孫 麗

(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局327地質(zhì)隊,安徽 合肥 230011)

0 引言

濱湖新區(qū)是合肥建設(shè)現(xiàn)代化濱湖大城市“141”發(fā)展戰(zhàn)略的重要增長極,是合肥經(jīng)濟圈乃至全省新的中心[1-2]。2009年以來在濱湖新區(qū)開展過應(yīng)急水源地調(diào)查和地?zé)峋┕?前者2口水井水溫22℃～26℃,后者800 m深地?zé)峋疁剡_35.5℃。濱湖新區(qū)位于肥東凹陷的義城盆地[3],與店鋪地區(qū)地溫地?zé)崽锏刭|(zhì)背景相似,綜合區(qū)域地質(zhì)資料及前述現(xiàn)象分析,認(rèn)為濱湖新區(qū)有地下熱水資源分布,地?zé)豳Y源開發(fā)前景較好。

合肥地區(qū)自上個世紀(jì)五十年代以來相繼開展過區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)、供水水文地質(zhì)、地球物理、地球化學(xué)勘查、鉆探、地?zé)岬刭|(zhì)等工作[4-7],在區(qū)域地層結(jié)構(gòu)、斷裂分布、熱儲埋深、地溫場特征等方面取得了豐碩的成果。合肥市地?zé)豳Y源調(diào)查評價于2005年已基本完成[8-9],但對區(qū)內(nèi)地?zé)豳Y源的評價精度和開發(fā)利用程度仍然較低[10-11],特別是對合肥市規(guī)劃重點建設(shè)的濱湖新區(qū)的地?zé)豳Y源潛力急需進一步加強評價工作。

本次潛力評價工作主要分為資料收集、精細調(diào)查與綜合研究三部分,其中精細調(diào)查包括地質(zhì)綜合調(diào)查、物探、水質(zhì)測試等,分必要、重要和次要要素進行了地?zé)豳Y源潛力預(yù)測分析。劃定了濱湖新區(qū)為肥東凹陷層狀低溫地?zé)豳Y源分布區(qū)(Ⅰ)東南部,指示了下一部地?zé)峥辈榈木唧w范圍和突破方向,有望通過下一步的濱湖新區(qū)地?zé)峥辈榛鹆㈨?對濱湖新區(qū)后期地?zé)豳Y源開發(fā)利用具有重要意義。

1 地?zé)岬刭|(zhì)條件

1.1 區(qū)域地質(zhì)背景

區(qū)域地層屬華北地層大區(qū)晉冀魯豫地層區(qū)華北南緣地層分區(qū)。多為第四系覆蓋,中西部見零星出露。依據(jù)深鉆孔和物探工作資料揭露,區(qū)域地層自上而下為第四系～侏羅系。(1)第四系:分為全新統(tǒng)和上更新統(tǒng),前者巖性主要為粉土、粉質(zhì)粘土、中粗砂夾粉土,厚度18～23 m;后者為構(gòu)造粘土,含鐵、錳質(zhì)結(jié)核,厚度一般30～40 m。(2)第三系:分為撮鎮(zhèn)組(E2c)和定遠組(E1dn),前者巖性為粉砂質(zhì)泥巖、泥巖夾泥質(zhì)粉砂巖,厚度小于410 m;后者巖性為粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖夾粉、細砂巖,厚度為80～509 m。(3)白堊系:分為張橋組(K2z)、邱莊組(K2qz)和新莊組(K1x)。張橋組巖性為粉、細砂巖夾粉砂質(zhì)泥巖,底部為含礫中、粗砂巖,厚度200～500 m;邱莊組巖性為粉砂質(zhì)泥巖夾中細粒砂巖,厚度230～918 m;新莊組巖性為細砂巖、粉砂質(zhì)泥巖等。(4)侏羅系:分為毛坦廠組(J3m)和周公山組(J3z),前者巖性為安山巖、粗安質(zhì)火山巖,局部出露;后者巖性為長石石英砂巖、泥質(zhì)粉砂巖、礫巖等,厚度>730 m。

1.撮鎮(zhèn)組;2.定遠組;3.張橋組;4.戚家橋組;5.毛坦廠組;6.肥東群;7.闞集雜巖;8.斷層;9.孔號、孔口水溫、深度;10.低溫地?zé)豳Y源分布區(qū);11.地?zé)豳Y源勘查區(qū);12.評價區(qū)

