韓穎， 白雪峰， 張欣

(山西省地質(zhì)調(diào)查院,太原 030006)

0 引言

山西目前發(fā)現(xiàn)地下熱水點230余處，露頭點約500個，大于100 ℃的2處，大于60 ℃、小于100 ℃的約15處，大于40 ℃、小于60 ℃的約30處，其余多在20～40 ℃之間。近十多年來，隨著地熱勘查項目逐年增加，地熱鉆探能力提升，被發(fā)現(xiàn)的深埋自然增溫地熱點也快速增加，但由于勘查工作面積較小，多為點上的工作，沒有系統(tǒng)考慮地熱能源的可持續(xù)利用。本文依托山西省地質(zhì)調(diào)查院完成的“全省地熱資源調(diào)查”項目，總結(jié)了山西省地熱分布特征、熱儲類型及開發(fā)利用現(xiàn)狀，結(jié)合熱儲條件有針對性地提出了山西省地熱資源開發(fā)利用模式的建議，為地熱資源合理利用提供地學依據(jù)。

1 山西省地熱田分布及特征

山西省地熱田分布按所處的地貌單元概括來說可分為2個大區(qū)： 一是隆起山地區(qū)，二是沉積盆地區(qū)[1]。渾源湯頭、盂縣寺平安、鄂爾多斯盆地東緣、沁水煤盆地等均屬于隆起山地區(qū)； 汾渭地塹形成的大同、忻州、太原、臨汾、運城五大盆地為沉積盆地區(qū)。地熱田分布見圖1。

圖1 山西省主要地熱田分布

1.1 隆起山地區(qū)地熱資源

1.1.1 渾源湯頭地熱田

渾源湯頭地熱田位于山西省大同市渾源縣城以南45 km，北岳恒山腳下的王莊堡小盆地內(nèi)，面積約153 km2，處在恒山燕山斷塊恒山隆起帶與唐河斷裂帶復合部位，NW—SE向斷裂較發(fā)育，并有不同方向的斷裂與其交錯，原溫泉出露點處于這些交錯部位，現(xiàn)已消失。花崗巖殼巖石中含有大量的放射性元素，衰變時能產(chǎn)生大量的熱量，構(gòu)成湯頭地熱田的深部熱源。

湯頭地熱田主要熱儲層為太古宇黑云斜長片麻巖，蓋層為第四系松散層。有效熱儲層厚度60 m，熱儲溫度60 ℃。

渾源湯頭溫泉療養(yǎng)院東50 m的地熱井，井深63 m，井口出水溫度61 ℃，單井涌水量15 m3/h。湯頭地熱田熱礦水屬SO4·Cl-Na型,氟含量為13.4 mg/L，偏硅酸113 mg/L,pH值為8.81。

1.1.2 寺平安地熱田

寺平安地熱田位于太行山穹狀隆起陽泉盂縣梁家寨鄉(xiāng)寺平安村東的滹沱河邊，地處山西、河北兩省交界地帶，地熱田范圍北起東峪口，南到活川口，沿活川口南北向壓扭性逆斷層分布，呈SN向紡錘狀，南北長20 km，東西寬2.5 km，面積約38 km2，地熱田屬太行山穹狀隆起上五臺穹狀隆起的南部，斷裂構(gòu)造以NNE、NE向斷層為主，寺平安地熱田熱水的出露受構(gòu)造與巖性控制。從熱儲層巖性上看，熱水出露于太古宇龍華河群底部至榆林坪頂部的偉晶巖脈中。就構(gòu)造而言，寺平安地熱田熱水屬于隆起斷裂型深循環(huán)脈狀承壓水?；畲赟N向壓扭性逆斷層和寺平安SN向壓扭性逆斷層，具有明顯的水平方向的阻水性，而這2條斷層的斷裂帶及偉晶巖脈中發(fā)育的NNW、近EW及近SN向3組張性裂隙為熱水的主要儲存和導水通道。地熱井單井涌水量為5～30 m3/h，平均單井涌水量為25 m3/h，陽泉市盂縣梁家寨鄉(xiāng)療養(yǎng)院的幾個地熱井，井深約120 m。井口出水溫度44～62 ℃。水化學類型為Cl·SO4-Na型,氟含量5.4 mg/L，偏硅酸78.2 mg/L,pH值為8.32。

