天津市地熱資源分布規律

  1 天津市地形地貌特征

  天津位于東經(jīng)116°43'-118°04'，北緯38°34'-40°15'之間。市中心位于東經(jīng)117°10'，北緯39°10'。地處華北平原北部，東臨渤海，北依燕山。

 

  天津位于海河下游，地跨海河兩岸，是北京通往東北、華東地區鐵路的交通咽喉和遠洋航運的港口，有“河海要沖”和畿輔門(mén)戶(hù)”之稱(chēng)。北起薊縣黃崖關(guān)，南至濱海新區翟莊子滄浪渠，南北長(cháng)189公里；東起濱海新區灑金坨以東陡河西干渠，西至靜?？h子牙河王進(jìn)莊以西灘德干渠，東西寬117公里。天津市疆域周長(cháng)約1290.8公里，海岸線(xiàn)長(cháng)153公里，陸界長(cháng)1137.48公里。東、西、南分別與河北省的唐山、承德、廊坊、滄州地區接壤。對內腹地遼闊，輻射華北、東北、西北13個(gè)省市自治區，對外面向東北亞，是中國北方最大的沿海開(kāi)放城市。

 

  天津地質(zhì)構造復雜，大部分被新生代沉積物覆蓋。地勢以平原和洼地為主，北部有低山丘陵，海拔由北向南逐漸下降。北部最高，海拔1052米；東南部最低，海拔3.5米。全市最高峰：九山頂（海拔1078.5米）。地貌總輪廓為西北高而東南低。天津有山地、丘陵和平原三種地形，平原約占93%。除北部與燕山南側接壤之處多為山地外，其余均屬沖積平原，薊縣北部山地為海拔千米以下的低山丘陵?？拷降厥怯珊榉e沖積扇組成的傾斜平原，呈扇狀分布。傾斜平原往南是沖積平原，東南是濱海平原。

 

  天津地處北溫帶位于中緯度亞歐大陸東岸，主要受季風(fēng)環(huán)流的支配，是東亞季風(fēng)盛行的地區，屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)性氣候。臨近渤海灣，海洋氣候對天津的影響比較明顯。主要氣候特征是，四季分明，春季多風(fēng)，干旱少雨；夏季炎熱，雨水集中；秋季氣爽，冷暖適中；冬季寒冷，干燥少雪，因此，春末夏初和秋天是到天津旅游的最佳季節。冬半年多西北風(fēng)，氣溫較低，降水也少；夏半年太平洋副熱帶暖高壓加強，以偏南風(fēng)為主，氣溫高，降水也多。有時(shí)會(huì )有春旱。天津的年平均氣溫約為14℃，7月最熱，月平均溫度28℃；歷史最高溫度是41.6℃。1月最冷，月平均溫度-2℃。歷史最低溫度是-17.8℃。年平均降水量在360－970毫米之間，（1949－2010）平均值是600毫米上下。

 

  2 天津市區域構造概況

  2.1 構造單元的劃分：

  天津市在大地構造上屬華北準地臺的一部分，根據傳統構造地質(zhì)學(xué)的觀(guān)點(diǎn)，結合板塊構造理論，參照“天津市區域地質(zhì)志”及“中國石油地質(zhì)志”（卷五華北油田）的資料，將天津市構造單元劃分為兩個(gè)二級構造單元：燕山臺褶帶和華北斷坳；四個(gè)三級構造單元：薊寶隆褶、滄縣隆起、冀中坳陷、黃驊坳陷；十五個(gè)四級構造單元。

 

  2.2 構造單元基本特征：

  （一）燕山臺褶帶：

  燕山臺褶帶位于華北準地臺的東北部，天津市處于臺褶帶中段，僅劃出一個(gè)三級構造單元，為薊寶隆褶。

 

  薊寶隆褶：為三級構造單元。其南以寧河—寶坻斷裂為界。太古界僅在東北部少量出露。中上元古界普遍發(fā)育，是燕山臺褶帶強烈下陷中心區，最大沉積厚度近萬(wàn)米，并伴有玄武巖、粗面巖的濱海噴發(fā)。古生代有近2000米碳酸鹽巖沉積和海陸交互相的含碎屑巖（夾火山巖）沉積。中生代強烈隆起，新生代晚期寶坻一帶發(fā)生斷陷，形成100—200米第四紀沉積。根據地質(zhì)發(fā)展的差異，薊寶隆褶可分為薊縣穹褶、寶坻凹褶兩個(gè)四級構造單元。

  a、薊縣穹褶：

  位于薊縣北部，主要由中、上元古界組成。受印支—燕山運動(dòng)的影響，形成北西向府君山向斜、盤(pán)山背斜、莊果峪向斜以及楊莊斷裂、黃崖關(guān)斷裂等。印支期有盤(pán)山花崗巖、石臼花崗入，燕山早期有朱耳峪正長(cháng)巖侵入。中、新生代一直處于隆起狀態(tài)。

  b、寶坻凹褶：位于薊縣南部及寶坻北部，主要由寒武奧陶系和石炭二迭系組成，二迭系含中酸性火山噴出巖。受印支—燕山運動(dòng)的影響，形成北西向的下倉向斜和落差為200—300米的工部斷裂。燕山晚期有流紋斑巖侵入。

