隰縣縣城地熱資源研究分析

王 健

(山西省煤炭工業廳煤炭資源地質局，山西 太原 030045)

地熱(能)資源是指能夠為人類經濟開發和利用的地球內部的熱能資源，是新能源和可再生能源中的一種。

山西是地熱資源豐富的省份之一，隰縣地處呂梁山中南部，屬地熱異常區。本次擬對隰縣縣城的地熱資源進行分析。

1 隰縣縣城周圍地熱地質背景

1.1 地 層

隰縣縣城周圍大部被第四系中上更新統和上第三系上新統所覆蓋，溝谷中有三疊系下統二馬營組零星出露。區內發育的地層由老至新為:奧陶系中統上下馬家溝組、峰峰組，石炭系中統本溪組、上統太原組，二疊系下統山西組、下石盒子組，二疊系上統上石盒子組、石千峰組，三疊系下統劉家溝組、和尚溝組、二馬營組，上第三系上新統，第四系下～上更新統。總厚度2 000 m左右。

1.2 構 造

該地區位于鄂爾多斯斷塊(山西部分南部)二級單元內，處于興縣～石樓南北向褶帶石樓暖泉褶皺束南端，離石大斷裂南段西側。

離石大斷裂是一條近南北向構造帶，斷裂以東以呂梁復背斜為主體的晉西隆起帶呈南北向展布，因此，南北向構造是控制本地區構造變形的主體構造。

離石斷裂帶分布在鄂爾多斯盆地東緣、呂梁山以西，東經111°15'附近，北起山西省興縣交樓申，南經黑茶山、峪口，繼而自離石馬頭山經金羅、中陽縣宋家溝、隰縣紫荊山、五鹿山、蒲縣黑龍關，直至臨汾峪里，綿延逾270 km，寬200～2 000 m。以東為呂梁山，以西為黃土高原。斷裂帶北段(興縣交樓申－離石)，東有太古界超基性巖呈串珠狀展布，離石以西，斷裂帶西側，有燕山期金伯利巖石出露，紫金山燕山期堿性巖漿活動亦與離石斷裂活動有關。

鄂爾多斯盆地東緣斷裂帶是地熱傳導和巖漿活動帶，深部巖漿侵入和熱力作用事件的發生，可使該區地下深處形成許多隱伏的中深成侵入巖或淺成～噴發相巖體及其伴隨的熱力構造。離石斷裂帶內部基底結構主要發育有新華夏系斷裂，基底結構呈階梯狀地塹構造。這些構造挽近時期以來活動十分強烈，致使離石斷裂帶附近地震比較頻繁，同時也為深部熱流向地表傳導提供了通道。

1.3 巖漿巖

區域范圍內的巖漿活動主要為燕山期巖漿巖，有紫金山堿性雜巖體和尖家溝金伯利巖，二者都出露在離石斷裂帶上。

根據山西省構造巖漿巖圖，距隰縣縣城東21 km離石大斷裂的東側，有界河口巖群變質基性火山巖、中元古代細粗黑云母花崗巖、中太古代片麻巖出露。

這些巖體來源深，屬幔源型巖漿巖，具多期次活動的特點。新生代構造對中生代構造有一定的繼承性，其深部至今仍有巖漿熱液間隙性活動。

1.4 水文地質

本地區位于黃河東斷凹水文地質單元東部，東西兩側受南北向離石大斷裂及其分支所控制，地表絕大部分被第四系及上第三系地層所覆蓋，發育有樹枝狀水系，均向西注入黃河。

根據含水介質的分布特征、賦存條件、水理性質和水力特征，本區地下水可分為四種類型:碳酸鹽巖類巖溶裂隙含水層組;碎屑巖類夾碳酸巖類巖溶、裂隙含水層組;碎屑巖類裂隙含水層組;松散巖類孔隙水含水層組。

河谷沖積層潛水具有多種補給來源，主要是:降水與地表洪流的入滲;區外上游地下水的徑流補給;河谷兩側孔隙水與基巖地下水的排泄補給。

2 隰縣縣城周圍地熱地質條件

2.1 大地熱流值分布

居里等溫面是反映地殼深部熱傳導過程的一個等溫面，等溫面的高低反映了地熱源的熱流值大小，所以，居里等溫面是判斷地下熱狀態的物理面。山西居里等溫面總體上是一條北東向的隆起帶，其軸線與山西斷陷盆地的軸線基本重合，中部盆地區居里等溫面埋深一般在18～20 km，盆地東西山區等溫面埋深顯著增大，隰縣縣城等溫面埋深在22 km左右。

