山東省梁山縣西部熱儲特征及地溫場、地熱水特征

武愛娜

一、概況

梁山縣地處魯西南，隸屬濟寧市，工作區位于梁山縣西部，面積約322km2屬華北平原地層區魯西地層分區。工作區屬暖溫帶半濕潤季風型大陸性氣候區，四季分明，雨熱同期，旱澇頻繁。梁山縣地處泰山余脈邊緣的魯中山地西部，是魯中山地向華北平原過渡的邊緣地帶，也是黃河沖積平原與汶河沖洪積扇疊交帶。工作區除東部有少部分基巖殘丘外，其余均為沖、洪積平原。地形相對比較平坦，總的地勢為東部略高，西部略低。地面標高36～47m，地面坡降為1/3000～1/8000。區內地層受構造控制，從老到新依次分布有太古界泰山巖群，古生界寒武、奧陶系，石炭、二疊系，新生代古近系和第四系。本區主要含水層為：松散巖類孔隙含水巖組和碳酸鹽巖類裂隙巖溶含水巖組，另外還有石炭系、二疊系砂頁巖裂隙含水巖組、南部太古界變質巖裂隙含水巖組及古近系粘土頁巖裂隙含水巖組等其它含水巖組。梁山縣一直以第四系水作為主要供水水源，巖溶地下水開采利用相對較少，主要集中在縣城附近區域。巖溶水的補給來源主要是大氣降水。

二、熱儲特征

熱儲是指埋藏于地下、具有一定有效空隙度和滲透性的地質建造（地層、巖體或構造破碎帶），同時在這些地質構造中儲存有一定的地熱流體可供地熱開發利用。其中地層或巖體一般分布的面積較大，傾角較緩的熱儲稱為層狀熱儲。

本區內的熱儲層主要為埋藏型奧陶系石灰巖含水層，熱儲層巖性以中厚層灰巖及灰質白云巖、厚層白云質灰巖為主。多條斷裂構造的交匯使在斷裂構造交匯區內的奧陶系灰巖產生破碎，巖溶裂隙發育，有利于深部熱源通過斷裂構造對淺部熱儲層進行加熱。區內奧陶系厚度相對較大，根據區域地層資料，其厚度普遍大于600m。

根據物探資料顯示，本區蓋層厚度一般為600～1800m，蓋層的地溫梯度平均值按2.815℃/100m，推測奧陶系熱儲層頂板溫度應在31.39～65.17℃之間。

三、地溫場特征

地溫場反映地球內熱的變化程度，地溫的變化是地質構造條件和地質歷史的綜合反映。影響地殼淺部地溫的主要因素一般有基底面的起伏構造形態、地下水活動等。通常用蓋層地溫梯度的變化來表征一個地區的地溫狀況。利用本次工作淺層測溫所得的數據和收集區內煤田勘探區測溫數據簡述本區地溫場特征。

根據計算所得的地溫梯度值及收集的黑虎廟井田的地溫資料顯示：工作區內淺層地溫梯度值普遍較低，地溫梯度值一般在1.0℃/100m～2.5℃/100m之間，地溫變化與區內的斷裂構造也有密切關系，汶泗斷裂以北斷裂構造附近的地段，地溫梯度及地溫值相對較高；巨野斷裂西部黑虎廟井田勘探區內地溫梯度較高，物探推斷的此處視電阻率較低。

工作區地溫場垂向變化特征：工作區測溫井全井段的地溫梯度值大多在2.00-3.00℃/100m之間，最低1.67℃/100m，最高3.18℃/100m，平均值2.815℃/100m；非煤系平均地溫2.21℃/100m，煤系平均地溫梯度3.42℃/100m，煤系的地溫梯度大于非煤系的。熱儲蓋層的溫度隨深度的增加而增大，測溫曲線表現為近斜直線狀延伸，在煤系段溫度升高的速率略大于非煤系段的。在進入熱儲頂板附近時，曲線斜率增大，說明熱儲頂板附近地溫梯度最高。

本次調查圈定的地熱異常區位于區域性巨野斷裂附近，斷裂構造的存在，利于深部熱能對淺部熱儲層中的水進行加熱，從而使其溫度升高，形成地熱資源，奧陶系灰巖在斷裂構造作用力的作用下產生破碎，巖溶裂隙發育，形成富水空間，有利于地熱水的貯存。

梁山西部地熱田為低溫型地熱田，根據《地熱資源評價方法》（DZ40-85）地球化學溫標適用條件，采用HJ8-2、9-1孔水質分析資料推算熱儲溫度。

四、地熱水的水化學特征

利用工作區內黑虎廟井田勘探孔的奧陶系灰巖地下熱水全分析資料，分析巨野斷裂以西地熱水的水化學特征：陰離子以SO42-及Cl-為主，SO42-含量2321.42～2435.03mg/L，Cl-為965.94～977.92mg/L；陽離子以Ca2+、（Na+K）+為主，其含量分別為743.50～806.01mg/L和472.4～779.82mg/L；侵蝕CO2在3.0～5.5mg/L之間；可溶性SiO2在9.0～14.0mg/L之間；PH值7.6～7.7；總堿度154.24～154.49；總硬度（以CaCO3計）2234.68～3040.14mg/L；礦化度為5g/l左右。水化學類型為SO4·Cl -Ca·Na·Mg或SO4·Cl -Ca·Na型水。由水中較高的礦化度和較高的SO42-含量，說明熱儲中地下水的循環條件差，徑流遲緩。上述水化學特征，也反映了奧陶系灰巖含水層埋藏深、上覆巨厚的不透水蓋層、且遠離灰巖的出露區、補給條件較差的水文地質條件。