評價區(qū)構(gòu)造上位于合肥盆地中東部,合肥盆地及周邊主要斷裂如圖2所示。合肥盆地是侏羅紀(jì)燕山期形成的坳(斷)陷盆地,東西長約160 km,南北寬約130 km。在燕山晚期末,形成了肥東凹陷帶(盆地),沉積了第三系定遠組、撮鎮(zhèn)組陸相泥質(zhì)碎屑巖。該凹陷帶總體走向北東25°～30°,北起肥中斷隆,南至巢湖,長約48 km,寬約12～19 km。在凹陷帶中,由于受近東西向、北西向、北東向斷裂構(gòu)造運動差異性的影響,沿凹陷帶從北向南呈串珠狀分別形成了次級的梁園盆地、撮鎮(zhèn)盆地、義城盆地。

區(qū)內(nèi)巖漿巖主要分布于肥東郯～廬斷裂帶及合肥大、小蜀山等地,分為侵入巖與噴出巖。侵入巖分為:(1)晚元古代青白口紀(jì),分布在郯～廬斷裂帶,最新圍巖為張八嶺群,主要為片麻狀閃長巖、片麻狀石英閃長巖;(2)晚侏羅世,分布在郯～廬斷裂帶并與斷裂帶平行,巖性為鉀長花崗巖;(3)早第三紀(jì)始新世,分布于合肥市西部大蜀山、小蜀山、雞鳴山等地,為火山通道相(火山頸)橄欖輝綠玢巖。噴出巖為第三紀(jì)始新世土金山組橄欖玄武巖,因風(fēng)化剝蝕作用,玄武巖僅殘留于火山口附近,厚61～511 m。

圖2 合肥盆地及周邊主要斷裂構(gòu)造綱要圖

1.2 水文地質(zhì)條件

區(qū)內(nèi)可劃分為以下3個主要含水巖組(帶)。

紅層孔隙裂隙含水巖組可分為:(1)裸露型,區(qū)域上主要分布于合肥周邊的丘陵地帶,巖性為長石石英砂巖、長石砂巖,夾礫巖、粉砂巖等,含裂隙、孔隙潛水,單井出水量10～100 m3/d。(2)覆蓋型,可細分為第三系定遠組(E1dn)及撮鎮(zhèn)組(E2c)、白堊系張橋組(K2z)、周公山組(J3z)及新莊組(K1x)。定遠組(E1dn)及撮鎮(zhèn)組(E2c)節(jié)理、裂隙不發(fā)育,富水性差,水溫一般18℃～19℃,局部靠近斷裂帶和砂巖較厚部位富水性好,局部靠近斷裂構(gòu)造部位水溫22℃～25.5℃。白堊系張橋組(K2z)單井出量100～200 m3/d,靠近斷裂構(gòu)造附近,出水量可達1 000 m3/d,水溫18℃～35℃。周公山組(J3z)及新莊組(K1x)滲透性、富水性差,據(jù)物探測井資料,新莊組地層孔隙度4.01%～12.25%,平均7.38%;滲透率1.09(10-3μm2),周公山組孔隙度2.19%～9.49%,平均4.73%;滲透率0.305(10-3μm2)。

碳酸鹽巖類裂隙巖溶含水巖組可分為①裸露型,巖性以白云質(zhì)大理巖為主,厚度100～200 m。在斷層構(gòu)造帶和非碳酸鹽巖接觸部位含水豐富,常有泉水出露。①隱伏型,據(jù)區(qū)內(nèi)安深1號鉆孔揭露,其5 120 m以下為灰白色大理巖,未揭穿,據(jù)該孔測溫,孔底溫度150℃,據(jù)此推測勘查區(qū)北部可能存在層狀古巖溶型中溫?zé)醿印?/p>

構(gòu)造破碎含水帶區(qū)域上東西向F1、F2、 F3、斷裂,為遙感、物探、鉆探驗證的隱伏斷裂,該組斷裂均為區(qū)域性斷裂,其力學(xué)性質(zhì)均為張性正斷層,走向近東西,傾向南、傾角60°～70°,破碎帶寬150～200 m,分析認(rèn)為均為富水?dāng)嗔?。北東向F4、F5、F6、F7等斷裂,斷層產(chǎn)狀陡,延伸長,斷層帶較窄,其力學(xué)性質(zhì)均為壓性逆斷層,為局部富水帶。北西向F8、F9斷裂,其力學(xué)性質(zhì)為張性正斷層,推測破碎帶富水。

1.3 地球物理特征

合肥地區(qū)區(qū)域重力場Δg等值線呈東西向展布,東西向的異常梯度帶長達40余公里。在崗集、合肥、肥西三處顯示相對的重力高(被義城集—撮鎮(zhèn)北東向重力低切斷)。在燕山晚期末,形成了肥東凹陷帶(盆地)。根據(jù)1/10萬重力測量資料:梁園盆地、撮鎮(zhèn)盆地異常中心場值為-17×10-5m/s2和-20×10-5m/s2, 異?？傮w反映為早第三紀(jì)凹陷,凹陷中心由始新統(tǒng)撮鎮(zhèn)組組成,據(jù)鉆孔揭露厚度為700～792 m,且撮鎮(zhèn)凹陷較梁園凹陷深。義城盆地異常中心場值為-14×10-5m/s2, 亦為早第三紀(jì)凹陷,其凹陷深度比撮鎮(zhèn)、梁園兩盆地淺。