 

  （二）華北斷坳

  華北斷坳是華北準地臺的二級構造單元，為新生代以來(lái)的裂陷區。天津市處于華北斷坳的東北部，其中包括滄縣隆起、黃驊拗陷和冀中坳陷三個(gè)三級構造單元。

  a、冀中坳陷（天津段西側）：冀中坳陷位于華北斷坳的西北部，由中、上元古界、古生界和巨厚的中、新生界組成。其中中、上元古界和古生界主要形成北東向的背斜、半背斜和斷裂構造。冀中坳陷（天津段）包括武清凹陷、楊村斜坡和里坦凹陷三個(gè)四級構造單元。

  ① 楊村斜坡：位于坳陷的東北角，東以下第三系缺失線(xiàn)或斷裂與大城凸起、王草莊凸起分界，以西以第三系底面深線(xiàn)為斜坡與凹陷兩者的界線(xiàn)。北以寶坻斷裂與寶坻凹褶分界。

  ② 里坦凹陷：位于坳陷的東部，周?chē)韵碌谌等笔Ь€(xiàn)與滄縣隆起、大城凸起分界。

  b、滄縣隆起：

  滄縣隆起位于冀中坳陷東側，以下第三系缺失線(xiàn)及斷裂為界，其東以滄東斷裂與黃驊坳陷為鄰。主要由中、上元古界和古生界組成。中生界大多缺失。新生界厚度1000—1600米，缺失下第三系。近年來(lái)在一些地熱鉆孔中發(fā)現缺失下馬岺組。推測其在下馬嶺期曾處于隆起狀態(tài)。航磁解釋其結晶基底為下、中太古界和花崗巖帶。滄縣隆起（天津段）劃分為王草莊凸起、潘莊凸起、雙窯凸起和白塘口凹陷四個(gè)四級構造單元。

  ① 王草莊凸起：位于滄縣隆起北段，東北以寧河—寶坻斷裂為界，西以下第三系缺失線(xiàn)及漢沽斷裂為界，與冀中坳陷為鄰，東以滄東斷裂為界。主要由中上元古界和古生界組成，缺失中生界和下第三系，沉積厚度約1400米左右。

  ② 潘莊凸起：北以漢沽斷裂為界，與王草莊凸起為鄰，西以天津斷裂與武清凹陷為界，東以滄東斷裂與黃驊坳陷為鄰，南至海河斷裂。主要由中、上元古界和古生界組成，缺失中生界和下第三系，沉積厚度為1400—1600米。

  ③ 雙窯凸起：位于靜海斜坡帶之東，以天津斷裂為界，白塘口凹陷之西，以大寺斷裂為界，主要由中、上元古界和古生界組成，缺失中生界和下第三系，沉積厚度為1400—1600米。④ 白塘口凹陷：位于大寺斷裂之東，與雙窯凸起為界，其東以白塘口斷裂與小韓莊凸起分界，主要由上古生界和中生界組成，新生界下第三系有幾百米沉積，上第三系和第四系沉積厚度約1000米。

  ⑤ 小韓莊凸起（包括小東莊凸起）：位于白塘口凹陷之東，其東以滄東斷裂與黃驊坳陷為界，小韓莊凸起是以寒武系為核，以?shī)W陶系和石炭二迭系為翼的半背斜構造。

  ⑥ 大城凸起：位于雙窯凸起西部，其東以天津斷裂為界，斷裂之西為大城凸起，其西以下第三系缺失線(xiàn)與冀中坳陷的楊村斜坡、文安斜坡為界。

  c、黃驊坳陷（天津段）：

  黃驊坳陷位于滄縣隆起之東，其東入渤海與埕寧隆起為鄰，北以寧河—寶坻斷裂與燕山臺褶帶分界?；子商庞?，中上元古界、古生界、中生界組成，缺失下馬岺組。蓋層主要由新生界組成，沉積厚度最大可達7100米，為陸相碎屑巖，并伴有基性玄武巖噴發(fā)。黃驊坳陷（天津段）劃分為寧河凸起、北塘凹陷、板橋凹陷和歧口凹陷四個(gè)四級構造單元。

