浅谈淄博市地热资源

浅谈淄博市地热资源

作者：姜玉敏

来源：《城市建设理论研究》2013年第36期

摘要：地热资源是一种清洁、廉价的新能源，又是一种具有医疗保健等多种用途的新资源。在综合前人资料的基础上，从地质构造、地温场特征、热储层特征、地热流体动态特征、地热流体水化学特征等方面对淄博市地热资源地热地质条件进行了初步研究，为今后淄博市可持续发展和合理开发利用地热资源，减少风险提供了水文地质科学依据。 关键词： 淄博市，地热资源，地热地质条件 中图分类号：F470.1 文献标识码：A

淄博市位于山东省中部鲁中山地与鲁北平原的交接地带，地势特征为南高北低，总面积5938km2。淄博市地热资源分布以齐广断裂为界，其南的热储层为奥陶纪灰岩，主要分布于张店区、临淄区、周村区、淄川区、沂源县；其北的热储层为新近纪馆陶组和古近纪东营组碎屑岩，主要分布于高青县境内。现有地热井22眼，已开发地热井8眼，主要用于供暖、洗浴等。

1.地质构造概况 1.1地层

本区位于淄博向斜盆地，淄博向斜盆地在区域大地构造上属华北板块鲁西地块鲁中隆起与华北拗陷济阳坳陷的交接地带[1]，属华北型地层。基底是前震旦系古老变质岩系，盖层有寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、古近系、新近系及第四纪地层。 1.2地质构造

(1)褶皱：淄博市境内的褶皱淄博向斜、金岭穹窿、湖田向斜、洪山向斜及背斜、福山－西河向斜、石马向斜。

(2)断层：区内断层主要有淄河断裂带：由口头断层、青龙山断层、龙头山断层、城子断层组成；齐河－广饶断裂带：是鲁西地块与济阳坳陷分化性断裂，是一条被第四系覆盖的隐伏断裂，走向近EW，N倾，倾角60°-80°，长约300km[2]；上五井断层：是山东省NNE向主要断层之一，它平行展布于沂断裂带和淄河断裂带之间，全长约165km；禹王山断裂带：是本市规模较大的断裂带，南起莱芜市和庄(与石马断层相交处)，向北经姚家峪、大峪口、磁村、四维、前太师直至山头村，而后隐伏于第四系之下，向北延伸到周村城区，全长40km。

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2．地温场特征

2.1热源：地壳深部的传导热流是地热流体的主要热源，局部存在沿深大断裂的对流型热源。

2.2地温场特征

张店地热田地温梯度值总体呈现出南高北低的趋势。在南部袁家庄—小屯—唐家庄—南定一带地温梯度值最高，一般大于4.0℃/100m。由此向北地温梯度迅速递减，至北部九级塔附近地温梯度值较低，一般为2.5℃/100m，再向北至工作区北端地温梯度降至最低2.4℃/100m。结合该区地质条件，综合分析认为由于南部基岩埋深浅，基岩又具有较高热导率，才使该地段呈现较高的地温梯度；而在北部基岩埋深深度大，加之在20～40m深度受浅层地下水的影响，使该地段呈现较低地温梯度[3]。

沂源盆地地热田地温梯度在1.75～2.53℃/100m，南部奥陶纪灰岩出露或浅埋区则较低，50m水井水温一般小于15℃。目前盆地内有地热井1眼，孔深1200.68m，孔口水温42℃。埋深445m揭露奥陶纪灰岩，上覆地层为中生界白垩系及侏罗系，由此推算地温梯度为3.24℃/100m(按奥陶纪灰岩地温梯度1.4℃/100m)，该井处一近南北向断裂右侧，地温梯度较高。

淄川—周村地热田地温梯度值总体呈现出南高北低的趋势。在南部地温梯度值最高，一般在2.8℃/100m左右，往北地温梯度递减，至周村附近一般为2.5℃/100m，再向北至区域北端地温梯度降至2.2℃/100m左右。 3．热储层特征

淄博市地热资源分布以齐广断裂为界，其南的热储层为奥陶纪灰岩，主要分布于张店区、临淄区、周村区、淄川区、沂源县；其北的热储层为新近纪馆陶组和古近纪东营组碎屑岩，主要分布于高青县境内。现将这两种不同成因类型的热储条件分述如下： 3.1新近纪—古近纪碎屑岩热储

