山東省蓬萊市艾山地區(qū)地?zé)豳Y源開發(fā)前景分析

劉 哲，尉小永，郭 帥，馬靜晨，苗占山，王 治

（北京市地質(zhì)工程勘察院，北京 100048）

山東省蓬萊市艾山地區(qū)地?zé)豳Y源開發(fā)前景分析

劉 哲，尉小永，郭 帥，馬靜晨，苗占山，王 治

（北京市地質(zhì)工程勘察院，北京 100048）

在資料收集、野外地質(zhì)、地溫調(diào)查及現(xiàn)場地面物探工作的基礎(chǔ)上，對山東省蓬萊市村里集鎮(zhèn)黃泥溝村地區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)條件進行綜合研究，分析了地?zé)豳Y源的開采前景，目的是基本查明工作區(qū)內(nèi)的斷裂構(gòu)造、地層層序、熱儲分布、熱儲埋深、熱儲溫度，預(yù)測地?zé)峋某删畻l件，為地?zé)豳Y源開發(fā)利用總體規(guī)劃及進一步勘探提供依據(jù)。分析內(nèi)容包括地質(zhì)構(gòu)造條件、地溫場特征、地球物理特征以及熱儲特征。認(rèn)為工作區(qū)具備開發(fā)地?zé)豳Y源的前景條件，地?zé)峋删疃仍?500m左右時可獲得30℃～40℃的熱水。建議投入施工一眼探采結(jié)合井，井深設(shè)計1500m，井位選擇于1000～1200m鉆遇NE向斷裂下盤，可獲得較完善的地?zé)豳Y源賦存信息。

泥石流；遙感解譯；綜合評分法

0 引言

蓬萊市位于山東省東北部、煙臺市境北部，是山東歷史文化名城，旅游資源十分豐富。近年來，隨著城市化進程的不斷加大，使得旅游業(yè)的發(fā)展迅速向內(nèi)陸延伸，位于蓬萊市南部的艾山風(fēng)景區(qū)作為旅游開發(fā)的重點新區(qū)，亟待對該區(qū)開展地?zé)豳Y源的前期勘查工作。本次研究工作的重點為艾山風(fēng)景區(qū)北部村里集鎮(zhèn)黃泥溝村地區(qū)。

1 區(qū)域地質(zhì)背景

（1）大地構(gòu)造單元

工作區(qū)位于三級構(gòu)造單元膠北隆起內(nèi)，膠北隆起是膠遼臺隆的組成部分，其基底變質(zhì)巖受到晚中生代構(gòu)造——熱事件的強烈改造，巖漿活動十分頻繁，形成大型的侵入巖基（山東省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1991；傅美蘭，1985）。工作區(qū)正處于其中的偉德山超單元巖體中。

（2）地層特征

工作區(qū)內(nèi)巖漿巖十分發(fā)育，形成時代包括新太古代、古元古代、新元古代和中生代，巖性以各類花崗巖為主。其中太古宙和元古宙巖漿巖主要分布于山坡中下部及山體外圍，中生代巖漿巖多分布于山體上部。

工作區(qū)附近出露巖漿巖主要為侵入巖，包括燕山晚期偉德山超單元牙山亞超單元虎頭石單元細粒二長花崗巖（wHtηγ53）、通天嶺單元中粗粒二長花崗巖（wTηγ53）及任家溝單元疏斑狀中粗粒二長花崗巖（wRηγ53）。

（3）構(gòu)造特征

艾山地區(qū)主要構(gòu)造為棲霞復(fù)背斜和招遠至棲霞間密集分布的NNE向斷裂群以及與之交匯的NW向斷裂。構(gòu)造線的總體走向與歐亞板塊和太平洋板塊邊緣的營力效應(yīng)一致，本區(qū)板內(nèi)構(gòu)造受板緣構(gòu)造活動的控制。NE向和NNE向斷裂大部分以壓性和壓扭性為主，NW和NNW向斷裂大多以張性或張扭性為主（王志才等，2006；杜國云，1995）。