1.1.3 鄂爾多斯盆地東緣地熱田

鄂爾多斯盆地東緣單斜構(gòu)造地熱異常區(qū)位于呂梁山西側(cè)臨縣—永和—吉縣一帶，沿黃河東岸呈條帶狀展布，地貌屬于黃土高原，大部分被黃土覆蓋，溝谷出露基巖為三疊系中統(tǒng)二馬營組砂頁巖地層，熱儲層為奧陶系中統(tǒng)上馬家溝組、下馬家溝組中厚層石灰?guī)r，白云質(zhì)灰?guī)r?？責針?gòu)造受鄂爾多斯斷陷盆地制約，蓋層為三疊系、二疊系、石炭系及第四系，厚度為2 300～2 600 m，熱儲層有效厚度約300 m，分布面積約13 775 km2。

據(jù)臨縣、柳林縣地熱井調(diào)查，其孔深600～805 m，井口出水溫度32～36 ℃。

1.1.4 沁水煤盆地地熱田

沁水煤盆地地熱田北部以榆次北山邊山斷裂至壽陽平頭、盂縣一帶二疊系地層出露分布帶為界； 東部以陽泉、昔陽、和順、左權(quán)蟠龍、襄垣五陽二疊系地層出露分布帶轉(zhuǎn)西南長治斷陷盆地北、西部邊界一直到高平寺莊、陽城周村一線為界； 南部以陽城縣城、陽城土沃一帶二疊系地層出露線為界； 西部以晉中斷陷盆地邊山斷裂至介休洪山轉(zhuǎn)向太岳山東部二疊系出露地層分布沿線一直到古縣舊縣—浮山、續(xù)魯峪斷裂為界，該地熱田總面積15 506 km2。

該地熱田熱儲層為寒武系—奧陶系灰?guī)r，屬深埋自然增溫型地熱田。根據(jù)區(qū)內(nèi)近EW向古縣—襄垣斷裂帶和NNE向安澤—沁水向斜構(gòu)造，又將該熱田劃分為3處地熱田，分別是榆社柳泉地熱田、古縣三合地熱田和沁水鄭莊地熱田。

據(jù)晉中市靈石縣、榆次市、太谷縣、臨汾市古縣、晉城市沁水縣地熱孔資料，孔深1 547～2 520 m，井口出水溫度40～56 ℃，單井涌水量為32～62.5 m3/h。

1.2 沉積盆地型地熱資源

1.2.1 大同盆地地熱田

大同盆地地熱田受口泉—鵝毛口大斷裂及恒山山前斷裂所控制。喜山運動以來，山西地塊受到強有力的拉張應力影響，使山西北部地區(qū)形成復式向斜和拉張裂陷。桑干河新裂陷內(nèi)有與裂陷邊緣斷裂相平行、垂直或斜交的隱伏斷(階)塊，將盆地基底切割成許多塊段，由于斷裂構(gòu)造發(fā)育展布方向及不均勻下沉，盆地內(nèi)形成次一級隆起與凹陷，將盆地區(qū)地熱田切割成許多小塊地熱田。該熱田熱儲分別為變質(zhì)巖、奧陶系灰?guī)r及第三系砂巖，總面積為5 028 km2。其中天鎮(zhèn)—陽高裂陷地熱田井深多在150 m左右，水溫一般為36～54 ℃，省內(nèi)目前發(fā)現(xiàn)的104 ℃最高水溫也位于該區(qū)。該區(qū)單井涌水量多為45～60 m3/h，少數(shù)達到75 m3/h。天鎮(zhèn)谷前堡馬圈羊村水化學類型為HCO3·Cl-Na型，氟含量2.75 mg/L，偏硅酸37.8 mg/L,pH值為8.82。大同市大同縣瓜園鄉(xiāng)李汪澗村地熱井深605 m，水溫44 ℃，水量35 m3/h。朔州市朔城區(qū)富善莊鄉(xiāng)福善庒村兩眼井平均深700 m，水溫25 ℃，水量25 m3/h。水化學類型為HCO3-Ca·Mg型，氟含量0.51 mg/L，偏硅酸15.9 mg/L,pH值為8.26。

