付海英 趙小濤

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 鄭州 45000）

1 引言

河南省睢縣西部地?zé)峋_(kāi)采多集中在新生代的古近系、新近系，屬層狀熱儲(chǔ)，埋深在800～1600m，水化學(xué)類(lèi)型為HCO3-Na、Cl-Na型，水溫在40～70℃不等。河南省新生界地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用中，鄭州、開(kāi)封、商丘地?zé)豳Y源富集區(qū)面臨著超采或較高開(kāi)采程度，而基巖和2000m以深開(kāi)發(fā)利用程度低[1]。河南東部平原凸起區(qū)奧陶系地?zé)釤醿?chǔ)較好，尤其通許凸起區(qū)開(kāi)發(fā)價(jià)值最大。

2 地質(zhì)概況

2.1 地層

河南省睢縣西部研究區(qū)是2009年度地質(zhì)勘查基金續(xù)作項(xiàng)目河南省睢縣西部煤普查區(qū)范圍，位于河南省睢縣、杞縣、民權(quán)、太康、柘城和扶溝縣境內(nèi)。該區(qū)地層屬中朝準(zhǔn)地臺(tái)華北地層區(qū)，開(kāi)封小區(qū)，大部分地區(qū)缺失志留系、泥盆系及下石炭系，該區(qū)亦缺失上奧陶系至下石炭系。據(jù)本區(qū)地質(zhì)及鉆孔資料，揭露的地層由老至新依次為奧陶系中統(tǒng)馬家溝組、石炭系上統(tǒng)本溪組和太原組、二疊系下統(tǒng)山西組和下石盒子組、二疊系上統(tǒng)上石盒子組、新近系及第四系。區(qū)域上奧陶系巖性主要由厚層狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖組成，奧陶系馬家溝組最大揭露厚度490m。本區(qū)內(nèi)共有2孔揭露奧陶系馬家溝組，巖性主要為淺灰、灰色隱晶質(zhì)～細(xì)晶質(zhì)、中厚～厚層狀石灰?guī)r，上部含黃鐵礦晶體，巖溶裂隙較發(fā)育，新生界厚度1000～1800m，平均1250m，奧陶系底板埋深主要在2000～3000m之間，如圖1所示。

2.2 構(gòu)造

本區(qū)位于華北板塊南緣，北部為一近東西向的巨型凹陷—開(kāi)封凹陷，南部為周口拗陷系，中部為通許隆起，可謂“兩拗夾一隆”[2]。該區(qū)構(gòu)造形態(tài)以斷層SDF15為界，斷層SDF15及其以北構(gòu)造復(fù)雜程度簡(jiǎn)單，構(gòu)造形態(tài)為一地層走向北西、傾向南西、傾角為3°～10°的單斜構(gòu)造。斷層SDF15以南、DF10斷層以西至催橋斷層構(gòu)造復(fù)雜程度中等，構(gòu)造形態(tài)為一地層

走向北東、傾向北西、傾角為3°～12°的單斜構(gòu)造。斷層SDF15以南、DF10斷層以東構(gòu)造復(fù)雜程度復(fù)雜，地層走向變化較大，構(gòu)造形態(tài)為一不完整、軸向SE的不對(duì)稱向斜構(gòu)造，太康向斜東北翼保存較完整，地層較緩，傾角3～20°；向斜西南翼保存較差，地層傾角5～22°，被走向NE、傾向SE的斷層所切割，形態(tài)不完整。本區(qū)構(gòu)造形式主要有斷層、褶曲，發(fā)育68條高角度正斷層，北部發(fā)育常寺背斜、南部發(fā)育太康向斜。本區(qū)內(nèi)斷層走向以NE、NNE為主，其中NE向斷層斷距大、延伸遠(yuǎn)。這些地殼的隆起（凸起）、坳陷（凹陷）、深、大斷裂是構(gòu)成地溫異常的重要控制因素。

