呼和浩特市烏素圖地區(qū)HR4地?zé)峋疅崴梢蚍治?/h1>
2016-07-30 07:00張春華施俊杰趙旭楊文凱
西部資源 2016年1期
張春華 施俊杰 趙旭 楊文凱
摘要：烏素圖地區(qū)HR4地?zé)峋挥诤舭璧貣|部，根據(jù)其地質(zhì)、構(gòu)造及沉積環(huán)境特征，對(duì)該井的熱儲(chǔ)層、熱儲(chǔ)蓋層、地下熱源、熱水補(bǔ)給來(lái)源進(jìn)行了分析，認(rèn)為該地區(qū)地?zé)犷愋蛯儆诘責(zé)嵩鰷匦?，地?zé)豳Y源受構(gòu)造和沉積地層控制，并以斷裂構(gòu)造控制為主，地層巖性控制為輔。
關(guān)鍵詞：HR4地?zé)峋?；熱?chǔ)層；烏素圖
前言
地?zé)豳Y源作為一種清潔能源正在被廣泛利用，開(kāi)發(fā)利用地?zé)豳Y源不僅能夠節(jié)約常規(guī)能源，大大減輕對(duì)環(huán)境的污染，還能成為地方旅游業(yè)發(fā)展的新亮點(diǎn)。
2009年至2012年，內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)勘查基金管理中心在呼和浩特市烏素圖地區(qū)實(shí)施了“內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市烏素圖地區(qū)地?zé)崞詹椤表?xiàng)目，該項(xiàng)目成功地打成了一眼地?zé)峋℉R4），本文主要依據(jù)該地?zé)峋@成果對(duì)區(qū)內(nèi)地下熱水成因進(jìn)行分析。
1.HR4地?zé)峋盁崴Y源概況
HR4地?zé)峋挥诤艉秃铺厥袨跛貓D地區(qū)，井深2503m，井身結(jié)構(gòu)按設(shè)計(jì)采用三開(kāi)完井工藝。一開(kāi)口徑Φ444.5mm，深度400m；二開(kāi)口徑Φ311.2mm，深度1603m；三開(kāi)口徑Φ215.9mm，深度2503m。全井采用泥漿一清水正循環(huán)、牙輪鉆頭無(wú)芯鉆進(jìn)。HR4地?zé)峋畬?shí)際利用的熱儲(chǔ)層為2198.8m～2389.0m之間的元古界馬家店群含水層，有效厚度23.2m。抽水試驗(yàn)的涌水量穩(wěn)定在668.16m3/d，出水水溫穩(wěn)定在62.0℃。如果按最大降深85確定單井可開(kāi)采量，推斷該井可開(kāi)采量為419.9m3/d。HR4地?zé)峋V化度為7.401g/L～8.332g/L，PH值為7.22～9.00，總硬度（以CaCO3計(jì)）為536.1g/L～940.8mg/L，水化學(xué)類型為CL·HCO3-Na型。水溫度達(dá)到醫(yī)療熱礦水的命名標(biāo)準(zhǔn)，水中偏硅酸、偏硼酸、溴的含量達(dá)到或超過(guò)礦水濃度和有醫(yī)療價(jià)值濃度，可命名為溫水型醫(yī)療熱礦水。同時(shí)，HR4地?zé)峋疅崴羞€檢測(cè)出Sr、Li、Ba、Fe、Zn、Se、Co、V、Mo、Mn、Ni、Cu、Ai等多種對(duì)人體有益的微量元素，可用于洗浴、醫(yī)療等。
2.地質(zhì)、地貌概況
烏素圖地區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼包盆地東部，工作區(qū)北部為大青山中低山構(gòu)造剝蝕區(qū)，以中低山為主，區(qū)內(nèi)山勢(shì)險(xiǎn)峻且切割較深，山脊多呈魚(yú)鱗狀縱向分布，溝谷多呈“V”字型樹(shù)枝狀分布，山麓地段斷續(xù)殘留多級(jí)湖岸侵蝕構(gòu)造階地；南部為堆積平原區(qū)，主要由霍寨溝沖洪積扇、烏素圖沖洪積扇、壩口子溝沖洪積扇、紅山口溝沖洪積扇組成，地勢(shì)由北向南傾斜。
