论文部分内容阅读
摘 要：通过万安山地热井勘查实践，在中元古界汝阳群云梦山组石英砂岩中钻探出38℃地热水，证实万安山地区地热资源开发潜力巨大，开采地热资源，对促进万安山地区成为生态文化旅游度假目的地具有重大意义。
关键词：万安山;山前带;地热资源;开发潜力
前 言
地热作为可再生清洁能源，在能源结构调整和大气污染防治的作用越来越突出。万安山区域综合开发项目位于洛阳新区南部山区，总面积约116 km2，该区域将被打造成为世界级生态文化旅游度假目的地、国内一流城乡统筹综合发展示范区、中原经济区文化旅游龙头带动项目，该项目将通过生态、文化、旅游的有效结合，打造成“世界圣城、丝路起点、千年帝都、牡丹花城”四张名片集中展示的平台。在万安山地区进行地热开发，建设温泉小镇，对推动洛阳市文化旅游产业发展具有重大意义[1]。河南省的地热资源勘查主要集中在深大断裂附近和沉积盆地里[2]，万安山区域综合开发项目约80km2为山前带，离控（导）热构造较远，基岩出露或盖层较薄，地下水径流较强，相比深大断裂区和沉积盆区，为地热形成不利区域。通过万安山地热井勘查实践，在山前带亦可勘查出低温（40℃左右）地热水。
1 工作区概况
1.1 地层
工作区属华北板块构造区南缘嵩箕构造小区的嵩山背斜北翼[3]，总体构造形态为一单斜构造，地层走向为80～90°，倾向350～360°，倾角16 ～ 30°。据区域地质资料，地层由老至新为太古界登封群（Ardn）、中元古界汝阳群云梦山组（Pt22y）、上元古界震旦系（Pt3z）、古生界寒武系（∈）、新生界第四系。
1.2 构造
区域上主要褶曲是嵩山背斜、颖阳向斜、箕山背斜，主要有北西向和北东向两组断裂。北西向断裂主要有殷桥断层、纸坊正断层、罗村正断层、宋表正断层、嵩山正断层、中岳庙正断层、草垫断层、魏湾断层。北东向断裂主要有锦坪山正断层、白沙正断层、龙泉寺正断层（如图1所示）。
1.2.1 褶曲
（1）嵩山背斜
基本呈东西向延展，其东段被北西向唐窑-中岳庙、五指岭断层斜切成三段。工作区位于背斜西端，轴向近东西，被草店断层切断，核部为太古代地层，元古代的变质岩系及元古代的花岗岩体。北翼地层保存较完整，从太古界到新生界地层都有，岩层走向近东西，倾向北，倾角平缓（10～25°），构造简单，工作区内仅保留有登封群、汝阳群云梦山组、寒武系、第四系地层;南翼因受区域大构造——月湾断层破坏，地层残缺不全，保留有寒武系辛集组、馒头组、徐庄组、张夏组和崮山组、二叠系山西组、三叠系刘家沟组和和尚沟组、古近系蟒川组、新近系洛阳组及第四系地层，倾角大于40°，局部陡立，构造复杂。
（2）颖阳向斜
夹持与嵩山、箕山两背斜之间，轴部近与东西，西段向北西偏转，为南宽北窄的不对称向斜。其北翼即嵩山背斜的南翼。南翼（箕山背斜的北翼）地层完整，倾角平缓（西部倾角20～30°，东部15～20°）构造简单。
1.2.2 断裂
（1）月湾正断层
西于伊川县吕店附近，被草店断层截断后，向西延展情况不清，向东至新密市煤井沟，被五指岭断层所截，出露长度60km左右。走向近东西，倾向南，倾角70°左右，局部直立，为高角度正断层，落差最大3000m，为区域上的控热构造。
（2）草店断层
走向北西，倾向南西，倾角70～75°，落差大于2000m，地表断续出露。向北西方向被伊河断层切割，向南东方向经吕店至临汝禹王山延伸，推断其延展长度约80km。据调查，龙门西山已在此断层带上施工热水井8口，最高水温达98.5℃，说明此断层为区域上的主要控热构造。
（3）魏湾断层
位于草店断层南西侧，与草店断层大致平行，走向北西，倾向南西，推测倾角约70°，延展长度不详。据区域资料，倾角70～80°，落差2000m以上，为区域上的控热构造。
2 地热地质条件
