單吉成，李麗，賈麗麗

(沂源縣自然資源局，山東 沂源 256100)

0 引言

地?zé)豳Y源作為一種新型、綠色、可再生礦產(chǎn)資源，具有分布范圍大、利用領(lǐng)域廣、開(kāi)發(fā)前景廣闊、社會(huì)環(huán)境效益顯著等特點(diǎn)[1-2]，備受廣大消費(fèi)者關(guān)注。地?zé)豳Y源的形成也受客觀地質(zhì)條件限制，山東省地?zé)豳Y源大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用主要集中在魯北、魯西和魯西南等地區(qū)[3-8]，沂源縣地處魯中低山丘陵區(qū)，泰山巖群變質(zhì)巖大面積分布，缺少地?zé)嵝纬傻谋厣w層，縣城東北側(cè)發(fā)育了南麻-悅莊盆地，在盆地沉降中心附近蓋層發(fā)育厚度超過(guò)1000m，是沂源縣地?zé)嵝纬勺顬橛欣膮^(qū)域。利用以往施工地?zé)峋蜏\層測(cè)溫孔數(shù)據(jù)，研究了盆地構(gòu)造及地層發(fā)育、水文地質(zhì)、地?zé)岬刭|(zhì)、地溫場(chǎng)特征等，認(rèn)為中北部碳酸鹽巖裂隙巖溶熱儲(chǔ)是盆地內(nèi)主要的熱儲(chǔ)層，分析淺層地溫梯度發(fā)現(xiàn)，盆地NW向、NE向斷裂構(gòu)造交會(huì)處淺層地溫梯度值較高，認(rèn)為斷裂構(gòu)造溝通深部熱源所致，指出蓋層發(fā)育厚度大保溫效果好，靠近導(dǎo)熱構(gòu)造的區(qū)域是今后地?zé)峥辈榈闹攸c(diǎn)區(qū)域。

1 地質(zhì)背景

1.1 地質(zhì)特征

南麻-悅莊盆地位于沂源縣縣城東北部，地處魯中低山丘陵區(qū)，南麻-悅莊盆地整體呈一N傾的單斜構(gòu)造，面積約60km2，盆地北側(cè)以李家莊斷裂為界，東西分別以韓旺斷裂和上五井?dāng)嗔褳榻?，盆地?nèi)地層發(fā)育齊全，自下而上有：新太古代泰山巖群，古生代寒武系、奧陶系、石炭系，中生代侏羅系、白堊系，新生代的古近系、第四系[9]。

新太古代泰山巖群：主要為黑云斜長(zhǎng)片麻巖、角閃黑云片麻巖、斜長(zhǎng)角閃巖夾少量混合巖化變粒巖等變質(zhì)巖系，構(gòu)成古老的結(jié)晶基底。

古生界：寒武系下部以頁(yè)巖或泥巖為主，灰色砂巖、粉砂巖、灰?guī)r、泥云巖、云泥巖、白云巖等次之；上部以白云巖、厚層灰?guī)r為主，夾黃綠色鈣質(zhì)頁(yè)巖。奧陶系為一套純灰?guī)r和泥質(zhì)灰?guī)r、白云巖及白云質(zhì)灰?guī)r互層的巖石組合。石炭系為暗紫色砂質(zhì)頁(yè)巖、頁(yè)巖和細(xì)砂巖，紫紅色頁(yè)巖、砂質(zhì)頁(yè)巖夾灰?guī)r。

中生界：侏羅系以紫、紅色調(diào)砂巖為主，局部發(fā)育砂礫巖、粉砂巖、頁(yè)巖等。白堊系由一套不等厚雜色的頁(yè)狀砂巖、頁(yè)巖、砂巖組成。

新生界：古近系由紅色、黃綠—淺綠色砂巖及礫巖，淺灰綠色泥巖及灰白色灰?guī)r組成。第四系由雜色亞黏土、黏土、砂質(zhì)黏土、黏質(zhì)粉砂土、粉砂土組成。

