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【摘 要】 铁法地区地热资源有着一定的开发潜力。根据铁法地区地层条件及控热构造条件，是具有地热资源赋存条件的。依据探采井地热资源量为150m3/d，井口温度为40℃，适合于医疗洗浴;尤其对一些风湿病、皮肤病等具有一定疗效;也可做为饮用天然矿泉水。
【关键词】 地热资源;热储条件;盖层;热储层
1 前言
铁法煤田具有悠久的历史，地质勘探及物探、重磁等技术在铁法地区研究程度较高。在前人对铁法煤田地质勘探研究的基础之上，结合阜新东梁煤田地热资源开发的成功经验，探索出铁法地区地热资源的潜力状况，为调兵山市寻找具有经济和环保价值的地热资源。
2 区域研究程度
铁法煤田地质工作历史悠久，勘查程度高。在“铁法煤田”内，完成了1：5万地热地质调查、二维地震勘探和可控源音频大地电磁法（CMAST）;以及2眼探采地热井，探测出单井地热资源量为150m3/d，井口温度为40℃，适合于医疗洗浴，尤其对一些风湿病、皮肤病等具有一定疗效;经过对热水的处理，可以做为饮用天然矿泉水。
3 地层
区内地层由下而上分别为太古界前震旦系（Anz）、中生界早白垩系建昌组（J3jc）火山岩系、早白垩系阜新组（k1f）含煤岩系和孙家湾组（K1s）紫红色碎屑岩、新生界第四系（Q）松散层。阜新组自下而上含煤20层，其中上含煤段含煤10层、下含煤段含煤10层。
4 构造
铁法盆地的基底构造形态为一宽缓的北北东向向斜盆地，东翼较缓，倾角3°～5°，西翼较陡，倾角10°～15°，呈现东缓西陡的不对称形态，其轴部南北两端抬起。盆地内次级褶曲和断裂构造均较发育。其褶曲比较宽缓，两翼倾角均小于15°。断裂构造十分发育，均为高角度正断层，倾角多为60°～70°。据勘探钻孔及矿井地质调查证实，几乎所有断层的断层破碎带均较宽，但均被泥质物充填，且充填物又经固结成岩。
5 岩浆活动
本区岩浆活动分为建昌组岩浆活动、早白垩世初期岩浆活动及第三纪岩浆活动，岩性主要有橄榄玄武岩，安山集块岩和花岗岩等。
根据生产矿井观测资料，煤炭采掘一旦遇到这期火山岩，矿井涌水量会突然增大。因此，该火山岩也是地热资源的主要存储源岩。
6 水文地质条件
6.1地下水
6.1.1第四系松散岩类孔隙水
在洪冲积的砂砾石及砂砾层中，以承压水为主。洪积层分布在铁法盆地的东、西部山口、山麓下，岩性以灰黄、黄色砂砾、粗砂及细砂为主，渗透系数为0.386-26.55m/d，单位涌水量为0.0596-1.49l/s.m。
6.1.2白垩系碎屑岩类孔隙裂隙水
白垩系碎屑岩类孔隙裂隙水主要分布在白垩系上统孙家湾组碎屑岩类孔隙裂隙和白垩系下统阜新组底部碎屑岩类孔隙裂隙中：
①白垩系孙家湾组碎屑岩类孔隙裂隙水：岩性多为灰白、灰绿色砾岩、砂砾岩。渗透系数为0.000098～0.00207m/d，单位涌水量为0.000085～0.00599l/s.m。
②白垩系阜新组底部碎屑岩类孔隙裂隙水：岩性以砾岩、砂砾岩为主，分选、磨圆较差，在断裂、火成岩侵入等地质作用下，该含水层的裂隙、孔隙都比较发育。据物探资料300～600m。是本次地热资源普查的主要目的层。
6.1.3煤田基底前震旦系风化壳裂隙水
该层在铁法地区西部低缓丘陵区出露，含水层富水性受裂隙发育控制，据以往水文地质资料单井涌水量在100～1000m3/d。为铁法地区西部民用水的重要水源。
该层在铁法地区内埋藏深度达1800m以上。含水层富水性主要受风化裂隙和构造裂隙发育程度控制。是本次地热资源的主要目的层。