1.2.2 忻州盆地地熱田

忻州盆地內(nèi)發(fā)育著與盆地邊緣斷裂相平行、垂直或斜交的隱伏斷(階)塊，并將盆地基底切割成許多塊段，致使盆地內(nèi)形成次一級的隆起與凹陷，這些斷裂將盆地切割成許多小塊地熱田。該地熱田熱儲層主要為元古宇變質(zhì)巖，變質(zhì)巖熱儲蓋層為第四系—第三系(Q+N)松散層。

根據(jù)地熱田出露部位，將忻州盆地地熱田劃分為大營、奇村、頓村和上湯頭地熱田等。

大營地熱田位于忻州市定襄縣原平市沿溝鄉(xiāng)大營村，井深在150～540 m，水溫為42～55.8 ℃，單井涌水量一般為26～60 m3/h。水化學類型為Cl·SO4-Na·Ca型，氟含量為5.83 mg/L，偏硅酸41.1 mg/L,pH值為9.14。

奇村地熱田位于忻州市忻府區(qū)奇村鎮(zhèn)南高村，井深在64～305 m，水溫37～39.5 ℃，單井涌水量一般為45～50 m3/h。水化學類型為Cl·SO4-Na型，氟含量為7.04 mg/L，偏硅酸為93.2 mg/L,pH值為8.83。

頓村地熱田位于忻州市忻府區(qū)秦城鄉(xiāng)頓村，井深在145～384 m，水溫35.6～42.3 ℃，單井涌水量一般為35～50 m3/h。水化學類型為SO4-Na·Ca型，氟含量為4.75 mg/L，偏硅酸為52.2 mg/L,pH值為8.12。

上湯頭地熱田位于忻州市定襄縣受錄鄉(xiāng)上湯頭村，井深在52～150 m，水溫43～53.8 ℃,單井涌水量一般為13～45 m3/h。水化學類型為SO4·Cl-Ca·Na型，氟含量為5.11 mg/L，偏硅酸為62.4 mg/L,pH值為8.21。

1.2.3 太原盆地地熱田

太原裂陷盆地熱儲分別為寒武系和奧陶系灰?guī)r、二疊系和三疊系砂巖、第三系未膠結(jié)砂巖熱儲。根據(jù)基底構(gòu)造將太原盆地從北到南劃分為11個構(gòu)造單元[2]，即： 太原城區(qū)凹陷，西銘斷階，城東斷階，親賢地壘，西邊山斷階，晉源凹陷，黃陵—西溫莊隆起，清交凹陷，榆次東部斷階，候城—平遙斷凹和孝義東部斷階。目前鉆孔揭露地熱部位除太原城區(qū)凹陷、西銘斷階、晉源凹陷外均有分布。

(1)城東斷階。太原市杏花嶺區(qū)楊家峪村供水井與優(yōu)山美地地熱井，井深在1 116～1 250 m，水溫33 ℃左右，單井涌水量一般為30～120 m3/h。

(2)親賢地壘。太原市農(nóng)展館、晉祠路南上莊村麗華龍灣溫泉酒店、太原市萬柏林區(qū)濱河西路匯錦小區(qū)等地熱孔，井深在1 680～1 800 m，水溫50～63 ℃,單井涌水量一般為58～250 m3/h。農(nóng)展館水化學類型為SO4-Ca·Mg型，氟含量2.25 mg/L，偏硅酸39.1 mg/L,pH值為7.52。

(3)西邊山斷階。太原市神堂溝村、太原市清徐縣清源鎮(zhèn)平泉村、太原市萬柏林區(qū)沙溝村西西環(huán)路東側(cè)等處，井深在600～1 339 m，水溫25～54 ℃，單井涌水量一般為60～82.9 m3/h。神堂溝村水化學類型為SO4-Ca·Mg型，氟含量1.8 mg/L，偏硅酸36.4 mg/L,pH值為7.03。

(4)黃陵—西溫莊隆起。太原市許坦街煤炭技術(shù)學院、太原市許坦街山西省旅游技術(shù)學院井深在1 110 m左右，水溫為33 ℃左右，單井涌水量為40～55 m3/h。

