德州市地熱資源及開發利用

  德州市位于山東省西北部,地處魯西北平原,區內低溫地熱資源豐富,開發潛力巨大。目前,德城、樂陵、寧津、齊河等縣(市、區)已先后發現地熱資源,并在供暖洗浴、醫療保健、圖1 德州市前新近紀(前晚第三紀)基巖地質略圖Fig.1 GeologicalsketchofearlyNeogene(early lateTertiary)baserocksinDezhoucity 1)二級構造單元界線;2)三級構造單元界線;3)地熱井 種植養殖等方面進行開發利用,取得了明顯的經濟和社會效益。

 

  1 地熱地質條件

 

  1.1 構造與地層特征

 

  德州市在大地構造位置上,屬于華北地臺的一部分。齊河廣饒大斷裂將其分為兩個二級構造單元,即魯西臺背斜和遼冀臺向斜。遼冀臺向斜在本區的次級構造單元有埕寧隆起、濟陽坳陷和臨清坳陷(圖1)。本區地表被第四系覆蓋,基底斷裂構造主要有滄東斷裂、齊河廣饒斷裂、陵縣渤海農場斷裂、邊臨鎮羊二莊斷裂等,呈NNE或NE向延伸,張性為主,構成三級構造單元的分界,控制著區內古近系(下第三系)的發育。 區內主要地層為巨厚的新生界,其中第四系以河湖相沉積物為主,巖性多為砂性土和粘性土,厚200~300m;古近系(下第三系)和新近系(上第三系)的分布受基底構造的影響較大。在埕寧隆起區,古近系(下第三系)普遍缺失,新近系(上第三系)館陶組直接覆蓋在新太古代泰山巖群變質巖和寒武)奧陶系灰巖之上。在濟陽、臨清坳陷區,新生界發育完整,沉積厚度達3500m以上,巖性以棕紅、灰綠色砂巖、砂礫巖和粘土巖為主。

 

  1.2 熱儲層及埋藏條件

 

  區內地熱資源的賦存與分布受地質構造及地層巖性控制。凸凹不平的基底構造格局,對該區地熱資源分布具有重要影響。主要熱儲分為新近系(上第三系)、古近系(下第三系)孔隙熱儲和寒武)奧陶系基巖熱儲兩大類,熱儲蓋層為巨厚的第四系及新近系(上第三系)粘土及粉質粘土層。

 

  1.2.1 新近系(上第三系)孔隙熱儲

 

  (1)明化鎮組下段熱儲:熱儲底板埋深800~1200m,厚度200~300m,熱儲含水層厚度70~105m,巖性以細砂巖為主,呈松散狀,分布廣泛,厚度穩定。單井涌水量1000~1500m3/d,水溫40~46e,礦化度2000~4000mg/L。

 

  (2)館陶組熱儲:熱儲底板埋深1300~1700m,厚度300~500m,熱儲含水層厚度150~200m,巖性以細)中粒砂巖、含礫砂巖及砂礫巖為主,底礫巖明顯,孔隙度24%~36%,分布穩定。單井出水量2000~2500m3/d,水溫45~60e,礦化度4000~5000mg/L。1.2.2 古近系(下第三系)孔隙熱儲

 

  (1)東營組熱儲:熱儲厚度隨基底構造變化較大,一般分布在凹陷中心部位,在凹陷區邊緣及凸起區往往缺失。其巖性以細砂巖為主,水溫55~70e,礦化度大于10000mg/L。

 

  (2)沙河街組熱儲:據石油部門資料,熱儲頂板埋深1600~2100m,厚度200~450m,本層分布較普遍,但厚度不均。根據地溫梯度推算,水溫可達70~90e。 1.2.3 寒武)奧陶系巖溶裂隙熱儲 主要分布于埕寧隆起和魯西臺背斜的斜坡地帶。前者熱水賦存于古生界灰巖及新太古代泰山巖群片麻巖溶蝕裂隙、溶孔、溶洞及構造裂隙中,熱儲埋深一般在1100~1300m以下,厚度大于100m,水溫50~90e;后者熱儲為奧陶系灰巖,巖性為厚層純灰巖、豹皮狀灰巖夾薄層白云質灰巖、泥質灰巖等,裂隙巖溶發育,熱儲埋深770~905m,水溫43.2e。

