甘肅省主要城市地熱資源特征及開發(fā)保護建議

1、甘肅省主要城市地熱資源特征及開發(fā)保護建議周?斌(甘肅省地質環(huán)境監(jiān)測院甘肅蘭州730050)[摘?要]?甘肅省地處祖國西部內陸地處三大高原交匯地帶構造運動復雜。區(qū)內水資源短缺。制約著社會經濟的發(fā)展。本文對區(qū)內地下水地熱資源進行了分析與探討對在省內尋找及開發(fā)地熱水資源提供依據與參考亦是促進甘肅省經濟健康發(fā)展的重要途徑。而地熱水資源的開發(fā)對于改善環(huán)境質量及提高人民生活質量有著十分重要的意義。[關鍵詞]?甘肅省地熱資源特征開發(fā)利用分析[中圖分類

2、號]?P641.8??[文獻標識碼]?B??[文章編號]?10041184(2011)01005404[收稿日期]?20100928[作者簡介]?周斌(1975)男甘肅山丹人工程師主要從事水工環(huán)方面的地質調查與研究工作。0?前言甘肅省簡稱甘或隴因境內的古甘州(今張掖市)和肅州(今酒泉市)而得名總面積45?104km2。地理坐標:北緯32?31~42?47、東經92?10~108?46。省境由東南向西北斜長綿亙東西長1665km南北最寬5

3、30km最窄處僅25km從西北到東南呈狹長的啞鈴狀。甘肅省地處黃土高原、內蒙古高原和青藏高原的交匯地帶地勢自西南向東北傾斜。全省境內歷經多期造山運動地質構造、地形地貌、地質地理、氣候條件十分復雜。省內分屬長江、黃河、內陸河三大流域地跨我國東亞季風區(qū)、西北干旱區(qū)、青藏高寒區(qū)三大自然區(qū)。大部分地區(qū)氣候干燥氣候的緯度和垂直差異性較為明顯。降水量為100~800mm從東南向西北遞減年降雨量多集中在6、7、8、9月份占全年的50%~70%。甘肅地

4、處西北內陸腹地黃河上游以干旱缺水為基本特征水資源短缺是制約社會經濟發(fā)展的主要因素之一。因此加快地下水資源勘查開發(fā)有效合理并最大限度的開發(fā)利用好寶貴的地下水資源和地熱資源是促進甘肅省經濟健康發(fā)展的重要途徑。1?城市地熱水資源目前甘肅省城市地下熱水已經開發(fā)的有蘭州市、天水市具有地熱異常顯示的城市有敦煌市、嘉峪關市而白銀、平涼、定西等城市具有熱儲構造有一定的勘探前景。1.1?蘭州市蘭州斷陷盆地是地溫地熱資源形成的有利地段地熱顯示較為明顯。區(qū)域

5、研究資料表明蘭州市地下1000m處地溫為40?地下2000m處的地溫達60?~70?地溫梯度3.5?~4.2?100m大地熱流值78Wm2。蘭州地熱屬沉降盆地型的沉積斷陷亞型。其地下熱水的特征受盆地結構和地下水的補徑排條件的影響和控制?？刂菩詳嗔褬嫵芍行律鷶嘞菖璧剡吔缁讛嗔褬嬙彀l(fā)育蓋層為巨厚的古近系中上部泥巖、粉砂質泥巖、熱儲層為白堊系和第三系下部的砂巖、礫巖及元古界的皋蘭群上部的風化和構造破碎帶無近代火山作用和巖漿巖侵入。中新生界

6、碎屑巖裂隙含水層構成完整的承壓~自流盆地在南部山區(qū)接受現代大氣降水的入滲補給在盆地內緩慢水平徑流為主水交替速度緩慢。水源以大氣降水入滲補給為主有部分古沉積水混入熱源與正常地溫傳導熱水由地下水經深循環(huán)吸收熱量而形成。地下熱水的水化學類型為氯化物硫酸鹽型礦化度3~5gL特殊組分有SiO2、F等。根據已有資料分析蘭州地熱主要由相對隔水的古近系上部泥巖、砂質泥巖夾砂巖、砂礫巖組成蓋層。蘭州凹陷熱儲層埋深在1230~1360m以下由中生界熱儲層和