(5)清交凹陷。太原市小店區(qū)西溫莊鄉(xiāng)北王名、晉中市榆次市鳴李村三水、晉中市平遙縣杜家莊鄉(xiāng)南梁莊村、晉中市平遙縣古陶鎮(zhèn)西城村西城小區(qū)、晉中市祁縣城趙鄉(xiāng)常家堡村、晉中市榆次市榆次區(qū)經(jīng)緯總廠等地，前3個鉆孔熱儲為二疊系、三疊系砂巖，井深在1 600～2 800 m，水溫53～62 ℃,單井涌水量為30～45 m3/h。后3個鉆孔熱儲為奧陶系灰?guī)r，井深在3 000 m左右，水溫可達75～81 ℃,單井涌水量約為40 m3/h。平遙縣南梁莊村水化學類型為SO4-Na型，氟含量3.8 mg/L，偏硅酸43.7 mg/L,pH值為8.08。

(6)榆次東部斷階。晉中市榆次市安寧東街北全潤園小區(qū)井深在2 700 m左右，水溫在58 ℃左右，單井涌水量約為45 m3/h。

(7)候城—平遙斷凹。晉中市平遙縣匯豐小區(qū)、祁縣西六支鄉(xiāng)王村、祁縣西六支鄉(xiāng)永興莊村、太谷縣北光鄉(xiāng)西山底村黃河藥業(yè)等地熱井孔深400～3 000 m，水溫28.8～50 ℃，單井涌水量為30～50 m3/h。祁縣西六支鄉(xiāng)永興莊村水化學類型為HCO3·SO4·Cl-Na型，氟含量2 mg/L，偏硅酸30.7 mg/L,pH值為8.52。

(8)孝義東部斷階。晉中市榆社縣講堂鄉(xiāng)柳泉村柳泉煤礦、靈石縣靜升鎮(zhèn)靜升村崇寧堡孔深1 300～1 900 m，水溫31～42 ℃,單井涌水量為32～45 m3/h。

1.2.4 臨汾、運城盆地地熱田

臨汾、運城裂陷地熱異常區(qū)邊界受東西邊山的呂梁山、霍山和中條山山前大斷裂控制。裂陷盆地次一級構(gòu)造發(fā)育，將臨汾運城盆地基底切割成大小塊段，熱儲多為第三系未膠結(jié)砂巖及奧陶系灰?guī)r熱儲，局部為二疊系和三疊系砂巖。

1.2.4.1 臨汾盆地地熱田

臨汾盆地現(xiàn)勘查的地熱田主要有洪洞地熱田、古城地熱田、鄧莊地熱田、稷山地熱田、新絳地熱田、侯馬曲沃翼城地熱田、西海地熱田和河津地熱田等。

(1)洪洞地熱田在洪洞縣辛村鎮(zhèn)南段村鉆孔深2 650 m，水溫75 ℃，單井涌水量為30.71 m3/h。水化學類型為SO4·Cl-Ca型，氟含量3 mg/L, 偏硅酸55.5 mg/L,pH值為7.5。

(2)古城地熱田在臨汾市堯都區(qū)屯里鎮(zhèn)西蘆村兩鉆孔深1 200～2 200 m，水溫45～47 ℃，單井涌水量約為20 m3/h。

(3)鄧莊地熱田在襄汾縣鄧莊鎮(zhèn)新民村與襄汾縣鄧莊鎮(zhèn)銀光化工廠區(qū)鉆孔深1 288～1 800 m，水溫41～42 ℃，單井涌水量為28～90 m3/h。堯都賈得鄉(xiāng)東亢村地熱孔100～230 m，水溫25～34 ℃，單井涌水量為70～100 m3/h。東亢村水化學類型為SO4·HCO3-Na型，氟含量1.2 mg/L，偏硅酸35.3 mg/L,pH值為7.58。

(4)稷山地熱田在稷山縣清河鎮(zhèn)七級村，孔深180～287 m，水溫37～51 ℃，單井涌水量為30～45 m3/h。水化學類型為Cl·SO4-Na型，氟含量為4.21 mg/L，偏硅酸為58.8 mg/L,pH值為8.09。

(5)新絳地熱田主要位于新絳縣和襄汾縣，有地熱井38眼，孔深為55～1 050.2 m，一般在200 m左右，水溫為27～53 ℃，單井涌水量為30～130 m3/h，一般為60 m3/h左右。新絳古堆村水化學類型為SO4·HCO3·Cl-Ca·Na型，氟含量為1.1 mg/L，偏硅酸19.8 mg/L,pH值為7.72。

