论文部分内容阅读
【摘 要】本文从鄂尔多斯周缘地质构造背景出发，对其周缘地热资源分布现状进行了分析，并从矿源层控制、区域构造控制、基底构造控制、深大断裂带控制四个方面对鄂尔多斯周缘地质构造对地热资源形成的控制作用进行了详细阐述。
【关键词】鄂尔多斯；地质构造；地热资源
1.鄂尔多斯周缘地质构造背景
1.1地理环境
鄂尔多斯位于我国中北部，西北东三面为黄河环绕，南邻古长城。鄂尔多斯台地横跨晋、陕、宁、甘等省区，块体呈不等边五边形，南北长约80km，东西宽约500km，面积约40万km。其东西南北分别位于吕梁山麓至晋、陕之交的黄河两岸、即鄂尔多斯西缘断裂带、渭河谷地北山至陇县一带和伊克昭盟北部的库布其沙漠。鄂尔多斯台地周边被银川盆地、河套盆地、南缘的渭河盆地和太原、临汾盆地等一系列断裂盆地环绕，其中主要的鄂尔多斯盆地海拔100-2000m，地势从西北向东南方向递减，被誉为“中国的第二个阶梯带”。由于受蒙古高压的影响，该地区气候干寒、降水量和温度分布和地势成相反的趋势。
1.2构造格局
鄂尔多斯块体是欧亚板块中的华北亚板块西部的一部分，与华北盆地同属于一个构造单元。块体东西南北方向分别被华北亚板块中的河淮块体、新疆亚板块中的阿拉善块体、南华亚板块中的华南一东海块体环绕。块体整体构造格局特点为：
1.2.1块体基底稳定
鄂尔多斯块体是一个由太平洋板块和特提斯洋壳联合作用于古亚洲大陆形成的稳定的古块体，基底主要为太古界和下元古界的变质岩层。
1.2.2内部完整、边缘破碎
鄂尔多斯块体因断裂构造不发育，构造活动较微弱，所以其内部构造较完整，但是其周边因新生代以来，鄂尔多斯块体整体抬升，的原因，断裂发育常有发生，构造活动强烈，除西南侧为挤压构造带以外， 四周均被线状分布的断陷盆地带所围限，它们分别为东侧的山西断陷盆地带，西北侧的银川一吉兰泰断陷盆地带，南侧的渭河断陷盆地带以及北侧的河套断陷盆地带。
2.鄂尔多斯周缘地热资源分布现状
鄂尔多斯周缘地热资源比较丰富，目前诸多研究中均以大地热流值来衡量地热资源的储存与分布情况。鄂尔多斯周缘的大地热流值分布如图1所示。
图1 鄂尔多斯及其周缘大地热流分布图
从图中可以看出当前该区域的地热资源分布主要具有如下特点：
2.1块体内部热流值低
鄂尔多斯块体内大地热流值整体偏低，平均值为51mWm-2，且其北部低于南部。此外，块体内部温梯度差异较小，其最大值与最小值相差仅1.28℃/100m左右.且局部较高地温分布区成片状或岛状散布在块体的西南部以及北部。
2.2块体周缘出现高值异常带
鄂尔多斯周缘热流值普遍偏高，并呈环状异常带分布，其中以陕西韩城、宁夏平罗、山西新绛、甘肃天水和陕西临潼为几个明显大地热流极值点，块体周缘地区差异较大，其最大值和最小值相差16.9℃/100 m，且除渭河谷地等地区外，不具有从边缘的低温区向盆地内部地温逐渐增高的规律。
2.3块体周缘盆地均为高热流区
块体周缘盆地包括山西断陷盆地以及银川、黄河谷地、渭河谷地等断陷盆地区均为高热流区，其大地热流分布各具特点，地温分布各具特色，且与鄂尔多斯块体内部有着明显不同的分布规律。这些断陷盆地内高热流的存在为进一步研究鄂尔多斯块体的地热分布提供了有利条件。
3.鄂尔多斯周缘地质构造对地热资源的控制作用
地热资源作为一种清洁干净的宝贵资源，其分布与地质构造有着必然的联系。本文主要从矿源层控制、区域构造控制、基底构造控制、深大断裂带控制四个方面进行分析。
3.1矿源层控制
矿源层控制地热分布主要表现为岩浆岩活动与岩性结构两个方面。
