王國晨　夏華宗　李貝德

【摘 要】本文基于《張家口地熱資源分布規(guī)律與開發(fā)利用研究》項目，對蔚縣盆地北洗冀地熱異常區(qū)中地熱水的分布特征、補給特征、存儲特征等進行了論述，建立了該異常區(qū)的地熱水生、儲、蓋模型，對進一步研究蔚縣盆地地熱水特征有很好的借鑒作用。

【關(guān)鍵詞】蔚縣盆地；地熱異常區(qū)；熱儲特征

1 地熱資源分布特征

北洗冀地熱異常區(qū)位于蔚縣盆地東部，松枝口—左所堡斷層與壺流河斷層交匯部位，其東側(cè)為自南向北流淌的壺流河，與地熱異常區(qū)走向基本一致；西側(cè)為廣袤的蔚縣盆地。全區(qū)共有自流井20余眼，面狀泉2處，井（泉）口溫度12.2°～33.4°，單井最大自流量達151m3/h，異常區(qū)總流量超過7000m3/d。

圖1 北洗冀地熱異常區(qū)地質(zhì)構(gòu)造圖

圖2 北洗冀地下水的δD和δ18O值

2 地熱水的流動特征

2.1 補給源

整體上看，北洗冀異常區(qū)位于蔚縣盆地地勢較低處，地表水自上游匯入壺流河，在該區(qū)附近形成地表水匯集區(qū)；盆地周邊山體基巖裸露，巖體破碎，斷裂發(fā)育，為地表水向下滲流創(chuàng)造的有利條件；據(jù)鉆孔揭露，蔚縣盆地自西向東基巖埋深逐步加大，西部地表水下滲后也可通過地下徑流的方式匯集至異常區(qū)附近。

另外，大氣降水δD―δ18O關(guān)系研究表明（魏菊英，1988），大氣降水同位素組成的一個重要特點是δD和δ18O值之間有明顯的線性關(guān)系（H.Craig，1961）即全球大氣降水Craig曲線。對比異常區(qū)兩口自流井的δD、δ18O同位素測試結(jié)果顯示（圖2），氫、氧穩(wěn)定同位素濃度的數(shù)據(jù)點均分布于該曲線附近。

2.2 地熱水流動途徑

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料分析，異常區(qū)上游壺流河斷裂為該區(qū)域地下水提供了縱向上的運移通道，在重力作用驅(qū)動下，補給區(qū)地下水由盆地周邊向中下游徑流排泄至北洗冀異常區(qū)附近。其次，據(jù)《張家口地熱資源分布規(guī)律與開發(fā)利用研究》報告，蔚縣盆地下伏奧陶系灰?guī)r巖溶水發(fā)育，巖溶水的儲存、徑流與排泄規(guī)律受碳酸鹽巖巖溶的發(fā)育程度、構(gòu)造的性質(zhì)及其格局的制約；其中，北、北西向巖溶水在壺流河斷裂一帶匯流，形成了局部的匯水區(qū)；巖溶水接受補給后，在含水層區(qū)域隔水底板形態(tài)的支配下，由西北向東南流動。

3 異常區(qū)地下水熱儲特征

3.1 熱源

地下水在深循環(huán)或區(qū)域地下水流動過程中，通過下部的熱傳導(dǎo)以及熱對流的形式獲得熱量。從地震物探資料分析（祝治平等），蔚縣至天鎮(zhèn)區(qū)域存在2～3個低速帶，推測為深部巖漿巖活動或巖漿巖包裹體，巖漿巖活動會造成該區(qū)域地溫梯度升高或是直接加熱深部循環(huán)水。據(jù)鉆孔揭露，該區(qū)域寒武系灰?guī)r埋深約455m，在區(qū)域斷裂松枝口—左所堡斷層西側(cè)，寒武系灰?guī)r地層呈現(xiàn)隆起現(xiàn)象，其與冀西北1：20萬水文地質(zhì)普查中物探資料及蔚縣電法物探資料的高值閉合曲線相一致，該隆起由北向南標高逐漸降低，與地熱水異常范圍形狀大致相當。因此，蔚縣盆地地熱水熱源可能為來自上?；蛏畈繋r漿巖活動，對上覆地層加熱所引起的局部地溫異常。

3.2 熱儲層

從區(qū)域資料分析，該區(qū)域薊縣系白云巖為熱儲儲層，這與前人（魏洪章、河北省地礦局第三地質(zhì)大隊、張正上等）研究一致。但通過對整個蔚縣盆地地熱異常分析來看，深部薊縣系白云巖應(yīng)該為熱儲層，但是從調(diào)查的鉆孔（2013年）以及水文地質(zhì)情況分析，北洗冀地熱異常區(qū)的熱儲層在下更新統(tǒng)沖積、湖積松散層下部的砂礫石層，水量大，溫度較高。因此，認為北洗冀地熱異常區(qū)熱儲層為薊縣系白云巖基巖破碎帶和下更系統(tǒng)砂礫石層兩個熱儲層，且兩個熱儲層存在水力聯(lián)系斷裂通道。北洗冀異常區(qū)下部奧陶系灰?guī)r缺失或是很薄，次生斷裂發(fā)育，侏羅系、寒武系富水弱，相對隔水，斷裂帶能夠直接溝通薊縣系白云巖與下更新統(tǒng)砂礫石層，地熱水上升與冷水混合后形成。

北洗冀地熱異常區(qū)的下更新統(tǒng)砂礫石層埋深在200～250m左右，上部有厚厚的粘性土作為蓋層，形成很好的保溫層。下部為基巖隆起帶，造成基巖隆起部位與兩側(cè)第四系直接接觸，阻斷了該隆起部位與周邊的順循環(huán)交換。再加上在次生斷裂的控制，該區(qū)域形成沿隆起帶的長條形下更新統(tǒng)熱儲層。綜上所述，北洗冀地熱異常區(qū)存在薊縣系白云巖和下更新統(tǒng)砂礫石層兩個熱儲層，埋藏較淺，富水性好，承壓力較大，具有很好的蓋層，是較好的熱儲層。

4 地熱水的

綜合分析，北洗冀地熱水是接受遠程大氣降水補給，沿斷裂、裂隙、破碎帶滲入地下，深循環(huán)過程中，受巖漿巖活動加熱以后，沿斷裂、裂隙上升至薊縣系白云巖層狀裂隙帶內(nèi)，在強大的承壓力作用下，又通過斷裂、裂隙上升至下更新統(tǒng)砂礫石層中，與淺層冷水混合形成，或透過第四系天窗以泉的形式出露地表或存儲于地下被鉆孔揭露。

[責任編輯：楊玉潔]