我们将复杂的、不规则的古近—新近纪碎屑岩热储地质体形态概化为一个理想的几何形态，建立如下热储概念模型：

(1)盖层为第四系松散沉积层和新近纪明化镇组砂、泥岩； (2)馆陶组、东营组均为均质、各向同性、水平展布的热储层； (3)古近系沙河街组泥岩构成热储底板；

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(4)地壳深部的传导热流是地热流体的主要热源，局部存在沿深大断裂的对流型热源。 如高青地热田

淄博市唯有高青县位于齐广断裂以北，热储层为新近纪馆陶组和古近纪东营组碎屑岩。高青县除西部有凸起缺失新近纪馆陶组和古近纪东营组外，其它区域均有分布，且馆陶组顶板埋深在800m以下，最深为1200m。目前高青县已有9眼地热井，单井出水量最大2245.92m3/d，最高温度达74℃，地热田范围是除西部凸起区以外的广大区域，面积约550km2[5]。

3.2寒武—奥陶纪灰岩热储

3.2.1该类型的地热流体可认为是由于区内的深大断裂(齐广、张店、王母山、禹王山、炒米庄等断层)深切导致地层中裂隙发育，使地下热流沿断层裂隙向上传导；同时来自南部山区的地下水在向北迳流的过程中，沿深大断层裂隙得以深循环加热，由于区内灰岩埋深大，地下水的运动滞缓，被围岩加热并与围岩发生水盐反应，溶解矿物质及微量元素形成温度较高的地热流体；深大断层的切割，使断裂带附近裂隙发育，利于地下水的储存；上覆厚度较大的石炭二叠系等地层具有很好的保温作用，所以才在淄博市部分地区形成了有良好地热形成条件和勘探研究前景的区域。

(1)热储层：区内热储层寒武—奥陶纪灰岩成为理想的热储层。

(2)盖层：区内的热储盖层为石炭、二叠、侏罗、白垩纪、第四纪等地层。

（3）通道：区内的深大断裂(齐广、张店、王母山、禹王山、炒米庄等断层)起到了沟通深部热源、导热、导水的重要作用。

(4)热源：主要来自断裂沟通地球深部热流而向上对流、传导加热形成的。

3.2.2淄博市在齐广断裂以南主要分布奥陶纪灰岩热储，根据地质构造格局和地热地质条件，总体可划分为周村、张店、临淄一线的淄博向斜地热前景区和沂源盆地地热前景区[4]，现将各分区情况分述如下： (1)淄博向斜地热前景区

该地热前景区处于淄博市中北部地区，区内热储层为奥陶纪灰岩，盖层为上覆石炭、二叠系等地层，推测区内灰岩顶板埋深自300m至1400m，变化很大，总体呈现出由南向北逐渐加深的趋势。根据区县界线及断层构造又将该区人为的划分为三个地热田，由西到东分别是周村—淄川地热田、张店地热田和临淄地热田，现分述如下：

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①周村—淄川地热田

该地热田东西边界分别是王母山断裂和禹王山断裂，南部以石炭系与二叠系地层界线为边界，热储面积351.39km2。预测热储温度30-53.5℃，地热井深度1400-2000m，预测单井涌水量70-1500m3/d。 ②张店地热田

地热田主要位于淄博市张店地区。西起王母山断裂，东界大致在沣水镇，南界为漫泗河断裂，北到炒米庄断裂，地热田面积140.77km2。该地热田主要热储层是奥陶纪马家沟组灰岩，如淄博九级塔的HR1、1HR2、HR3号地热井，顶板埋深1323.56～1335.00m，终孔时未揭穿。主要岩性为灰岩、白云质灰岩、泥质灰岩。其层段为1323.56～2003.68m，热储含水层厚度470.13～676.31m，裂隙度一般在1.41～7.24%，渗透率一般在0.1～4.56×10-3um2，说明以上地段具有较好的渗透性能和储水空间，泥质含量一般在1.18～16.57%。由此可以看出该地区奥陶纪马家沟组灰岩段含水层岩溶裂隙较发育，富水性较好，渗透率较差。 ③临淄地热田范围

据已有地热显示点分布和地热地质条件分析，该区地热流体主要赋存在“金岭岩体”以北石灰岩中，奥陶及寒武纪灰岩为主要热储层。临淄地热田范围北部以齐河—广饶断裂为界；西部以侯庄断裂作为临淄北部地热田边界；将奥陶系埋深300m等值线作为南部边界；东部以“金岭岩体”作为其边界，总面积约160km2。该地热田奥陶纪石灰岩顶板埋深在300～1300m，南部一般在300～800m，北部一般在800～1300m，预计水温30～50℃。