圖1 該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造及奧陶系底板埋深等值線圖

3 該區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)條件

3.1 埋藏特征及熱儲(chǔ)條件

本區(qū)奧陶系底板埋深主要在2000～3000m之間，僅在太康向斜軸部和區(qū)西南邊緣深度達(dá)4000m，熱儲(chǔ)以太古屆、中、上元古界為基底，中生屆、新生界為蓋層，區(qū)內(nèi)構(gòu)造斷裂發(fā)育，褶皺發(fā)育較差，主要發(fā)育有聊蘭斷層FQ18、睢縣斷層(FQ22)、民權(quán)虞城斷層(FQ4)、崔橋斷層DFQ11、付草樓斷層等高角度正斷層，詳見(jiàn)表1。在區(qū)內(nèi)有2鉆孔揭露了奧陶系馬家溝組石灰?guī)r巖溶承壓含水層。

3.2 地溫場(chǎng)特征

本區(qū)恒溫帶溫度采用睢縣與太康氣象站多年地面溫度平均值增加2℃代替，即16.3℃，深度按20m。根據(jù)鉆孔實(shí)測(cè)溫度和恒溫帶溫度資料計(jì)算地溫梯度，計(jì)算公式為：

式中：

G-地溫梯度，℃/100m；t-測(cè)溫點(diǎn)溫度，℃；t0-恒溫帶溫度，℃；

H-測(cè)溫點(diǎn)與恒溫帶深度之差，m。

根據(jù)煤田鉆孔資料和測(cè)井資料，全區(qū)28個(gè)鉆孔進(jìn)行了簡(jiǎn)易井溫測(cè)量，地溫梯度在2.14～3.76℃/hm之間，平均2.81℃/hm。其中10個(gè)鉆孔地溫梯度大于3.00℃/hm，屬于地溫異常區(qū)。

地溫梯度隨地層埋深和年齡的增加而呈下降的趨勢(shì)，主要是受各段巖石熱導(dǎo)率的控制，基底的熱導(dǎo)率往往高于蓋層。巖性差異導(dǎo)致了縱向上不同組段地溫梯度有明顯變化。通過(guò)統(tǒng)計(jì)鄰區(qū)商丘地區(qū)胡襄煤普查39個(gè)煤田勘探測(cè)溫孔，得出新生界（大部分埋深在1000m以淺，56次測(cè)溫）地溫梯度在2.37～4.07℃/hm，平均2.92℃/hm；二疊系（埋深在1300m左右，56次測(cè)溫，去除5次異常值）地溫梯度在1.81～3.80℃/hm，平均2.76℃/hm；石炭系測(cè)溫往往只有幾米到十幾米，甚至不測(cè)，所以不足以支撐統(tǒng)計(jì)該層地溫梯度。按照以往前人總結(jié)的該區(qū)地層地溫梯度值，新生界地溫梯度2.80℃/hm，煤系地層地溫梯度2.20℃/hm，奧陶系地溫梯度1.30℃/hm，據(jù)此保守推算本區(qū)奧陶系底板溫度在60～100℃，在太康向斜軸部和區(qū)西南區(qū)邊緣超過(guò)100℃，具體如圖2所示。

3.3 地溫場(chǎng)異常成因分析

地?zé)釄?chǎng)異常區(qū)主要分布在大地構(gòu)造的隆起（凸起）、坳陷（凹陷）、深大斷裂處，主要受大地構(gòu)造、基底起伏、巖漿活動(dòng)、巖性、斷層、地下水活動(dòng)等因素的影響，起主導(dǎo)作用和具全局性影響的是大地構(gòu)造性質(zhì)。但是在廣大平原地區(qū)，基底的構(gòu)造形態(tài)對(duì)區(qū)域地溫場(chǎng)起著控制作用，如基底起伏，由于基底的熱導(dǎo)率往往高于蓋層，深部熱流向基底隆起處集中，使得基底隆起區(qū)具有高熱流、高地溫梯度特征，坳陷（凹陷區(qū)）具有低地溫特征，本區(qū)正處在通許凸起（隆起）構(gòu)造帶內(nèi)，地層穩(wěn)定。