綜合分析解釋本次地面調(diào)查和物探工作成果，工作區(qū)內(nèi)地層自上而下依次為第四系松散層、第三系（N+E）、白堊系、侏羅系碎屑巖、元古界變質(zhì)巖。其中新生界沉積厚度大于1000m，中生界一般小于1000m，元古界頂板理深大于2000m。受北東向斷裂的影向，工作區(qū)太古界埋深自北向南加深，第三系埋深由北西向南東逐漸加深，在打爾架大東營(yíng)一帶第三系底板埋深大致在1100m以上，元古界基底大于2500m。工作區(qū)范圍內(nèi)打爾架小東營(yíng)一帶相對(duì)凸起，第三系埋深較淺。
3.控?zé)針?gòu)造
工作區(qū)北部為陰山斷隆大青山斷褶帶，南部為鄂爾多斯臺(tái)坳北部呼和浩特坳陷區(qū)。呼和浩特坳陷區(qū)又分成南北兩個(gè)次一級(jí)的構(gòu)造單元，即北側(cè)的畢克齊同生背斜帶和南側(cè)的北部凹陷區(qū)，工作區(qū)跨上述兩個(gè)次一級(jí)的構(gòu)造單元（見(jiàn)圖1），區(qū)內(nèi)主干構(gòu)造斷裂為大青山山前斷裂F1。
大青山山前斷裂西起包頭市西南的恩格貝，向東沿大青山南麓延伸，終止于呼和浩特特以東的奎素一帶，總體走向?yàn)楸睎|東，全長(zhǎng)約200km，是呼和浩特?cái)嘞莸谋边吔鐢嗔?。斷裂在地表上基本連續(xù)出露，平面上表現(xiàn)為折線狀，由多條呈北東走向的斷層以左行或右行斜列組成。在剖面上表現(xiàn)為階梯狀正斷層，斷面南傾，傾角50°～70°。斷裂在晚更新世至全新世時(shí)期活動(dòng)強(qiáng)烈，普遍錯(cuò)斷上更新統(tǒng)及全新統(tǒng)。
大青山山前斷裂形成于燕山早期，侏羅紀(jì)時(shí)為一條近東西向的右旋逆傾滑斷裂。早白堊紀(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)楣皬堈龜鄬?，仍具右旋性質(zhì)。進(jìn)入新生代以來(lái)，區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生重大變化，斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓘堈龜鄬樱憩F(xiàn)為南降北升的垂直差異運(yùn)動(dòng)。斷裂活動(dòng)造成了兩側(cè)明顯的地貌差異。北側(cè)的大青山受斷裂控制，間歇性抬升，遭受剝蝕，形成夷平面、山前臺(tái)地、河流階地、斷層陡坎等地貌。南側(cè)受斷裂控制，持續(xù)下陷，接受巨厚的新生界沉積，在地貌上表現(xiàn)為廣闊的呼包平原。根據(jù)本次物探工作的成果，推測(cè)及校核工作區(qū)內(nèi)5條斷裂（見(jiàn)圖2），分別是F2′、F3′、F6′、F7′和F8，其中F2′、F3′、F6′和F8斷裂走向均為北東向；F7′斷裂形成時(shí)期較晚，錯(cuò)斷了一系列的北東向斷裂，經(jīng)此次物探推測(cè)該斷裂走向?yàn)楸北蔽飨?，傾向北東東。這些構(gòu)造斷裂控制了山前平原的沉積特征和基底起伏特征。這些構(gòu)造斷裂易形成深部熱流上升通道，有利于熱水的形成。
4.HR4地?zé)峋疅醿?chǔ)層及蓋層
（1）區(qū)域熱儲(chǔ)層
烏素圖地區(qū)地處呼和浩特坳陷盆地，地?zé)崽卣鞅憩F(xiàn)為受構(gòu)造和沉積地層控制。HR4地?zé)峋某晒ψC實(shí)了在北部山前大斷裂及其附屬斷裂所構(gòu)成的斷裂帶所在的區(qū)域，無(wú)論從地?zé)峋邆涞囊胤矫妫€是熱水的補(bǔ)給源方面，都是呼和浩特地區(qū)最具備地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用潛力的地段。在該地段，地?zé)豳Y源受構(gòu)造和沉積地層控制，并以斷裂構(gòu)造控制為主，地層巖性控制為輔。
從地區(qū)構(gòu)造、基底和大理巖分布情況、區(qū)域地?zé)岬刭|(zhì)條件及HR4地?zé)峋≠Y料分析，在工作區(qū)熱儲(chǔ)層有三種類型：
①山前斷裂帶熱儲(chǔ)層
