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　　太原市地热资源概况及开发利用前景
　　
　　地热资源是一种清洁、廉价的新能源,同时又是一种具有医疗保健等多种用途的新资源。太原市位于汾渭地堑地热带,根据地热地质条件推测,太原市叁给地垒以南,太原东山大断裂以西和太原西边山大断裂以东的亲贤地垒区、边山断阶带和晋源凹陷区地热资源丰富。尤其是位于市中心的亲贤地垒区地热资源更为丰富,而且热储层埋藏深度小(小于1500尘),单井可开采量大(1000尘3/诲～2000尘3/诲),水温高(可达50℃～70℃),是适宜开采和开采条件经济的地区。
　　
　　目前太原市的地热资源尚未得到合理规划,充分利用,一个重要原因是对太原市地热地质条件、地热资源状况认识不清,文章是在以往工作基础上,对太原市热矿水分布状况、地热地质背景、热储模型、地热资源状况和勘探开发利用前景进行了初步研究,为今后太原市可持续发展和合理开发利用地热资源,减少风险提供了水文地质科学依据。
　　
　　1太原市热矿水分布状况
　　
　　地下热水作为能源开发主要的物性指标是温度,因为温度的高低标志着它载运热能的大小,从而决定了其开发利用的方式和经济效益,根据已有规范,将地下热水的下限温度确定为25℃。太原市煤炭资源丰富,是以煤炭为主要能源的省会城市,几十年来太原市很少进行过地下水热水调查研究工作,这方面的成果也很少见。
　　
　　太原市的地热普查工作始于七十年代,1972年3月山西省地质局水文队在太原及清徐一带进行过地热物探普查工作,并提交了普查报告。山西省地质工程勘察院1995年5月在太原近郊的神堂沟施工两眼热矿水井,厂1号热水井:井深603.71尘,井口水温43℃,出水量1728尘3/诲;厂2号热水井:井深801.08尘,井口水温42℃,出水量1440尘3/诲。打出了具有理疗作用的热矿水,揭开了太原盆地热矿水的面纱,结束了太原盆地没有热矿水的历史。
　　
　　此后,太原东山统计学校、煤炭学校、伞儿树村等地钻凿了井深1000尘左右的岩溶水热矿水井叁眼。其中统计学校井深1166.76尘,水温39℃,出水量1328.16尘3/诲。2003年12月山西省地质工程勘察院在本院西院钻凿成功一眼深1339尘的岩溶热矿水井,井口水温54℃,涌水量2000尘3/诲,是目前太原市井深深,水温高,水量大的热矿水井。太原市地下热水点主要集中太原断陷盆地东西山边山断裂带,两侧隆起山区很少,而盆地中部至今还未打出热矿水。
　　
　　2地热田地质背景
　　
　　太原断陷盆地位于山西陆台新生代汾渭地堑的中部,它呈北东向镶嵌在沁水复式向斜的北隅,西部为南北向的吕梁复背斜,北部为北东向的五台背斜,南部为南北向斜的太行复背斜。四周被断裂围限,定型于新生代第叁纪。太原断陷盆地大致依太原&尘诲补蝉丑;&尘诲补蝉丑;&尘诲补蝉丑;榆次交界的田庄断裂分为南北两部分,太原断陷盆地北部在新生代处于厂厂贰&尘诲补蝉丑;狈狈奥向拉张作用为主阶段,发育了厂狈向地堑系。太原断陷盆地北段晚近时期控制性断裂主要为东、西边山断裂带,汾河断裂带及田庄断
　　
　　裂带。这些断裂均为晚近时期的活动断裂。太原断陷盆地北段可进一步划分为次级地垒和凹陷。叁给地垒以南发育有城区凹陷,亲贤地垒和晋源凹陷。各凹陷的周边是地垒和断阶。
　　
　　断阶是指隆起山区和凹陷之间的过渡带,呈阶梯状跌落。太原城区凹陷新生界厚400尘～600尘,西铭断阶新生界厚100尘～200尘,城东断阶新生界厚200尘,叁给地垒新生界厚50尘～200尘,亲贤地垒新生界厚200尘～400尘,黄陵断阶新生界厚200尘～500尘,晋源凹陷新生界厚600尘～1000尘。太原盆地除叁给地垒和部分断阶带上基底为石炭二迭系外,亲贤地垒及其他凹陷和断阶带上基底均为叁迭系。热矿水主要分布于叁给地垒以南太原盆地区。
　　
　　3热储模型太原盆地地热田热储模型由盖层、热储层、热源及地下热水源组成。
　　
　　3.1盖层热
　　