3.1.1岩浆岩活动
局部的岩浆活动是造成鄂尔多斯盆地内局部热异常的主要因素之一。岩浆岩活动中产生的热力作用可以冲破盖层发生火山喷发，并释放出大量的能量，从而造成该区域热应力集中、温度较高的现象。鄂尔多斯盆地在中、晚侏罗世地热梯度普遍比现今地热梯度高，盆地西南部庆阳、西峰地区存在热异常，导致热异常的主要原因就是全盆地范围的地壳减薄与局部地区（西峰、庆阳）的隐伏岩浆体加热的叠加[1]。
3.1.2岩性结构
地层的岩性结构直接控制着鄂尔多斯块体内的地温梯度，如在地层上部中生代河湖相沉积的颗粒较粗的砂岩、含砾砂岩及泥岩地层中，地温梯度由浅部向深部逐渐变小。而在地层上部古生代石炭—二叠系的含煤地层中地温梯度则明显增大，在穿过含煤地层之后，地温梯度则又有变小的趋势。块体周缘的地温梯度随深度增加而变化的总趋势十分明显[2]。
3.2区域构造控制
区域构造格局在某种程度上反映了构造体的活动情况，同时也决定着地热的分布情况，鄂尔多斯区域的温泉分布、地温分布及地震活动情况主要如下表1所示。
表1 鄂尔多斯区域的温泉分布、地温分布及地震活动情况表
从表中可以看出，该区域的温泉分布、地温分布及地震活动与鄂尔多斯块体内部完整、基本无断裂，块体周缘断裂盆地带状分布、断裂发育的区域性构造格局具有类似的分布规律，且高低温梯度异常带大致和块体周缘的沉积断陷盆地相吻合。这些现象表明区域构造以其不同的构造特点控制着地热资源的分布。
3.3基底构造控制
鄂尔多斯块体基底断裂丰富，周缘共发育四组基底断裂，即东西向（近东西向）、近南北向、北东向和北西向断裂。这些基底断裂形成于不同的地质时期，并控制着当时的构造格局、岩浆活动、地层发育和矿产的形成，是主要的热源涌道。基底构造控制地热分布的主要机理为：在基底隆起区会有大量高温地慢物质顺着岩层向上运移，并聚集在隆起的核部区，使该区域的温度骤然升高，进而成为高温异常带。另外值得一体的是，基底有无热盖层对地热分布的影响较大，如鄂尔多斯盆地白垩系分布区的北部为巨厚的砂岩层，无区域的泥岩发育，地层的隔热性能差，地温低，而在南部地区，泥岩层发育，构成区域热盖层。地温相对较高，类似的还有盆地南缘第三系红色泥岩层的存在，也是南缘地热资源丰富的因素之一。在盆地东缘的柳林泉系统内，地层内富含石膏，石膏溶解放热也是岩溶热水的主要热源[3]。
3.4深大断裂带控制
地热的分布与地壳深大断裂有着必然的联系，因为它是热源上升的通道。大地热流值高，则深部热活动强。而热流值低的区域，深部热活动弱。高热流区往往出现在构造活动强、断块内部差异运动明显和岩浆活动频繁的地区。大地热流主要来源于地慢热流和地壳热流，这也是是鄂尔多斯周缘深陷带高地温场异常形成的决定性因素。其作用机理是：深大断裂带处的内软流层、莫霍面均上隆为深部热流提供了渠道，来自深部的热流在上涌的过程中，热流高温熔融物质向上地壳侵位，使被侵入的部位升温， 同时其可能形成局部熔融会使地壳深部具有较高的温度，且地壳薄的区域地温高，地壳厚的区域地温低，这也是传导型地热异常区的普遍现象。鄂尔多斯盆地断裂型的优质地热资源主要分布在渭河盆地、银川盆地、河套盆地，这些地热富集区主要通过后期的深大断裂为热源通道。
【参考文献】
[1]陈瑞银，罗晓容，赵文智，王红军.鄂尔多斯盆地中生代热异常及烃源岩热演化特征[J].地质通报，2007，34（6）：660-662.
[2]李清林，栗文山，张晓普，庄建仓.鄂尔多斯及其周缘地热分布的某些特征[J].西北地震学报，1996，18（2）：54-58.