主要分布在工作區(qū)平原區(qū)北部，在斷裂構(gòu)造發(fā)育的山前地帶將其作為區(qū)域熱儲(chǔ)層是可能的。
②大理巖熱儲(chǔ)層
主要分布在工作區(qū)平原區(qū)北部，由于山前大斷裂可能將二道凹群大理巖斷至平原下部，使山前平原區(qū)下部可能有大理巖熱儲(chǔ)層存在。航磁異常圖中磁異常與呼和浩特市北部大理巖分布區(qū)相似，說(shuō)明山前平原區(qū)下部有大理巖熱儲(chǔ)層的可能，HR4地?zé)峋某晒ψC實(shí)了這一推斷。
③第三系熱儲(chǔ)層
根據(jù)HR4地?zé)峋疁y(cè)井及鉆探資料，HR4第三系底板埋深在1010m，孔隙度小，泥質(zhì)含量大，滲透率低，溫度為36.0℃～41.6℃，雖地層溫度較高，但利用價(jià)值不高，不作為HR4地?zé)峋臒醿?chǔ)層。熱2井揭露的第三系上新統(tǒng)、中新統(tǒng)以中、粗砂巖為主，因而在工作區(qū)東南部，第三系底板埋深在1000m以下，第三系上新統(tǒng)、中新統(tǒng)中、粗砂巖累計(jì)厚度可達(dá)數(shù)百米，地層溫度可達(dá)40℃左右，可選作熱儲(chǔ)層。
（2）HR4井熱儲(chǔ)層
根據(jù)HR1、HR2地?zé)峋Y料，上部古第三系及中生界熱儲(chǔ)層溫度低，礦化度高，不適宜開(kāi)采；下部大理巖熱儲(chǔ)層溫度高，礦化度低，適宜開(kāi)采。故在本次工作中，設(shè)計(jì)階段初定的熱儲(chǔ)層為斷裂帶熱儲(chǔ)層及中元古界馬家店群大理巖熱儲(chǔ)層。
HR4地?zé)峋淬@遇斷裂帶，HR4井揭露的含水層包括第三系、中生界及元古界馬家店群大理巖組三段，HR4地?zé)峋@遇地層詳見(jiàn)表1。
①第三系含水層
根據(jù)測(cè)井解釋結(jié)果，工作區(qū)第三系含水層孔隙度為4.22%～14.12%，泥質(zhì)含量為4.08%～64.36%，滲透率為0.67%～67.00%（10-3μm2），導(dǎo)熱性和透水性較差，該熱儲(chǔ)層溫度36.0℃～41.6℃，平均熱儲(chǔ)溫度為50℃，溫度雖然較高，但其利用價(jià)值不高，不作為本次工作的熱儲(chǔ)層。
②中生界含水層
HR4所在地中生界地層以致密砂巖、泥頁(yè)巖、凝灰?guī)r為主，孔隙度和滲透率都極低，測(cè)井解釋也多為干層和低產(chǎn)層，幾乎沒(méi)有利用價(jià)值，不作為熱儲(chǔ)層。
根據(jù)測(cè)井解釋結(jié)果，從1128.9m～1261.5m，井溫由43.4℃增至50.0℃，地溫梯度為4.98℃/100m，遠(yuǎn)大于呼和浩特地區(qū)平均地溫梯度（2～3℃/100m），根據(jù)測(cè)井解釋結(jié)果，1128.9m～1133.2m為一類裂縫層，斷裂構(gòu)造的導(dǎo)熱作用導(dǎo)致地層溫度的上升。
③元古界馬家店群含水巖組
根據(jù)測(cè)井解釋結(jié)果，該熱儲(chǔ)段共有4層含水層，總厚度23.2m，占整個(gè)熱儲(chǔ)段厚度的7.18%，其中單層最大厚度8.1m，最小厚度4.1m。從測(cè)井解釋來(lái)看，該熱儲(chǔ)層孔隙度較小，泥質(zhì)含量偏高，滲透率也偏低，富水性不太理想，但經(jīng)過(guò)破壁洗井后試水，該熱儲(chǔ)層出水情況超過(guò)了預(yù)期。這可能是由于洗井作用所致，HR4雖未鉆遇破碎帶，但根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及本次物探工作分析可知，HR4地?zé)峋趨^(qū)域?yàn)镕7′、F3′斷裂帶的影響區(qū)域。根據(jù)測(cè)井解釋成果，該熱儲(chǔ)段為二類裂縫層和三類裂縫層，裂隙較為發(fā)育，巖石較破碎，本次洗井采用的是“多磷酸鹽-噴射-壓縮空氣-水泵聯(lián)合洗井”的方法，水柱壓力及氣體壓力的瞬間釋放有助于含水層的疏通出水，增加HR4地?zé)峋某鏊芰Α?/p>