表1 斷層發(fā)育情況一覽表

圖2 該區(qū)奧陶系底板溫度等值線圖

4 地?zé)崴瘜W(xué)特征

地?zé)岬厍蚧瘜W(xué)研究是以地?zé)崴懈鞣N常量和微量元素及其同位素化合物（液態(tài)和氣態(tài)）化學(xué)成分的分析為基礎(chǔ)的，主要用于解決劃分地?zé)嵯到y(tǒng)的成因類(lèi)型、確定補(bǔ)給源、估算熱儲(chǔ)溫度、計(jì)算地?zé)崴挲g、研究地?zé)崴c其他天然水之間的相互關(guān)系、研究與地?zé)崴煞值慕M成與演化有關(guān)的水熱化學(xué)作用等。本區(qū)地?zé)崴Y料較少，故僅作簡(jiǎn)單陳述。區(qū)域水文地質(zhì)資料，單位涌水量0.002～3.15L/(s·m)，滲透系數(shù)為0.0085～5.02m/d，水化學(xué)類(lèi)型為SO4-Na·Ca型，礦化度1～3g/L，屬于微咸水。通常熱儲(chǔ)層中陽(yáng)離子、離子總量、礦化度與地下埋深關(guān)系密切，具有隨深度增加而增高的趨勢(shì)。本區(qū)地下熱水是大氣降水經(jīng)緩慢的側(cè)向徑流補(bǔ)給熱儲(chǔ)層中與沉積水的混合物，補(bǔ)給源為西部山區(qū)，補(bǔ)給高程約320m，熱水年齡約為2.044萬(wàn)年[3]。

現(xiàn)在地?zé)峄毓嗉夹g(shù)日漸成熟，推廣完全回灌，逐步實(shí)現(xiàn)地?zé)崮苜Y源“只取熱不取水”良性循環(huán)。

5 地?zé)豳Y源總體分析

該區(qū)熱儲(chǔ)層巖性主要為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖，奧陶系底板埋深主要在2000～3000m之間，埋深從東北、東往西南、西逐漸增加，多條深大斷裂帶、斷層、裂隙發(fā)育，構(gòu)成了地下熱水良好的儲(chǔ)存及運(yùn)移通道。區(qū)內(nèi)有鉆孔揭露了奧陶系馬家溝組石灰?guī)r巖溶承壓含水層，水化學(xué)類(lèi)型為SO4-Na·Ca型，礦化度1～3g/L，F(xiàn)-含量較低。溫度主要在60～100℃之間。綜上推測(cè)該區(qū)奧陶系中低溫地?zé)豳Y源量豐富，水質(zhì)好，是較有利勘查開(kāi)發(fā)地段。

6 結(jié) 論

（1）本文通過(guò)對(duì)該區(qū)的地層、地質(zhì)構(gòu)造、埋藏特征、熱儲(chǔ)條件、地溫場(chǎng)及地?zé)岙惓３梢?、地?zé)崴纫蛩氐南到y(tǒng)分析，為該區(qū)地?zé)豳Y源更深程度勘查與開(kāi)發(fā)提供較有力數(shù)據(jù)與技術(shù)支撐。

（2）本區(qū)地?zé)峋Y料較少，奧陶系埋藏較深，地溫梯度值隨深度增加而降低。按照以往前人總結(jié)的該區(qū)地層地溫梯度值推算該區(qū)奧陶系底板地層溫度屬保守推算，實(shí)際地溫可能高于此次推算結(jié)果，此次推算僅為更深一步工作提供參考，最終該區(qū)地層地溫特征還需補(bǔ)充資料和地?zé)峋畬?shí)際驗(yàn)證。

（3）本區(qū)奧陶系巖性主要是灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖，通許凸起、斷裂帶、斷層、巖溶裂隙發(fā)育是很好的熱儲(chǔ)條件，水資源豐富，水質(zhì)好，溫度在60～100℃，深度主要在2000～3000m，開(kāi)發(fā)前景良好。