工作区位于河南省洛阳市李村镇万安山脚下，离区域控热大断裂月湾正断层、草店断层、魏湾断层都较远，也无次级断裂沟通区域控热构造，地温梯度低（邻近偃龙煤田地温梯度1.3～1.5℃/100m[4]），地热地质条件差。
（1）盖层
在工作区内第四系较薄，仅有20m，为本区热储盖层。上元古界震旦系的粉砂岩、泥岩及古生界寒武系中下统的砂质页岩、粉砂岩，由于其透水性弱，具较低的导热率，亦可作为本区的热储盖层。
（2）热储特征
工作区内汝阳群云梦山组石英砂岩埋深900～1400m，裂隙发育一般且不均一，渗透性较好，地下水局部富集，地下水径流较强，导热性好，热导率高，地温梯度较低，可作为本区的热储层。
3 物探资料解释
通过在工作区布置的MT测线（图2），在测线视电阻率拟断面上，电阻率普遍呈高阻反应，电性层分布不太明显，无构造显示，局部存在低阻异常区，结合现场情况，综合分析地质、水文地质、物探资料，认为1520号点下方埋深1250～1500m，电阻率值出现低阻异常，电性特征与周边岩石出现明显差异，推测为汝阳群云梦山组石英砂岩裂隙富水反应。按地温梯度1.34℃/100m（洛阳·薰衣草庄园资料）计算，钻探达汝阳群云梦山组石英砂岩底1440m，水温可达38.16℃，预测水量35m3/h。
4 鉆探验证
经地热井钻探验证，钻井深度1450m，终孔层位太古界登封群（Ardn），钻遇地层情况见表1，经抽水试验，井口水温38℃，水量45m3/h。 5 地热流体化学特征及水质评述
根据室内实验测试成果（表2），可知，阳粒子主要是K+、Na+、Ca2+、Mg2+，阴离子主要是Cl-、SO42-、HCO32-，水化学类型HCO3-Ca·Mg·Na·K。地热流体中的铁离子、氯化物、氟化物、溶解性总固体等含量超标，不宜直接作为饮用水源;对照医疗矿泉水水质标准，可知万安山地区地热流体是氟化物、偏硅酸为主的复合型医疗矿泉，可作为理疗用水，其中偏硅酸洗浴能改善血管扩张，降低心血管疾病发病率，可以治疗皮肤病、妇科病、糖尿病等;氟水洗浴能消除和色斑、使皮肤变白，对银屑病疗效最佳。
6 地热资源开发潜力评价
万安山山前带属低温地热资源，主要用途为旅游、理疗、洗浴、温室、养殖、农业灌溉。万安山区域综合开发项目区山前带地热资源总量为1.27×1018J，折合标准煤43.34×109t，万安山地热井开采50年的总热量1.55×1015J，年有效利用地热资源量21.42×1012J/a[5]，折合标准煤73.09×104t/a，可减少二氧化碳排放量19.15×108t/a。万安山区域综合开发项目区地热资源储量大，开发前景广阔，开发利用潜力巨大，促进万安山地区旅游开发和地方经济发展，具有巨大的社会效益、经济效益和环境效益。
7 结论
1、本项目利用MT法在万安山山前带探测地热资源，推荐了一个地热井位置，经钻探验证，井口水温38℃，出水量45m3/h，达到了预期目的。
2、山前带基岩出露或覆盖层薄，地下水径流较强，导热性好，热导率高，地温梯度低，亦可勘查出低温地热水。
3、寒武系下的中元古界汝阳群云梦山组石英砂岩裂隙发育一般且不均一，渗透性较好，地下水局部富集，亦存在地热资源。
4、万安山山前带地热资源开发潜力巨大，开采地热资源，促进万安山地区成为生态文化旅游度假目的地具有重大意义。
参考文献
[1] 何江根，郑应阁等.万安山地热资源地质调查瞬变电磁勘探报告[R] .洛阳：河南省煤田地质局二队，2013.
[2] 河南省地质环境监测院.河南省地热、矿泉水资源调查评价报告[R].郑州：河南省地质环境监测院，2008.
[3] 河南省地质矿产局.河南省区域地质志[M].北京：地质出版社，1989.
[4] 阎留运，徐九儒.洛阳盆地地热资源与龙门地热田的关系[J]。中国媒炭地质，2002[1].
