河南省鄧州市地熱資源研究

韓建秀，謝淑靜

(河南省南陽市節水辦公室，河南 南陽473060)

河南省鄧州市地熱資源研究

韓建秀，謝淑靜

(河南省南陽市節水辦公室，河南 南陽473060)

運用地熱地質理論，初步研究了鄧州市城區地熱地質背景、重力場特征、地熱資源的分布和形成條件，著重劃分了區域地下熱水(礦水)賦存層位，評價了地熱流體質量。

地熱資源;賦存特征;開發利用;鄧州市

地熱集熱、礦、水于一體，具有多種用途和較高的開發利用價值，可用于發電、供熱、供暖、醫療、洗浴、康樂、水產、溫室等方面。近幾年，我國地熱資源的勘探開發和利用，從質到量都取得了長足的進步，中低溫地熱資源直接利用量世界之首，高溫地熱發電量排在世界第14位，取得了較好的經濟、社會和環境效益。

鄧州市地處河南省西南部，位于南陽斷陷盆地沉降的中心地帶。繼有關部門在河南油田和南陽市城區成功鉆遇地熱資源后，鄧州市于1999年開展城區地熱的勘探開發工作，取得了豐富的地熱地質、水文地質和地球物理勘探資料。

1 地熱地質背景

南陽斷陷盆地的地質環境與賦存有豐富中低溫地熱資源的我國華北中、新代沉積盆地相似。

1.1 地殼深部構造

鄧州市地殼深部構造比較復雜，主要表現為該區基底起伏較大，上部地殼底界面、地殼界面(莫霍面)、居里等溫面等形態復雜，深大斷裂切割嚴重。鄧州市位于新野地殼界面隆起的西北部，淅川—南陽居里面隆起的南側，地殼界面和居里面深度分別為34.05 km和33.7 km。

1.2 區域地質構造

鄧州市城區位于南陽—襄樊坳陷的次級構造單元—南陽斷陷的中心地帶，處在秦嶺緯向構造系與華夏類型構造復合部位。

南陽—襄樊坳陷是迭置在秦嶺褶皺系之上的近南北向的中新代坳陷，南陽斷陷位于該坳陷的北部，斷陷南為新野凸起，斷陷內沉積了巨厚的上白堊統至第四系的陸相碎屑物，基底主要為元古界、古生界變質巖、沉積巖、火山巖等。

區內秦嶺緯向構造系南秦嶺褶皺帶于鄧州市西部沒入南陽凹陷，華夏類型構造北東向南陽斷裂帶在鄧州市城區東側穿過。

鄧州市西北部與內鄉、鎮平交界處見有加里東晚期最晚形成的花崗斑巖侵入體。

1.3 斷裂構造

區內斷裂構造比較發育，主體斷裂構造為北西向和北東向，斷裂多為高角度正斷層，其中北東向斷裂兼有平推性質，規模較大的斷裂控制斷陷的形成、發展和沉積。

1.3.1 北西向斷裂

1)木家埡—內鄉深大斷裂帶

該斷裂自西峽縣的木家埡經內鄉隱伏于鄧州市北部盆地中，向東經桐柏延伸至商城，斷裂帶走向280°～310°，淺部傾角陡，深部傾角緩，為滑動的鏟式斷裂。斷裂面北傾，傾角35°～85°，深部位置向北平移了20～50 km，西窄東寬。斷裂帶寬數百米—千余米，沿斷裂帶常發育一系列近東西向延伸的加里東期基性巖和燕山期中酸性小侵入體。該斷裂帶是南北秦嶺的分劃斷裂，是一條長期活動、性質多變、規模較大的殼圈斷裂。

2)夏集—大王集—羅莊斷裂帶

該斷裂為一北西向隱伏壓性斷裂，傾向南西，東起夏集向西經大王集、羅莊南延至內鄉靈山，長約25 km。斷裂規模較大，影響較深，具多期活動特征，斷裂形成于喜山期，新生代以后又有活動。在內鄉靈山頭一帶有溫泉出露。

3)F1斷裂帶

該斷裂位于新野凸起北側，基本沿凸起邊界分布，為隱伏斷裂，全長105 km。新野以東呈近東西向，新野以西呈北西西向，傾向北。該斷裂以壓性為主，形成于喜馬拉雅構造期，長期活動，控制了南陽坳陷的規模。

1.3.2 北東向斷裂

1)南陽斷裂帶(F3)