1.2 構(gòu)造特征

南麻-悅莊盆地是魯中地區(qū)中-新生代沉降盆地，邊界斷裂控制了盆地沉積特征，上五井?dāng)嗔?、李家莊斷裂、韓旺斷裂分別控制盆地西、北、東三側(cè)(圖1)。

1—古近系；2—白堊系；3—侏羅系；4—石炭系；5—奧陶系；6—寒武系；7—泰山巖群；8—斷層；9—地質(zhì)界線；10—平行不整合/角度不整合界線；11—地?zé)峋幪?hào)/井深(m)和水溫(℃)

上五井?dāng)鄬樱簽槟下?悅莊盆地西側(cè)邊界斷裂，分為東西兩支近平行展布，呈地塹式出現(xiàn)，東支斷層面NW向，傾角約73°，破碎帶寬30～40m左右，破碎帶內(nèi)巖層擠壓現(xiàn)象明顯，有構(gòu)造透鏡體；西支斷層面SE向，傾角約74°，破碎帶寬80～90m，破碎帶內(nèi)巖層擠壓現(xiàn)象明顯。

韓旺斷裂：為南麻-悅莊盆地東側(cè)邊界斷裂，走向呈NW向，傾向SW，悅莊鎮(zhèn)走向NE，傾向210°，傾角59°，破碎帶寬約10m，破碎帶內(nèi)見(jiàn)有少量透鏡體和大量的斷層泥。

李家莊斷裂：為盆地北側(cè)邊界斷裂，斷層走向NE，傾向SE，傾角52°，破碎帶內(nèi)見(jiàn)有灰白色斷層泥及擠壓透鏡體。

2 地?zé)岬刭|(zhì)特征

2.1 熱儲(chǔ)

南麻-悅莊盆地整體呈北傾的單斜盆地，盆地內(nèi)3000m以淺熱儲(chǔ)層以寒武-奧陶紀(jì)碳酸鹽巖類(lèi)裂隙巖溶熱儲(chǔ)為主，此外盆地底部古風(fēng)化殼基巖裂隙水亦是該盆地潛在地?zé)醿?chǔ)層之一。

2.2 蓋層

南麻-悅莊盆地內(nèi)寒武-奧陶紀(jì)碳酸鹽巖類(lèi)裂隙巖溶熱儲(chǔ)蓋層為其上的石炭紀(jì)、侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)、古近紀(jì)、第四紀(jì)地層，巖性以砂巖、泥巖為主，具有較好的保溫作用，蓋層厚度由盆地南部不足300m，向沉積中心增厚到900m以上(圖2)。盆地底部古風(fēng)化殼基巖裂隙熱儲(chǔ)蓋層為其上寒武-奧陶紀(jì)、石炭紀(jì)、侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)、古近紀(jì)、第四紀(jì)地層，巖性以灰?guī)r、泥巖和砂巖為主，推測(cè)盆地沉積中心蓋層發(fā)育厚度超過(guò)2500m。

1—新近系；2—古近系；3—白堊系；4—侏羅系；5—石炭系；6—奧陶系；7—寒武系；8—泰山巖群；9—碳酸鹽巖熱儲(chǔ)分布范圍；10—基巖裂隙熱儲(chǔ)分布范圍；11—斷層/推測(cè)斷層；12—地質(zhì)界線；13—平行不整合/角度不整合；14—地溫梯度等值線及數(shù)值(℃/100m)；15—地?zé)峋幪?hào)/碳酸鹽巖熱儲(chǔ)頂板埋深(m)