6.2地下水补给、迳流、排泄条件
大气降水是本区地下水的主要补给来源，在区西部低山丘陵区出露前震旦系地层风化裂隙发育，由大气降水形成裂隙潜水流沿风化、构造裂隙侧向迳流补给区内含水层。排泄条件，浅层地下水以人工开采取水及蒸发为主，深部以迳流侧向排泄。
7 地温场特征
7.1地温场变化
地温场仅反映了地壳内部地温的变化规律，通过对区内7个钻孔的地温测量资料分析。自上而下分为三个带，即地温变动带、恒温带和增温带。
7.2地温梯度
经地面调查，区内地表无任何地热显示。通过对区内7个钻孔的实测井温数据进行地温梯度计算。表明在本区的深部有地热异常反应，地热增温率大于3.0°C/100m。
8 物性特征
8.1电法解释
电法CSAMT在700米、1500米、1850米处电阻率值下降趋势明显，下部电性区表现出横向不均匀性，出现相对独立并沿纵向分布的低阻异常区，从电性变化的形态、宽度上看，都明显的表现出断层构造的电阻率空间分布特征，分析认为是在地质构造的作用下，破坏了岩层间的结构，使电性发生不均匀的变化，进而使电阻率值呈高低相间的格局分布。推断上述低阻异常区，为断层及构造破碎带位置。该断层破碎带，是地下热储存在的有利地质构造层位。
8.2二维地震解释
根据各标志波的波形、相位、波组特征，并结合反射波的间距时差规律，在时间剖面追踪对比，并在时间剖面上画出相应断层和地层的位置，通过速度运算转化为深度成果，直观的反映出地层的起伏形态。
8.3综合解释成果
白垩系地层底砾岩与煤系地层中下部煤层产状及深度密切关联，中部深、两端浅的向斜形态，深度为500—1200m。推断底砾岩埋深为700—1400m。
9 热储特征及埋藏条件
9.1控热构造发育条件
区内有两条同沉积主干断层，分布于向斜两侧。该断裂规模大，影响深，分析认为可能沟通深部热源是区域内很好的控热构造。第三纪岩浆沿该断层，以岩墙及岩床形式侵入到煤系地层之中。岩浆活动导致围岩的连续性遭到破坏，产生一系列的小断层和裂隙带，为次一级低次序导热构造，沿此构造带形成埋深深度小于2000m的次一级热储。是勘查开发地热资源的有利地段。
9.2盖层与热储
9.2.1盖层
区内沉积地层有白垩系上统孙家湾组（K1q）、白垩系下统阜新组（K1f）及第四系地层，其岩性为粉砂岩、泥岩及第四系粘土层组成，其含水贫乏，空隙率低等特征，形成区域性相对隔水地层，厚度在800～1500m左右，为良好的地热保温盖层。
9.2.2热储层
在其盖层之下，赋存于中生界白垩系底部砾岩及前震旦古风化壳岩组，组成了孔隙、裂隙的含水介质，该类岩石孔隙、裂隙均较发育及热导率高的特点，易于地下水赋存。形成了一个良好的热储层位，其热储的埋藏分布均受岩性及地质构造控制。
10 地下水补给与热水对流条件
区内地下热水的补给来源为大气降水，补给途径从区内基岩露头分布区的垂向补给和区外围地区地下水的侧向补给，主要是区内西部低山丘陵煤系基底花岗片麻岩，火成岩露头区的基岩裂隙潜水流沿盆缘断裂向深部地层补给，同时获得上地幔传递上来的大地热流加溫，而形成地下热水。区内北北东向断裂发育，因而断裂破碎带纵横交错，使得带状热储相互连通，为区内地下热水的水热对流创造了有利的条件。
11 结论
11.1铁法地区主要热源为上地幔热和结晶基底放射性热，热传递方式为传导型;地热水补给来源较充沛，径流排泄条件及水热对流条件良好。
11.2铁法盆地地热资源成生规律层状热储即阜新组底砾岩、前震旦系古风化壳，其盖层厚度大于700m，热储厚度大于500m。
