吉林市伊舒盆地地熱資源勘探開(kāi)發(fā)風(fēng)險分析

  摘 要：吉林市伊舒盆地尚未進(jìn)行過(guò)地熱資源詳查工作，本文在充分分析利用已有調查資料，總結前人地熱勘查成功與失敗經(jīng)驗的基礎上，提出了地熱資源的形成條件、分布規律、熱儲特征，圈定了現有經(jīng)濟技術(shù)條件下地熱資源勘探開(kāi)發(fā)有利地段，減少勘探開(kāi)發(fā)風(fēng)險。

 

  關(guān)鍵詞：地熱資源；熱儲層；地溫梯度；地熱流體1 吉林市伊舒盆地地熱資源概況1.1 地熱資源的形成條件.

 

  1.1.1 區域地質(zhì)特征.

 

  吉林市伊舒盆地是第三系地塹式斷陷盆地，屬于郯廬斷裂帶的北延部分，呈北東 45°～ 55°方向狹長(cháng)展布。盆地在區域上可分為三個(gè)二級構造單元和 10 個(gè)三級構造單元。吉林市段屬岔路河斷陷二級構造單元內的萬(wàn)昌隆起、太平凹陷及孤店斜坡三個(gè)三級構造單元。伊舒盆地是在西北緣邊界斷層控制下形成和發(fā)育的盆地，期間經(jīng)歷了從張扭→壓扭的轉化，盆地消亡前經(jīng)歷了擠壓作用。盆內斷層從性質(zhì)上分析主要有兩類(lèi)，一類(lèi)是張性正斷層，近東西走向，在整個(gè)盆地內普遍發(fā)育 ；另一類(lèi)為張剪性斷層，主要為北東走向，在盆地西部發(fā)育。

 

  盆地內第三系地層巖性主要為砂礫巖、砂巖和黑色、灰色、灰綠色泥巖。富含藻類(lèi)和孢粉化石，植物碎屑、煤線(xiàn)普遍發(fā)育，但浮游生物和動(dòng)植物化石少見(jiàn)。前人據孢粉化石、巖石絕對年齡、古地磁、巖性組合，結合地震資料，將盆地內第三系劃分為3 個(gè)統、6 個(gè)組。自下而上分別為 ：始新統雙陽(yáng)組（E2s）、始新統奢嶺組（E2sh）、始新統永吉組（E2y）、漸新統萬(wàn)昌組（E3w）、漸新統齊家組（E3q），以及上第三系中新統岔路河組（Nc）。

 

  1.1.2 熱儲條件分析.

 

  吉林市伊舒盆地是吉林省地熱異常區，伊舒向斜盆地及西緣、東緣深斷裂是該區的構造主體，新構造運動(dòng)形成的斷裂帶不斷地將第四紀火山活動(dòng)產(chǎn)生的熱量、巖漿侵入活動(dòng)（地殼重熔作用）產(chǎn)生的余熱向上傳導，構成傳遞熱量的良好通道，巖漿及火山活動(dòng)產(chǎn)生的大量熱能將賦存于裂隙孔隙中地下水加熱形成地熱田。地下熱水的補給來(lái)源是上部常溫層地下水的越流補給（沿斷裂帶）、順單斜構造側向徑流補給。地熱田類(lèi)型為傳導型沉積盆地地熱田，屬增溫型地熱田，隨著(zhù)深度的增加，熱儲溫度也升高。熱儲蓋層為較厚的第四系松散層與巨厚的第三系泥巖，儲熱層為第三系砂巖、礫巖，基底為古生代地層及巖漿巖。

 

  伊舒盆地區內沉積了巨厚的新生代地層，由于受新構造運動(dòng)的差異性影響，基底起伏較大。

 

  1.2 地熱田特征.

 

  儲熱層廣泛分布于盆地區。儲熱層埋藏深度為1 000 ～ 3 000 m，具有多層儲熱層，一般累計儲熱層厚度大于 100 m 時(shí)，地下水富水性中等，單井涌水量 500 ～ 1 000 m3/d。

 

  儲熱層隨著(zhù)深度的增加，熱儲溫度也升高。由勘探孔測溫資料可知，熱儲溫度 43 ～ 143 ℃，相對應測試深度為 1 403 ～ 3 814 m，平均深層地溫梯度為（2.55 ～ 3.77）℃ /hm。

 

  儲熱層處于較封閉的環(huán)境中，地熱流體硬度小，堿度大。據勘探孔水質(zhì)檢測資料，pH 值 :7 ～10，水化學(xué)類(lèi)型為重碳酸鈉型，總堿度 499.59 ～1 405.05 mg/L，礦化度 601.46 ～ 30 353.5 mg/L，陽(yáng)離子中鉀離子與鈉離子質(zhì)量濃度高，為 154.72～ 8 336.4 mg/L，鈣鎂離子質(zhì)量濃度低，陰離子中碳酸氫根質(zhì)量濃度高，其次為氯離子，硫酸根離子質(zhì)量濃度較低。同一水井礦化度與鈉離子質(zhì)量濃度隨著(zhù)深度增加而逐漸增高。由穩定同位素氘、18O和放射性同位素氚的檢測結果可以看出，地熱流體年齡大于 30 a。

 

  儲熱層內發(fā)育深層裂隙孔隙承壓水，具有多層含水的特點(diǎn)，壓力水頭接近地表，個(gè)別層位水頭高于地表，形成自流。

 

  2 地熱資源勘探開(kāi)發(fā)現狀.

