蔚縣北洗冀地熱異常區熱儲特征分析

王國晨　夏華宗　李貝德

【摘 要】本文基于《張家口地熱資源分布規律與開發利用研究》項目，對蔚縣盆地北洗冀地熱異常區中地熱水的分布特征、補給特征、存儲特征等進行了論述，建立了該異常區的地熱水生、儲、蓋模型，對進一步研究蔚縣盆地地熱水特征有很好的借鑒作用。

【關鍵詞】蔚縣盆地；地熱異常區；熱儲特征

1 地熱資源分布特征

北洗冀地熱異常區位于蔚縣盆地東部，松枝口—左所堡斷層與壺流河斷層交匯部位，其東側為自南向北流淌的壺流河，與地熱異常區走向基本一致；西側為廣袤的蔚縣盆地。全區共有自流井20余眼，面狀泉2處，井（泉）口溫度12.2°～33.4°，單井最大自流量達151m3/h，異常區總流量超過7000m3/d。

圖1 北洗冀地熱異常區地質構造圖

圖2 北洗冀地下水的δD和δ18O值

2 地熱水的流動特征

2.1 補給源

整體上看，北洗冀異常區位于蔚縣盆地地勢較低處，地表水自上游匯入壺流河，在該區附近形成地表水匯集區；盆地周邊山體基巖裸露，巖體破碎，斷裂發育，為地表水向下滲流創造的有利條件；據鉆孔揭露，蔚縣盆地自西向東基巖埋深逐步加大，西部地表水下滲后也可通過地下徑流的方式匯集至異常區附近。

另外，大氣降水δD―δ18O關系研究表明（魏菊英，1988），大氣降水同位素組成的一個重要特點是δD和δ18O值之間有明顯的線性關系（H.Craig，1961）即全球大氣降水Craig曲線。對比異常區兩口自流井的δD、δ18O同位素測試結果顯示（圖2），氫、氧穩定同位素濃度的數據點均分布于該曲線附近。

2.2 地熱水流動途徑

根據區域地質資料分析，異常區上游壺流河斷裂為該區域地下水提供了縱向上的運移通道，在重力作用驅動下，補給區地下水由盆地周邊向中下游徑流排泄至北洗冀異常區附近。其次，據《張家口地熱資源分布規律與開發利用研究》報告，蔚縣盆地下伏奧陶系灰巖巖溶水發育，巖溶水的儲存、徑流與排泄規律受碳酸鹽巖巖溶的發育程度、構造的性質及其格局的制約；其中，北、北西向巖溶水在壺流河斷裂一帶匯流，形成了局部的匯水區；巖溶水接受補給后，在含水層區域隔水底板形態的支配下，由西北向東南流動。

3 異常區地下水熱儲特征

3.1 熱源

地下水在深循環或區域地下水流動過程中，通過下部的熱傳導以及熱對流的形式獲得熱量。從地震物探資料分析（祝治平等），蔚縣至天鎮區域存在2～3個低速帶，推測為深部巖漿巖活動或巖漿巖包裹體，巖漿巖活動會造成該區域地溫梯度升高或是直接加熱深部循環水。據鉆孔揭露，該區域寒武系灰巖埋深約455m，在區域斷裂松枝口—左所堡斷層西側，寒武系灰巖地層呈現隆起現象，其與冀西北1：20萬水文地質普查中物探資料及蔚縣電法物探資料的高值閉合曲線相一致，該隆起由北向南標高逐漸降低，與地熱水異常范圍形狀大致相當。因此，蔚縣盆地地熱水熱源可能為來自上幔或深部巖漿巖活動，對上覆地層加熱所引起的局部地溫異常。

3.2 熱儲層

從區域資料分析，該區域薊縣系白云巖為熱儲儲層，這與前人（魏洪章、河北省地礦局第三地質大隊、張正上等）研究一致。但通過對整個蔚縣盆地地熱異常分析來看，深部薊縣系白云巖應該為熱儲層，但是從調查的鉆孔（2013年）以及水文地質情況分析，北洗冀地熱異常區的熱儲層在下更新統沖積、湖積松散層下部的砂礫石層，水量大，溫度較高。因此，認為北洗冀地熱異常區熱儲層為薊縣系白云巖基巖破碎帶和下更系統砂礫石層兩個熱儲層，且兩個熱儲層存在水力聯系斷裂通道。北洗冀異常區下部奧陶系灰巖缺失或是很薄，次生斷裂發育，侏羅系、寒武系富水弱，相對隔水，斷裂帶能夠直接溝通薊縣系白云巖與下更新統砂礫石層，地熱水上升與冷水混合后形成。

北洗冀地熱異常區的下更新統砂礫石層埋深在200～250m左右，上部有厚厚的粘性土作為蓋層，形成很好的保溫層。下部為基巖隆起帶，造成基巖隆起部位與兩側第四系直接接觸，阻斷了該隆起部位與周邊的順循環交換。再加上在次生斷裂的控制，該區域形成沿隆起帶的長條形下更新統熱儲層。綜上所述，北洗冀地熱異常區存在薊縣系白云巖和下更新統砂礫石層兩個熱儲層，埋藏較淺，富水性好，承壓力較大，具有很好的蓋層，是較好的熱儲層。

4 地熱水的

綜合分析，北洗冀地熱水是接受遠程大氣降水補給，沿斷裂、裂隙、破碎帶滲入地下，深循環過程中，受巖漿巖活動加熱以后，沿斷裂、裂隙上升至薊縣系白云巖層狀裂隙帶內，在強大的承壓力作用下，又通過斷裂、裂隙上升至下更新統砂礫石層中，與淺層冷水混合形成，或透過第四系天窗以泉的形式出露地表或存儲于地下被鉆孔揭露。

[責任編輯：楊玉潔]