因此，元古界馬家店群含水巖組為工作區(qū)最主要熱儲(chǔ)層。HR4地?zé)峋畬?shí)際利用的熱儲(chǔ)層為2198.8m～2389.0m之間的元古界馬家店群含水層，有效厚度23.2m。
（3）蓋層
熱儲(chǔ)蓋層起著隔熱保溫作用，并能阻止地球內(nèi)部的熱能向地表傳導(dǎo)和散失。工作區(qū)內(nèi)第四系和第三系地層為主要的熱儲(chǔ)蓋層。第四系總厚度288m，其中0m～85m、225m～235m、255m～270m為砂質(zhì)粘土。第三系330m～420m、436m～488m、632m～682m為厚層泥巖（見(jiàn)圖3），粘土滲透性差，厚層泥巖膠結(jié)程度好。滲透性差，導(dǎo)熱率低，它把地?zé)醿?chǔ)層和上部地下水分割開(kāi)來(lái)，限制了深部地?zé)崴c淺部地下水之間的水熱循環(huán)。
5.導(dǎo)熱、導(dǎo)水通道及熱源
通道系指地下熱水在靜水壓力作用下向上涌的構(gòu)造斷裂空間。該區(qū)區(qū)域上曾經(jīng)過(guò)多期次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，構(gòu)造斷裂相當(dāng)發(fā)育。大青山山前斷裂，F(xiàn)2′、F3′、F6′、F7′、F8斷裂均切割深度較大，特別各深大斷裂的交匯處，會(huì)給地下熱水上涌創(chuàng)造極有利的條件。
工作區(qū)位于河套斷陷呼和浩特?cái)嘞菖璧氐谋辈?，深部地下水通過(guò)斷裂構(gòu)造與北部基巖裂隙水和松散巖類孔隙水均相互溝通，有一定的水力聯(lián)系。山區(qū)基巖裂隙水側(cè)向補(bǔ)給山前平原區(qū)，山前沖洪積扇含水層厚度大，以砂礫石含水為主，涌水量都大于1000m3/d，補(bǔ)給條件較好。地?zé)崴陂_(kāi)采后，北部基巖裂隙水以及山前第四系含水層地下水進(jìn)入斷裂破碎帶，通過(guò)深部斷裂構(gòu)造帶補(bǔ)給深部含水層（熱儲(chǔ)層）的循環(huán)速度會(huì)有所加快，同時(shí)補(bǔ)給水在向深部運(yùn)移的過(guò)程中，在地?zé)嵩鰷芈实挠绊懴轮饾u加溫，到達(dá)熱儲(chǔ)層，最終形成地下熱水資源。
呼和浩特坳陷盆地具有地?zé)嵩鰷匦蜔嵩?，根?jù)HR1、HR2、HR3、HR4四眼地?zé)峋疁y(cè)井資料顯示，其孔深分別是3005m、3252.3m、3368.95m、2503m，孔底溫度分別是89.4℃、102℃、99.7℃、64.2℃，證明該盆地深部有熱源存在。山前大斷裂和F2′、F3′、F6′、F7′、F8斷裂均切割深度較大，與深部熱源導(dǎo)通，且具有多期活動(dòng)的特征，增強(qiáng)了深部熱能向上傳導(dǎo)的能力。
6.結(jié)論
（1）工作區(qū)地?zé)犷愋蛯儆诘責(zé)嵩鰷匦?，基本具備地?zé)嵝纬傻臒?、蓋、儲(chǔ)、通四個(gè)條件：地?zé)嶂饕獊?lái)自深部隨深度增加而升高的地溫；周邊的斷裂構(gòu)造的活動(dòng)可構(gòu)成導(dǎo)熱通道；來(lái)自北部山前向深部的緩慢循環(huán)的水為導(dǎo)熱介質(zhì)；巨厚的第四系和第三系弱含水層和隔水層是該井的熱儲(chǔ)蓋層；元古界馬家店群熱儲(chǔ)層則構(gòu)成了該井的熱儲(chǔ)層。
（2）HR4地?zé)峋某晒κ窃诜治鲆酝Y料的基礎(chǔ)上的一個(gè)突破和提高，證實(shí)了在北部山前大斷裂及其附屬斷裂所構(gòu)成的斷裂帶所在的區(qū)域，無(wú)論從地?zé)峋邆涞囊胤矫?，還是熱水的補(bǔ)給源方面，都是呼和浩特地區(qū)最具備地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用潛力的地段。在該地段，地?zé)豳Y源受構(gòu)造和沉積地層控制，并以斷裂構(gòu)造控制為主，地層巖性控制為輔。地?zé)峥卓咨羁煽刂圃?500m左右，主要熱儲(chǔ)層和取水段有大理巖和斷裂破碎帶，水質(zhì)、溫度和涌水量較好。