7、元古界熱儲層組成。其中中新生界熱儲層位于1230~1726m到1730~1770m包括第三系中下部的中細砂巖和白堊系的砂礫巖含水層厚度314m熱儲層溫度52?~57?元古界熱儲層位于1730~1770m以下由皋蘭群的深變質巖、片麻巖中的破碎帶組成至2003m揭露的含水層厚度101m滲透性和富水性相對較好巖層的孔隙率6%~8%滲透率200毫平方微米熱儲層溫度57?~62?。由元古界的片巖和片麻巖構成基底。在蘭州斷陷盆地內實施了地熱井勘探工

8、作完成鉆探工作量2003.1m。經過勘探證實七里河地熱田(蘭州斷陷盆地)在2003m以內分布有可開發(fā)利用的低溫地熱資源深部仍有進一步勘探前景。成井深度1957m單井出水量達為504m3d孔口水溫達60?。經水質分析礦化度為4.176gL富含偏硅酸、氟、鐵等多種微量元素為優(yōu)質醫(yī)療熱礦水具有較高的醫(yī)療、洗浴、熱能利用價值。此次大深度的勘探在蘭州地區(qū)尚屬首次取得了寶貴的地質、水文地質等方面的資料填補了地下熱礦水資源勘探的空白。同時也為蘭州市進

9、一步的地熱勘察開發(fā)工作奠定了良好的基礎。1.2?天水市1.2.1?街子溫泉位于天水市麥積區(qū)街子鎮(zhèn)東部溫家峽距離麥積城區(qū)20km處同時也地處國家重點風景名勝~麥積山風景名勝區(qū)內。在1988年施工兩眼勘探孔孔深分別為350m和500m相應的孔口水溫為38.5?和39.5?自流量均達到54?2011年1月第33卷?第1期?????????????????地下水Groundwater????????????????Jan?2011Vol?33?

10、NO?11斷層2冷水運動方向3熱水運動方向4地層時代5花崗巖1.4?平涼市據相關調查資料平涼市城區(qū)以西五里墩南的南坡村發(fā)現一眼水溫異常的民井(141號井)測水溫20?。該井位于村中當時僅對井附近的全部水點進行了調查。發(fā)現在141號井東約100m處還有一口井水溫異常為17?二者的水溫均高于區(qū)域上潛水的正常溫度(8~12?之間)二口井呈NW297?方向展布。對全村5口民井中的4口井水取水樣進行簡分析并分析了SiO2、F和I含量有關資料見表1

11、。表1?141號、補2、補3、補4號井水質分析一覽表???井號組份???141補3補2補4井溫(?)HCO3(mgL)SO42(mgL)Cl(mgL)Ca2(mgL)Mg2(mgL)K.Na(mgL)I(mgL)F(mgL)SiO2(mgL)礦化度(mgL)總硬度(H?)pH值20363.66251.68102.8165.7344.73164.2224?1.3416.4881019.521.417347.8232.096.164.946

12、.5153.420?1.0413.894318.427.310.5279.563.417.7?54.131.126.21.7?0.21611.2847214.757.612289.264.416.760.0931.620.95.7?0.26411.648415.87.6??從分析資料上可以看出熱水井的水質資料和常溫水井的水質有較大的差異。常溫水井水化學類型為HCO3~SO42~Na~Mg2型礦化度為常溫水井的兩倍。水中SO42、Cl、N

13、a的含量為常溫井的4~6倍F含量是常溫井的4~5倍I含量是常溫井的4~10倍總硬度也比常溫井高。熱水井位于涇河二級階地后緣三級階地前緣陡坎下。此處第四系覆蓋近30m地面上無構造形跡顯示。推測熱水井的成因可能與通過平涼市城南側向西延伸的大廟溝斷裂在挽近時期的活動有關。通過分析得出:(1)平涼市區(qū)及其外圍為條帶狀分布的低溫熱田面積可達150km2。低溫熱田內地下水水溫在20?~25?局部有利地段可能高于此溫度。儲溫層為下白堊系六盤山群李洼峽