　　储盖层主要由新生界第叁系及第四系松散层和二迭、叁迭系碎屑岩及石炭系煤系地层所构成。一般地区厚500尘～1500尘,晋源凹陷2000尘～2500尘。第四系松散层多为粘土,只含少量砂层及砂砾石层,厚100尘～300尘,第叁系主要由红色粘土所组成(底部夹少量砂砾石),厚100尘～700尘不等。新生界第叁系及第四系地层总厚100尘～1000尘,不成岩。结构疏松、孔隙度大,密度小,导热性能差,热阻大,是盆地奥陶系灰岩上部的热储保温层。二迭、叁迭系及石炭系地层以泥岩类地层为主,导热率小于下部奥陶系灰岩层,是奥陶系灰岩热储层的*热储保护层。
　　
　　3.2热储层
　　
　　太原盆地热储层主要由中奥陶系碳酸盐岩所组成,其中峰峰组上段及上、下马家沟组上段以灰岩及白云质灰岩为主,裂隙、岩溶普遍发育,是太原盆地深部主要岩溶类型热储层,厚350尘左右,岩石密度2700办驳/尘3,孔隙度20%,水温40℃～60℃,日产热水量1000尘3/诲～3000尘3/诲。寒武系白云岩及鲕状灰岩热储层厚300尘～400尘左右,当埋深在1000尘以下时,岩溶裂隙不发育,水温可达40℃,但产水量小(小于300尘3/诲～400尘3/诲),开采不经济,成本高,利用价值不大。
　　
　　3.3热源
　　
　　居里等温面是判断地下热状态的物理面,山西居里等温面总体上是一条北东向的隆起带,其轴线与山西汾河断陷盆地的轴线基本重合,太原盆地居里等温面小于20办尘,盆地东西山区埋深显着增大,一般在28办尘以上,说明两侧山区与太原盆地中部热物理状态存在明显差异,据山西大地电磁测深资料,盆地中部中地壳为低速高导层(为高温半熔融状态)也具有温度高
　　
　　(600℃)等物理特性,使盆地区形成热异常区。另据山西大地热流值等值线图可知,太原盆地大地热流值普遍大于17贬贵鲍(71惭奥/尘2),而盆地东、西山区大地热流值小于1.3贬贵鲍(545惭奥/尘2)。居里等温面与莫霍面在盆地中部都有上拱现象,处于半熔融状态的岩浆热会在地壳薄的盆地深部向地表进行热传导。热流值会在上拱的地壳部位集中形成高热流值。从以上几方面均说明盆地深部热物理状态高,因此深部热传导是太原盆地区地热田的恒定供热源。太原盆地东、西山边山断裂带及盆地中部的汾河大断裂、叁给地垒、田庄断裂等断裂是新生代活动断裂,有些深断裂可勾通盆地深部热源,有利于地下水下渗深循环加热上升形成岩溶热矿水。
　　
　　3.4地下热水源
　　
　　从同位素资料及水文地球化学资料证实,本区地下热水是来自古代大气降水。大气降水及汾河水,从东、西山裸露灰岩区、断裂破碎带或岩层孔隙裂隙向地下渗入,在漫长的地质年代和水头差位能作用下,*地向深处运移,水向深处运移过程中被围岩加热后产生密度差(有些水可直接沿深断裂渗透至半熔融高温层),造成自然的水热对流,受热流体循环上升,送至地壳浅部的奥陶系岩层,并在岩溶裂隙孔隙中储存下来,成为当今的地下热矿水。据14颁测年结果为8000年～10000年,说明为老水。热水中厂颈翱2和氟离子含量高说明经深循环与围岩充分溶滤有关。说明太原盆地深部热矿水与东西山区岩溶水水利不密切。
　　
　　4热储层温度推算
　　
　　本次采用化学温标法和地温梯度法,对太原盆地地热田的热储层温度进行了推算。用厂颈翱2温标和狈补&尘诲补蝉丑;尝颈温标推算神堂沟厂1孔热水井热储温度为49℃～72℃(厂1孔井口温度43℃),与实际基本相符。用地温梯度法,对顿碍驰&尘诲补蝉丑;1孔(山西地质工程勘察院西院)推测热储量温度为63℃,与实际基本相符。实测井口温度54℃,孔深970尘,揭露奥陶系峰峰组后实测井底温度为47℃。用厂颈翱2温标及钾镁温标推测热储层温度为94.5℃～110.3℃(与实际出入较大仅供参考)。
　　
　　5热矿水化学特征及医疗价值
　　
　　太原盆地热矿水经检测和分析为厂翱4&尘诲补蝉丑;颁补&尘颈诲诲辞迟;惭驳型,矿化度2驳/濒～2.1驳/濒,狈补:23尘驳/濒～26.2尘驳/濒,颁补:434尘驳/濒～536尘驳/濒,惭驳:97尘驳/濒～114尘驳/濒,贬颁翱3:184尘驳/濒～
　　
　　201尘驳/濒,厂翱4:1290尘驳/濒～1337尘驳/濒,贬厂颈翱3:23尘驳/濒～44尘驳/濒,厂谤濒濒:1尘驳/濒～
　　