合肥地區(qū)電場宏觀展示出高低阻相間、三高帶夾兩低的EW向展布特征。東南部電阻率一般小于20 Ω·m,展示了下第三系粉砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)粉砂巖的分布,該低阻區(qū)總體反映為NNE向新生界凹陷帶。西北部40 Ω·m等值線圈示的三個EW向高阻帶,極值達200～400 Ω·m,反映為侏羅系或下白堊統(tǒng)中細砂巖;間夾的兩個小于20 Ω·m的EW向低阻帶對應(yīng)著上白堊統(tǒng)張橋組細砂巖、粉砂巖。

2 地?zé)岢傻V條件分析

2.1 地?zé)崽镱愋?/h3>

根據(jù)地?zé)岢傻V地質(zhì)背景條件,結(jié)合合肥地區(qū)地?zé)豳Y源普查和石油部門物探、鉆探等資料,認(rèn)為區(qū)內(nèi)具備地?zé)嵝纬傻牡刭|(zhì)條件。工作區(qū)屬合肥盆地的肥東凹陷南部的義城盆地東部,據(jù)鉆孔揭露,800 m深度內(nèi)存在的地?zé)崽餆崴疁囟?8℃～35.5℃;結(jié)合北部的梁園盆地和店埠地區(qū)鉆孔揭露,熱水溫度為30℃～35℃。判定工作區(qū)地?zé)崽镱愋蛯儆诘蜏氐責(zé)崽铩?/p>

2.2 地?zé)崽锷w層

肥東凹陷內(nèi)分布的第三系定遠組(E1dn)、撮鎮(zhèn)組(E2c),巖性主要為粉砂質(zhì)泥巖、泥巖,含水性弱,透水性差,具有隔熱保溫作用。據(jù)鉆探揭露,其北部梁園盆地厚度為640～792 m,中部店埠地區(qū)厚度為266～350 m,撮鎮(zhèn)地區(qū)厚度為706 m,南部義城盆地據(jù)物探解譯資料,厚度為500～1 000 m。濱湖新區(qū)地?zé)崽锏纳w層由第四系粘土、第三系定遠組、撮鎮(zhèn)組紫紅色粉砂質(zhì)泥巖、泥巖夾砂巖組成,厚度大于500 m,因此,濱湖新區(qū)地?zé)崽锷w層分布穩(wěn)定。

2.3 地?zé)崽餆醿?/h3>

據(jù)石油部門物探、鉆探資料,肥東凹陷帶北部的梁園盆地鉆孔揭露白堊系張橋組地層厚度164～316 m,頂板埋深640～792 m,中部撮鎮(zhèn)盆地,鉆孔揭露706 m見白堊系張橋組地層,至961 m仍未揭穿。南部義城盆地雖無深鉆孔資料,但據(jù)物探資料,其地層結(jié)構(gòu)與梁園、撮鎮(zhèn)盆地基本一致。白堊系張橋組磚紅色粉細砂巖組成,預(yù)測頂板埋深500～600 m,厚度大于90 m,熱儲溫度35℃～40℃,熱水溫度30℃～35℃。因此,在肥東凹陷內(nèi),以白堊系張橋組(K2z)層狀熱儲層分布穩(wěn)定,厚度大,預(yù)測地?zé)豳Y源量大,熱儲溫度、水溫要比店埠地區(qū)高。

2.4 地?zé)崽飳?dǎo)熱和控?zé)針?gòu)造

本次擬開展調(diào)查評價的濱湖新區(qū)地?zé)崽锾幵诹x城盆地,根據(jù)熱儲分布特征,認(rèn)為區(qū)內(nèi)地?zé)崽镱愋椭饕獮棰?1型,即熱儲呈層狀,分布面積廣,巖性、厚度穩(wěn)定或呈規(guī)則變化,構(gòu)造條件一般比較簡單。但在深大斷裂帶附近亦可形成Ⅱ-3型,即地?zé)崽锛嬗袑訝顭醿蛶顭醿μ卣?彼此存在成生關(guān)系,地質(zhì)構(gòu)造條件比較復(fù)雜。