如临淄区的LR-1号地热井，孔深1314.00m、水量56m3/h、水温34℃，水化学类型为SO4－Na型水。该地热井热储层为寒武纪石灰岩，属岩溶裂隙型热储层，其顶板埋深为700.55m，揭露厚度613.45m。 (2)沂源盆地地热前景区

该地热前景区处于淄博市南部地区，区内热储层为奥陶纪灰岩，盖层为上覆石炭、二叠、侏罗、白垩系、第四系等地层，推测区内灰岩顶板埋深自400m至1000m，变化较大，总体呈现出由南向北逐渐加深的趋势。我们根据断层构造将该区划分为两个地热田，由西到东依次为鲁村盆地地热田和南麻—悦庄盆地地热田，现分述如下： ①鲁村盆地地热田

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该地热田与南麻—悦庄盆地地热田相邻，位于其西侧，根据邻区和以往的其它地质工作行推测，该地热田总面积约20km2，灰岩埋深一般在400m～800m，总体南高北低，预计水温40～52℃。

②南麻—悦庄盆地地热田

由于本区内奥陶系埋深在400m以浅的区域，地温梯度一般在0.38—1.69℃/100m之间，为典型的凉水区特征。因此，将奥陶系埋深400m等值线以北区域作为本次调查地热田的南部边界；南麻镇东边瑞阳大道以东区域，灰岩顶板埋藏深度大于400m，新城温泉家园施工了一眼沂源-2地热井，灰岩顶板埋深445m，水温42℃，地热流体为HCO3•CL—Ca型水，也说明了这一点。因此将沂源县瑞阳大道以东作为该地热田的西部边界；北部太古界泰山群是地热田的北部边界；东部边界即为韩旺断层，总面积约70km2。该地热田奥陶纪石灰岩埋深在400～1000m，总体的变化趋势是由西南向东北逐渐加深，预计水温40～56℃。 4．地热流体水化学特征

该地热区地热流体化学类型较复杂，以HCO3•CL-Ca、SO4·Cl-Na·Ca及SO4-Na型为主。阴离子以SO42-、Cl-、HCO3-为主，SO42-含量67.65-2495.000mg/l、Cl-含量34.79-1112.11mg/l、HCO3-含量66.13-362.00mg/l；阳离子以Na+、Ca2+为主，其次为Mg2+，其中Na+含量23.29-847.50.00mg/l，Ca2+含量101.2-186.17mg/l；矿化度0.67-5.40g/L；PH值6.8-8.5。该区内的氟化物、溴化物、锶、锂等微量元素均有不同程度的富集。 5．地热流体动态特征 5.1水位动态

淄博张店唐家庄地热井始测于1997年6月，自1997年开始年最高水位逐年下降。1997年最高水位为27.41m，到2000年降为最低-9.58m，之后水位开始逐渐回升，到2004年8月水位回升至11.52m。自2004年后，水井处于报废状态，目前无开采，近年来水位回升，除枯水期外，其余时间地下水自流(图1)。

图1张店唐家庄温泉井多年水位动态曲线 5.2水温动态

唐家庄地热井水温动态比较稳定，水温常年为40～43℃。在2002年水温曾发生过异常，水温降至20℃左右，原因是井壁管损坏，导致上部凉水与下部热水沟通，引起水温降低。 沂源县地热资源水温介于35－45℃之间，高青县地热资源水温介于51.5～74℃之间，不同位置的井孔其水温略有差异，水温动态相对稳定。

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6.结语淄博市地热资源分布以齐广断裂为界，其南的热储层为奥陶纪灰岩，其北的热储层为新近纪馆陶组和古近纪东营组碎屑岩，地热资源属中、低温地热资源，目前所利用的地热资源主要分布于山前地带，因埋藏深度大，地热地质条件复杂，开发成本较高，利用程度较低。 参考文献：

[1]孔庆友，张天祯，于学峰，等.山东矿床[M].济南：山东科学技术出版社，2006：291-350.

[2] 山东省国土资源厅资源储量处、山东省国土资源资料档案馆.山东省矿产资源储量报告编制指南[M].山东省地图出版社,2010：

[3]相其科，韩建江，李春林，等.淄博张店地区地热资源形成条件研究[J].山东国土资源,2009,(9):

[4] 山东省地矿工程勘察院. 山东省地热资源调查评价报告（鲁中南地区）[R] .济南，2009. [5] 山东省地矿工程勘察院. 山东省淄博市地热资源普查报告[R].济南，2013