11.3根据水质测试结果，具有医疗价值和饮用天然矿泉水标准。
作者简介：李辉，1955年10生，长期从事国土资源地质、土地调查规划等工作，现为地质高级工程师。
【关键词】 地热资源;热储条件;盖层;热储层
1 前言
铁法煤田具有悠久的历史，地质勘探及物探、重磁等技术在铁法地区研究程度较高。在前人对铁法煤田地质勘探研究的基础之上，结合阜新东梁煤田地热资源开发的成功经验，探索出铁法地区地热资源的潜力状况，为调兵山市寻找具有经济和环保价值的地热资源。
2 区域研究程度
铁法煤田地质工作历史悠久，勘查程度高。在“铁法煤田”内，完成了1：5万地热地质调查、二维地震勘探和可控源音频大地电磁法（CMAST）;以及2眼探采地热井，探测出单井地热资源量为150m3/d，井口温度为40℃，适合于医疗洗浴，尤其对一些风湿病、皮肤病等具有一定疗效;经过对热水的处理，可以做为饮用天然矿泉水。
3 地层
区内地层由下而上分别为太古界前震旦系（Anz）、中生界早白垩系建昌组（J3jc）火山岩系、早白垩系阜新组（k1f）含煤岩系和孙家湾组（K1s）紫红色碎屑岩、新生界第四系（Q）松散层。阜新组自下而上含煤20层，其中上含煤段含煤10层、下含煤段含煤10层。
4 构造
铁法盆地的基底构造形态为一宽缓的北北东向向斜盆地，东翼较缓，倾角3°～5°，西翼较陡，倾角10°～15°，呈现东缓西陡的不对称形态，其轴部南北两端抬起。盆地内次级褶曲和断裂构造均较发育。其褶曲比较宽缓，两翼倾角均小于15°。断裂构造十分发育，均为高角度正断层，倾角多为60°～70°。据勘探钻孔及矿井地质调查证实，几乎所有断层的断层破碎带均较宽，但均被泥质物充填，且充填物又经固结成岩。
5 岩浆活动
本区岩浆活动分为建昌组岩浆活动、早白垩世初期岩浆活动及第三纪岩浆活动，岩性主要有橄榄玄武岩，安山集块岩和花岗岩等。
根据生产矿井观测资料，煤炭采掘一旦遇到这期火山岩，矿井涌水量会突然增大。因此，该火山岩也是地热资源的主要存储源岩。
6 水文地质条件
6.1地下水
6.1.1第四系松散岩类孔隙水
在洪冲积的砂砾石及砂砾层中，以承压水为主。洪积层分布在铁法盆地的东、西部山口、山麓下，岩性以灰黄、黄色砂砾、粗砂及细砂为主，渗透系数为0.386-26.55m/d，单位涌水量为0.0596-1.49l/s.m。
6.1.2白垩系碎屑岩类孔隙裂隙水
白垩系碎屑岩类孔隙裂隙水主要分布在白垩系上统孙家湾组碎屑岩类孔隙裂隙和白垩系下统阜新组底部碎屑岩类孔隙裂隙中：
①白垩系孙家湾组碎屑岩类孔隙裂隙水：岩性多为灰白、灰绿色砾岩、砂砾岩。渗透系数为0.000098～0.00207m/d，单位涌水量为0.000085～0.00599l/s.m。
②白垩系阜新组底部碎屑岩类孔隙裂隙水：岩性以砾岩、砂砾岩为主，分选、磨圆较差，在断裂、火成岩侵入等地质作用下，该含水层的裂隙、孔隙都比较发育。据物探资料300～600m。是本次地热资源普查的主要目的层。
6.1.3煤田基底前震旦系风化壳裂隙水
该层在铁法地区西部低缓丘陵区出露，含水层富水性受裂隙发育控制，据以往水文地质资料单井涌水量在100～1000m3/d。为铁法地区西部民用水的重要水源。
该层在铁法地区内埋藏深度达1800m以上。含水层富水性主要受风化裂隙和构造裂隙发育程度控制。是本次地热资源的主要目的层。
6.2地下水补给、迳流、排泄条件
