摘要：山東省臨沂市被授牌為“中國(guó)地?zé)岢恰?，區(qū)內(nèi)地?zé)豳Y源豐富，開發(fā)利用時(shí)間長(zhǎng)，產(chǎn)生了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。本文以臨沂市管轄的郯城縣為研究區(qū)，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景與水文地質(zhì)特征，探析地?zé)豳Y源形成、發(fā)育的機(jī)理，然后通過物探方法確定斷裂位置，并布設(shè)探采結(jié)合孔進(jìn)行鉆探驗(yàn)證。研究表明，受嶧城斷裂的影響，研究區(qū)熱儲(chǔ)受構(gòu)造控制比較明顯，巖石較破碎、裂隙較發(fā)育。深部巖溶熱儲(chǔ)類型為典型的層狀兼帶狀熱儲(chǔ)。

關(guān)鍵詞：地?zé)豳Y源；斷裂構(gòu)造；熱儲(chǔ)；郯城縣

中圖分類號(hào)：P314 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-9500（2023）03-00-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.03.020

Abstract： Linyi City， Shandong Province， was awarded the title of \"China Geothermal City\"， the area is rich in geothermal resources and has been developed and utilized for a long time， resulting in significant social and economic benefits. In this paper， Tancheng County， under the jurisdiction of Linyi City， is taken as the research area， combining the regional geological background and hydrogeological characteristics， the mechanism of the formation and development of geothermal resources is analyzed， then， the location of the fault is determined through geophysical exploration methods， and exploration and production combined holes are arranged for drilling verification. The research shows that influenced by the Yicheng fault， the thermal reservoir in the study area is significantly controlled by the structure， with relatively fractured rocks and well-developed fractures. The type of deep karst thermal reservoir is a typical layered and banded thermal reservoir.

Keywords： geothermal resources; fault structure; thermal reservoir; Tancheng County

臨沂市位于山東省東南部，是全國(guó)聞名的地?zé)岢荹1]，地?zé)豳Y源豐富，溫泉?dú)v史源遠(yuǎn)流長(zhǎng)，著名的湯頭溫泉具有2 000多年歷史，為“瑯琊八景”之首。目前，臨沂市已發(fā)現(xiàn)地?zé)岙惓｜c(diǎn)49處，所轄各縣區(qū)境內(nèi)均有分布，經(jīng)估算，地?zé)豳Y源總量相當(dāng)于1.84億t標(biāo)準(zhǔn)煤的產(chǎn)熱量。臨沂市地?zé)豳Y源分布廣泛，遍布每個(gè)縣區(qū)，開發(fā)潛力大，利用前景廣闊。郯城縣隸屬于臨沂市，地處魯中南低山丘陵區(qū)南部，靠近郯蒼平原腹心地帶，地貌主要為平原，地勢(shì)較為平坦。研究區(qū)內(nèi)河流屬淮河流域沂河水系，主要河流有沂河及其支流白馬河、圍帶河等，流向均為自北向南。

1 研究區(qū)地質(zhì)概況

研究區(qū)地處沂沭斷裂帶南延區(qū)段的西側(cè)，大地構(gòu)造屬于華北板塊（Ⅰ）魯西隆起區(qū)（Ⅱ）魯中隆起（Ⅱa）的棗莊斷?。á騛10）馬頭凹陷（Ⅱa103）[2]，如圖1所示。

1.1 地層巖性

研究區(qū)被第四紀(jì)地層全覆蓋，地層自下而上有新太古代泰山巖群、寒武-奧陶紀(jì)地層、白堊紀(jì)地層及第四紀(jì)地層。

1.1.1 泰山巖群

一是雁翎關(guān)組，巖性以角閃質(zhì)巖石為主，夾變粒巖、黑云石英片巖、透閃片巖、變質(zhì)礫巖及磁鐵石英巖等。二是山草峪組，巖性以黑云變粒巖為主，夾云母片巖、磁鐵石英巖和淺粒巖等。三是柳杭組，巖性以斜長(zhǎng)角閃巖、黑云變粒巖和角閃黑云變粒巖為主，夾變質(zhì)礫巖及絹英片巖等。

