摘要
冀中坳陷地热资源丰富,但目前仅部分地区进行了较大规模的开发利用,对于地热田的形成机制仍存在争议,新生代热储勘探程度较低。本文从地热地质学出发,结合构造地质学、水文地质学和沉积学等学科的基础理论,通过分析收集到的水化学、测井和地震剖面资料,并利用热传导模拟和地下水化学组分分析的方法,研究了冀中坳陷的地温场特征,分析了研究区内地热异常的控制因素,并根据“热储体积法”计算冀中坳陷新生代热储的地热资源量。通过研究认为,冀中坳陷平均大地热流平均值为64.4mW/m~2,平均地温梯度为33.4℃/km,属于地热异常区。地温场特征在平面上与基底起伏具有良好的对应关系,垂向上地温梯度具有分段性特征,浅部地层热传递方式以热传导为主,深部碳酸盐岩热储热传递方式以热对流为主;区域热岩石圈厚度较薄,主要由中生代以来的大规模区域构造运动造成,地壳热结构为热幔冷壳型;浅层地温场主要受基底起伏所控制,火成岩对于现今地温场的影响可忽略不计,沉积盖层的品质对于地热异常和深部干热岩的形成和具有重要的作用;研究区内热储水源主要来自北部燕山与西部太行山的大气降水,地表水与热储水之间水动力联系较弱,高阳地热田与牛驼镇-容城地热田分属不同的地热系统;冀中坳陷地热异常的成因为:中生代以来的构造活动,导致了冀中坳陷岩石圈减薄,但由于古近纪以来沉积了巨厚的盖层,起到了良好的保温作用,使得区域呈现高大地热流背景,凹凸相间的构造格局使得热流向凸起区聚集,造成构造单元内的地热异常,在局部地区由于断裂的发育,使得地下热水上涌,造成局部地热异常;结合区域地质剖面总结出出冀中坳陷内地热田概念模型可总结为:幔源壳源供热-中低温对流与热传导叠加-凹中凸聚热-大气降水补给-岩溶型与孔隙型热储;根据计算结果显示,冀中坳陷馆陶组和明化镇组热储所蕴含的地热资源总量为1037.66×10~(18)J,折合标准煤35.41×10~8t,按100年开采年限,砂岩回灌率25%计算,每年可开采资源量的供热面积可达3.13×10~8m~2,南部饶阳坳陷、高阳凸起和蠡县斜坡等构造区具有丰富的新生代热储资源,开发潜力巨大。本次研究,将为今后的地热开发提供重要科学依据。