張春華 施俊杰 趙旭 楊文凱
摘要：烏素圖地區(qū)HR4地?zé)峋挥诤舭璧貣|部，根據(jù)其地質(zhì)、構(gòu)造及沉積環(huán)境特征，對(duì)該井的熱儲(chǔ)層、熱儲(chǔ)蓋層、地下熱源、熱水補(bǔ)給來(lái)源進(jìn)行了分析，認(rèn)為該地區(qū)地?zé)犷愋蛯儆诘責(zé)嵩鰷匦?，地?zé)豳Y源受構(gòu)造和沉積地層控制，并以斷裂構(gòu)造控制為主，地層巖性控制為輔。
關(guān)鍵詞：HR4地?zé)峋?；熱?chǔ)層；烏素圖
前言
地?zé)豳Y源作為一種清潔能源正在被廣泛利用，開(kāi)發(fā)利用地?zé)豳Y源不僅能夠節(jié)約常規(guī)能源，大大減輕對(duì)環(huán)境的污染，還能成為地方旅游業(yè)發(fā)展的新亮點(diǎn)。
2009年至2012年，內(nèi)蒙古自治區(qū)地質(zhì)勘查基金管理中心在呼和浩特市烏素圖地區(qū)實(shí)施了“內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市烏素圖地區(qū)地?zé)崞詹椤表?xiàng)目，該項(xiàng)目成功地打成了一眼地?zé)峋℉R4），本文主要依據(jù)該地?zé)峋@成果對(duì)區(qū)內(nèi)地下熱水成因進(jìn)行分析。
1.HR4地?zé)峋盁崴Y源概況
HR4地?zé)峋挥诤艉秃铺厥袨跛貓D地區(qū)，井深2503m，井身結(jié)構(gòu)按設(shè)計(jì)采用三開(kāi)完井工藝。一開(kāi)口徑Φ444.5mm，深度400m；二開(kāi)口徑Φ311.2mm，深度1603m；三開(kāi)口徑Φ215.9mm，深度2503m。全井采用泥漿一清水正循環(huán)、牙輪鉆頭無(wú)芯鉆進(jìn)。HR4地?zé)峋畬?shí)際利用的熱儲(chǔ)層為2198.8m～2389.0m之間的元古界馬家店群含水層，有效厚度23.2m。抽水試驗(yàn)的涌水量穩(wěn)定在668.16m3/d，出水水溫穩(wěn)定在62.0℃。如果按最大降深85確定單井可開(kāi)采量，推斷該井可開(kāi)采量為419.9m3/d。HR4地?zé)峋V化度為7.401g/L～8.332g/L，PH值為7.22～9.00，總硬度（以CaCO3計(jì)）為536.1g/L～940.8mg/L，水化學(xué)類型為CL·HCO3-Na型。水溫度達(dá)到醫(yī)療熱礦水的命名標(biāo)準(zhǔn)，水中偏硅酸、偏硼酸、溴的含量達(dá)到或超過(guò)礦水濃度和有醫(yī)療價(jià)值濃度，可命名為溫水型醫(yī)療熱礦水。同時(shí)，HR4地?zé)峋疅崴羞€檢測(cè)出Sr、Li、Ba、Fe、Zn、Se、Co、V、Mo、Mn、Ni、Cu、Ai等多種對(duì)人體有益的微量元素，可用于洗浴、醫(yī)療等。
2.地質(zhì)、地貌概況
烏素圖地區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼包盆地東部，工作區(qū)北部為大青山中低山構(gòu)造剝蝕區(qū)，以中低山為主，區(qū)內(nèi)山勢(shì)險(xiǎn)峻且切割較深，山脊多呈魚(yú)鱗狀縱向分布，溝谷多呈“V”字型樹(shù)枝狀分布，山麓地段斷續(xù)殘留多級(jí)湖岸侵蝕構(gòu)造階地；南部為堆積平原區(qū)，主要由霍寨溝沖洪積扇、烏素圖沖洪積扇、壩口子溝沖洪積扇、紅山口溝沖洪積扇組成，地勢(shì)由北向南傾斜。