[3]杨蒙蒙.鄂尔多斯盆地基底构造与断裂确定地热资源分布[J].地下水，2014，36（5）：81.
【关键词】鄂尔多斯；地质构造；地热资源
1.鄂尔多斯周缘地质构造背景
1.1地理环境
鄂尔多斯位于我国中北部，西北东三面为黄河环绕，南邻古长城。鄂尔多斯台地横跨晋、陕、宁、甘等省区，块体呈不等边五边形，南北长约80km，东西宽约500km，面积约40万km。其东西南北分别位于吕梁山麓至晋、陕之交的黄河两岸、即鄂尔多斯西缘断裂带、渭河谷地北山至陇县一带和伊克昭盟北部的库布其沙漠。鄂尔多斯台地周边被银川盆地、河套盆地、南缘的渭河盆地和太原、临汾盆地等一系列断裂盆地环绕，其中主要的鄂尔多斯盆地海拔100-2000m，地势从西北向东南方向递减，被誉为“中国的第二个阶梯带”。由于受蒙古高压的影响，该地区气候干寒、降水量和温度分布和地势成相反的趋势。
1.2构造格局
鄂尔多斯块体是欧亚板块中的华北亚板块西部的一部分，与华北盆地同属于一个构造单元。块体东西南北方向分别被华北亚板块中的河淮块体、新疆亚板块中的阿拉善块体、南华亚板块中的华南一东海块体环绕。块体整体构造格局特点为：
1.2.1块体基底稳定
鄂尔多斯块体是一个由太平洋板块和特提斯洋壳联合作用于古亚洲大陆形成的稳定的古块体，基底主要为太古界和下元古界的变质岩层。
1.2.2内部完整、边缘破碎
鄂尔多斯块体因断裂构造不发育，构造活动较微弱，所以其内部构造较完整，但是其周边因新生代以来，鄂尔多斯块体整体抬升，的原因，断裂发育常有发生，构造活动强烈，除西南侧为挤压构造带以外， 四周均被线状分布的断陷盆地带所围限，它们分别为东侧的山西断陷盆地带，西北侧的银川一吉兰泰断陷盆地带，南侧的渭河断陷盆地带以及北侧的河套断陷盆地带。
2.鄂尔多斯周缘地热资源分布现状
鄂尔多斯周缘地热资源比较丰富，目前诸多研究中均以大地热流值来衡量地热资源的储存与分布情况。鄂尔多斯周缘的大地热流值分布如图1所示。
图1 鄂尔多斯及其周缘大地热流分布图
从图中可以看出当前该区域的地热资源分布主要具有如下特点：
2.1块体内部热流值低
鄂尔多斯块体内大地热流值整体偏低，平均值为51mWm-2，且其北部低于南部。此外，块体内部温梯度差异较小，其最大值与最小值相差仅1.28℃/100m左右.且局部较高地温分布区成片状或岛状散布在块体的西南部以及北部。
2.2块体周缘出现高值异常带
鄂尔多斯周缘热流值普遍偏高，并呈环状异常带分布，其中以陕西韩城、宁夏平罗、山西新绛、甘肃天水和陕西临潼为几个明显大地热流极值点，块体周缘地区差异较大，其最大值和最小值相差16.9℃/100 m，且除渭河谷地等地区外，不具有从边缘的低温区向盆地内部地温逐渐增高的规律。
2.3块体周缘盆地均为高热流区
块体周缘盆地包括山西断陷盆地以及银川、黄河谷地、渭河谷地等断陷盆地区均为高热流区，其大地热流分布各具特点，地温分布各具特色，且与鄂尔多斯块体内部有着明显不同的分布规律。这些断陷盆地内高热流的存在为进一步研究鄂尔多斯块体的地热分布提供了有利条件。
3.鄂尔多斯周缘地质构造对地热资源的控制作用
地热资源作为一种清洁干净的宝贵资源，其分布与地质构造有着必然的联系。本文主要从矿源层控制、区域构造控制、基底构造控制、深大断裂带控制四个方面进行分析。
3.1矿源层控制
矿源层控制地热分布主要表现为岩浆岩活动与岩性结构两个方面。
3.1.1岩浆岩活动