由圖1可以看出，一條NE向斷裂在工作區(qū)西北部穿過，且工作區(qū)南部發(fā)育了一條NW向的斷裂，與NE向斷裂交匯。斷裂構(gòu)造是控制魯東地區(qū)溫泉地?zé)岙惓５闹鲗?dǎo)性構(gòu)造，斷裂構(gòu)造不僅構(gòu)成了大氣降水、地表水入滲和地?zé)崴雎兜耐ǖ溃以跍厝獏^(qū)2組或2組以上斷裂的交匯部位，控制了溫泉地?zé)岙惓５目臻g范圍及地?zé)岙惓７秶拈L軸方向。

工作區(qū)以南艾山溫泉，就是受此NNE斷裂控制，招遠—棲霞一帶的溫泉多出露于斷裂構(gòu)造發(fā)育的花崗質(zhì)侵入巖中或花崗質(zhì)侵入巖與新太古代變質(zhì)地層的接觸帶處。

圖1 艾山地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造圖Fig.1 The geological structure map of Aishan area

2 地?zé)岬刭|(zhì)特征

2.1 地溫場特征

（1）大地?zé)崃髦?/p>

從大地構(gòu)造上看，工作區(qū)所處的膠東半島屬于華北板塊的一部分，其地?zé)釤崃髦蹬c膠遼臺隆區(qū)相當(dāng)，其平均值為47.155mW/m2。據(jù)陳墨香等人在黃縣第三系盆地中測得該區(qū)熱流值為62.587mW/m2，黃縣第三系煤系地?zé)嵩鰷芈蕿?.4℃/100m（陳墨香等，1994）。從側(cè)面反映出膠東半島有一個相對高的地?zé)崃髦担蔀闇厝雎兜牡責(zé)岜尘啊?/p>

（2）地溫場垂向特征

淺層地溫普查是尋找地?zé)豳Y源的一種基礎(chǔ)方法，通過淺層的溫度變化，可以反映深部地?zé)釡囟鹊囊恍┬畔ⅲ瑥亩鵀檫M一步地?zé)峥辈楣ぷ魈峁┮罁?jù)。此次井溫普查工作測溫期間蓬萊市平均氣溫為10℃，測溫時間段均為10：00-15：00。測量儀器為靈敏電阻和單臂電橋，共完成測溫點15個。根據(jù)A1、A2和A10井的測溫數(shù)據(jù)，工作區(qū)常溫帶位置在埋深30m左右，背景溫度定為15℃較為合適。隨深度增加溫度有所升高，計算增溫率取A1、A6和A10井地溫梯度的平均值，經(jīng)計算，30m以深地層的增溫率為1.0℃/100m。

（3）地溫場平面特征

根據(jù)本次測溫數(shù)據(jù)，結(jié)合工作區(qū)地質(zhì)條件，繪制出工作區(qū)及其附近地區(qū)10m埋深溫度等值線圖（圖2），圖中較清楚的反映出工作區(qū)附近的地溫場平面分布規(guī)律。在工作區(qū)北部郝家村附近的A1、A7地?zé)峋瑴囟仍?2.2℃～29.7℃之間，井位位于圖1地質(zhì)圖上顯示的兩條斷裂交匯處，且井深在500m以上，溝通了地表與深部構(gòu)造的溫度聯(lián)系，所以溫度較高。工作區(qū)東北側(cè)A10、A6、A11、A12井，溫度在16.1℃～16.5℃之間，工作區(qū)內(nèi)及其周圍的A3、A4、A5、A13井，溫度在15.3℃～15.6℃之間，工作區(qū)西南側(cè)A15井，溫度為14.5℃。將相近溫度的井位連線，得出圖2所示溫度等值線，該等值線較清晰的反映出工作區(qū)附近地區(qū)地溫隨NE向斷裂的分布規(guī)律，即地溫由東北向西南逐漸降低。

圖2 艾山地區(qū)10m埋深溫度等值線圖Fig.2 The 10m depth temperature contour map of Aishan area

2.2 地球物理特征

為深入研究工作區(qū)附近地?zé)豳Y源的分布、埋藏條件、含水層的富水性，且得到較準(zhǔn)確的結(jié)果，根據(jù)區(qū)域地質(zhì)特征及現(xiàn)場情況，本次補充了音頻大地電磁法（AMT）的地面物探工作。本次AMT工作采用加拿大鳳凰公司生產(chǎn)的V8電法工作站，共布設(shè)東西向測線5條，點距40m。

