万安山地区地热勘查及开发潜力评价

贺江根张少卿

文摘:通过万安山地热井勘探实践，在中元古界汝阳群云蒙山组应时砂岩中钻探出38℃的地热，证明万安山区地热资源具有巨大的开发潜力。地热资源的开发对促进万安山区成为生态文化旅游度假目的地具有重要意义。

关键词:万安山；山前地带；地热资源；发展潜力

颜倩

地热能作为一种可再生的清洁能源，在能源结构调整和大气污染防治中发挥着越来越突出的作用。万安山区域综合开发项目位于洛阳新区南部山区，总面积约116平方公里。这一地区将建设成为世界级的生态文化旅游度假目的地，全国一流的统筹城乡发展示范区，中原经济区领先的文化旅游项目。通过生态、文化、旅游的有效结合，该项目将成为“世界圣城、丝绸之路起点、千年帝都、牡丹之城”四张名片的集中展示平台。开发万安山地热资源，建设温泉小镇，对促进洛阳文化旅游产业发展具有重要意义。河南省地热资源的勘探主要集中在深大断裂和沉积盆地附近[2]。万安山区域综合开发项目位于山前地带，面积约80km2，远离热构造，基岩裸露或覆盖层薄，地下水径流强烈。与深大断裂和沉积盆地相比，它是地热的不利地区。通过万安山热井勘探实践，在山前地带也可以勘探到低温(40℃左右)地热水。

1工作区概况

1.1阶层

工作区属于华北板块构造区南缘宋集构造群落的松山背斜[3]北翼。总体构造形态为单斜构造，地层走向80° ~ 90°，倾角350° ~ 360°，倾角16° ~ 30°。根据区域地质资料，地层由老至新依次为太古界登封群(Ardn)、中元古界汝阳群云蒙山组(Pt22y)、元古界震旦系(Pt3z)、古生代寒武系(∈)和新生代第四纪。

1.2结构

主要的区域褶皱有松山背斜、杨颖向斜和稷山背斜，主要有北西向和北东向两组断层。北西向断层主要有银桥断层、纸坊正断层、罗村正断层、松表正断层、松山正断层、中岳米鸟正断层、曹甸断层、魏湾断层。北东向断层主要有金平山正断层、白沙正断层和龙泉寺正断层(见图1)。

1.2.1折

(1)松山背斜

基本呈东西走向，东段被北西向的唐尧-中岳庙和吴之凌断裂斜切成三段。工作区位于背斜的西端，轴向近东西向，被曹甸断层切断。核心为太古宙地层、元古宙变质岩系和元古宙花岗岩体。北翼的地层保存完好，从太古界到新生代都有。地层走向东西，倾角平缓(10° ~ 25°)，结构简单。工作区仅存登封群、汝阳群云蒙山组、寒武系和第四纪地层。南翼受区域性大构造——万悦断裂破坏，地层不完整，有寒武系辛集组、馒头组、徐庄组、张夏组、孤山组、二叠系珊溪组、三叠系刘家沟组、和尚沟组、古近系蟒川组、新近系洛阳组、第四系地层，倾角大于40°，局部较陡，构造复杂。

(2)杨颖向斜

它是一个南宽北窄的不对称向斜，其轴线接近东西，其西段偏向西北。其北翼为嵩山背斜的南翼。南翼(嵇山背斜北翼)地层完整，倾角平缓(西20° ~ 30°，东15° ~ 20°)，构造简单。

断裂

(1)万悦正断层

淅川县鲁甸附近，被曹甸断裂切断，向西延伸不清。东至新密市美景沟，被吴之凌断层切断，出露长度约60km。近东西走向，向南倾斜，倾角约70°，部分垂直。为高角度正断层，最大落差3000m，为区域性热控构造。

(2)曹甸断裂

西北、西南，倾角70° ~ 75°，落差2000多米，断续地表出露。北部被伊河断裂切割，东南方向从鲁甸延伸至临汝王宇山。据估计，其延伸长度约为80公里。据调查，龙门西山断裂带已打热水井8口，最高水温98.5℃，表明该断裂是该地区的主要控热构造。

(3)魏湾断层

位于曹甸断裂的南西侧，与曹甸断裂大致平行，走向西北，走向西南。估计倾角70°左右，延伸长度未知。根据区域资料，倾角70° ~ 80°，落差2000m以上，为区域性热控构造。