3 地?zé)豳Y源潛力評價

3.1 地?zé)崽锏販貓鎏卣?/h3>

評價區(qū)緊鄰肥東縣店埠地區(qū),因本次區(qū)關(guān)于地溫調(diào)查資料較少,故而下述均依據(jù)類比店鋪地區(qū)進行。根據(jù)鄰區(qū)店埠淺層測溫孔測溫資料(圖3),變溫帶溫度變化區(qū)間為17.3℃～18.1℃,厚度23.3 m,恒溫帶頂板埋深為23.3 m,溫度變化區(qū)間為18.2℃～18.4℃,平均為18.3℃,厚度為10 m;增溫帶頂板埋深33.30 m。

圖3 肥東店埠地區(qū)G11淺孔測溫曲線圖

根據(jù)勘查區(qū)內(nèi)以往地表調(diào)查,民井、淺鉆孔測溫和供水井資料的綜合研究,在肥東縣店埠地區(qū)和大蜀山地區(qū)發(fā)現(xiàn)地表及淺層有地?zé)岙惓ｏ@示,其它地區(qū)目前尚未發(fā)現(xiàn)地?zé)岙惓ｏ@示。在肥東店埠地區(qū)20 km2工作區(qū)范圍內(nèi),分布的27口民井和施工的13個淺鉆孔(揭露第四系至基巖風(fēng)化帶),對其系統(tǒng)開展淺層測溫,其中民井12口,淺鉆孔13口均有地?zé)岙惓ｏ@示, 主要沿近東西向和北東向斷裂分布,其地?zé)岙惓ｏ@示區(qū)面積達6.3 km2。

3.2 熱儲地質(zhì)概念模型

根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)條件分析,區(qū)內(nèi)隔熱蓋層為第三系定遠組(E1dn)、撮鎮(zhèn)組(E2c)粉砂質(zhì)泥巖、泥巖。熱儲層為白堊系張橋組(K2z)粉細砂巖。地殼深部經(jīng)地下水沿斷裂帶深循環(huán)對流型熱流,是地下熱水的主要熱源,斷裂帶附近熱流密度較大,形成帶狀熱儲,并不斷地向白堊系張橋組砂巖含水層內(nèi)擴散,形成層狀熱儲層。其概念模型如圖4所示。

圖4 肥東凹陷帶熱儲地質(zhì)概念模型圖

3.3 地?zé)豳Y源預(yù)測估算

經(jīng)計算地?zé)崮苜Y源總量為3.295 8×1014Kcal。熱儲層地?zé)崮懿墒章拾?5%,可采地?zé)崮苜Y源量為8.23 961 277×1013Kcal按算成標(biāo)準(zhǔn)煤4.79×107t ;相當(dāng)于電能95.8 Mw,為一大型低溫地?zé)崽铩?/p>

3.4 地?zé)岬刭|(zhì)工作靶區(qū)

據(jù)勘查區(qū)內(nèi)地?zé)岬刭|(zhì)條件,地?zé)嵝纬傻谋匾睾椭匾氐葪l件分析,下步地?zé)岬刭|(zhì)工作靶區(qū)應(yīng)選擇在肥東凹陷層狀低溫地?zé)豳Y源分布區(qū)(Ⅰ)。因該區(qū)具備地?zé)嵝纬傻谋匾椭匾?地?zé)豳Y源潛力大,為下步工作的首選靶區(qū)。根據(jù)該區(qū)內(nèi)社會經(jīng)濟條件和地?zé)豳Y源的市場需求,現(xiàn)已在濱湖新區(qū)西部發(fā)現(xiàn)地?zé)岙惓?建議在盆地構(gòu)造更為有利的東部開展地?zé)岬刭|(zhì)工作,力爭找熱取得突破性進展,最終評價肥東凹陷內(nèi)地?zé)豳Y源量。

表1 地?zé)豳Y源(地?zé)崮?計算參數(shù)表

4 結(jié)語

(1)根據(jù)區(qū)域地質(zhì)、水文地質(zhì)、地?zé)岬刭|(zhì)背景以及前人已開展的部分鉆探工作,認(rèn)為位于肥東凹陷帶義城盆地東部的合肥市濱湖新區(qū)具備形成低溫地?zé)崽锏牡刭|(zhì)條件,未來地?zé)衢_發(fā)前景可觀。

(2)通過開展的合肥市濱湖新區(qū)地?zé)豳Y源潛力評價工作,利用熱儲法計算得到區(qū)內(nèi)地?zé)崮苜Y源總量為3.295 8×1014Kcal,屬潛力大的大型地?zé)崽?明確了肥東凹陷層狀低溫地?zé)豳Y源分布區(qū)(Ⅰ)為下一步地?zé)峥辈榉秶?/p>

(3)本次地?zé)豳Y源潛力評價工作較為系統(tǒng),為后期濱湖新區(qū)地?zé)峥辈榛痦椖康纳陥箝_展提供了詳實有力的立項依據(jù),更為該區(qū)有望實現(xiàn)的地?zé)豳Y源開發(fā)利用奠定良好基礎(chǔ)。