山东省招远汤东地热田热结构及热水成因研究

【摘要】：招远市汤东地热田位于胶东半岛的中部,多条断裂带在此交汇为该地热田的形成提供了必要的条件。该区地热资源储量较大,具有十分可观的开发潜力。在该区开展热结构及热水成因研究,将为区内地热资源合理开发利用提供科学依据,对于促进当地社会经济的发展也具有非常重要的意义。本文在收集整理研究区内地质、水文地质以及地热地质等资料基础上,进行了野外现场调查并进行了地温测量,充分利用区内历史以及本次采集水样的化学分析数据,系统分析了区内地下热水成因,同时,根据区内采集的岩石热物性数据,科学构建了研究区的热结构概念模型,并进一步刻画了区内地热资源成因机制。取得的主要结论如下:(1)依据区内气象数据以及水文地质资料,分析了区内地下热水主要补给来源,合理计算了区内热储温度以及热水循环深度。通过对研究区地下水中氢氧同位素数据的分析表明,该地区的地下热水主要补给来源为大气降水,补给高程为585.1～882.35m,主要来源于研究区北部的罗山区域。根据二氧化硅温标以及硅焓模型计算结果,该地区的热储温度为103.82～131.32℃,热水循环深度为3800m,地下热水的冷水混入比例为61.01%。(2)结合区内地质条件以及钻孔资料,建立了该区热结构概念模型。通过对区内岩石样品热导率和放射性元素分析,结果表明区内岩石热导率平均值为3.49 W/(m·k);使用元素钾、铀、钍对岩石放射性生热率进行计算,结果表明生热率平均值为1.15μW/m~3。根据测温数据计算出该地区地温梯度为28.87℃/km,使用该地温梯度对浅层热流值进行计算,确定该区大地热流值为101.47 m W/m~2。通过浅层生热率与地震波之间关系计算出深部生热率数据,利用生热率数据分别对浅层、深层的放射性元素衰变所产生的热能进行计算,再使用“剥层法”对地幔热流进行求解,得出区内地壳热流值(Q_c)约为20.56 m W/m~2,地幔热流值(Q_m)约为80.91m W/m~2,确定该区热结构类型为“冷壳热幔”型。(3)结合前人在该区地热成因机制研究成果,进一步完善了该区地热田概念模型。区内盖层主要为第四系沉积层,厚度一般为3～10m,岩性以黏性土和砂性土为主,热储主要为中生代二长花岗岩为主的裂隙带状热储,区内热储层单井涌水量约为1798.56m~3/d。结合该区地形地质条件,分析认为区内北部山区大气降水通过F_1、F_2断裂下渗至地下深度约3800m处与地热流体进行混合,经过混合后的地下热水通过F_3断裂上涌,并通过断裂带交汇所形成的细小断裂出露地表形成温泉。