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辽宁省中新生代盆地深层地热地质条件调查与研究

时间:2015-09-24  作者:宋 波 宋建伟
如下辽河盆地上第三系的砾岩、砂岩,处于半固结成岩状态,且受区域构造活动影响,裂隙很发育,富水量大,可达1000-3000m3/d。阜新-义县盆地、朝阳盆地砂岩密实度大,受构造活动影响也不大,富水小或不富水。

较软的岩层如泥岩,即使张性断裂发育,但由于后期风化作用充填物呈泥质物,因此不能起到很好的透水和储水作用。

地质构造发育部位及其影响带的岩石较破碎,可为地下水存在提供储存空间,这是一个基本常识。不论地壳深部和浅部都具有同样的规律。地质构造尤其是深部断裂是地下水赋存空间存在的主要控制因素,岩性相对来说则属热储层存在的次要影响因素。

②地下水的补给源分析

地下水的补给源不同,开发潜力不同,可开采年限不同。深部地下水的来源来自哪里?通过对几个盆地的地质条件特别是岩性和岩相分析,我们认为有原生封闭的地下水,有上部岩层的压实沉积水,有上下含水层的越流补给,有下部热水通过控热构造的承压补给。

下辽河盆地的馆陶组地下热水接受上层越流补给,在台安县城以北,上层明化镇组地下水与馆陶组地下水之间由于部分地带无隔水层发生了水力联系,直接接受明化镇组地下水的补给。其下部东营组、沙河街组含水层主要为原生封闭水和压实沉积水。

其它盆地的深部含水层也多属于原生封闭水或经上部岩石压实作用而沉积下来的水,其次为经断裂构造导通和上下含水层越流来补给地下水。如大民屯盆地和沈北盆地主要为压实沉积水和经断裂构造导通补给。阜新-义县盆地、朝阳盆地则以断裂构造导通补给为主。

2、地温条件分析

大部分人认为幔源热是地热资源的主要热源。幔源热经热传导和对流等不同形式将热传至地壳浅部,使地壳浅部温度升高,形成较高的地温。另外地热资源的热能部分还可来源于岩浆余热和岩石中放射性同位素的蜕变热。

通过分析辽宁省中新生代盆地地质环境背景和地热地质条件,其地热资源的热源主要为幔源热,次要热源为放射性同位素的蜕变热,仅局部地段可能来源于其他热源,如岩浆余热等。且热源传热量主要以热传导形式传递,深大断裂发育地段则多为对流形式传递。

3、地温分布的影响因素分析

深层地温分布受基底构造的控制,除少数地区具有沿基底断裂上升的地下热水形成的局部地温异常外,地温分布一般都受基底构造的控制,属传导形成的地温场。

地温分布的影响因素主要有地质构造、深部地壳结构、岩石性质、岩浆活动、地下水活动等。地质构造是地温分布的主要控制因素,其它均属次要影响因素或影响很小。低热导率的盖层起保温隔热作用,是地热存在的有利条件。

七、地热勘察规划建议

综合各盆地的地热地质条件,考虑深大断裂的发育及影响地段,以及热储层的岩性(以碳酸盐岩、砂岩为最佳),同时兼顾所处的地理位置,最后圈定五大盆地中十个地段为将来勘察的有利地段。