根據山西省大地熱流值等值線與熱水點分布圖，本區大地熱流值1.5 HFU(62.8 mW/m2)左右，稍大于全球平均大地熱流值(約 1.47 HFU=61.5 mW/m2)。

根據區域熱流值高，一般表征地殼薄，居里等溫面埋深淺，深部熱狀態高的基本認識，隰縣縣城居里等溫面埋深較盆地地區大，大地熱流值較盆地地區低，深部熱狀態相對盆地地區要低。在與隰縣縣城相鄰的大地熱流值為1.5 HFU(62 mW/m2)左右的臨汾、太原盆地邊緣均有熱水點分布，預測隰縣縣城也有熱水存在。

2.2 地熱異常顯示

根據此次野外調查，在隰縣縣城東面約20 km處有1口水井，井深616 m，取水層位奧陶系中統，井底溫度28℃，出口溫度24℃，本區恒溫帶的溫度約為12℃，經推算，該井地溫梯度約3.11℃。

據隰縣下李一帶的1個鉆孔資料顯示，終孔層位太原組底部，孔深1 567.17 m，井底溫度54℃，經推算，該井地溫梯度約2.86℃。

以上水井和鉆孔資料均說明本區存在地熱異常。

2.3 儲熱條件

儲熱條件必須具備保溫層、熱儲層、熱源和熱流體通道四個要素。

1)保溫層。根據以上資料分析，隰縣縣城內巨厚的三疊系、二疊系、石炭系地層隔水、隔熱作用相對良好。據洪洞地熱資源普查資料證實，這套地層是較好的隔熱層。根據區域資料推算，本區隔熱層厚度約1 695 m。

2)熱儲層。隰縣縣城位于離石大斷裂南段西側，離石大斷裂東部大面積灰巖出露，為地下水的補給創造了良好的地質條件。本區地下水接受東部側向補給，距補給區較遠，埋藏較深，水流滯緩，使得地下熱能得以聚集，為本區儲熱層，總厚度約405 m。

3)熱源。隰縣縣城位于離石大斷裂南段西側，已有資料表明，區內大地熱流值為62.8 mW/m2，稍大于全球平均大地熱流值。

4)熱流體通道。隰縣縣城位于離石大斷裂南段西側，離石大斷裂呈北北西向，向南延伸直至臨汾盆地。大部分地區被第四系覆蓋，地層產狀多直立，以至倒轉向東側，影響范圍可達2 km。斷距仍表現為中部斷距大，兩端斷距小，離石大斷裂屬巖石圈斷裂，形成了溝通熱源和熱水活動的通道。

3 結論

從隰縣縣城保溫層厚度分析，恒溫層埋深按100 m，恒溫按12℃計，每百米地熱增溫按異常起始值3℃計，在地下2 200 m深的含水層內地熱溫度約應為:12℃ +(2 200－100)÷100×3℃ =75℃。

考慮到隰縣縣城內儲熱條件，推測其地熱梯度會大于3℃，隰縣地熱井含水層內地熱溫度會大于75℃。考慮深度損耗因素，出口溫度應為50℃左右。

根據《地熱資源地質勘查規范》GB/T11615－2010，該地熱田溫度分級應屬溫熱水(40℃≤t＜60℃)，可用作醫療、洗浴、溫室等。勘查類型屬二類一型，即:中低溫地熱田(Ⅱ)，熱儲呈層狀，分布面積廣，巖性、厚度穩定，構造條件比較簡單(Ⅱ－1)。

從上述條件可見，隰縣縣城附近有著良好的地熱資源和開發利用潛力，可以產生巨大的經濟效益和社會效益。

［1］武鐵山，郭立琴.山西省巖石地層［M］.北京:中國地質大學出版社，1997:275－283.

［2］武鐵山.山西省區域地質志［M］.北京:地質出版社，1989:341－348.