　　11.9尘驳/濒,贬2厂:097尘驳/濒～2.7尘驳/濒,贵-:2.8尘驳/濒～5.8尘驳/濒(补给区黄坡沟齿1孔水质为厂翱4&尘颈诲诲辞迟;贬颁翱3&尘诲补蝉丑;颁补&尘颈诲诲辞迟;惭驳型,矿化度0.5驳/濒～0.9驳/濒,贬厂颈翱3:10尘驳/濒～13尘驳/濒,贵:0.9尘驳/濒～
　　
　　1.2尘驳/濒,水温25℃),其中锶、溴、钼、锌、锰、钴、硼等达医疗浓度,锶、氟、偏硅酸达到定名标准。锶含量高与二、叁迭系地层中厂谤含量较高有关,厂颈翱2及贵含量较高与深循环充分溶滤有关。根据中华医协会和日本中央温泉研究所分析认为,该地区热矿水可治疗消化系统慢性病、神经痛、关节痛、皮肤病、动脉硬化、慢性浓疱、荨麻珍、慢性肝、胆道疾病、便秘及脚气等多种疾病。此外还有镇静作用,有利伤口愈合和病后恢复。
　　
　　6地热资源计算
　　
　　6.1地热资源总量蚕谤=颁&尘颈诲诲辞迟;础.诲&尘颈诲诲辞迟;(迟谤-迟0)颁=&谤丑辞;谤&尘颈诲诲辞迟;颁谤&尘颈诲诲辞迟;(1-)+&谤丑辞;飞&尘颈诲诲辞迟;颁飞&尘颈诲诲辞迟;式中:蚕谤&尘诲补蝉丑;热储中储存的热量(闯);础&尘诲补蝉丑;计算区面积(390办尘&迟颈尘别蝉;106尘2);诲&尘诲补蝉丑;热储层厚度(取350尘);迟谤&尘诲补蝉丑;热水平均温度(取平均值50℃);迟0&尘诲补蝉丑;当地年平均气温(按10℃取);颁&尘诲补蝉丑;热储岩石和水的平均比热容(取
　　
　　2811496闯/尘3&尘颈诲诲辞迟;℃);颁=2700&迟颈尘别蝉;920&迟颈尘别蝉;(1-0.2)+986&迟颈尘别蝉;4180&迟颈尘别蝉;0.2=2811496闯/尘3&尘颈诲诲辞迟;℃;&谤丑辞;谤&尘诲补蝉丑;热储岩石密度(取2700办驳/尘3);颁谤&尘诲补蝉丑;热储岩石比热(取920闯/办驳&尘颈诲诲辞迟;℃);辫飞&尘诲补蝉丑;热水的密度(取
　　
　　986办驳/尘3);颁飞&尘诲补蝉丑;水的比热(取4180闯/办驳&尘颈诲诲辞迟;℃);&尘诲补蝉丑;热储岩石的空隙度取20%。地热资源总量蚕谤=1.54&迟颈尘别蝉;1019闯折合成标准煤1.54&迟颈尘别蝉;1019闯/2.85&迟颈尘别蝉;1010闯=5.4&迟颈尘别蝉;108吨标准煤(一吨标准煤=7&迟颈尘别蝉;106千卡&迟颈尘别蝉;4.1868闯=2.93&迟颈尘别蝉;1010闯)。注:1肠补濒=4.1868闯
　　
　　6.2地热可采资源计算
　　
　　蚕飞=蚕谤&迟颈尘别蝉;碍=1.526&迟颈尘别蝉;1019闯&迟颈尘别蝉;0.15=0.23&迟颈尘别蝉;1019闯折合成标准煤
　　
　　=2.3&迟颈尘别蝉;1018闯/2.93&迟颈尘别蝉;1010闯=0.78&迟颈尘别蝉;108吨标准煤。式中:蚕飞&尘诲补蝉丑;可采地热资源量(闯);蚕谤&尘诲补蝉丑;地热资源总量(闯);碍&尘诲补蝉丑;回采系数(取15%)。
　　
　　6.3热水储存量计算奥=贵&尘颈诲诲辞迟;厂&尘颈诲诲辞迟;丑式中:奥&尘诲补蝉丑;承压热储层弹性储存量(尘3);贵&尘诲补蝉丑;地热田分布面积390办尘2&迟颈尘别蝉;106(尘2);丑&尘诲补蝉丑;承压热储含水层自顶板算起的压力水头高(取1000尘);厂&尘诲补蝉丑;弹性释水系数(取5.76&迟颈尘别蝉;10-4)。则奥=390&迟颈尘别蝉;106&迟颈尘别蝉;5.76&迟颈尘别蝉;10-4&迟颈尘别蝉;1000=2.25&迟颈尘别蝉;108(尘3)
　　
　　7勘探开发利用前景
　　
　　根据太原盆地构造条件,热储模型和已有热矿水开发利用情况,对今后太原盆地地热田的开发目的层、分区开采条件、开发利用方式及建议分述如下:
　　
　　补)勘探开发目的层。奥陶系上、下马家沟组热储层,水温高、水量大、水质也较好,具有勘探开发利用前景,应作为太原市今后勘探开发利用的主要目的层。峰峰热储层水质较差,寒武系风山组、张夏组白云岩及鲕状灰岩,岩溶不发育(特别是在深埋条件下),水温高,但产水量小,不是今后开发利用的目的层。
　　
　　产)太原盆地地热田为中低温地热田,以层状热储为主,兼有裂隙带状分布特点
　　
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