局部的岩浆活动是造成鄂尔多斯盆地内局部热异常的主要因素之一。岩浆岩活动中产生的热力作用可以冲破盖层发生火山喷发，并释放出大量的能量，从而造成该区域热应力集中、温度较高的现象。鄂尔多斯盆地在中、晚侏罗世地热梯度普遍比现今地热梯度高，盆地西南部庆阳、西峰地区存在热异常，导致热异常的主要原因就是全盆地范围的地壳减薄与局部地区（西峰、庆阳）的隐伏岩浆体加热的叠加[1]。
3.1.2岩性结构
地层的岩性结构直接控制着鄂尔多斯块体内的地温梯度，如在地层上部中生代河湖相沉积的颗粒较粗的砂岩、含砾砂岩及泥岩地层中，地温梯度由浅部向深部逐渐变小。而在地层上部古生代石炭—二叠系的含煤地层中地温梯度则明显增大，在穿过含煤地层之后，地温梯度则又有变小的趋势。块体周缘的地温梯度随深度增加而变化的总趋势十分明显[2]。
3.2区域构造控制
区域构造格局在某种程度上反映了构造体的活动情况，同时也决定着地热的分布情况，鄂尔多斯区域的温泉分布、地温分布及地震活动情况主要如下表1所示。
表1 鄂尔多斯区域的温泉分布、地温分布及地震活动情况表
从表中可以看出，该区域的温泉分布、地温分布及地震活动与鄂尔多斯块体内部完整、基本无断裂，块体周缘断裂盆地带状分布、断裂发育的区域性构造格局具有类似的分布规律，且高低温梯度异常带大致和块体周缘的沉积断陷盆地相吻合。这些现象表明区域构造以其不同的构造特点控制着地热资源的分布。
3.3基底构造控制
鄂尔多斯块体基底断裂丰富，周缘共发育四组基底断裂，即东西向（近东西向）、近南北向、北东向和北西向断裂。这些基底断裂形成于不同的地质时期，并控制着当时的构造格局、岩浆活动、地层发育和矿产的形成，是主要的热源涌道。基底构造控制地热分布的主要机理为：在基底隆起区会有大量高温地慢物质顺着岩层向上运移，并聚集在隆起的核部区，使该区域的温度骤然升高，进而成为高温异常带。另外值得一体的是，基底有无热盖层对地热分布的影响较大，如鄂尔多斯盆地白垩系分布区的北部为巨厚的砂岩层，无区域的泥岩发育，地层的隔热性能差，地温低，而在南部地区，泥岩层发育，构成区域热盖层。地温相对较高，类似的还有盆地南缘第三系红色泥岩层的存在，也是南缘地热资源丰富的因素之一。在盆地东缘的柳林泉系统内，地层内富含石膏，石膏溶解放热也是岩溶热水的主要热源[3]。
3.4深大断裂带控制
地热的分布与地壳深大断裂有着必然的联系，因为它是热源上升的通道。大地热流值高，则深部热活动强。而热流值低的区域，深部热活动弱。高热流区往往出现在构造活动强、断块内部差异运动明显和岩浆活动频繁的地区。大地热流主要来源于地慢热流和地壳热流，这也是是鄂尔多斯周缘深陷带高地温场异常形成的决定性因素。其作用机理是：深大断裂带处的内软流层、莫霍面均上隆为深部热流提供了渠道，来自深部的热流在上涌的过程中，热流高温熔融物质向上地壳侵位，使被侵入的部位升温， 同时其可能形成局部熔融会使地壳深部具有较高的温度，且地壳薄的区域地温高，地壳厚的区域地温低，这也是传导型地热异常区的普遍现象。鄂尔多斯盆地断裂型的优质地热资源主要分布在渭河盆地、银川盆地、河套盆地，这些地热富集区主要通过后期的深大断裂为热源通道。
【参考文献】
[1]陈瑞银，罗晓容，赵文智，王红军.鄂尔多斯盆地中生代热异常及烃源岩热演化特征[J].地质通报，2007，34（6）：660-662.
[2]李清林，栗文山，张晓普，庄建仓.鄂尔多斯及其周缘地热分布的某些特征[J].西北地震学报，1996，18（2）：54-58.
[3]杨蒙蒙.鄂尔多斯盆地基底构造与断裂确定地热资源分布[J].地下水，2014，36（5）：81.