該斷裂帶位于南陽、鄧州的東側，呈北東向展布，傾向北西，橫貫南襄盆地，為一規模較大的隱伏線性構造，長度大于150 km。該斷裂帶切割康氏面，在南陽市附近傾角較陡，鄧州近側傾角較緩，斷裂兩側構造活動差異明顯。該斷裂形成于新生代，是一長期活動的新構造，近代有弱的地震發生。

2)F5、F6斷裂

F5、F6斷裂為隱伏構造，呈北東向延伸，長度分別約為30 km和22.5 km，斷裂形成于新生代，切割北西向的F1斷裂。

1.4 地層

鄧州市區的主要沉積物為中、新生代，根據區域內的鄧淺1、鄧淺2、鄧淺3、鄧淺4和南7號鉆孔資料，主要地層為:

上第三系:上新統鳳凰鎮組(Nf)由一套藍灰色礫巖、砂巖與泥巖的交互層組成，以湖積為主，形成多重旋回，底板埋深200～700 m。

下第三系:下第三系為凹陷主要沉積層，南陽盆地最厚約4 800 m，為一套紅黑紅、粗細粗的砂巖與泥巖為主的交互沉積，構成一個完整的沉積旋回，鄧州市區厚度3 000 m左右。下第三系劃分為漸新統廖莊組(E3l)、上始新統核桃園組(E2h)、中始新統大倉房組(E2d)和下始新統玉皇頂組(E2y)。

白堊系:上統胡崗組(K2h)為紫紅色含礫砂巖夾灰白色砂礫巖，底部為淺灰色厚層礫巖，厚度25～517 m。該組地層不整合于元古界變質巖、火成巖古老基底之上。

2 區內重力場特征及其地質解釋

在重力異常平面圖上，重力場南高北低，場值變化梯度較大，見圖1。在市政府—萬花樓以北一帶重力異常場值最低，發育有呈北西向展布的封閉重力異常，異常帶的北東側重力場值逐步抬升。重力場這一特征，反映出鄧州市區一帶基底南北淺，中部為一北西走向的負地形，市區位于負地形南部邊緣的舒緩斜坡帶上。

圖1 河南省鄧州市布格重力異常平面圖

在以市區為中心的重力異常圖上，重力場呈同形同向扭曲、局部膨大特征，是隱伏的具有一定埋深的次級斷裂的反應。在該區共發現四條斷裂，其中北西向斷裂一條，北東向斷裂三條，斷裂性質為正斷層(見圖2)。兩組構造的交匯部位應是地熱勘探開發的有利地區，在開發規劃上應予重視。

建立鄧州市城區地質—地球物理模型，反演擬合，推斷本區基底為白堊系，區域重力場主要反映了白堊系頂界面的起伏情況。

3 地熱鉆探

3.1 地層

鄧熱1號地熱探采井位于鄧州市自來水公司院內，井深980 m，揭露地層自上而下為:

第四系中、上更新統(Q2+3):為沖洪相松散堆積物，含水砂層累計厚度41.0 m。

第四系下更新統(Q1):為一套灰綠色、灰白色、灰黃色、黃褐色雜色粘土、亞粘土與灰白色、黃褐色中粗砂層互層松散堆積物，具多期次沉積旋回特征，其特點是每個沉積旋回下部為粗顆粒砂層，上部為粘性土層。含水砂層累計厚度大于40 m。

上第三系(N):為一套半膠結砂巖、砂礫巖、泥巖互層地層。砂巖暗褐色、黃褐色，成巖程度差，較疏松;泥巖較致密、堅硬。上第三系含水砂巖層累計厚度大于90 m。

下第三系(E):下第三系未揭穿。在鉆探深度內，為一套黃褐色、棕紅色泥巖與灰黑色、暗褐色含礫粗砂巖、砂礫巖互層地層，該套地層致密堅硬，成巖明顯，深度在771～980.6 m，揭露砂巖層累計厚度大于120 m。

3.2 抽水試驗及水質分析結果

地熱井取水層段為下第三系砂巖、砂礫巖層。經試水，降深62.86 m，涌水量1 441.2 m3/d，井口出水溫度40℃。熱水 PH 值 6.85，硫酸鹽含量 65.4 mg/L，氯化物含量 20.0 mg/L，氟化物含量 0.95 mg/L，總硬度 372.9 mg/L，碘化物含量6.42 ug/L，重金屬離子未檢出，符合生活飲用水衛生標準。

3.3 地溫梯度

鄧州市區多年平均氣溫15.2℃，賦存于第四系中、上更新統的淺層地下水埋深15～20 m，其多年平均水溫穩定在17.5℃，基本顯示出了本區常溫帶(層)特征。故以常溫帶(層)埋深20 m，常溫帶溫度17.5℃為基準，以大流量汲取地熱水時井口出水溫度近似代表井底溫度，推算得地溫梯度為2.646℃/100 m(推算值比實際值可能稍低)。