通過本次物探工作，大致查明了區(qū)內(nèi)巖漿巖的發(fā)育情況，經(jīng)野外實地踏勘，其與實地地質(zhì)情況相吻合；在工作區(qū)內(nèi)推斷隱伏斷裂兩條，即F1、F2。其中斷裂F1為區(qū)內(nèi)新推斷裂，可能是圖1中工作區(qū)東南部NW向斷裂的延長線，也可能是斷裂F2的次生斷裂構(gòu)造；斷裂F2為區(qū)內(nèi)已知NE向斷裂，為區(qū)內(nèi)主要的導(dǎo)水導(dǎo)熱通道。從工作區(qū)通過的已知NE向斷裂在物探成果中顯示較為清晰，此次物探工作查明了該斷裂在工作區(qū)內(nèi)的空間展布特征（圖3）。

2.3 熱儲特征

綜合區(qū)域地質(zhì)資料，野外地質(zhì)調(diào)查及物探工作，從地?zé)崽镄纬傻乃拇笠貙ぷ鲄^(qū)的熱儲特征進行探討：

（1）熱源

地?zé)釤嵩词侵傅責(zé)岬闹苯觼碓础９ぷ鲄^(qū)位于膠東半島魯東隆起區(qū)，雖無古生代蓋層沉積，但中生代以來，該地區(qū)地質(zhì)活化，白堊紀(jì)末期強烈活動，廣泛出露印支—燕山期的熱導(dǎo)率高、滲透性強的花崗巖，而膠東溫泉主要出露于上述巖體以及巖體與圍巖侵入接觸部位。大量巖漿巖從上地幔侵入到地殼上部，帶來了巨大的熱量，本區(qū)新生代以來巖體不斷隆起，使深部的熱量繼續(xù)隨巖體向地表運動，新生代巖漿活動也向地殼上部提供一定熱量（厲愿，2012）。中酸性侵入體和周圍的膠東群變質(zhì)巖均為結(jié)晶巖，且深部沒有大規(guī)模和地表連通性好的含水層存在，主要靠固體傳導(dǎo)向大氣中散發(fā)，有利于地?zé)岬谋４妫?dāng)有深大斷裂與地下聯(lián)通后，地?zé)岜銜財嗔焉仙纬傻責(zé)岙惓！Ｒ虼耍ぷ鲄^(qū)屬于斷裂帶導(dǎo)熱型熱源，斷裂切割的深度較大，與深部熱源溝通，是理想的熱源之一。

圖3 音頻大地電磁法物探成果圖Fig.3 The geophysical prospecting results map of AMT

（2）熱儲層

熱儲層主要是指滲透性好的孔隙，裂隙巖層以及構(gòu)造裂隙巖層，并在其中賦存有豐富的地下熱水。工作區(qū)地層為燕山晚期二長花崗巖層，該巖層質(zhì)地脆硬，加上后期構(gòu)造活動的改造，巖石裂隙發(fā)育，且為非層狀巖石，巖體中的裂隙具有突出的平直性和透水性，有利于大氣降水的補給和地下熱水的賦存。因此，工作區(qū)熱儲層為構(gòu)造裂隙發(fā)育的二長花崗巖地層，屬于帶狀熱儲層。

（3）熱儲蓋層

熱儲蓋層主要由一套透水性不好或不透水的巖層組成，直接覆蓋在熱儲層之上，起到隔熱保溫的作用。由于工作區(qū)熱儲層上部缺少膠結(jié)程度好、導(dǎo)熱性差的沉積巖層，所以工作區(qū)屬于開放型水熱系統(tǒng)。因此為保證熱儲層內(nèi)地?zé)崴疁囟炔皇苡绊懀璺夤躺喜坷渌貙樱怪蔀檩^好的熱儲蓋層。