1.1.2 寒武-奧陶紀(jì)地層

一是李官組，以紫紅色石英砂巖為主，偶有礫巖，上部具有砂質(zhì)頁(yè)巖與云泥巖巖石組合，頂為砂巖、頁(yè)巖、灰?guī)r與白云巖組合，地層厚度為30～200 m。二是朱砂洞組，巖性主要為淺灰色、灰色厚層微晶灰?guī)r、泥晶灰?guī)r和白云巖，次為白云質(zhì)灰?guī)r、云斑泥晶灰?guī)r、灰質(zhì)白云巖以及頁(yè)巖，厚度為78～124 m。在研究區(qū)東北16.6 km處有人工開挖露頭，現(xiàn)場(chǎng)踏勘地層的產(chǎn)狀為110°∠14°。三是饅頭組，底部以灰紫-黃灰色粉砂質(zhì)頁(yè)巖夾粉砂巖、細(xì)砂巖夾灰色砂屑灰?guī)r為主，上部以薄層-中厚層細(xì)砂巖為主，夾粉砂巖、砂屑鮞粒灰?guī)r、砂屑灰?guī)r，與下伏朱砂洞組整合接觸，厚度為20～203 m。四是張夏組，巖性以厚層鮞?；?guī)r和藻灰?guī)r為主，中間夾鈣質(zhì)頁(yè)巖，與下伏饅頭組整合接觸，厚度為110～223 m。五是崮山組，巖性為淺黃色疙瘩狀-鏈條狀泥晶灰?guī)r與黃綠色頁(yè)巖互層，夾薄-中層礫屑、砂屑灰?guī)r，與下伏地層張夏組整合接觸，厚度為30～48 m?，F(xiàn)場(chǎng)踏勘地層的產(chǎn)狀為50°∠25°。六是炒米店組，巖性以黃灰色薄層泥質(zhì)條帶泥晶灰?guī)r、砂屑灰?guī)r、礫屑灰?guī)r、鮞?；?guī)r為主，夾生物碎屑灰?guī)r及藻灰?guī)r，與下伏崮山組整合接觸，厚度為68～180 m。七是三山子組，以厚層-薄層的白云巖為主，夾白云質(zhì)灰?guī)r和灰?guī)r殘留體，上部以中厚層富含燧石結(jié)核和條帶白云巖為主，夾薄層粉細(xì)晶白云巖，與下伏地層炒米店組整合接觸，厚度為70～250 m。八是馬家溝組，巖性以灰?guī)r夾白云巖為主，與下伏地層三山子組平行不整合接觸，厚度為580 m左右。

1.1.3 白堊紀(jì)地層

八畝地組巖性以灰紫色、灰綠色、紫灰色氣孔狀安山巖以及粗安巖、玄武粗安巖為主，厚度為550 m左右。

1.1.4 第四紀(jì)地層

臨沂組巖性主要為灰黃色含黏土砂、黏土質(zhì)粉細(xì)砂，厚度為1～4 m。

1.2 斷裂構(gòu)造

研究區(qū)地處沂沭斷裂帶最西側(cè)，地質(zhì)構(gòu)造極為復(fù)雜，區(qū)內(nèi)構(gòu)造發(fā)育，同時(shí)派生次一級(jí)的構(gòu)造。因此，研究區(qū)存在多期次的構(gòu)造，有3個(gè)斷裂。

1.2.1 鄌郚-葛溝斷裂

鄌郚-葛溝斷裂走向?yàn)楸睎|15°左右，傾向東，傾角為80°左右。斷面主要傾向東，顯示正斷層性質(zhì)，并夾古生界斷片，走向上或?yàn)閱我坏闹鞲蓴嗔?，或呈斷裂束出現(xiàn)。該斷裂表現(xiàn)為強(qiáng)烈的擠壓和破碎，但第四紀(jì)以來(lái)，沿老的地塹邊界，該斷裂活動(dòng)以張性活動(dòng)為主。斷裂活動(dòng)伴有巖漿活動(dòng)，溝通了深部熱源，為地?zé)岬男纬商峁┩ǖ繹3]。

1.2.2 嶧城斷裂

嶧城斷裂走向?yàn)楸蔽?，?jīng)倪村-孫莊-郎里一帶，走向?yàn)?00°左右，傾向南，斷裂發(fā)育較深，對(duì)地?zé)嵝纬捎欣?/p>

1.2.3 鐵富溝斷裂

鐵富溝斷裂走向?yàn)楸蔽?，?jīng)楊莊寺-鋪里一帶，走向?yàn)?90°左右，傾向南，斷裂發(fā)育較深，對(duì)地?zé)嵝纬捎欣?。研究區(qū)出露有白堊系青山群、白堊系王氏群、寒武-奧陶系地層，各地層呈不整合接觸，北部的寒武-奧陶系地層和白堊系王氏群均傾向南，下伏于白堊系青山群地層。

2 區(qū)域水文地質(zhì)