4 地熱資源賦存層位分析

按《地熱資源地質勘查規范》(GB11615－89)，以水溫、水質利用為劃分標準，在埋深2 000 m深度鄧州市城區地熱資源，可劃分為四個賦存層位。

4.1 上第三系溫水賦存層位(段)

該套含水層富水性較好，水溫25℃ ～30℃，地下水礦化度400～600 mg/L，水質符合《生活飲用水衛生標準》(GB5749 －2006)，鍶和偏硅酸的含量(鍶 0.89 mg/L，偏硅酸42.9 mg/L)超過《飲用天然礦泉水》(GB8537－2008)。目前南陽市、河南油田在該層段施工了近10眼深井，經測試，單井出水量在1 500 m3/d左右，單位涌水量一般為6～9 m3/h·m，層段底部的水溫36℃ ～40℃。該層段的顯著特點是底部的厚層底礫巖，區域上分布很廣，地下水儲量豐富。

該套含水層埋藏深，水質好，水溫高，地下水靠盆地邊緣含水層露頭補給，補給距離遠，水質動態穩定，是今后開發優質礦泉水和低溫地熱水的有利層段。

4.2 下第三系溫水賦存層位(600～1 000 m)

鄧熱1號地熱井開采本層段地下水，水溫30℃ ～40℃，單井出水量600～1 500 m3/d。該層段的水質等指標如前所述。

4.3 下第三系溫熱水賦存層位(1000～1 500 m)

該層段水溫40℃ ～60℃。據石油勘探資料分析，該層段單井涌水量500 m3/d左右。溫熱水水化學類型在重碳酸鹽型—氯化物型水之間變化，礦化度大于1 g/L，推測水質符合醫療熱礦泉水標準。

4.4 下第三系熱水賦存層位(1 500～2 000 m)

該層段主要由核桃園組地層組成，水溫60℃ ～80℃，單井出水量500 m3/d左右，熱水水化學類型以氯化物型水為主，礦化度較高，碘、溴等離子含量較高，水質推測符合醫療熱礦水標準。(河南油田地熱實驗井，井深1 886 m，井底水溫87℃，地下水礦化度9.24 g/L，含水層滲透系數0.029 m/d。)該層段為開發高溫地熱水的主要取水層段。

上述4個地下熱水(或礦水)賦存層位頂底板均分布有層位穩定的厚層粘性土或粘土巖，使各熱儲層成為獨立的地下水系統，各熱儲層水力聯系基本為同層水平聯系。

5 結語

1)在2 000 m深度內，鄧州市城區地熱田屬沉積盆地埋藏型低溫地熱田，地熱資源類型為自然增溫型。

2)鄧州市城區地下熱水具有多層、承壓、層位穩定的特點，可滿足不同的用途，地熱資源具有廣闊的開發利用前景。

3)鄧州市城區地熱資源勘探研究的程度較低，開發處于起步階段，有待于進一步工作，查明地熱資源的賦存及其開發利用前景，為地方經濟發展做出貢獻。

4)按照“分層開采、梯級綜合利用”原則，制定地熱開發利用規劃，提高綜合利用水平，禁止不同熱儲層混合開采。

［1］田庭山，李明朗等.中國地熱資源及開發利用［M］.北京:中國環境科學出版社.2006.

［2］河南省地質礦產局.河南省區域地質志［M］.北京:地質出版社.1989.

［3］王寶玉.河南省地熱資源開發利用現狀及展望［J］.河南地質.1998.16(2).

［4］李清林等.南陽市區地熱資源及成因探討.河南地質［J］.2001.19(3):176～183.

Study on Geothermal Resources in Dengzhou of Henan province

HAN Jian－xiu，XIE Shu－jing
(Water saving office of Nanyang，Henan Province，Nanyang 473060，Henan)

Based on geothermal geological theory，the paper studies geothermal geologic setting，features of gravitational field，and distribution and formation conditions of geothermal resources under the urban area of Dengzhou city，determines horizons of regional thermal water(mineralized water)，and evaluates the quality of thermal fluids.

Geothermal resources;accumulation characteristics;development and utilization;Dengzhou city

TK521+.33

A

1004－1184(2012)03－0021－03

2012－03－12

韓建秀(1966－)，男，河南新野人，高級工程師，主要從事城市節水及水資源研究與管理工作。