萬安山地區地熱勘查及開發潛力評價

何江根　張少青

摘? 要：通過萬安山地熱井勘查實踐，在中元古界汝陽群云夢山組石英砂巖中鉆探出38℃地熱水，證實萬安山地區地熱資源開發潛力巨大，開采地熱資源，對促進萬安山地區成為生態文化旅游度假目的地具有重大意義。

關鍵詞：萬安山;山前帶;地熱資源;開發潛力

前 言

地熱作為可再生清潔能源，在能源結構調整和大氣污染防治的作用越來越突出。萬安山區域綜合開發項目位于洛陽新區南部山區，總面積約116 km2，該區域將被打造成為世界級生態文化旅游度假目的地、國內一流城鄉統籌綜合發展示范區、中原經濟區文化旅游龍頭帶動項目，該項目將通過生態、文化、旅游的有效結合，打造成“世界圣城、絲路起點、千年帝都、牡丹花城”四張名片集中展示的平臺。在萬安山地區進行地熱開發，建設溫泉小鎮，對推動洛陽市文化旅游產業發展具有重大意義[1]。河南省的地熱資源勘查主要集中在深大斷裂附近和沉積盆地里[2]，萬安山區域綜合開發項目約80km2為山前帶，離控（導）熱構造較遠，基巖出露或蓋層較薄，地下水徑流較強，相比深大斷裂區和沉積盆區，為地熱形成不利區域。通過萬安山地熱井勘查實踐，在山前帶亦可勘查出低溫（40℃左右）地熱水。

1? 工作區概況

1.1 地層

工作區屬華北板塊構造區南緣嵩箕構造小區的嵩山背斜北翼[3]，總體構造形態為一單斜構造，地層走向為80～90°，傾向350～360°，傾角16 ～ 30°。據區域地質資料，地層由老至新為太古界登封群（Ardn）、中元古界汝陽群云夢山組（Pt₂²y）、上元古界震旦系（Pt₃z）、古生界寒武系（∈）、新生界第四系。

1.2 構造

區域上主要褶曲是嵩山背斜、穎陽向斜、箕山背斜，主要有北西向和北東向兩組斷裂。北西向斷裂主要有殷橋斷層、紙坊正斷層、羅村正斷層、宋表正斷層、嵩山正斷層、中岳廟正斷層、草墊斷層、魏灣斷層。北東向斷裂主要有錦坪山正斷層、白沙正斷層、龍泉寺正斷層（如圖1所示）。

1.2.1? 褶曲

（1）嵩山背斜

基本呈東西向延展，其東段被北西向唐窯-中岳廟、五指嶺斷層斜切成三段。工作區位于背斜西端，軸向近東西，被草店斷層切斷，核部為太古代地層，元古代的變質巖系及元古代的花崗巖體。北翼地層保存較完整，從太古界到新生界地層都有，巖層走向近東西，傾向北，傾角平緩（10～25°），構造簡單，工作區內僅保留有登封群、汝陽群云夢山組、寒武系、第四系地層;南翼因受區域大構造——月灣斷層破壞，地層殘缺不全，保留有寒武系辛集組、饅頭組、徐莊組、張夏組和崮山組、二疊系山西組、三疊系劉家溝組和和尚溝組、古近系蟒川組、新近系洛陽組及第四系地層，傾角大于40°，局部陡立，構造復雜。

（2）穎陽向斜

夾持與嵩山、箕山兩背斜之間，軸部近與東西，西段向北西偏轉，為南寬北窄的不對稱向斜。其北翼即嵩山背斜的南翼。南翼（箕山背斜的北翼）地層完整，傾角平緩（西部傾角20～30°，東部15～20°）構造簡單。

1.2.2? 斷裂

（1）月灣正斷層

西于伊川縣呂店附近，被草店斷層截斷后，向西延展情況不清，向東至新密市煤井溝，被五指嶺斷層所截，出露長度60km左右。走向近東西，傾向南，傾角70°左右，局部直立，為高角度正斷層，落差最大3000m，為區域上的控熱構造。

（2）草店斷層

走向北西，傾向南西，傾角70～75°，落差大于2000m，地表斷續出露。向北西方向被伊河斷層切割，向南東方向經呂店至臨汝禹王山延伸，推斷其延展長度約80km。據調查，龍門西山已在此斷層帶上施工熱水井8口，最高水溫達98.5℃，說明此斷層為區域上的主要控熱構造。

（3）魏灣斷層

位于草店斷層南西側，與草店斷層大致平行，走向北西，傾向南西，推測傾角約70°，延展長度不詳。據區域資料，傾角70～80°，落差2000m以上，為區域上的控熱構造。