①下辽河盆地大洼-海外河地段:位于下辽河断陷的中央凸起部位,二界沟岩石圈断裂从东部通过。热储层岩性为馆陶组砂岩,盖层为泥岩。

②下辽河盆地兴隆台-马圈子地段:主要包括盘锦市兴隆台区及双台子区,位于下辽河断陷的中央凸起与西部凹陷接触部位,有辽中-大洼岩石圈断裂带通过,热储岩性为砂岩。

③下辽河盆地曙光-杜家台地段:属古潜山地热,热储岩性为碳酸盐岩,威远堡-盘山岩石圈断裂带从中部穿过。

④大民屯盆地大民屯-前当堡地段:该地段地温相对较高,且地质构造发育,威远堡-盘山岩石圈断裂带和辽中-大洼岩石圈断裂带汇合为一通过该地段。热储层岩性为砂岩。

⑤大民屯盆地的法哈牛地段:与沈阳市于洪区相邻,地质构造较为发育,主要为法哈牛构造。热储层岩性为沙海组四段砂岩。

⑥沈北盆地大望花台-郎家寺地段:该地段热储层为古生界和元古界的碳酸盐岩,且该地段位于两断裂构造发育和影响部位。

⑦沈北盆地道义—田义屯地段:该地段位于两断裂构造发育和影响部位,热储层为古生界和元古界的碳酸盐岩。

⑧阜新-义县盆地的阜新东梁地段:位于阜新市区西南,该地段地质构造发育,理想热储层为蓟县系雾迷山组碳酸盐岩。

⑨阜新-义县盆地的锦州地段:包括锦州市区,该地段位于锦州盆地的南部,阜新-绥中区域深部断裂由此通过,切割了锦州地幔凸起,且盆地基底埋藏浅,理想热储为雾迷山组碳酸盐岩。

⑩朝阳盆地朝阳地段:为朝阳市区及西郊地区,朝阳-药王庙断裂带由东部通过,沿此断裂曾有零星的早白垩世火山喷发和岩浆侵入。

八、结论与建议

1、结论

1)辽宁省全区分成四大地貌单元,即辽东山地、辽西丘陵山地、下辽河平原以及辽北低丘。境内地层发育较齐全,从太古界至新生界均有出露。辽宁省位于古亚洲构造域和太平洋构造域交接复合部位,区域地质构造复杂、断裂构造发育。

2)辽宁省内共有中、新生代盆地84个,其中侏罗纪盆地10处、白垩纪盆地69处、第三纪盆地4处、第四纪盆地1处。省内各地区均有盆地分布,其中辽宁西部地区有28处,中部地区有11处,而辽东地区有45处。盆地总的特征是侏罗纪时期为继承性盆地,白垩纪时期为上叠式盆地,老第三纪时期为裂谷式盆地。

3)辽宁省地热勘察工作多限于就热找热或勘察深度较浅,对中新生代盆地深部地热的勘察研究程度相对较低。

4)下辽河盆地热储地质结构模式为:明化镇组泥岩和砂岩及第四纪地层覆盖在馆陶组地层之上,导热性差,是良好的盖层。热储有多层,古生界和中上元古界海相碳酸盐岩构成本区的基底热储层,埋深较大,温度高;沙河街组及东营组的砂岩、砂砾岩为中部热储层;上部的馆陶组热储由粗碎屑砂砾岩构成,出水量1000~3000m3/d,为良好热储层。主要热源为深部幔源热,属传导型地热。

5)大民屯盆地的盖层由东北向西南厚度增加,岩性主要为第三系的泥岩、砂岩和砂砾岩,保温性较好。热储主要分为三层,上层为沙一段下至沙三段上,岩性为第三系的砂岩和砂砾岩,中间层为沙四段,岩性为砂岩和砂砾岩,埋深大于2000m。最下层热储由太古代混合花岗岩和中生界白垩系的砾岩组成。主要热源为深部幔源热,属传导型地热。

6)沈北盆地盖层由新生界第四系及第三系组成、岩性以泥岩、砂岩为主,夹钙质页岩、油页岩、砂岩、砂砾岩及煤层等中,各处厚度不均,多在500~1500m。热储层主要由中元古界长城系、蓟县系、青白口系和古生界的碳酸盐岩,以及太古界混合花岗岩的构造破碎带等构成。主要热源为深部幔源热,属传导型地热。

7)阜新-义县盆地内第四系和中生界白垩系共同构成盖层,岩性以泥岩为主,保温隔热较好。理想的热储层为蓟县系雾迷山组或长城系高于庄组的的碳酸盐岩。热储层埋深1500-2500m。主要热源为深部幔源热,属传导型地热,局部为对流型地热。

8)朝阳盆地内较薄的第四系沉积物和较厚大于1000m的中生界白垩系下统九佛堂组砂质页岩、砾岩和义县组火山碎屑岩共同构成良好盖层。而热储层为古生界和元古界硬脆性岩石层碳酸盐岩,其埋深大于2000m。主要热源为深部幔源热,属传导型地热,局部为对流型地热。

9)地热资源的存在与否决定于地下水条件和地温条件。

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