  ① 寧河凸起包括西河凸起，位于黃驊坳陷北段，其南以漢沽斷裂與北塘凹陷分界。由古生界和中生界（包括下中三疊系）組成，新生界沉積厚度約4500米。

  ② 北塘凹陷：位于寧河凸起之南，其南以海河斷裂與板橋凹陷分界，由古生界和中生界（缺失下中三疊系）組成，新生界厚達5000米。

  ③ 板橋凹陷：北以海河斷裂與北塘凹陷為鄰，西以滄東斷裂與雙窯凸起為界，由古生界和中生界組成，新生界厚度達5000余米。

  ④ 歧口凹陷：位于板橋凹陷之東南，其南以扣村羊三木斷裂與孔店凹陷為界，由古生界和中生界組成，新生界沉積層厚達7000米。（地質(zhì)構造可參考圖1）
 

 

  圖1 天津市構造系統簡(jiǎn)圖

 

  3 天津市地熱溫泉分布概況（已探明的）

  在華北斷陷盆地，地下蘊藏著(zhù)豐富的地熱資源。通過(guò)普查，在寧河—寶坻斷裂以南，天津地區地熱資源分布面積達8700km2 ，據估算全區可采資源量85.41×108 m3 ，按蓋層平均地溫梯度大于3.5℃/100m 劃分，共圈定了10個(gè)地熱異常區，中低溫地熱資源十分可觀(guān)(表1，圖2)。
 

 

  天津地熱資源按其賦存特征劃分為孔隙型熱儲和基巖巖溶裂隙型熱儲，二者頂板埋深多在1000～2000m和1000～1500m以下。天津目前地熱探采深度已達4041m ，井口流體溫度最高達102 ℃。截至2005 年底，已進(jìn)行勘查評價(jià)并經(jīng)國家儲量認定的有七大地熱田：王蘭莊、山嶺子、濱海地區、武清楊村、蘆臺潘莊、蘆臺含鈷和萬(wàn)家碼頭地熱田。按《地熱資源地質(zhì)勘查規范》規定，25 ℃地下熱水為地熱資源的低溫下限，則上述七個(gè)地熱田地熱流體總可采量為7 245 ×104 m3 /a ，其中新近系孔隙型熱儲地熱水可采量5 231 ×104 m3 /a ，基巖巖溶裂隙型熱儲2 014 ×104 m3 /a 。
 

  圖2  天津市地熱異常區分布圖

 

  4 天津市地熱資源類(lèi)型與分布情況

  地熱資源類(lèi)型：天津地熱屬中-低溫地熱資源。

 

  分布情況：天津地熱屬中-低溫地熱資源，在分布區域和資源特征上有著(zhù)很大優(yōu)勢：主要分布于城市及周邊地區，埋藏深度適中（1000—3000米），溫度適宜（25—103℃），經(jīng)濟性良好，具有得天獨厚的優(yōu)勢。具體參考指標如下：
 

  圖3  天津市地熱異常分布圖
 

 

  圖4  天津市地熱構造示意圖

 

  5 天津市地熱分布與地質(zhì)構造的聯(lián)系

  天津市地熱分布建立在地質(zhì)構造的組織結構之中，尤其是構造運動(dòng)伴隨的巖漿活動(dòng)，在河北平原一些上地慢凸起之間的次一級深部構造變異帶上，基巖隆起，淺層構造復雜，新生代巖漿活動(dòng)劇烈，形成重要的地熱異常區和熱水田。

 

  華北臺向斜和河北平原上地慢隆起基本一致，其中的任丘上地慢凸起、大港上地慢凸起，渤東上地幌凸起和淺層構造的冀中坳陷、黃弊坳陷，渤東坳陷也基本對應。燕山一太行山深部構造變異帶比較復雜，在太行山區淺層構造和深部構造走向基本一致，并有一系列北北東、北東向大斷裂發(fā)育；在燕山地區深部構造變異帶斜切了東西向的燕山褶皺帶、內蒙臺背斜和蒙滿(mǎn)槽向斜，并使變異帶寬度明顯加大，生成次一級小變異帶和上地慢四陷和凸起，這些次一級變異帶和淺層構造斷裂帶也有明顯的對應。壩上高原上地慢坳陷區，南部界線(xiàn)和內蒙臺背斜南界基本一致，東界斜切內蒙臺背斜和蒙滿(mǎn)槽向斜；西部上地慢坳陷區的內蒙臺背斜，和東部深部構造變異帶中的內蒙臺背斜有明顯差異，西部形成面積較大、堆積較厚的侏羅白噩紀盆地，并沉積了較好的煤層；東部則為面積較小，構造形態(tài)復雜的沉積盆地，巖漿活動(dòng)也有明顯差異。