2? 地熱地質條件

工作區位于河南省洛陽市李村鎮萬安山腳下，離區域控熱大斷裂月灣正斷層、草店斷層、魏灣斷層都較遠，也無次級斷裂溝通區域控熱構造，地溫梯度低（鄰近偃龍煤田地溫梯度1.3～1.5℃/100m[4]），地熱地質條件差。

（1）蓋層

在工作區內第四系較薄，僅有20m，為本區熱儲蓋層。上元古界震旦系的粉砂巖、泥巖及古生界寒武系中下統的砂質頁巖、粉砂巖，由于其透水性弱，具較低的導熱率，亦可作為本區的熱儲蓋層。

（2）熱儲特征

工作區內汝陽群云夢山組石英砂巖埋深900～1400m，裂隙發育一般且不均一，滲透性較好，地下水局部富集，地下水徑流較強，導熱性好，熱導率高，地溫梯度較低，可作為本區的熱儲層。

3? 物探資料解釋

通過在工作區布置的MT測線（圖2），在測線視電阻率擬斷面上，電阻率普遍呈高阻反應，電性層分布不太明顯，無構造顯示，局部存在低阻異常區，結合現場情況，綜合分析地質、水文地質、物探資料，認為1520號點下方埋深1250～1500m，電阻率值出現低阻異常，電性特征與周邊巖石出現明顯差異，推測為汝陽群云夢山組石英砂巖裂隙富水反應。按地溫梯度1.34℃/100m（洛陽·薰衣草莊園資料）計算，鉆探達汝陽群云夢山組石英砂巖底1440m，水溫可達38.16℃，預測水量35m3/h。

4? 鉆探驗證

經地熱井鉆探驗證，鉆井深度1450m，終孔層位太古界登封群（Ardn），鉆遇地層情況見表1，經抽水試驗，井口水溫38℃，水量45m3/h。

5? 地熱流體化學特征及水質評述

根據室內實驗測試成果（表2），可知，陽粒子主要是K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺，陰離子主要是Cl^-、SO₄^2-、HCO₃^2-，水化學類型HCO₃-C_a·M_g·N_a·K。地熱流體中的鐵離子、氯化物、氟化物、溶解性總固體等含量超標，不宜直接作為飲用水源;對照醫療礦泉水水質標準，可知萬安山地區地熱流體是氟化物、偏硅酸為主的復合型醫療礦泉，可作為理療用水，其中偏硅酸洗浴能改善血管擴張，降低心血管疾病發病率，可以治療皮膚病、婦科病、糖尿病等;氟水洗浴能消除和色斑、使皮膚變白，對銀屑病療效最佳。

6? 地熱資源開發潛力評價

萬安山山前帶屬低溫地熱資源，主要用途為旅游、理療、洗浴、溫室、養殖、農業灌溉。萬安山區域綜合開發項目區山前帶地熱資源總量為1.27×1018J，折合標準煤43.34×109t，萬安山地熱井開采50年的總熱量1.55×1015J，年有效利用地熱資源量21.42×1012J/a[5]，折合標準煤73.09×104t/a，可減少二氧化碳排放量19.15×108t/a。萬安山區域綜合開發項目區地熱資源儲量大，開發前景廣闊，開發利用潛力巨大，促進萬安山地區旅游開發和地方經濟發展，具有巨大的社會效益、經濟效益和環境效益。

7? 結論

1、本項目利用MT法在萬安山山前帶探測地熱資源，推薦了一個地熱井位置，經鉆探驗證，井口水溫38℃，出水量45m3/h，達到了預期目的。

2、山前帶基巖出露或覆蓋層薄，地下水徑流較強，導熱性好，熱導率高，地溫梯度低，亦可勘查出低溫地熱水。

3、寒武系下的中元古界汝陽群云夢山組石英砂巖裂隙發育一般且不均一，滲透性較好，地下水局部富集，亦存在地熱資源。

4、萬安山山前帶地熱資源開發潛力巨大，開采地熱資源，促進萬安山地區成為生態文化旅游度假目的地具有重大意義。

參考文獻

[1]? 何江根，鄭應閣等.萬安山地熱資源地質調查瞬變電磁勘探報告[R] .洛陽：河南省煤田地質局二隊，2013.

[2]? 河南省地質環境監測院.河南省地熱、礦泉水資源調查評價報告[R].鄭州：河南省地質環境監測院，2008.

[3]? 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.

[4]? 閻留運，徐九儒.洛陽盆地地熱資源與龍門地熱田的關系[J]。中國媒炭地質，2002[1].

[5]? 賓德智，劉延忠，鄭克棪等.GB/T 11615—2010地熱資源地質勘查規范，2010.

責編/馬銘陽