黑龙江省牡丹江市镜泊湖地热特征分析--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

黑龙江省牡丹江市镜泊湖地热特征分析

发表时间：2021/6/10 来源：《基层建设》2021年第6期作者：李向军

[导读] 摘要：镜泊湖位于黑龙江省牡丹江市南部，为第四纪初火山爆发玄武岩流堰塞牡丹江河道形成的火山堰塞湖，为国家级重点风景名胜区、5A级旅游景区，对该地区进行地热资源开发，对当地旅游及取暖具有重大意义。

        黑龙江省地质环境监测总站
        摘要：镜泊湖位于黑龙江省牡丹江市南部，为第四纪初火山爆发玄武岩流堰塞牡丹江河道形成的火山堰塞湖，为国家级重点风景名胜区、5A级旅游景区，对该地区进行地热资源开发，对当地旅游及取暖具有重大意义。
        关键词：镜泊湖；地热；地温梯度；地热资源开发
        引言
        近年来，黑龙江省地勘一院在镜泊湖地区开展了大量地热勘查工作并取得来良好成果，通过研究地层、构造及岩浆活动与地热的关系，确定找热的最有利部位，总结地热田基本特征，并初步计算出水量、水温等参数。
        1、区域地质特征
        1.1地层
        区域上出露的地层主要有：上元古界张广才岭群新兴组（Pt3x）、古生界泥盆系上统歪鼻子组（D3w）、二叠系上统开山屯组（P2k），中生界三叠系上统西土山组（T3x）、侏罗系中统帽儿山组（J2m）、上统宁远村组（J3n）、白垩系下统猴石沟组（K1h）、上统海浪组（K2hl），新生界古近系珲春组（E2-3h）、新近系中-上新统土门子组（N1t）、船底山组玄武岩（Nc）、第四系全新统玄武岩（βQ14）等。
        1.2岩浆活动
        区域上岩浆活动比较活跃，各期岩浆岩均有出露。最早的为张广才岭期花岗岩，后期有两期岩浆侵入，早期为华力西期花岗岩组（γ34），呈岩基产出，主要出露在山市及周围地区；晚期为燕山期花岗岩组（γ25），呈岩株或岩墙产出，主要分布在牡丹江市至宁安市以西大部分地区，在海林市以南，以岩株或岩墙沿张广才岭群地层侵入。
        1.3地质构造
        牡丹江市南部区域发育有两大岩石圈断裂，一是敦-密岩石圈断裂，呈北东走向在牡丹江市东南部通过，断裂带倾向南东，倾角50度左右，断裂带宽度10～20km。该岩石圈断裂自古生代以来多次活动，并呈现挤压特征，它控制了区内大多数次级断裂，而次级断裂又控制了岩浆及火山活动；二是牡丹江岩石圈断裂，其规模小于敦-密断裂。呈近南北向或北北东向分布于牡丹江市至东京城镇连线的东侧，断裂带略倾向于北西西，倾角较陡，部分地段呈挤压或逆冲性质。
        在两条大断裂形成之后，沿其次级断裂发生过多次岩浆侵入活动，使部分地区呈现基底隆起，部分地区呈现凹陷而形成盆地。海浪凹陷即位于该区域内，北起牡丹江市，南接近吉林省界，西起海浪农场西侧，东至代马沟，盆地面积超过5000km2。盆地中沉积了巨厚的古近系及新近系，形成了地热资源良好的热储层。
        上述大的断裂构造、频繁复杂的岩浆活动及盆地内沉积地层，共同提供了在本区域内形成地下热储资源的地质条件。
        2、地热田地热地质条件
        2.1地热田边界条件
        本区地热资源储存在敦密断裂带上呈长条状产出的地堑型沉积盆地内，为沿该断裂带分布着的多处长条状地堑型沉积盆地之一。镜泊湖段地堑内热储层在横向上分布比较均匀，可以概括为水平方向延伸较远且受地堑边界控制的均质含水层，在垂向上可以视为一个含水（或储热）岩组，呈多层状。
        2.2热储条件
        镜泊湖地热田为受构造控制的断陷沉积盆地层状孔隙型热储。地热田主要热储层为古近系～新近系的珲春组、土门子组河湖相碎屑沉积岩。古近系珲春组和新近系土门子组下部主要为河湖相碎屑岩，砂岩层孔隙发育，含水较丰富，热储顶板埋深为981.5m。
        根据测井资料分析，镜泊湖地热1井在240-1579m井段钻遇的地层主要为砂、泥岩地层。砂岩地层发育，岩性纵向变化较小，同时砂泥比比较高，多数砂体呈正旋回特征。该段主要砂层的分布比较集中，同时砂层电阻率平缓，变化很小，显示砂岩地层岩性均匀、泥质含量变化较小。砂层整体物性较好，同时自然电位为负异常特征，异常幅度明显，显示地层的渗透性较好。总体来说砂层泥质含量一般在5～15%之间，孔隙度一般在25%以上，是较好的容水层。
        总的来说本井地层砂岩发育程度较好，地层孔隙度较大，容水性较好，渗透性也较好，在主要砂层段应能获得较好的地热水产能。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