（4）導(dǎo)熱導(dǎo)水構(gòu)造

導(dǎo)熱導(dǎo)水構(gòu)造是指為深部熱流和地下水的運移和分布提供通道和空間條件的構(gòu)造。根據(jù)全球熱流統(tǒng)計資料顯示，全球熱流的分布與地質(zhì)構(gòu)造有著密切關(guān)系。在構(gòu)造活動相對穩(wěn)定的地區(qū)，地?zé)崃髦递^低：而在構(gòu)造活動較強烈的地區(qū)，地?zé)崃髦祫t較高。同時，就地?zé)岙惓^(qū)（帶）的分布來看，多數(shù)情況下是由于地下熱水通過斷裂系統(tǒng)上涌而形成地?zé)岙惓＃虼耍責(zé)釛l件的主要控制因素是斷裂。

結(jié)合區(qū)域地?zé)岬刭|(zhì)資料分析得出，該區(qū)域出露的溫泉多集中分布在棲霞復(fù)背斜，復(fù)背斜核部長期向上拱起遭受強烈風(fēng)化剝蝕，廣泛出露前寒武系基底巖石以及花崗巖體。在背斜構(gòu)造形態(tài)下，上窄下寬的“屋脊式”，有利于熱流側(cè)向運移，發(fā)生折射和再分配，向背斜軸部或核部集中，使背斜構(gòu)造沿軸跡方向形成高熱流異常帶，而溫泉的具體出露部位受斷裂和巖漿侵入體的控制。縱觀區(qū)域已有的溫泉，皆出露于復(fù)背斜核部的NNE或NE向斷裂（多為高角度斷層）與NNW或NW向斷裂構(gòu)成的X型構(gòu)造交匯處。這些地方構(gòu)造裂隙十分發(fā)育，巖石破碎，成為溫泉出露最為有利的條件，不同時代和性質(zhì)的斷裂構(gòu)造及其組合對于溫泉的形成和出露具有主導(dǎo)性的控制作用，局部上形成控泉構(gòu)造。

由區(qū)域地?zé)岬刭|(zhì)資料表明，通過艾山溫泉的斷裂構(gòu)造穿過工作區(qū)，為地?zé)岬膶?dǎo)熱導(dǎo)水構(gòu)造。在工作區(qū)北側(cè)約4km的郝家村和站馬張家村，新開鑿了兩眼地?zé)峋粤骶跍囟燃s30℃。兩眼地?zé)峋鞘軆蓷l不同走向的斷裂控制，即郝家村西側(cè)的NNE向斷裂和鄧格莊至郝家的NW向斷裂，在兩條斷裂的影響下地層較破碎，有利于地?zé)豳Y源的形成。由此可見，工作區(qū)正處于斷裂的影響帶內(nèi)，符合區(qū)內(nèi)溫泉與構(gòu)造的關(guān)系。

3 地?zé)豳Y源開發(fā)利用前景

3.1 開發(fā)利用情況

該區(qū)地?zé)豳Y源主要分布在花崗巖地區(qū)斷裂構(gòu)造帶交匯部位，多屬斷裂構(gòu)造控制的對流型中低溫地?zé)豳Y源，主要熱儲層（帶）是由斷裂構(gòu)造形成的、具有高滲透率、不同時期的花崗巖破碎體。地?zé)崽锕灿?處，分別是溫石湯地?zé)崽锖桶綔責(zé)崽铩?/p>

溫石湯地?zé)崽飳儆谧匀怀雎兜乇淼牡責(zé)釡厝鏊疁囟?0℃～52℃，出水流量可達1000m3/d；艾山湯地?zé)崽铮勺缘叵聝汕Ф嗝祝鏊疁囟?2℃，含有豐富的氟、偏硅酸、鋰等礦物質(zhì)和鐳、鈾等微量元素，具有很高的理療價值。此外，郝家村和站馬張家村，新開鑿了兩眼地?zé)峋?000～1200m，自流井口溫度約30℃。

3.2 前景分析

工作區(qū)地?zé)嵯到y(tǒng)屬中低溫深循環(huán)對流型，略微偏高的大地?zé)崃魇瞧渲饕獰嵩矗乇硭堑叵聼崴难a給水源，地下水通過發(fā)育在花崗巖中的斷層或斷裂破碎帶，下滲和深循環(huán)對流，在徑流過程中不斷吸取圍巖熱量成為熱水，沿斷裂上升過程中，與地下淺部裂隙水混合而成為化學(xué)成分各異、溫度高低不等的溫泉水（圖4）（張云吉等，1999）。