(6)侯馬曲沃翼城地熱田有地熱井8眼，孔深270～1 998 m，一般1 500 m左右，水溫25～47.5 ℃，單井涌水量35～80 m3/h，一般50 m3/h左右。翼城牛家坡村水化學類型為SO4·HCO3-Ca·Mg型，氟含量1.2 mg/L，偏硅酸22.8 mg/L,pH值為8.06。

(7)西海地熱田位于曲沃縣，有地熱井11眼，孔深為100～1 099 m，一般在100 m左右，水溫27～46 ℃，單井涌水量為25～325 m3/h，一般為50 m3/h左右。曲沃縣樂昌鎮(zhèn)蘇村水化學類型為SO4·HCO3-Ca·Na型，氟含量2.06 mg/L，偏硅酸33.4 mg/L,pH值為8.13。

(8)河津地熱田位于河津市和萬榮縣，有地熱井8眼，孔深為1 213～2 100 m，一般在1 500 m左右，水溫為44.5～67 ℃，單井涌水量為40～92.88 m3/h，一般為50 m3/h左右。河津市東都溫泉為Cl·SO4-Na型，氟含量為1.87 mg/L，偏硅酸為33.4 mg/L,pH值為8.44。

1.2.4.2 運城盆地地熱田

運城盆地現(xiàn)勘查的地熱田主要有聞喜地熱田、萬榮地熱田、夏縣地熱田、運城地熱田。

(1)聞喜地熱田主要位于聞喜縣，有地熱井5眼，孔深50～220 m，一般在150 m左右，水溫33.7～67.5 ℃，單井涌水量為13～45 m3/h，一般為20 m3/h左右。水化學類型為HCO3·SO4-Na型，氟含量1.2 mg/L，偏硅酸28.7 mg/L,pH值為8.4。

(2)萬榮地熱田位于臨猗縣和稷山縣，有地熱井11眼，孔深146～1 420.3 m，一般為200 m左右，水溫28～58 ℃，單井涌水量一般為50 m3/h左右。臨猗縣猗氏鎮(zhèn)翟村水化學類型為Cl·SO4-Na型，氟含量1.35 mg/L，偏硅酸26.6 mg/L,pH值為8.02。

(3)夏縣地熱田地熱井孔深140～220 m，水溫26～34 ℃，單井涌水量為25～40 m3/h。位于夏縣南山底的瑤池溫泉水化學類型為Cl-Na型，氟含量4.35 mg/L，偏硅酸87.9 mg/L,pH值為8.1。

(4)運城地熱田主要位于運城鹽湖區(qū)、夏縣、臨猗縣和永濟市，有地熱井17眼，其中夏縣臨猗孔深120～498 m，一般為200 m左右，水溫30～44 ℃，單井涌水量20～35 m3/h，一般為30 m3/h左右。鹽湖區(qū)、永濟市孔深1 001～3 005 m，一般為2 500 m左右，水溫38～68 ℃，單井涌水量37～109 m3/h，一般為70 m3/h左右。鹽湖區(qū)錦繡花城水化學類型為Cl-Na型，氟含量為1.38 mg/L，偏硅酸為58.8 mg/L,pH值為7.72。

從山西省地質(zhì)調(diào)查院2014年對全省地熱采樣調(diào)查顯示，汾渭沉積盆地地熱田熱礦水水化學類型較復雜，其中以Cl·SO4-Na型水最多，Cl-Na型水次之，HCO3·SO4-Na·Ca、SO4·Cl-Na·Ca、HCO3·SO4·Cl-Na、HCO3·Cl-Na型水也有分布。從基巖中直接出流的熱礦水一般為Cl·SO4-Na型水，與淺部冷水混合后其水質(zhì)類型發(fā)生變化，HCO3含量增加，水質(zhì)類型變的復雜[3]。

2 山西省熱儲類型及地熱勘查方向

2.1 山西省熱儲類型

表1 山西省熱儲類型劃分

2.2 地熱勘查方向

山區(qū)帶狀熱儲形成的溫泉均受到巖性與構(gòu)造的控制，熱儲為老的巖漿巖、變質(zhì)巖、花崗巖體，上覆松散巖體，埋藏淺，在構(gòu)造有利部位形成溫泉，尋找這類溫泉，首先要進行地質(zhì)條件和構(gòu)造條件的深入研究，先采用遙感解譯和物探的方法進行初步選區(qū)，再在野外進行巖體和構(gòu)造的追蹤和研判，最后進行地熱的鉆探勘查工作。

