地面標(biāo)高36～47m，地面坡降為1/3000～1/8000。區(qū)內(nèi)地層受構(gòu)造控制，從老到新依次分布有太古界泰山巖群，古生界寒武、奧陶系，石炭、二疊系，新生代古近系和第四系。本區(qū)主要含水層為：松散巖類孔隙含水巖組和碳酸鹽巖類裂隙巖溶含水巖組，另外還有石炭系、二疊系砂頁巖裂隙含水巖組、南部太古界變質(zhì)巖裂隙含水巖組及古近系粘土頁巖裂隙含水巖組等其它含水巖組。梁山縣一直以第四系水作為主要供水水源，巖溶地下水開采利用相對較少，主要集中在縣城附近區(qū)域。巖溶水的補(bǔ)給來源主要是大氣降水。
二、熱儲特征
熱儲是指埋藏于地下、具有一定有效空隙度和滲透性的地質(zhì)建造（地層、巖體或構(gòu)造破碎帶），同時在這些地質(zhì)構(gòu)造中儲存有一定的地?zé)崃黧w可供地?zé)衢_發(fā)利用。其中地層或巖體一般分布的面積較大，傾角較緩的熱儲稱為層狀熱儲。
本區(qū)內(nèi)的熱儲層主要為埋藏型奧陶系石灰?guī)r含水層，熱儲層巖性以中厚層灰?guī)r及灰質(zhì)白云巖、厚層白云質(zhì)灰?guī)r為主。多條斷裂構(gòu)造的交匯使在斷裂構(gòu)造交匯區(qū)內(nèi)的奧陶系灰?guī)r產(chǎn)生破碎，巖溶裂隙發(fā)育，有利于深部熱源通過斷裂構(gòu)造對淺部熱儲層進(jìn)行加熱。區(qū)內(nèi)奧陶系厚度相對較大，根據(jù)區(qū)域地層資料，其厚度普遍大于600m。
根據(jù)物探資料顯示，本區(qū)蓋層厚度一般為600～1800m，蓋層的地溫梯度平均值按2.815℃/100m，推測奧陶系熱儲層頂板溫度應(yīng)在31.39～65.17℃之間。
三、地溫場特征
地溫場反映地球內(nèi)熱的變化程度，地溫的變化是地質(zhì)構(gòu)造條件和地質(zhì)歷史的綜合反映。影響地殼淺部地溫的主要因素一般有基底面的起伏構(gòu)造形態(tài)、地下水活動等。通常用蓋層地溫梯度的變化來表征一個地區(qū)的地溫狀況。利用本次工作淺層測溫所得的數(shù)據(jù)和收集區(qū)內(nèi)煤田勘探區(qū)測溫數(shù)據(jù)簡述本區(qū)地溫場特征。
根據(jù)計算所得的地溫梯度值及收集的黑虎廟井田的地溫資料顯示：工作區(qū)內(nèi)淺層地溫梯度值普遍較低，地溫梯度值一般在1.0℃/100m～2.5℃/100m之間，地溫變化與區(qū)內(nèi)的斷裂構(gòu)造也有密切關(guān)系，汶泗斷裂以北斷裂構(gòu)造附近的地段，地溫梯度及地溫值相對較高；巨野斷裂西部黑虎廟井田勘探區(qū)內(nèi)地溫梯度較高，物探推斷的此處視電阻率較低。
工作區(qū)地溫場垂向變化特征：工作區(qū)測溫井全井段的地溫梯度值大多在2.00-3.00℃/100m之間，最低1.67℃/100m，最高3.18℃/100m，平均值2.815℃/100m；非煤系平均地溫2.21℃/100m，煤系平均地溫梯度3.42℃/100m，煤系的地溫梯度大于非煤系的。熱儲蓋層的溫度隨深度的增加而增大，測溫曲線表現(xiàn)為近斜直線狀延伸，在煤系段溫度升高的速率略大于非煤系段的。在進(jìn)入熱儲頂板附近時，曲線斜率增大，說明熱儲頂板附近地溫梯度最高。
本次調(diào)查圈定的地?zé)岙惓^(qū)位于區(qū)域性巨野斷裂附近，斷裂構(gòu)造的存在，利于深部熱能對淺部熱儲層中的水進(jìn)行加熱，從而使其溫度升高，形成地?zé)豳Y源，奧陶系灰?guī)r在斷裂構(gòu)造作用力的作用下產(chǎn)生破碎，巖溶裂隙發(fā)育，形成富水空間，有利于地?zé)崴馁A存。
梁山西部地?zé)崽餅榈蜏匦偷責(zé)崽铮鶕?jù)《地?zé)豳Y源評價方法》（DZ40-85）地球化學(xué)溫標(biāo)適用條件，采用HJ8-2、9-1孔水質(zhì)分析資料推算熱儲溫度。
四、地?zé)崴乃瘜W(xué)特征
利用工作區(qū)內(nèi)黑虎廟井田勘探孔的奧陶系灰?guī)r地下熱水全分析資料，分析巨野斷裂以西地?zé)崴乃瘜W(xué)特征：陰離子以SO42-及Cl-為主，SO42-含量2321.42～2435.03mg/L，Cl-為965.94～977.92mg/L；陽離子以Ca2+、（Na+K）+為主，其含量分別為743.50～806.01mg/L和472.4～779.82mg/L；侵蝕CO2在3.0～5.5mg/L之間；可溶性SiO2在9.0～14.0mg/L之間；PH值7.6～7.7；總堿度154.24～154.49；總硬度（以CaCO3計）2234.68～3040.14mg/L；礦化度為5g/l左右。水化學(xué)類型為SO4·Cl -Ca·Na·Mg或SO4·Cl -Ca·Na型水。由水中較高的礦化度和較高的SO42-含量，說明熱儲中地下水的循環(huán)條件差，徑流遲緩。上述水化學(xué)特征，也反映了奧陶系灰?guī)r含水層埋藏深、上覆巨厚的不透水蓋層、且遠(yuǎn)離灰?guī)r的出露區(qū)、補(bǔ)給條件較差的水文地質(zhì)條件。
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