圖4 艾山地區(qū)地?zé)豳Y源形成模式圖Fig.4 The geothermal resources formation pattern map of Aishan area

從地?zé)崽镄纬傻乃拇笠貋砜矗ぷ鲄^(qū)具備開發(fā)利用地?zé)豳Y源的前景條件。熱源為斷裂帶導(dǎo)熱型，熱儲層為構(gòu)造裂隙發(fā)育的二長花崗巖帶狀熱儲，熱儲蓋層為封固完好的二長花崗巖地層，導(dǎo)熱導(dǎo)水?dāng)嗔褳橥ㄟ^工作區(qū)的NE向斷裂。通過分析整理工作區(qū)附近地?zé)豳Y源的開發(fā)利用情況，認(rèn)為工作區(qū)成井深度在1500m左右時可獲得30℃～40℃的熱水。

4 結(jié)論

本次工作所提出的地?zé)豳Y源開發(fā)利用條件，是通過地質(zhì)調(diào)查、地溫調(diào)查、物探工作成果進行推斷，對該地區(qū)深部地層的賦水性和溫度等情況尚缺乏實鉆經(jīng)驗，建議投入施工1眼探采結(jié)合井，井深設(shè)計1500m，井位選擇于1000～1200m鉆遇NE向斷裂下盤，可獲得較完善的地?zé)豳Y源賦存信息。

［1］山東省地質(zhì)礦產(chǎn)局. 山東省區(qū)域地質(zhì)志［M］. 北京：地質(zhì)出版社，1991：597.

［2］傅美蘭. 膠東半島變質(zhì)巖區(qū)基巖裂隙水形成機理及其開發(fā)利用［J］. 山東地質(zhì)，1985，1（2）：61～69.

［3］王志才，鄧起東，晁洪太，等. 山東半島北部近海海域北西向蓬萊—威海斷裂帶的聲波探測［J］. 地球物理學(xué)報，2006，49（4）：1092～1101.

［4］杜國云. 威海—蓬萊斷裂帶地質(zhì)特征與膠東新構(gòu)造運動區(qū)劃［J］. 煙臺師范學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），1995，11（2）：60～64.

［5］陳墨香，王集煬，等. 中國地?zé)豳Y源［M］. 北京：科學(xué)出版社，1994：260.

［6］厲愿. 山東省地?zé)豳Y源熱成因機制分析［D］. 山東：山東科技大學(xué)，2012：92.

［7］張云吉，金秉福. 綜合開發(fā)膠東半島地?zé)豳Y源的幾點建議［J］. 資源開發(fā)與市場，1999，15（3）：156～157.

The Prospective Analysis of Geothermal Resources Development of Huangnigou Village， Cunliji Town， Penglai City of Shandong Province

LIU Zhe， YU Xiaoyong， GUO Shuai， MA Jingchen， MIAO Zhanshan， WANg Zhi
（Beijing Institute of Geological and Prospecting Engineering， Beijing 100048）

Based on the data collection， geological survey， ground temperature survey， and geophysical prospecting， this paper comprehensively studies geothermal geological conditions of Huangnigou Village， Cunliji Town， Penglai City of Shandong Province， and makes a prospect analysis of geothermal resource， and it aims to work out the fracture structure， stratigraphic sequence， geothermal reservoir distribution， buried depth of the geothermal reservoir， temperature of geothermal reservoir in the study area， and to predict the supplying conditions of geothermal wells in order to provide basis for the development and utilization of geothermal resources planning and further exploration. In this paper， the contents include the geological structure conditions and geothermal feld characteristics， geophysical characteristics and the characteristics of geothermal reservoirs. Through the analysis，the study area has the prospect of the development of geothermal resources conditions， and the geothermal water with 30-40℃ can be obtained in the geothermal well， which is about 1500m depth. We suggest that the exploration wells are about 1500m depth and located to meet NE faulting footwall in about 1000-1200m depth. So we can get a perfect occurrence of geothermal resources information.

Geothermal resources； Geothermal geological condition； Prospective analysis； Shandong

P642.23

A

1007-1903（2016）02-0065-05

10.3969/j.issn.1007-1903.2016.03.012

劉哲（1986- ），男，主要從事地?zé)岬刭|(zhì)研究。E-mail：liuzhedante@126.com