[5] 宾德智，刘延忠，郑克棪等.GB/T 11615—2010地熱资源地质勘查规范，2010.
责编/马铭阳
关键词：万安山;山前带;地热资源;开发潜力
前 言
地热作为可再生清洁能源，在能源结构调整和大气污染防治的作用越来越突出。万安山区域综合开发项目位于洛阳新区南部山区，总面积约116 km2，该区域将被打造成为世界级生态文化旅游度假目的地、国内一流城乡统筹综合发展示范区、中原经济区文化旅游龙头带动项目，该项目将通过生态、文化、旅游的有效结合，打造成“世界圣城、丝路起点、千年帝都、牡丹花城”四张名片集中展示的平台。在万安山地区进行地热开发，建设温泉小镇，对推动洛阳市文化旅游产业发展具有重大意义[1]。河南省的地热资源勘查主要集中在深大断裂附近和沉积盆地里[2]，万安山区域综合开发项目约80km2为山前带，离控（导）热构造较远，基岩出露或盖层较薄，地下水径流较强，相比深大断裂区和沉积盆区，为地热形成不利区域。通过万安山地热井勘查实践，在山前带亦可勘查出低温（40℃左右）地热水。
1 工作区概况
1.1 地层
工作区属华北板块构造区南缘嵩箕构造小区的嵩山背斜北翼[3]，总体构造形态为一单斜构造，地层走向为80～90°，倾向350～360°，倾角16 ～ 30°。据区域地质资料，地层由老至新为太古界登封群（Ardn）、中元古界汝阳群云梦山组（Pt22y）、上元古界震旦系（Pt3z）、古生界寒武系（∈）、新生界第四系。
1.2 构造
区域上主要褶曲是嵩山背斜、颖阳向斜、箕山背斜，主要有北西向和北东向两组断裂。北西向断裂主要有殷桥断层、纸坊正断层、罗村正断层、宋表正断层、嵩山正断层、中岳庙正断层、草垫断层、魏湾断层。北东向断裂主要有锦坪山正断层、白沙正断层、龙泉寺正断层（如图1所示）。
1.2.1 褶曲
（1）嵩山背斜
基本呈东西向延展，其东段被北西向唐窑-中岳庙、五指岭断层斜切成三段。工作区位于背斜西端，轴向近东西，被草店断层切断，核部为太古代地层，元古代的变质岩系及元古代的花岗岩体。北翼地层保存较完整，从太古界到新生界地层都有，岩层走向近东西，倾向北，倾角平缓（10～25°），构造简单，工作区内仅保留有登封群、汝阳群云梦山组、寒武系、第四系地层;南翼因受区域大构造——月湾断层破坏，地层残缺不全，保留有寒武系辛集组、馒头组、徐庄组、张夏组和崮山组、二叠系山西组、三叠系刘家沟组和和尚沟组、古近系蟒川组、新近系洛阳组及第四系地层，倾角大于40°，局部陡立，构造复杂。
（2）颖阳向斜
夹持与嵩山、箕山两背斜之间，轴部近与东西，西段向北西偏转，为南宽北窄的不对称向斜。其北翼即嵩山背斜的南翼。南翼（箕山背斜的北翼）地层完整，倾角平缓（西部倾角20～30°，东部15～20°）构造简单。
1.2.2 断裂
（1）月湾正断层
西于伊川县吕店附近，被草店断层截断后，向西延展情况不清，向东至新密市煤井沟，被五指岭断层所截，出露长度60km左右。走向近东西，倾向南，倾角70°左右，局部直立，为高角度正断层，落差最大3000m，为区域上的控热构造。
（2）草店断层
走向北西，倾向南西，倾角70～75°，落差大于2000m，地表断续出露。向北西方向被伊河断层切割，向南东方向经吕店至临汝禹王山延伸，推断其延展长度约80km。据调查，龙门西山已在此断层带上施工热水井8口，最高水温达98.5℃，说明此断层为区域上的主要控热构造。
（3）魏湾断层
位于草店断层南西侧，与草店断层大致平行，走向北西，倾向南西，推测倾角约70°，延展长度不详。据区域资料，倾角70～80°，落差2000m以上，为区域上的控热构造。
2 地热地质条件
工作区位于河南省洛阳市李村镇万安山脚下，离区域控热大断裂月湾正断层、草店断层、魏湾断层都较远，也无次级断裂沟通区域控热构造，地温梯度低（邻近偃龙煤田地温梯度1.3～1.5℃/100m[4]），地热地质条件差。