大气降水是本区地下水的主要补给来源，在区西部低山丘陵区出露前震旦系地层风化裂隙发育，由大气降水形成裂隙潜水流沿风化、构造裂隙侧向迳流补给区内含水层。排泄条件，浅层地下水以人工开采取水及蒸发为主，深部以迳流侧向排泄。
7 地温场特征
7.1地温场变化
地温场仅反映了地壳内部地温的变化规律，通过对区内7个钻孔的地温测量资料分析。自上而下分为三个带，即地温变动带、恒温带和增温带。
7.2地温梯度
经地面调查，区内地表无任何地热显示。通过对区内7个钻孔的实测井温数据进行地温梯度计算。表明在本区的深部有地热异常反应，地热增温率大于3.0°C/100m。
8 物性特征
8.1电法解释
电法CSAMT在700米、1500米、1850米处电阻率值下降趋势明显，下部电性区表现出横向不均匀性，出现相对独立并沿纵向分布的低阻异常区，从电性变化的形态、宽度上看，都明显的表现出断层构造的电阻率空间分布特征，分析认为是在地质构造的作用下，破坏了岩层间的结构，使电性发生不均匀的变化，进而使电阻率值呈高低相间的格局分布。推断上述低阻异常区，为断层及构造破碎带位置。该断层破碎带，是地下热储存在的有利地质构造层位。
8.2二维地震解释
根据各标志波的波形、相位、波组特征，并结合反射波的间距时差规律，在时间剖面追踪对比，并在时间剖面上画出相应断层和地层的位置，通过速度运算转化为深度成果，直观的反映出地层的起伏形态。
8.3综合解释成果
白垩系地层底砾岩与煤系地层中下部煤层产状及深度密切关联，中部深、两端浅的向斜形态，深度为500—1200m。推断底砾岩埋深为700—1400m。
9 热储特征及埋藏条件
9.1控热构造发育条件
区内有两条同沉积主干断层，分布于向斜两侧。该断裂规模大，影响深，分析认为可能沟通深部热源是区域内很好的控热构造。第三纪岩浆沿该断层，以岩墙及岩床形式侵入到煤系地层之中。岩浆活动导致围岩的连续性遭到破坏，产生一系列的小断层和裂隙带，为次一级低次序导热构造，沿此构造带形成埋深深度小于2000m的次一级热储。是勘查开发地热资源的有利地段。
9.2盖层与热储
9.2.1盖层
区内沉积地层有白垩系上统孙家湾组（K1q）、白垩系下统阜新组（K1f）及第四系地层，其岩性为粉砂岩、泥岩及第四系粘土层组成，其含水贫乏，空隙率低等特征，形成区域性相对隔水地层，厚度在800～1500m左右，为良好的地热保温盖层。
9.2.2热储层
在其盖层之下，赋存于中生界白垩系底部砾岩及前震旦古风化壳岩组，组成了孔隙、裂隙的含水介质，该类岩石孔隙、裂隙均较发育及热导率高的特点，易于地下水赋存。形成了一个良好的热储层位，其热储的埋藏分布均受岩性及地质构造控制。
10 地下水补给与热水对流条件
区内地下热水的补给来源为大气降水，补给途径从区内基岩露头分布区的垂向补给和区外围地区地下水的侧向补给，主要是区内西部低山丘陵煤系基底花岗片麻岩，火成岩露头区的基岩裂隙潜水流沿盆缘断裂向深部地层补给，同时获得上地幔传递上来的大地热流加溫，而形成地下热水。区内北北东向断裂发育，因而断裂破碎带纵横交错，使得带状热储相互连通，为区内地下热水的水热对流创造了有利的条件。
11 结论
11.1铁法地区主要热源为上地幔热和结晶基底放射性热，热传递方式为传导型;地热水补给来源较充沛，径流排泄条件及水热对流条件良好。
11.2铁法盆地地热资源成生规律层状热储即阜新组底砾岩、前震旦系古风化壳，其盖层厚度大于700m，热储厚度大于500m。
11.3根据水质测试结果，具有医疗价值和饮用天然矿泉水标准。
作者简介：李辉，1955年10生，长期从事国土资源地质、土地调查规划等工作，现为地质高级工程师。