綜合分析解釋本次地面調(diào)查和物探工作成果，工作區(qū)內(nèi)地層自上而下依次為第四系松散層、第三系（N+E）、白堊系、侏羅系碎屑巖、元古界變質(zhì)巖。其中新生界沉積厚度大于1000m，中生界一般小于1000m，元古界頂板理深大于2000m。受北東向斷裂的影向，工作區(qū)太古界埋深自北向南加深，第三系埋深由北西向南東逐漸加深，在打爾架大東營(yíng)一帶第三系底板埋深大致在1100m以上，元古界基底大于2500m。工作區(qū)范圍內(nèi)打爾架小東營(yíng)一帶相對(duì)凸起，第三系埋深較淺。
3.控?zé)針?gòu)造
工作區(qū)北部為陰山斷隆大青山斷褶帶，南部為鄂爾多斯臺(tái)坳北部呼和浩特坳陷區(qū)。呼和浩特坳陷區(qū)又分成南北兩個(gè)次一級(jí)的構(gòu)造單元，即北側(cè)的畢克齊同生背斜帶和南側(cè)的北部凹陷區(qū)，工作區(qū)跨上述兩個(gè)次一級(jí)的構(gòu)造單元（見(jiàn)圖1），區(qū)內(nèi)主干構(gòu)造斷裂為大青山山前斷裂F1。
大青山山前斷裂西起包頭市西南的恩格貝，向東沿大青山南麓延伸，終止于呼和浩特特以東的奎素一帶，總體走向?yàn)楸睎|東，全長(zhǎng)約200km，是呼和浩特?cái)嘞莸谋边吔鐢嗔?。斷裂在地表上基本連續(xù)出露，平面上表現(xiàn)為折線狀，由多條呈北東走向的斷層以左行或右行斜列組成。在剖面上表現(xiàn)為階梯狀正斷層，斷面南傾，傾角50°～70°。斷裂在晚更新世至全新世時(shí)期活動(dòng)強(qiáng)烈，普遍錯(cuò)斷上更新統(tǒng)及全新統(tǒng)。
大青山山前斷裂形成于燕山早期，侏羅紀(jì)時(shí)為一條近東西向的右旋逆傾滑斷裂。早白堊紀(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)楣皬堈龜鄬?，仍具右旋性質(zhì)。進(jìn)入新生代以來(lái)，區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生重大變化，斷裂轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓘堈龜鄬樱憩F(xiàn)為南降北升的垂直差異運(yùn)動(dòng)。斷裂活動(dòng)造成了兩側(cè)明顯的地貌差異。北側(cè)的大青山受斷裂控制，間歇性抬升，遭受剝蝕，形成夷平面、山前臺(tái)地、河流階地、斷層陡坎等地貌。南側(cè)受斷裂控制，持續(xù)下陷，接受巨厚的新生界沉積，在地貌上表現(xiàn)為廣闊的呼包平原。根據(jù)本次物探工作的成果，推測(cè)及校核工作區(qū)內(nèi)5條斷裂（見(jiàn)圖2），分別是F2′、F3′、F6′、F7′和F8，其中F2′、F3′、F6′和F8斷裂走向均為北東向；F7′斷裂形成時(shí)期較晚，錯(cuò)斷了一系列的北東向斷裂，經(jīng)此次物探推測(cè)該斷裂走向?yàn)楸北蔽飨?，傾向北東東。這些構(gòu)造斷裂控制了山前平原的沉積特征和基底起伏特征。這些構(gòu)造斷裂易形成深部熱流上升通道，有利于熱水的形成。
4.HR4地?zé)峋疅醿?chǔ)層及蓋層
（1）區(qū)域熱儲(chǔ)層
烏素圖地區(qū)地處呼和浩特坳陷盆地，地?zé)崽卣鞅憩F(xiàn)為受構(gòu)造和沉積地層控制。HR4地?zé)峋某晒ψC實(shí)了在北部山前大斷裂及其附屬斷裂所構(gòu)成的斷裂帶所在的區(qū)域，無(wú)論從地?zé)峋邆涞囊胤矫妫€是熱水的補(bǔ)給源方面，都是呼和浩特地區(qū)最具備地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用潛力的地段。在該地段，地?zé)豳Y源受構(gòu)造和沉積地層控制，并以斷裂構(gòu)造控制為主，地層巖性控制為輔。
從地區(qū)構(gòu)造、基底和大理巖分布情況、區(qū)域地?zé)岬刭|(zhì)條件及HR4地?zé)峋≠Y料分析，在工作區(qū)熱儲(chǔ)層有三種類型：
①山前斷裂帶熱儲(chǔ)層
主要分布在工作區(qū)平原區(qū)北部，在斷裂構(gòu)造發(fā)育的山前地帶將其作為區(qū)域熱儲(chǔ)層是可能的。
