蔚县北洗冀地热异常区热储特征分析

王国晨　夏华宗　李贝德

【摘 要】本文基于《张家口地热资源分布规律与开发利用研究》项目，对蔚县盆地北洗冀地热异常区中地热水的分布特征、补给特征、存储特征等进行了论述，建立了该异常区的地热水生、储、盖模型，对进一步研究蔚县盆地地热水特征有很好的借鉴作用。

【关键词】蔚县盆地；地热异常区；热储特征

1 地热资源分布特征

北洗冀地热异常区位于蔚县盆地东部，松枝口—左所堡断层与壶流河断层交汇部位，其东侧为自南向北流淌的壶流河，与地热异常区走向基本一致；西侧为广袤的蔚县盆地。全区共有自流井20余眼，面状泉2处，井（泉）口温度12.2°～33.4°，单井最大自流量达151m3/h，异常区总流量超过7000m3/d。

图1 北洗冀地热异常区地质构造图

图2 北洗冀地下水的δD和δ18O值

2 地热水的流动特征

2.1 补给源

整体上看，北洗冀异常区位于蔚县盆地地势较低处，地表水自上游汇入壶流河，在该区附近形成地表水汇集区；盆地周边山体基岩裸露，岩体破碎，断裂发育，为地表水向下渗流创造的有利条件；据钻孔揭露，蔚县盆地自西向东基岩埋深逐步加大，西部地表水下渗后也可通过地下径流的方式汇集至异常区附近。

另外，大气降水δD―δ18O关系研究表明（魏菊英，1988），大气降水同位素组成的一个重要特点是δD和δ18O值之间有明显的线性关系（H.Craig，1961）即全球大气降水Craig曲线。对比异常区两口自流井的δD、δ18O同位素测试结果显示（图2），氢、氧稳定同位素浓度的数据点均分布于该曲线附近。

2.2 地热水流动途径

根据区域地质资料分析，异常区上游壶流河断裂为该区域地下水提供了纵向上的运移通道，在重力作用驱动下，补给区地下水由盆地周边向中下游径流排泄至北洗冀异常区附近。其次，据《张家口地热资源分布规律与开发利用研究》报告，蔚县盆地下伏奥陶系灰岩岩溶水发育，岩溶水的储存、径流与排泄规律受碳酸盐岩岩溶的发育程度、构造的性质及其格局的制约；其中，北、北西向岩溶水在壶流河断裂一带汇流，形成了局部的汇水区；岩溶水接受补给后，在含水层区域隔水底板形态的支配下，由西北向东南流动。

3 异常区地下水热储特征

3.1 热源

地下水在深循环或区域地下水流动过程中，通过下部的热传导以及热对流的形式获得热量。从地震物探资料分析（祝治平等），蔚县至天镇区域存在2～3个低速带，推测为深部岩浆岩活动或岩浆岩包裹体，岩浆岩活动会造成该区域地温梯度升高或是直接加热深部循环水。据钻孔揭露，该区域寒武系灰岩埋深约455m，在区域断裂松枝口—左所堡断层西侧，寒武系灰岩地层呈现隆起现象，其与冀西北1：20万水文地质普查中物探资料及蔚县电法物探资料的高值闭合曲线相一致，该隆起由北向南标高逐渐降低，与地热水异常范围形状大致相当。因此，蔚县盆地地热水热源可能为来自上幔或深部岩浆岩活动，对上覆地层加热所引起的局部地温异常。

3.2 热储层

从区域资料分析，该区域蓟县系白云岩为热储储层，这与前人（魏洪章、河北省地矿局第三地质大队、张正上等）研究一致。但通过对整个蔚县盆地地热异常分析来看，深部蓟县系白云岩应该为热储层，但是从调查的钻孔（2013年）以及水文地质情况分析，北洗冀地热异常区的热储层在下更新统冲积、湖积松散层下部的砂砾石层，水量大，温度较高。因此，认为北洗冀地热异常区热储层为蓟县系白云岩基岩破碎带和下更系统砂砾石层两个热储层，且两个热储层存在水力联系断裂通道。北洗冀异常区下部奥陶系灰岩缺失或是很薄，次生断裂发育，侏罗系、寒武系富水弱，相对隔水，断裂带能够直接沟通蓟县系白云岩与下更新统砂砾石层，地热水上升与冷水混合后形成。

北洗冀地热异常区的下更新统砂砾石层埋深在200～250m左右，上部有厚厚的粘性土作为盖层，形成很好的保温层。下部为基岩隆起带，造成基岩隆起部位与两侧第四系直接接触，阻断了该隆起部位与周边的顺循环交换。再加上在次生断裂的控制，该区域形成沿隆起带的长条形下更新统热储层。综上所述，北洗冀地热异常区存在蓟县系白云岩和下更新统砂砾石层两个热储层，埋藏较浅，富水性好，承压力较大，具有很好的盖层，是较好的热储层。

4 地热水的

综合分析，北洗冀地热水是接受远程大气降水补给，沿断裂、裂隙、破碎带渗入地下，深循环过程中，受岩浆岩活动加热以后，沿断裂、裂隙上升至蓟县系白云岩层状裂隙带内，在强大的承压力作用下，又通过断裂、裂隙上升至下更新统砂砾石层中，与浅层冷水混合形成，或透过第四系天窗以泉的形式出露地表或存储于地下被钻孔揭露。

[责任编辑：杨玉洁]