        2.3热储特征
        镜泊地热1井揭露热储顶界为土门子组下部、埋深1011m以下层位：钻探共揭露热储层16层，均位于土门子组内，累计厚度157.2m。热储平均孔隙度20.59%，平均渗透率194.35×10-3μm2，富水性中等。
        平均热储层顶界为981.5m，组成岩性主要为中～细粒砂岩、少量粉砂岩，分选中等，砂屑多呈次棱角状，为中细粒砂状结构；主要矿物成份为长石、石英及少量暗色矿物。其中，石英含量占30-35%，长石含量占45-40%，其它暗色矿物构成的岩屑占25%左右。胶结物主要为粘土矿物和碳酸盐，并含有少量菱铁矿和次生石英；胶结方式以孔隙式胶结为主。
        3、地温场特征
        镜泊湖段地堑内地层埋深1000m处地温为41℃，埋深1500m处地温为54.8℃，埋深2000m处地温为72.8℃，埋深2500m处地温为90.8℃。由区域大地热流场对比分析表明，地温梯度等值线呈北北西向延伸，其值由南西向北东方向逐步递增。
        镜泊湖地热1井出水水温48℃。镜泊湖段地堑地温梯度达3.2～4.0℃/hm，高于地球表层平均地温梯度值（3.0℃/hm）；说明镜泊湖段地堑属较高地热异常区。
        4、地热流体化学特征
        本地热井热水矿化度(TDS)922mg/L，为淡水；pH值8.38，总硬度11mg/L，属于弱碱性水。重碳酸根离子（HCO3-）含量586mg/L，毫克摩尔浓度百分数为83.2％；钠离子（Na2+）含量245mg/L，毫克摩尔浓度百分数97％。按舒卡列夫分类，该热矿水的水化学类型属于HCO3-Na（重碳酸钠）型水。
        通过对镜泊乡地热田进行水化学分析，显示地热流体阳离子以Ca+2为主，其含量为5.01~134.27mg/l，毫克当量百分数为7.07~65.85%，Na+含量为0.90~79.20mg/l，Mg+2含量1.82~48.03mg/l，k+含量0.10~5.80mg/l。地热流体阴离子以HCO3-为主，其含量为73.42~320.12mg/l，毫克当量百分数为87.05~95.26%，次为SO4-2，1.60~126.00mg/l，Cl-为3.40~85.14mg/l，各种水化学离子含量波动较大。
        5、地热田成因分析
        本区地表温泉少见，主要是由于表层玄武熔岩覆盖层较厚，加之玄武岩的裂隙构造不发育，地下热流体难以上涌，浅层地下裂隙水也很难与底部地下热水层沟通。镜泊湖1号井水质取样分析，溶解性总固体为586mg/L，属淡水类型，与浅层地下水相近，推测地热水主要来源于大气降水。当地平均降水量为400mm，大气降水平均入深系数为0.2，大气降水可通过敦密断裂两侧地形较高处的断裂破碎带向下入渗热储层中，在热储层中缓慢渗透，并不断吸收断裂及花岗岩基底从地壳深部向上传输的热流，从而形成了地热水田。
        6、开发利用价值
        镜泊湖地热田是沉积盆地孔隙型中低温地热田，资源丰富，水质好，是一种非常珍贵的地下资源和清洁、廉价的新能源。应视对开采出的热水综合利用，产业化经营，使资源得到经济合理的应用。该地热水在以下几个方面具有可利用价值：
        ①大棚的农田灌溉（提高地温，利于作物生长）；
        ②用于养殖业（尤其有利于热带鱼养殖）；
        ③用于具有医疗保健、疗养作用的温泉洗浴；
        ④在二次加热后，还可用于供热取暖及发电。
        参考文献
        [1]《黑龙江省牡丹江地区南部地热资源普查报告》2014.
        [2]《天然矿泉水地质勘探规范》（GB/T13727-92）
        [3]《地热资源地质勘查规范》（GB11615-2010）
        [4]《地下水质量标准》（GB/T14848-93）
        [5]《生活饮用水卫生标准》（GB/5749-2006）