盆地內(nèi)熱儲(chǔ)溫度高低與蓋層厚度直接相關(guān)，寒武-奧陶紀(jì)巖溶裂隙水在盆地南部出露區(qū)和淺埋區(qū)溫度一般小于20℃，達(dá)不到地?zé)崴疁囟纫?，隨著含水層埋藏深度的增加，溫度隨之增加，至盆地中部沂源-1井水溫達(dá)45℃，推測(cè)在盆地東北部，熱儲(chǔ)層溫度可達(dá)60℃。古風(fēng)化殼基巖裂隙水以往勘查過(guò)程未得到足夠重視，獲得的資料較少，推測(cè)盆地沉降中心古風(fēng)化殼基巖裂隙水溫度超過(guò)70℃。

2.3 導(dǎo)水通道、水源和熱源

南麻-悅莊盆地寒武—奧陶紀(jì)灰?guī)r呈N傾的單斜產(chǎn)出，灰?guī)r裂隙呈似層狀發(fā)育，在斷裂構(gòu)造附近，受構(gòu)造活動(dòng)影響，巖溶裂隙更加發(fā)育，這些相互連通的巖溶裂隙組成了盆地內(nèi)導(dǎo)水通道；古風(fēng)化殼的基巖裂隙和構(gòu)造裂隙是基巖裂隙水的導(dǎo)水通道。

南麻-悅莊盆地地?zé)崴囱a(bǔ)給以盆地南部碳酸鹽巖出露區(qū)大氣降水直接補(bǔ)給和淺埋區(qū)大氣降水間接補(bǔ)給為主，補(bǔ)給的地下水沿地層向深處運(yùn)移、儲(chǔ)集形成地?zé)豳Y源。古風(fēng)化殼基巖裂隙水主要為南部出露區(qū)降水補(bǔ)給，其次為構(gòu)造破碎帶越流補(bǔ)給。

熱源以正常大地?zé)崃鳛橹?，斷裂在溝通深部熱流為盆地?zé)醿?chǔ)層提供重要增溫?zé)嵩础?/p>

2.4 地?zé)崴瘜W(xué)特征

地?zé)崴幸话愫卸喾N對(duì)人體有益的微量元素[14-16]，沂源-1地?zé)峋責(zé)崴衅杷?、碘化物含量分別為29.14mg/L，1.80mg/L，均達(dá)到醫(yī)療熱礦水濃度[17]，沂探1地?zé)峋衅杷釣?0.64mg/L，遠(yuǎn)低于沂源-1地?zé)峋泻?，未達(dá)到醫(yī)療熱礦水濃度，說(shuō)明沂探1地?zé)峋拷a(bǔ)給區(qū)，水巖交換作用弱于沂源-1地?zé)峋責(zé)崴?/p>

3 恒溫層及地溫場(chǎng)特征

依據(jù)南麻-悅莊盆地內(nèi)測(cè)溫孔及淺井測(cè)溫資料顯示，盆地內(nèi)大部分地區(qū)地溫梯度小于2.0℃/100m，盆地內(nèi)恒溫層深度為20～26m，恒溫層平均溫度為14.5℃，淺層增溫不很明顯。

3.1 地溫場(chǎng)水平變化特征

依據(jù)盆地內(nèi)淺層測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)繪制淺層地溫梯度等值線(圖3)，可以看出南麻-悅莊盆地淺層地溫梯度屬“內(nèi)冷外熱”型，在盆地中部淺層地溫梯度ZC1孔為0.26℃/100m，盆地邊緣均在1.00℃/100m左右，其中在盆地西北和東北部淺層地溫梯度出現(xiàn)2個(gè)大于1.5℃/100m的區(qū)域，盆地的悅莊鎮(zhèn)北部淺層地溫梯度甚至大于2.0℃/100m。

1—新近系；2—古近系；3—白堊系；4—侏羅系；5—石炭系；6—奧陶系；7—寒武系；8—新太古代；9—斷層/推測(cè)斷層；10—地質(zhì)界線；11—平行不整合/角度不整合；12—地溫梯度等值線及數(shù)值(℃/100m)；13—地?zé)峋幪?hào)/出水口溫度；14—調(diào)查井編號(hào)/地溫梯度數(shù)值(℃/100m)