 

  吉林市地熱資源豐富，但勘探開(kāi)發(fā)風(fēng)險較高。

 

  目前有 12 眼地熱井用于醫療洗浴和農業(yè)開(kāi)發(fā)，有9 眼井準備為小區供熱、供水，有 4 眼井因水量極小而報廢，有 3 眼井因水溫偏低而停用。目前勘探開(kāi)發(fā)成功率不足 67%，地熱勘探開(kāi)發(fā)風(fēng)險較高，造成直接經(jīng)濟損失兩千多萬(wàn)元。

 

  地熱資源開(kāi)發(fā)利用可以減少環(huán)境污染，帶來(lái)較高的投資回報。因而商業(yè)開(kāi)發(fā)熱情很高，但由于地熱資源管理不到位，缺乏有效的技術(shù)業(yè)務(wù)指導，隨之而來(lái)的是盲目開(kāi)發(fā)，掠奪開(kāi)采，造成高投入、高風(fēng)險、水位下降、資源枯竭。

 

  由于各開(kāi)發(fā)單位缺少統一的技術(shù)指導，致使地熱井缺少許多技術(shù)參數，給開(kāi)發(fā)利用及管理工作帶來(lái)諸多不便。

 

  3 地熱資源勘探開(kāi)發(fā)風(fēng)險分析.

 

  吉林市地熱資源分布較廣，儲量大，綜合開(kāi)發(fā)利用前景好，對國民經(jīng)濟發(fā)展推動(dòng)作用較大。但目前多數地熱田尚未進(jìn)行專(zhuān)門(mén)性地熱地質(zhì)勘查工作，資源條件不清，現有的資源開(kāi)發(fā)帶有一些盲目性和缺少科學(xué)性，綜合利用程度也較差。為此，地熱資源可行性勘察和開(kāi)發(fā)利用規劃工作已迫在眉睫。

 

  3.1 分析地熱田分布特征，確定勘探開(kāi)發(fā)風(fēng)險程度.

 

  依據地熱田現有開(kāi)采井、勘探孔資料，結合現有經(jīng)濟條件和技術(shù)水平，確定伊舒盆地地熱田開(kāi)采深度為 1 000 ～ 3 000 m，在此深度范圍內儲熱層累計厚度越厚，其水量越豐富，開(kāi)發(fā)風(fēng)險越小。伊舒盆地沉降中心靠近西北緣，西北翼具有快速沉積的特點(diǎn)，造成砂礫巖單層厚度薄、泥質(zhì)含量高、分布層位連續性穩定性差。東南翼由沉降中心至邊部，儲熱層厚度逐漸變薄，砂礫巖巖相相對穩定。

 

  伊舒盆地儲熱層最厚的區域為萬(wàn)昌至岔路河一帶，其次為太平至樺皮廠(chǎng)東部一帶。萬(wàn)昌鎮附近儲熱層累計厚度可達 1 000 m，砂厚比接近 50%，見(jiàn)圖 1。

 

  伊舒盆地沉降中心及西北翼地溫梯度值較低，基底凸起處地溫梯度值較高，受補給邊界影響，東南緣地溫梯度值低。地溫梯度值低的地區，要想獲得理想的溫度，就得增加井深，加大了勘探開(kāi)發(fā)的成本。

 

  儲熱層厚度與地溫梯度兩項指標基本決定了地熱資源勘探開(kāi)發(fā)的風(fēng)險。由圖 2 可以看出 ：勘探開(kāi)發(fā)高風(fēng)險的區域分布在盆地沉降中心西北翼及盆地東南緣邊界處，分布面積占地熱田總面積的27%，儲熱層累計厚度一般小于 100 m，地溫梯度小于 3.0 ℃ /hm ；勘探開(kāi)發(fā)低風(fēng)險的區域廣泛分布在萬(wàn)昌至樺皮廠(chǎng)鎮東側，分布面積占地熱田總面積的 48%，儲熱層累計厚度大于 200 m，地溫梯度大于 3.0 ℃ /hm，個(gè)別地段大于 3.5 ℃ /hm ；勘探開(kāi)發(fā)中等風(fēng)險的區域介于上述二者之間，在三家子鄉及東北部也存在中等風(fēng)險區，分布面積占地熱田總面積的25%，儲熱層累計厚度一般在100～200 m，地溫梯度大于 3.0 ℃ /hm。

 

  地質(zhì)災害低易發(fā)區主要分布在主要分布在北部、中西部及南部地勢平緩區，地貌類(lèi)型多為侵蝕堆積河流階地，面積 894.43 km2, 占總面積的39.281%。區內人為形成的陡崖及陡坡較少，僅在河流凸岸分布小規模河流塌岸及洪澇災害，部分地段存在水土流失現象 ；南部地區地形較平坦，森林覆蓋率較高，人類(lèi)工程活動(dòng)強度較弱，基本保持著(zhù)自然生態(tài)環(huán)境，裸露巖體較少，多有植被覆蓋，不易發(fā)生危害性較大的地質(zhì)災害。

 

  5 結論本文根據影響吉林省輝南縣地質(zhì)災害發(fā)育的地質(zhì)災害發(fā)育現狀、地質(zhì)環(huán)境條件和人類(lèi)工程活動(dòng)等因素，利用 Mapgis 空間分析功能對輝南縣進(jìn)行了地質(zhì)災害易發(fā)程度綜合區劃，共將輝南縣劃分為高、中、低三類(lèi)易發(fā)區。準確的反映了區內實(shí)際地質(zhì)災害易發(fā)程度和危險情況，通過(guò)區劃可以為政府部門(mén)的地質(zhì)災害防治特供可靠地預測理論依據，為下一步地質(zhì)災害預報預警工作奠定基礎。