對于沉積盆地層狀熱儲，多屬于自然增溫型,我國沉積盆地平均地溫梯度為0.032 ℃/m[4]，因此可適當增加勘探深度，以期發(fā)現(xiàn)溫度更高的地熱資源。如以往多勘探到奧陶系層位，可增加深度到寒武系，但灰?guī)r熱儲因溶蝕條件不同，含水性不均[5]，勘查時要注意地質(zhì)構(gòu)造條件的研究； 在盆地區(qū)目前未進行深部地熱勘查的構(gòu)造單元可在地質(zhì)資料分析、物探勘查的基礎上嘗試進行深部地熱勘查工作。

3 山西省地熱資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

2014年山西省地質(zhì)調(diào)查院對全省224眼地熱孔進行了調(diào)查,其中大同盆地地熱井28眼,忻州盆地地熱井31眼,太原盆地地熱井28眼,臨汾盆地地熱井80眼,運城盆地地熱井36眼,隆起山地區(qū)調(diào)查地熱井21眼。調(diào)查發(fā)現(xiàn)地熱主要用于溫泉洗浴、理療保健、旅游度假、休閑娛樂、供熱供暖、水產(chǎn)養(yǎng)殖、花卉栽培、溫室蔬菜、地震預報等方面，應用范圍較廣。忻州奇村、忻州頓村、原平大營、渾源湯頭、盂縣寺平安、太原神堂溝、夏縣南山底等地建有溫泉旅游度假村,進行了較大規(guī)模的開發(fā)利用，開發(fā)利用程度較高。其他大部分地區(qū)開發(fā)利用程度較低。

歸納起來,地熱主要涉及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)(灌溉、養(yǎng)魚和花卉蔬菜種植等)、生活飲用(低溫熱礦水)、休閑娛樂(療養(yǎng)、洗浴和游泳等)、地震監(jiān)測等4個方面的應用。

大同盆地熱田已開發(fā)利用的地熱井中，以農(nóng)業(yè)灌溉、洗浴、療養(yǎng)和游泳為主，2006年開始在養(yǎng)殖和蔬菜種植方面發(fā)展，但山西省僅存的2處100 ℃以上的地熱資源當時未被利用。

忻州盆地已開發(fā)利用的地熱井，除個別地熱孔用于地震監(jiān)測，其余全部用于洗浴、游泳、溫泉療養(yǎng)，開發(fā)利用情況較好。

太原盆地已開發(fā)地熱井絕大多數(shù)用于洗浴、供暖、游泳、療養(yǎng)等，少量用于飲用、灌溉等，1眼用于地震觀測。太原市近年圍繞地產(chǎn)開發(fā)，中高檔住宅小區(qū)洗浴等方面的利用有增加趨勢。

臨汾盆地已鉆探地熱井最多，但溫度偏低，其主要用于農(nóng)業(yè)灌溉、生活用水、養(yǎng)殖種植等，僅約三分之一地熱井用于洗浴、供暖、游泳、療養(yǎng)等。

運城盆地已開發(fā)地熱井三分之二用于洗浴、供暖、游泳、療養(yǎng)等，其余地熱井用于農(nóng)業(yè)灌溉、生活用水、養(yǎng)殖種植，1處用于地震監(jiān)測。

沁水煤盆地區(qū)已開發(fā)地熱井較少，大多未配套利用，只有1處度假村利用。

鄂爾多斯盆地東緣地熱田開發(fā)少，尚未利用。

渾源湯頭地熱田和盂縣寺平安地熱田用于溫泉療養(yǎng)。

4 山西省地熱資源開發(fā)利用模式建議

從現(xiàn)狀調(diào)查看，山西省地熱資源沒有進行合理規(guī)劃、統(tǒng)籌安排和有序開發(fā)，勘查、開采程度不均衡，造成過度開采和資源浪費。在開采過程中基本沒有采用回灌、換熱等新技術(shù)新方法。熱儲類型決定著地熱資源開發(fā)利用的規(guī)模和方式。針對山西省深部地熱資源賦存條件，建議因地制宜開發(fā)利用地熱資源。