分析發(fā)現(xiàn)：熱儲(chǔ)蓋層發(fā)育厚度大保溫效果好的地段淺層地溫梯度值低；此外，淺層地溫梯度高的區(qū)域?yàn)轫n旺斷裂和李家莊斷裂交會(huì)處附近，次為李家莊斷裂與NW向斷裂交會(huì)處附近，推測(cè)地下熱流沿?cái)嗔褞嫌縖18-20]，形成斷裂附近特別是交會(huì)處附近淺層地溫梯度值高；而蓋層厚度大保溫效果好的地帶，地下熱流被蓋層阻隔，聚集于蓋層之下的地?zé)醿?chǔ)層內(nèi)，致使淺層地溫梯度值較低。

盆地外圍基巖裸露區(qū)或淺埋區(qū)，地下熱流上升未受或極少受到阻隔而彌散于大氣之中，淺層地溫梯度值反而高于盆地內(nèi)部；另外，盆地西南部裂隙巖溶發(fā)育，地下水運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈的地區(qū)，地下水徑流過(guò)程中將其吸收的熱量一同帶走，受其影響，淺層地溫梯度亦較低。

3.2 地溫場(chǎng)垂向變化特征

通過(guò)淺部測(cè)溫確定恒溫層埋深20～26m，淺層地溫梯度一般小于2.0℃/100m，而沂探1地?zé)峋疁y(cè)溫獲取的巖溶裂隙熱儲(chǔ)蓋層地溫梯度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于淺層地溫梯度，沂探1井揭露奧陶紀(jì)灰?guī)r埋深445m，測(cè)溫顯示溫度為34.1℃，蓋層平均地溫梯度高達(dá)為4.67℃/100m，與其臨近的DC6測(cè)溫孔淺層地溫梯度為1.96℃/100m，再次證明，熱儲(chǔ)蓋層對(duì)大地?zé)崃骶哂休^好的阻隔作用。該井1100m處溫度為41.8℃，熱儲(chǔ)層平均地溫梯度為1.18℃/100m，可以看出保溫蓋層之下碳酸鹽巖裂隙巖溶熱儲(chǔ)層增溫幅度較小。

4 地?zé)岢梢蜓芯?/h2>

南麻-悅莊盆地總體呈N傾的單斜盆地，被多期次構(gòu)造運(yùn)動(dòng)改造，盆地內(nèi)隱伏斷裂構(gòu)造發(fā)育，受其影響，盆地內(nèi)寒武—奧陶紀(jì)灰?guī)r裂隙巖溶發(fā)育，有利于形成良好的地下水儲(chǔ)集空間，為地?zé)豳Y源形成提供了良好的儲(chǔ)層和地?zé)崴\(yùn)移的導(dǎo)水通道；此外，盆地底部泰山巖群風(fēng)化層及基巖裂隙，也是為地?zé)崴畠?chǔ)集的提供了一定空間和地下水運(yùn)移通道。

南麻-悅莊盆地南部寒武-奧陶紀(jì)灰?guī)r大面積出露，大氣降水入滲后形成裂隙巖溶水，自南向北徑流，一部分裂隙巖溶水深循環(huán)運(yùn)移至盆地中北部，在北側(cè)、東北側(cè)泰山巖群阻擋和保溫蓋層的聯(lián)合作用下，被地溫加熱的地下水在盆地中北部裂隙巖溶中富集形成地?zé)豳Y源(圖4)，一部分裂隙巖溶水淺循環(huán)向下游運(yùn)移，形成常溫地下水資源[21]。

1—第四系；2—古近系；3—白堊-侏羅-石炭系；4—奧陶系；5—泰山巖群；6—導(dǎo)水導(dǎo)熱構(gòu)造；7—地下水運(yùn)移路線；8—深部熱流；9—地?zé)峋幪?hào)