（1）盖层
在工作区内第四系较薄，仅有20m，为本区热储盖层。上元古界震旦系的粉砂岩、泥岩及古生界寒武系中下统的砂质页岩、粉砂岩，由于其透水性弱，具较低的导热率，亦可作为本区的热储盖层。
（2）热储特征
工作区内汝阳群云梦山组石英砂岩埋深900～1400m，裂隙发育一般且不均一，渗透性较好，地下水局部富集，地下水径流较强，导热性好，热导率高，地温梯度较低，可作为本区的热储层。
3 物探资料解释
通过在工作区布置的MT测线（图2），在测线视电阻率拟断面上，电阻率普遍呈高阻反应，电性层分布不太明显，无构造显示，局部存在低阻异常区，结合现场情况，综合分析地质、水文地质、物探资料，认为1520号点下方埋深1250～1500m，电阻率值出现低阻异常，电性特征与周边岩石出现明显差异，推测为汝阳群云梦山组石英砂岩裂隙富水反应。按地温梯度1.34℃/100m（洛阳·薰衣草庄园资料）计算，钻探达汝阳群云梦山组石英砂岩底1440m，水温可达38.16℃，预测水量35m3/h。
4 鉆探验证
经地热井钻探验证，钻井深度1450m，终孔层位太古界登封群（Ardn），钻遇地层情况见表1，经抽水试验，井口水温38℃，水量45m3/h。 5 地热流体化学特征及水质评述
根据室内实验测试成果（表2），可知，阳粒子主要是K+、Na+、Ca2+、Mg2+，阴离子主要是Cl-、SO42-、HCO32-，水化学类型HCO3-Ca·Mg·Na·K。地热流体中的铁离子、氯化物、氟化物、溶解性总固体等含量超标，不宜直接作为饮用水源;对照医疗矿泉水水质标准，可知万安山地区地热流体是氟化物、偏硅酸为主的复合型医疗矿泉，可作为理疗用水，其中偏硅酸洗浴能改善血管扩张，降低心血管疾病发病率，可以治疗皮肤病、妇科病、糖尿病等;氟水洗浴能消除和色斑、使皮肤变白，对银屑病疗效最佳。
6 地热资源开发潜力评价
万安山山前带属低温地热资源，主要用途为旅游、理疗、洗浴、温室、养殖、农业灌溉。万安山区域综合开发项目区山前带地热资源总量为1.27×1018J，折合标准煤43.34×109t，万安山地热井开采50年的总热量1.55×1015J，年有效利用地热资源量21.42×1012J/a[5]，折合标准煤73.09×104t/a，可减少二氧化碳排放量19.15×108t/a。万安山区域综合开发项目区地热资源储量大，开发前景广阔，开发利用潜力巨大，促进万安山地区旅游开发和地方经济发展，具有巨大的社会效益、经济效益和环境效益。
7 结论
1、本项目利用MT法在万安山山前带探测地热资源，推荐了一个地热井位置，经钻探验证，井口水温38℃，出水量45m3/h，达到了预期目的。
2、山前带基岩出露或覆盖层薄，地下水径流较强，导热性好，热导率高，地温梯度低，亦可勘查出低温地热水。
3、寒武系下的中元古界汝阳群云梦山组石英砂岩裂隙发育一般且不均一，渗透性较好，地下水局部富集，亦存在地热资源。
4、万安山山前带地热资源开发潜力巨大，开采地热资源，促进万安山地区成为生态文化旅游度假目的地具有重大意义。
参考文献
[1] 何江根，郑应阁等.万安山地热资源地质调查瞬变电磁勘探报告[R] .洛阳：河南省煤田地质局二队，2013.
[2] 河南省地质环境监测院.河南省地热、矿泉水资源调查评价报告[R].郑州：河南省地质环境监测院，2008.
[3] 河南省地质矿产局.河南省区域地质志[M].北京：地质出版社，1989.
[4] 阎留运，徐九儒.洛阳盆地地热资源与龙门地热田的关系[J]。中国媒炭地质，2002[1].
[5] 宾德智，刘延忠，郑克棪等.GB/T 11615—2010地熱资源地质勘查规范，2010.
责编/马铭阳