4.1 有限消耗模式

盆地區(qū)內(nèi)的孔隙熱儲采用有限消耗模式。

熱儲以中、新生界弱膠結(jié)砂巖或松散砂巖、砂礫巖為主。儲層為多層，層狀分布，孔隙含水，分布面廣。熱水在儲層中的滲透性差異較大，垂向水力聯(lián)系不密切，易采難灌，地熱水的補給條件隨熱儲深度漸差，熱儲溫度則隨深度漸增。地熱資源開發(fā)取決于熱儲埋藏深度與分布，具備面上的開發(fā)利用條件，但因儲層滲透性能差異大，垂向水力聯(lián)系不密切，回灌能力弱，初期一般只適宜分散性開采，并需嚴控開采期的水位下降速度。中后期則應積極探索不同的采、灌方式和深部熱交換技術(shù)，以提高儲層中的熱能利用率。

河津、運城地熱田等沉積盆地型新生界孔隙熱儲分布區(qū)，熱儲中地熱水有一定補給但很緩慢，尤其是埋深大的深部熱儲，地熱水的補給尤其緩慢，地熱水的開發(fā)主要靠采區(qū)水位下降與周邊形成水頭差的滲流補給作用提供，要取得較大的開采量就必須在采區(qū)形成較大的水位下降。由于補給速度緩慢，在定量開采條件下，這一水位下降是持續(xù)性的。為了在一定時限內(nèi)滿足開采量的需求，規(guī)定保持一定水位下降速度的開采量作為這一地區(qū)的地熱水資源可開采量。這一開采模式只適合于熱儲分布廣泛的新生界熱儲分布區(qū)的開采初期，要求開采井保持足量的間距，不致因開采形成區(qū)域性的水位下降。

4.2 單井換熱模式

碎屑巖熱儲采用單井換熱模式。

碎屑巖熱儲開采易，但回灌條件差。據(jù)了解，一些地區(qū)正在利用深部井下?lián)Q熱技術(shù)，探索單井深部換熱開發(fā)利用熱儲內(nèi)的地熱資源，可以借鑒[6]。

4.3 采灌結(jié)合、以灌定采模式

盆地區(qū)灰?guī)r層狀熱儲采用采灌結(jié)合、以灌定采模式。

熱儲呈層狀分布，以巖溶孔隙、構(gòu)造裂隙賦水，彼此水力聯(lián)系較密切為特征，但受歷次構(gòu)造破壞、地形切割和長期的水溶蝕滲透作用的影響，其埋藏深度與熱水的富集程度有較大的差異。地熱資源開發(fā)主要限于熱儲埋藏深度小于4 000 m、地熱水相對富集的灰?guī)r巖溶裂隙發(fā)育帶。此類熱儲因儲層聯(lián)通性較好，分布面廣，可采可灌，具備集中、規(guī)模化、最大限度開發(fā)利用深部地熱資源的條件，是平原地區(qū)地熱資源開發(fā)利用的首選地。對其開發(fā)利用宜實行采灌結(jié)合，以灌定采，集中統(tǒng)一規(guī)?；_發(fā)。

大同盆地、忻州盆地、太原盆地、臨汾盆地與運城盆地均發(fā)育巖溶熱儲。為最大限度地利用熱儲中的地熱資源，需要建立開采條件下新的水、熱平衡。地熱田內(nèi)地熱水的開采量取決于允許回灌量的大小，為持續(xù)開發(fā)利用的需要，緩解因開采形成的水位下降，熱田開采應逐步實施采灌結(jié)合、以灌定采的開發(fā)利用模式，巖溶熱儲相對易回灌，一般采用“一抽一灌”“兩抽一灌”的井群布局，目前我國實現(xiàn)規(guī)?；_采的巖溶熱儲正逐步推行這一模式，回灌規(guī)模、采灌井群布局方式在積極的探索之中。

4.4 自然均衡模式和誘導補給模式

變質(zhì)巖帶狀熱儲采用自然均衡模式和誘導補給模式。

熱儲受構(gòu)造控制，主要斷裂構(gòu)造及其相伴的次級構(gòu)造是導水、導熱的通道，呈帶狀分布，地熱水往往富集于兩斷裂構(gòu)造交匯的部位。受構(gòu)造變動及地形切割的影響，熱儲分布比較局限，熱水的補給循環(huán)也局限于所處構(gòu)造系統(tǒng)范圍內(nèi)，在熱儲構(gòu)造受切割的地形低處以泉的形式自然排泄。這類熱儲主要分布于山區(qū)、山前地區(qū)，熱田面積有限，地熱資源開發(fā)多以天然溫泉出露地及其與之有聯(lián)系的斷裂構(gòu)造帶延展部分為主，開發(fā)利用規(guī)模以中、小型為主，系統(tǒng)內(nèi)各溫泉相互間水力聯(lián)系較密切，開發(fā)利用應實施統(tǒng)一管理。