南麻-悅莊盆寒武-奧陶紀(jì)灰?guī)r地?zé)醿?chǔ)蓋層為其上的石炭紀(jì)、侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)、古近紀(jì)、第四紀(jì)全部或部分地層，蓋層厚度由南向北逐漸增大，為盆地中北部裂隙巖溶熱儲(chǔ)起到了較好的隔熱保溫作用。

盆地?zé)嵩匆哉５拇蟮責(zé)崃鳛橹?，另外，深部熱流沿深大斷裂上涌，也是盆地?nèi)重要的增溫?zé)嵩础?/p>

5 開(kāi)發(fā)利用前景分析

南麻-悅莊盆地內(nèi)已有地?zé)峋?眼，井口水溫42～45℃，可用于房屋供暖；地?zé)崴泻写罅繉?duì)人體有益的微量元素和礦物質(zhì)，其中沂源-1地?zé)峋杷?、碘化物含量分別為29.14mg/L，1.80mg/L，均達(dá)到醫(yī)療熱礦水濃度，可作為醫(yī)療、康養(yǎng)、洗浴用水；盆地內(nèi)地?zé)崴Y源礦化度低，適當(dāng)降溫后水質(zhì)滿足漁業(yè)用水、灌溉用水要求，可用于養(yǎng)殖熱帶魚(yú)類(lèi)、珍稀魚(yú)類(lèi)、溫室種植、灌溉等；地?zé)崴墟J含量2.29～4.79mg/L，達(dá)到飲用天然礦泉水命名標(biāo)準(zhǔn)，可作為飲用天然礦泉水開(kāi)發(fā)利用。估算盆地內(nèi)裂隙巖溶熱儲(chǔ)熱能資源總量為2.87×1017J，熱能總儲(chǔ)量相當(dāng)于97.95萬(wàn)t標(biāo)準(zhǔn)煤，具有一定開(kāi)發(fā)利用潛力。

地?zé)峋克繛?92～1953.84m3/d，地?zé)崴妙I(lǐng)域廣泛，可結(jié)合南麻-悅莊盆地附近景區(qū)，聯(lián)合打造康養(yǎng)、旅游為主體的特色文化村(鎮(zhèn))，以講好地?zé)峁适?、建設(shè)美麗鄉(xiāng)村為契機(jī)，帶動(dòng)當(dāng)?shù)胤?wù)產(chǎn)業(yè)，提高居民收入和生活水平，打造沂源縣綠色、健康的溫泉品牌，助力鄉(xiāng)村振興。

6 結(jié)論

(1)南麻-悅莊盆地為一單斜構(gòu)造盆地，寒武-奧陶紀(jì)碳酸鹽巖裂隙巖溶熱儲(chǔ)為盆地內(nèi)主要熱儲(chǔ)，此外，盆地底部泰山巖群基巖裂隙熱儲(chǔ)是區(qū)內(nèi)潛在熱儲(chǔ)層。

(2)南麻-悅莊盆地淺層地溫梯度值低于正常地溫梯度，在構(gòu)造附近或交會(huì)處淺層地溫梯度具有明顯升高的趨勢(shì)，說(shuō)明斷裂構(gòu)造溝通深部熱源，尋找這類(lèi)構(gòu)造判定其富水性是區(qū)內(nèi)今后地?zé)峥辈榈闹攸c(diǎn)；蓋層發(fā)育厚度大保溫效果好的地段淺層地溫梯度值低，保溫蓋層的隔熱保溫作用在地?zé)豳Y源形成過(guò)程中起到了至關(guān)重要的作用。

(3)盆地內(nèi)地?zé)峋跍囟?2～45℃，含多種對(duì)人體有益的微量元素和礦物質(zhì)，水質(zhì)較好，可廣泛應(yīng)用于供暖、醫(yī)療、康養(yǎng)、洗浴、養(yǎng)殖、種植、灌溉、飲用等諸多方面，對(duì)提升城市形象、打造地方品牌、促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，改善環(huán)境起到了重要推動(dòng)作用。