14、組、和尚鋪組中下部和三橋組上部蓋層在平涼市區(qū)為新第三系砂質泥巖在涇源縣一帶為李洼峽組和老第三系。(2)平涼市區(qū)及其外圍地下低溫熱水白堊系和和尚鋪組中上部、三橋組上部含放射性鈾礦鈾礦在其脫變過程中產生熱能通過對圍巖加熱后在地下水逕流過程中受地層熱傳導而形成因熱能較低蓋層較薄通道不佳故水溫一般在20?左右。(3)平涼市區(qū)附近在勘探深度500m之內沒有大于40?的熱水其原因是沒有具備形成大于40?熱水的地質條件。(4)低溫熱水形成過程較復雜由

15、多種因素所決定。低溫熱水符合生活飲用水標準可作為生活飲用水水源也可作為農灌、養(yǎng)魚、育苗之水源。詳細情況還有待于進一步做工作。截至目前還沒有勘查出有利用價值的地熱資源。1.5?慶陽市地熱異常該兩處地熱異?？孜挥诙拒系匦纹教刮⑾蚰蟽A。塬區(qū)黃土層厚度約200m其下伏白堊系砂巖。構造上屬于天環(huán)向斜(寧夏天池~甘肅環(huán)縣)東翼地層傾向西傾角平緩。據石油勘探資料地熱異常區(qū)位于馬嶺油田蔡廟構造的東南部。兩孔含水層主要為白堊系志丹群下部洛河組、華池組

16、層狀砂巖、砂礫巖屬深層承壓含水巖組其上為泥巖砂質泥巖是較好的熱儲蓋層。經鉆探孔內水溫為22?~22.5?涌水量5.16~2.35Ls地下水礦化度2~3gLpH值7~8水化學類型為SO4?Cl~Na型水屬中性微咸水。地下水源于降水、河水及黃土潛水滲入自北面南運移在馬蓮河及黑河河谷段匯流排泄。1.6?敦煌市新店臺地熱異常孔新店臺地熱異?？孜挥诙鼗涂h五墩鄉(xiāng)新店臺安西~敦煌公路旁距敦煌縣城15km交通便利。新店臺地熱異?？孜挥诒苯厣缴角皵嗔岩员?/p>

17、黨河洪積扇與疏勒河沖洪積扇的交匯部位孔深106.23m0~56.39m為粘性土與含礫中粗砂互層56.39~l06.23m為中細砂與亞砂土互層。新店臺地熱異?？谉醿畬訛橹猩细陆y(tǒng)細砂層該孔依據34.91~56.39m所夾的亞粘土層可將含水層劃分為上下二個部分下部含水層含承壓水水頭高于地表7.33m單位涌水量1.9升秒?米水溫18?礦化度0.72克升水化學類型屬HCO3?SO4~Na型淡水。微量元素含量SiO213毫克升、B0.8毫克升

18、F4.8毫克升。另外據距該孔不遠的煤田鉆孔資料孔深444.91m213.92m揭穿第四系下伏地層為第三系泥質砂巖及泥質粉砂巖?；旌铣樗畷r水溫20?礦化度1克升水化學類型屬Cl?SO4~Na型。1.7?白銀、定西市白銀市、定西市位于中生代盆地基底均為前寒武系或震旦系結晶片巖或灰?guī)r育具有與蘭州市相似的熱儲構造與熱儲層推測可能有地下熱水存在。白銀市、定西市限于目前的勘探程度最深鉆孔238m目前尚不能得出明確結論有待進一步工作。2?地熱資源類型

19、與特征分析甘肅地熱資源特征.具有熱儲類型多嚴格受斷裂構造控制與巖漿巖、地震活動關系密切水溫低流量大和分布面廣點多等特點。2.1?熱儲類型多按熱儲巖性結構可分為砂、礫石孔隙熱儲變質巖和巖漿巖裂隙熱儲石灰?guī)r巖溶熱儲以及斷裂帶熱儲等四種類型。按熱儲地層年代有新生代第四紀、第三紀、中生代白堊紀以及震旦紀前震旦紀。2.2?地熱資源的分布與活動斷裂具有十分密切的關系由于甘肅主要城市分布著一系列活動斷裂及深大斷裂56第33卷?第1期?????????