目前開發(fā)利用較好的忻州盆地、盂縣寺平安、大同盆地等變質(zhì)巖熱儲地熱田可采用這種模式。

自然均衡模式適用于天然溫泉的開發(fā)利用，在自然條件下，熱、水的補給排泄處于均衡狀態(tài)，地熱(溫泉)資源的開發(fā)利用以不破壞其水、熱平衡為原則，地熱水的多年平均補給量或排泄量可視為地熱資源的可開采量，為保持溫泉的天然出流狀態(tài)和后續(xù)利用，對溫泉(地熱)資源的開發(fā)利用總量以不大于溫泉的多年平均流量為限。

在溫度較高并具有人工補給條件的帶狀熱儲系統(tǒng)內(nèi)，為增大利用地熱水的需要，可采用人工補給或誘導補給方式增大補給量，進而相應地增大地熱水(溫泉)的開采量。但為保持熱儲系統(tǒng)內(nèi)熱量的平衡，利用地熱水溫度會有一定程度的下降，在保持可利用溫度的條件下，地熱(溫泉)水的可開采量=人工補給(誘導補給)量+天然補給量。

4.5 打造溫泉小鎮(zhèn)或地熱集中開發(fā)利用區(qū)

根據(jù)地熱資源分布特征，可選擇地熱分布有利區(qū)域打造溫泉小鎮(zhèn)或地熱集中開發(fā)利用區(qū)。

據(jù)了解，全國已命名60多處中國溫泉之鄉(xiāng)(城、都)，雖然山西省也有很多很好的地熱資源，但還沒開展這項工作，根據(jù)山西省的實際情況，建議首先對天鎮(zhèn)馬圈癢、陽高縣羅文皂鎮(zhèn)、渾源湯頭、忻州奇村、頓村、原平大營、盂縣寺平安、太原神堂溝、夏縣南山底等現(xiàn)有開發(fā)利用較好的區(qū)域做進一步的調(diào)查評價，確定其地熱資源儲量及可利用量，在地熱資源可持續(xù)利用的基礎上考慮申報全國溫泉小鎮(zhèn)。

溫泉小鎮(zhèn)建設應以可采地熱(溫泉)資源為依據(jù)，與當?shù)鼐坝^建設、生態(tài)環(huán)境建設、文化建設、新農(nóng)村建設及社會經(jīng)濟發(fā)展建設結(jié)合，統(tǒng)一規(guī)劃，將其發(fā)展建設成為地熱(溫泉)知識科普教育的基地，中青年休閑娛樂、康體健身、信息交流的平臺，老年康體養(yǎng)老、宜居生活的中心，地區(qū)特色文化、名優(yōu)產(chǎn)品對外交流的窗口[7-8]。

5 結(jié)論

(1)依據(jù)現(xiàn)有勘查成果，系統(tǒng)總結(jié)了山西省地熱田的分布及地熱流體特征，將熱儲類型主要劃分為孔隙型層狀熱儲層、碎屑巖類裂隙型層狀熱儲、巖溶型層狀熱儲和變質(zhì)巖類裂隙型帶狀熱儲4類。對于今后進一步開展地熱資源勘查具有指導意義。

(2)山西地熱資源目前總體開發(fā)利用程度偏低，為了可持續(xù)利用地熱資源，提出不同熱儲條件采用不同的開采模式建議。盆地區(qū)孔隙熱儲采用有限消耗模式,碎屑巖熱儲采用單井換熱模式,盆地區(qū)灰?guī)r層狀熱儲采用采灌結(jié)合、以灌定采模式,變質(zhì)巖帶狀熱儲采用自然均衡模式和誘導補給模式，并提出選擇有利地區(qū)打造山西省溫泉小鎮(zhèn)或地熱集中開發(fā)利用區(qū)的構(gòu)想。

(3)地熱資源開發(fā)利用程度不均，建議加強地熱資源開發(fā)過程中的動態(tài)監(jiān)測，對地熱資源的開發(fā)利用實行統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一管理、合理布局、綜合利用。