2地热地质条件

工作区位于河南省洛阳市李村镇万安山脚下，远离万悦正断层、曹甸断层和魏湾断层，无次级断层沟通区域热控构造。地温梯度低(沿龙煤田附近地温梯度为1.3 ~ 1.5℃/100m [4])，地热地质条件差。

(1)盖层

工作区内第四系较薄，仅20m，为本区热储盖层。元古界震旦系的粉砂岩、泥岩，古生界中下寒武统的砂质页岩、粉砂岩，由于透水性弱、热导率低，也可作为本区的热储盖层。

(2)蓄热特性

工作区汝阳组云蒙山组应时砂岩埋深900 ~ 1400 m，裂隙发育普遍且不均匀，渗透性好，地下水局部富集，地下水径流强烈，导热性好，热导率高，地温梯度低，可作为本区的热储层。

3地球物理数据的解释

通过工区布置的MT测线(图2)，测线视电阻率伪断面普遍表现为高阻反应，电性层分布不明显，无构造显示，局部地方有低阻异常区。结合现场情况，综合分析地质、水文地质和地球物理资料，1520号点以下埋深1250 ~ 1500米，电阻率值为低阻异常，电性特征与围岩明显不同。根据1.34℃/100m的地温梯度(洛阳薰衣草庄园资料)，大儒羊组云蒙山组应时砂岩底部钻至1440m，水温可达38.16℃，预计水量35m3/h

4钻井验证

根据地热井钻探验证，钻探深度为1450m，最终钻孔位于太古界登封群(Ardn)。钻遇地层情况见表1。经抽水试验，井口水温为38℃，水量为45m3/h。

5地热流体的化学特性和水质综述

根据实验室测试结果(表2)可知，正粒子主要为K+、Na+、Ca2+、Mg2+，负离子主要为Cl-、SO42-2-和HCO-32-，水化学类型为HCO-3-Ca mg Na K，地热流体中铁离子、氯化物、氟化物和总溶解固体含量超标，不宜直接作为饮用水源；根据《医用矿泉水水质标准》可知，万安山区地热流体是以氟化物和偏硅酸为主的复合医用矿泉水，可作为理疗用水。用偏硅酸洗澡可改善血管扩张，降低心血管疾病的发病率，治疗皮肤病、妇科病、糖尿病等。用氟化物洗澡可以消除色斑，美白皮肤，对牛皮癣效果最好。

6地热资源开发潜力评价

万安山前带为低温地热资源，主要用于旅游、理疗、洗浴、温室、养殖和农业灌溉。万安山区域综合开发项目区山前带地热资源总量为1.27×1018J，相当于43.34×109t标准煤。万安山热井开采50年的总热量为1.55×1015J，地热资源年有效利用量为21.42×1012J/a[5]，相当于73.09×104t/a标准煤。万安山区区域综合开发项目区地热资源储量大，开发前景广阔，开发利用潜力巨大，可促进万安山区旅游业发展和当地经济发展，具有巨大的社会、经济和环境效益。

7结论

1.本项目利用大地电磁法勘探万安山前地热资源，推荐地热井位。经钻井验证，井口水温38℃，出水量45m3/h，达到了预期目的。

2.山前带基岩出露或覆盖层薄，地下水径流强，导热性好，导热系数高，地温梯度低，也可开采低温地热水。

3.寒武系下中元古界汝阳群云蒙山组应时砂岩裂缝普遍且不均匀发育，渗透性好，局部富集地下水和地热资源。

4.万安山前地热资源开发潜力巨大，开发地热资源，促进万安山成为生态文化旅游度假目的地意义重大。

参考

[1]何江根，郑，等。万安山地热资源地质调查瞬变电磁勘探报告[R].洛阳:河南省煤田地质局二队，2013。

[2]河南省地质环境监测研究所。河南省地热及矿泉水资源调查评价报告[R].郑州:河南省地质环境监测院，2008。

[3]河南省地质矿产局。河南省区域地质[M]。北京:地质出版社，1989。

[4]严，徐九如。洛阳盆地地热资源与龙门地热田的关系[J].中国煤炭地质，2002[1]。

宾德志，刘，郑克兵等. GB/T 11615—2010地热资源地质勘查规范，2010 .

编辑/马