②大理巖熱儲(chǔ)層
主要分布在工作區(qū)平原區(qū)北部，由于山前大斷裂可能將二道凹群大理巖斷至平原下部，使山前平原區(qū)下部可能有大理巖熱儲(chǔ)層存在。航磁異常圖中磁異常與呼和浩特市北部大理巖分布區(qū)相似，說(shuō)明山前平原區(qū)下部有大理巖熱儲(chǔ)層的可能，HR4地?zé)峋某晒ψC實(shí)了這一推斷。
③第三系熱儲(chǔ)層
根據(jù)HR4地?zé)峋疁y(cè)井及鉆探資料，HR4第三系底板埋深在1010m，孔隙度小，泥質(zhì)含量大，滲透率低，溫度為36.0℃～41.6℃，雖地層溫度較高，但利用價(jià)值不高，不作為HR4地?zé)峋臒醿?chǔ)層。熱2井揭露的第三系上新統(tǒng)、中新統(tǒng)以中、粗砂巖為主，因而在工作區(qū)東南部，第三系底板埋深在1000m以下，第三系上新統(tǒng)、中新統(tǒng)中、粗砂巖累計(jì)厚度可達(dá)數(shù)百米，地層溫度可達(dá)40℃左右，可選作熱儲(chǔ)層。
（2）HR4井熱儲(chǔ)層
根據(jù)HR1、HR2地?zé)峋Y料，上部古第三系及中生界熱儲(chǔ)層溫度低，礦化度高，不適宜開(kāi)采；下部大理巖熱儲(chǔ)層溫度高，礦化度低，適宜開(kāi)采。故在本次工作中，設(shè)計(jì)階段初定的熱儲(chǔ)層為斷裂帶熱儲(chǔ)層及中元古界馬家店群大理巖熱儲(chǔ)層。
HR4地?zé)峋淬@遇斷裂帶，HR4井揭露的含水層包括第三系、中生界及元古界馬家店群大理巖組三段，HR4地?zé)峋@遇地層詳見(jiàn)表1。
①第三系含水層
根據(jù)測(cè)井解釋結(jié)果，工作區(qū)第三系含水層孔隙度為4.22%～14.12%，泥質(zhì)含量為4.08%～64.36%，滲透率為0.67%～67.00%（10-3μm2），導(dǎo)熱性和透水性較差，該熱儲(chǔ)層溫度36.0℃～41.6℃，平均熱儲(chǔ)溫度為50℃，溫度雖然較高，但其利用價(jià)值不高，不作為本次工作的熱儲(chǔ)層。
②中生界含水層
HR4所在地中生界地層以致密砂巖、泥頁(yè)巖、凝灰?guī)r為主，孔隙度和滲透率都極低，測(cè)井解釋也多為干層和低產(chǎn)層，幾乎沒(méi)有利用價(jià)值，不作為熱儲(chǔ)層。
根據(jù)測(cè)井解釋結(jié)果，從1128.9m～1261.5m，井溫由43.4℃增至50.0℃，地溫梯度為4.98℃/100m，遠(yuǎn)大于呼和浩特地區(qū)平均地溫梯度（2～3℃/100m），根據(jù)測(cè)井解釋結(jié)果，1128.9m～1133.2m為一類裂縫層，斷裂構(gòu)造的導(dǎo)熱作用導(dǎo)致地層溫度的上升。
③元古界馬家店群含水巖組
根據(jù)測(cè)井解釋結(jié)果，該熱儲(chǔ)段共有4層含水層，總厚度23.2m，占整個(gè)熱儲(chǔ)段厚度的7.18%，其中單層最大厚度8.1m，最小厚度4.1m。從測(cè)井解釋來(lái)看，該熱儲(chǔ)層孔隙度較小，泥質(zhì)含量偏高，滲透率也偏低，富水性不太理想，但經(jīng)過(guò)破壁洗井后試水，該熱儲(chǔ)層出水情況超過(guò)了預(yù)期。這可能是由于洗井作用所致，HR4雖未鉆遇破碎帶，但根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及本次物探工作分析可知，HR4地?zé)峋趨^(qū)域?yàn)镕7′、F3′斷裂帶的影響區(qū)域。根據(jù)測(cè)井解釋成果，該熱儲(chǔ)段為二類裂縫層和三類裂縫層，裂隙較為發(fā)育，巖石較破碎，本次洗井采用的是“多磷酸鹽-噴射-壓縮空氣-水泵聯(lián)合洗井”的方法，水柱壓力及氣體壓力的瞬間釋放有助于含水層的疏通出水，增加HR4地?zé)峋某鏊芰Α?/p>