 

  1.3 熱源與補給源

 

  區內地熱資源總體上屬于以熱傳導為主的大地熱流作用機制下形成的,以低溫熱水型為主的地熱資源[1]。本區熱源主要來自地殼深處及上地幔傳導熱流。中生代燕山運動和新生代喜馬拉雅運動期間,本區產生了多級斷裂,并伴有多期巖漿入侵活動,溶巖流沿斷裂噴發,形成了多層基性噴發巖。由于上覆巨厚松散沉積物蓋層的阻熱作用,因此,其深部熱能在一定空間可被儲存下來。 氫、氧同位素分析表明,地下熱水除部分源于盆地沉積物形成時保存下來的沉積水和封存水外,絕大部分為沉積物形成后遠近山區的側向徑流補給。大氣降水在南部及西部山區匯集成地表徑流,在漫長的地質歷史中,沿斷裂帶或巖層的孔隙向深處運移,被圍巖加熱,并與圍巖發生水鹽反應,溶解了大量的微量元素成分。受熱的地下水由于密度差異引起自然對流,加上補給區水頭差的驅動,因而得以緩慢地進行循環交替運動,將地熱在空隙、裂隙中存儲下來。 1.4 地熱資源分布與地熱流體特征 根據熱儲含水系統的埋藏條件、巖性巖相特征、熱儲流體儲集空間類型、地熱流體溫度、埋深及水化學類型等,可劃分為三個地熱區。

 

  1.4.1 濟陽臨清坳陷地熱區

 

  北界為陵縣渤海農場斷裂,南部以齊河廣饒斷裂為界,涉及濟陽、臨清兩個坳陷。該區地溫梯度2.5~3.5e/100m。古近系(下第三系)和新近系(上第三系)發育較齊全。區內現有地熱井2口,井深1500m。主要熱儲為館陶組含礫砂巖及砂礫巖層,單井涌水量2360m3/d,自流量960m3/d,自流高度7~8m,

 

  井口水溫56e,礦化度4857mg/L,水化學類型ClNa型,水中含有硼、 硅、鍶、碘、溴等多種對人體健康有益的微量元素。其中偏硼酸含量6.0~6.3mg/L,偏硅酸含量36.13~42.42mg/L。

 

  1.4.2 埕寧隆起地熱區

 

  該區南邊界為陵縣渤海農場斷裂,北邊界為邊臨鎮羊二莊斷裂。地溫梯度3.5~4.5e/100m。區內古近系(下第三系)缺失,新近系(上第三系)館陶組直接覆蓋在新太古代泰山巖群、寒武)奧陶系及石炭)二疊系之上,呈不整合接觸。區內現有地熱井2口,井深1235~1480m,井口水溫50~60e。單井出水量1800~2000m3/d,自流量720m3/d,礦化度5376.9mg/L,水化學類型為ClNa型。水中偏硅酸含量39.0mg/L,偏硼酸含量6.16mg/L,鍶9.75mg/L,氟5.25mg/L,并含有碘、溴、鋰、鐵等對人體健康有益的微量元素。

 

  1.4.3 魯西臺背斜地熱區

 

  主要分布于齊河廣饒斷裂以南區域。該區為濟南地熱田的一部分,地溫梯度3~4e/100m。區內現有地熱井1口,井深905m。自流量2314.32m3/d,水頭高出地面4167m,礦化度3300mg/L,水化學類型為SO4Ca型,水中偏硅酸含量52mg/L,氟 216mg/L,并含有鐵、鋰、鍶、碘、溴等。