研究區(qū)屬山前沖洪積平原淡水水文地質(zhì)亞區(qū)，地下水主要分布于河流溝谷兩側(cè)的沖洪積層中，含水層巖性為砂及砂礫石，含水性較好，水位埋深與大氣降水及河水位有密切關(guān)系，一般水位埋深為10～80 m，潛水、承壓水的單井涌水量一般大于5 000 m3/d，局部為3 000～5 000 m3/d，水化學(xué)類型為重碳酸鹽型水[4-5]。地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水，并接受上游區(qū)域地表水及地下水的側(cè)向徑流補(bǔ)給，地下水自北向南流經(jīng)研究區(qū)。

3 成礦條件分析

研究區(qū)內(nèi)熱儲(chǔ)巖溶裂隙較發(fā)育，具有熱儲(chǔ)空間，構(gòu)成巖溶裂隙型熱儲(chǔ)層。受嶧城斷裂的影響，熱儲(chǔ)受構(gòu)造控制比較明顯。因此，研究區(qū)具有良好的找熱前景。

3.1 熱儲(chǔ)層

結(jié)合研究區(qū)地質(zhì)資料及現(xiàn)場(chǎng)踏勘情況，推測(cè)區(qū)內(nèi)奧灰熱儲(chǔ)層頂界埋深約為1 700 m，熱儲(chǔ)層水溫約為50 ℃[6]。

3.2 蓋層

研究區(qū)主要分布熱傳導(dǎo)型低溫地?zé)豳Y源，第四系松散層厚度約為80 m，為良好的蓋層，白堊系青山群及萊陽(yáng)群的砂巖隔熱性能好，可作為良好的熱儲(chǔ)保溫層。

3.3 水源

根據(jù)研究區(qū)的古地理、古地形條件，地下熱水的主要補(bǔ)給來(lái)源為大氣降水，它通過垂直入滲和深部循環(huán)進(jìn)行補(bǔ)給。

3.4 熱源

研究區(qū)內(nèi)熱源主要是大地?zé)崃?。一部分?lái)自地殼上部放射性元素集中層，另一部分來(lái)自地殼深處和上地幔。另外，嶧城斷裂及鐵富溝斷裂是研究區(qū)的活動(dòng)斷裂，在生成和活動(dòng)過程中不斷產(chǎn)生熱量，使地殼深處和上地幔的熱源直接上涌，從而產(chǎn)生附加供熱，這些熱量一部分散發(fā)到大氣中，另一部分被蓋層保存[7-11]。

4 地?zé)崽讲山Y(jié)合井位置的選取

研究區(qū)內(nèi)主要斷裂為北西向的嶧城斷裂，選擇可控源音頻大地電磁測(cè)深法（CSAMT）進(jìn)行勘測(cè)[12]。經(jīng)勘查，以嶧城斷裂分界，研究區(qū)中部以南存在一低阻異常，淺部視電阻率較低，異常東部隨深度的增加往北延伸。研究區(qū)CSAMT視電阻率剖面圖如圖2所示，嶧城斷裂視電阻率存在低阻異常，說明巖石較破碎、裂隙較發(fā)育，該處富水性較好。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景及水文地質(zhì)條件，該異常區(qū)是布設(shè)鉆孔的有利部位[13-14]。布設(shè)地?zé)徙@探井1處，地?zé)?號(hào)井位于CSAMT剖面的3 300號(hào)點(diǎn)，設(shè)計(jì)孔深為1 900 m左右。經(jīng)鉆探驗(yàn)證，最終鉆探進(jìn)尺為1 897 m。

5 結(jié)論

研究區(qū)地?zé)豳Y源為熱傳導(dǎo)深循環(huán)對(duì)流型，熱源為大地?zé)崃?，水源為大氣降水。熱水的賦存及分布受巖溶發(fā)育和斷裂的控制，熱水溫度主要取決于地下水的循環(huán)深度及徑流排泄條件，熱儲(chǔ)呈層狀兼帶狀分布，熱儲(chǔ)類型為巖溶裂隙熱儲(chǔ)，熱儲(chǔ)巖性主要為灰?guī)r、白云巖。根據(jù)地?zé)峋慕衣肚闆r，熱儲(chǔ)頂板埋深為615.7 m，底板埋深為1 894 m，熱儲(chǔ)總厚度為373.8 m，平均孔隙度為8.80%，平均滲透率為1.886×10-14 m2。

地?zé)峋唤瞪顬?1.71 m時(shí)，單井穩(wěn)定水量為851 m3/d，出水口溫度為52 ℃?？傮w來(lái)看，嶧城斷裂為很好的控?zé)針?gòu)造，后期可繼續(xù)圍繞嶧城斷裂進(jìn)行地?zé)衢_發(fā)利用。

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