因此，元古界馬家店群含水巖組為工作區(qū)最主要熱儲(chǔ)層。HR4地?zé)峋畬?shí)際利用的熱儲(chǔ)層為2198.8m～2389.0m之間的元古界馬家店群含水層，有效厚度23.2m。
（3）蓋層
熱儲(chǔ)蓋層起著隔熱保溫作用，并能阻止地球內(nèi)部的熱能向地表傳導(dǎo)和散失。工作區(qū)內(nèi)第四系和第三系地層為主要的熱儲(chǔ)蓋層。第四系總厚度288m，其中0m～85m、225m～235m、255m～270m為砂質(zhì)粘土。第三系330m～420m、436m～488m、632m～682m為厚層泥巖（見(jiàn)圖3），粘土滲透性差，厚層泥巖膠結(jié)程度好。滲透性差，導(dǎo)熱率低，它把地?zé)醿?chǔ)層和上部地下水分割開(kāi)來(lái)，限制了深部地?zé)崴c淺部地下水之間的水熱循環(huán)。
5.導(dǎo)熱、導(dǎo)水通道及熱源
通道系指地下熱水在靜水壓力作用下向上涌的構(gòu)造斷裂空間。該區(qū)區(qū)域上曾經(jīng)過(guò)多期次的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，構(gòu)造斷裂相當(dāng)發(fā)育。大青山山前斷裂，F(xiàn)2′、F3′、F6′、F7′、F8斷裂均切割深度較大，特別各深大斷裂的交匯處，會(huì)給地下熱水上涌創(chuàng)造極有利的條件。
工作區(qū)位于河套斷陷呼和浩特?cái)嘞菖璧氐谋辈?，深部地下水通過(guò)斷裂構(gòu)造與北部基巖裂隙水和松散巖類孔隙水均相互溝通，有一定的水力聯(lián)系。山區(qū)基巖裂隙水側(cè)向補(bǔ)給山前平原區(qū)，山前沖洪積扇含水層厚度大，以砂礫石含水為主，涌水量都大于1000m3/d，補(bǔ)給條件較好。地?zé)崴陂_(kāi)采后，北部基巖裂隙水以及山前第四系含水層地下水進(jìn)入斷裂破碎帶，通過(guò)深部斷裂構(gòu)造帶補(bǔ)給深部含水層（熱儲(chǔ)層）的循環(huán)速度會(huì)有所加快，同時(shí)補(bǔ)給水在向深部運(yùn)移的過(guò)程中，在地?zé)嵩鰷芈实挠绊懴轮饾u加溫，到達(dá)熱儲(chǔ)層，最終形成地下熱水資源。
呼和浩特坳陷盆地具有地?zé)嵩鰷匦蜔嵩?，根?jù)HR1、HR2、HR3、HR4四眼地?zé)峋疁y(cè)井資料顯示，其孔深分別是3005m、3252.3m、3368.95m、2503m，孔底溫度分別是89.4℃、102℃、99.7℃、64.2℃，證明該盆地深部有熱源存在。山前大斷裂和F2′、F3′、F6′、F7′、F8斷裂均切割深度較大，與深部熱源導(dǎo)通，且具有多期活動(dòng)的特征，增強(qiáng)了深部熱能向上傳導(dǎo)的能力。
6.結(jié)論
（1）工作區(qū)地?zé)犷愋蛯儆诘責(zé)嵩鰷匦?，基本具備地?zé)嵝纬傻臒?、蓋、儲(chǔ)、通四個(gè)條件：地?zé)嶂饕獊?lái)自深部隨深度增加而升高的地溫；周邊的斷裂構(gòu)造的活動(dòng)可構(gòu)成導(dǎo)熱通道；來(lái)自北部山前向深部的緩慢循環(huán)的水為導(dǎo)熱介質(zhì)；巨厚的第四系和第三系弱含水層和隔水層是該井的熱儲(chǔ)蓋層；元古界馬家店群熱儲(chǔ)層則構(gòu)成了該井的熱儲(chǔ)層。
（2）HR4地?zé)峋某晒κ窃诜治鲆酝Y料的基礎(chǔ)上的一個(gè)突破和提高，證實(shí)了在北部山前大斷裂及其附屬斷裂所構(gòu)成的斷裂帶所在的區(qū)域，無(wú)論從地?zé)峋邆涞囊胤矫?，還是熱水的補(bǔ)給源方面，都是呼和浩特地區(qū)最具備地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用潛力的地段。在該地段，地?zé)豳Y源受構(gòu)造和沉積地層控制，并以斷裂構(gòu)造控制為主，地層巖性控制為輔。地?zé)峥卓咨羁煽刂圃?500m左右，主要熱儲(chǔ)層和取水段有大理巖和斷裂破碎帶，水質(zhì)、溫度和涌水量較好。
