王小青，李蓮花，侯廣順，李?yuàn)檴?/p>

（1.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)環(huán)境調(diào)查院，鄭州 450045；2.河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，河南 焦作 454000）

豫北平原地?zé)豳Y源潛力分析

王小青1，李蓮花1，侯廣順2，李?yuàn)檴?

（1.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第一地質(zhì)環(huán)境調(diào)查院，鄭州 450045；2.河南理工大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，河南 焦作 454000）

地?zé)豳Y源是清潔的新能源。地?zé)豳Y源的分布與新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)存在較密切的關(guān)系。本文根據(jù)豫北平原75口熱井參數(shù)，計(jì)算了地溫梯度，總結(jié)了地溫梯度的平面分布規(guī)律，分析了地?zé)崴x存規(guī)律。豫北平原地?zé)崴植疾痪c新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)，地溫梯度一般為2.5～3.5℃/100 m，平均約3.0℃/100 m。本研究為地?zé)崴_(kāi)發(fā)利用提供了地質(zhì)依據(jù)。

豫北平原；地溫資源；地?zé)崽荻?；分布?guī)律

地?zé)豳Y源屬于可再生清潔能源，中新生代以來(lái)，華北板塊東部經(jīng)歷了強(qiáng)烈的巖石圈減薄及軟流圈隆升，屬于高地?zé)崃鞅尘皡^(qū)[1]。豫北平原屬于華北板塊東部南緣，經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)，地?zé)豳Y源豐富。但迄今為止，豫北地區(qū)尚缺少系統(tǒng)的地?zé)豳Y源潛力分析資料，不利于地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)利用[2]。

本文在系統(tǒng)調(diào)查豫北濮陽(yáng)市、新鄉(xiāng)市、濟(jì)源市和相鄰的山東省菏澤市等地區(qū)地?zé)豳Y源的基礎(chǔ)上，總結(jié)了豫北平原地?zé)崴植家?guī)律，發(fā)現(xiàn)地?zé)豳Y源與新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)存在較密切的關(guān)系，以期為豫北平原區(qū)地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用提供基礎(chǔ)地質(zhì)依據(jù)。

1 研究區(qū)范圍及其大地構(gòu)造背景

本文地?zé)豳Y源調(diào)查范圍以豫北平原地區(qū)為主，包括了相鄰的山東省菏澤市的部分資料。調(diào)查范圍為東經(jīng)112°30′～116°06′，北緯34°52′～36°14′，西起濟(jì)源、東止菏澤、北抵安陽(yáng)、南達(dá)鄭州，面積約15 000 km2。從構(gòu)造單元上講，覆蓋了湯陰斷陷、濟(jì)源凹陷、中牟凹陷、內(nèi)黃凸起、東明斷陷和菏澤凸起等構(gòu)造單元[3]，具體范圍如圖1所示。

自中生代以來(lái)，華北板塊東部受到太平洋板塊俯沖作用的影響，發(fā)生了巖石圈地幔減薄及軟流圈地幔的隆升，伴隨著強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng)、構(gòu)造變形，形成了一系列斷凹陷盆地[4]。地球物理研究表明，整個(gè)華北板塊東部，由于軟流圈的隆升，普遍具有較高的大地?zé)崃鱗5]。華北板塊東部的大地?zé)崃?，又以新生代渤海灣盆地為最大[6]。豫北平原諸盆地也形成于新生代，與渤海灣盆地一樣，形成于相同的大地構(gòu)造背景。

圖1 豫北平原地溫調(diào)查范圍及地?zé)崽荻鹊戎稻€圖

2 調(diào)查方法和實(shí)際資料

根據(jù)區(qū)域地?zé)嵴{(diào)查規(guī)范，結(jié)合豫北地區(qū)實(shí)際情況，開(kāi)展地?zé)嵴{(diào)查。調(diào)查內(nèi)容包括：

（1）調(diào)查區(qū)域地層、構(gòu)造、巖漿巖，研究它們與地?zé)犸@示、地?zé)岙惓５年P(guān)系，推斷地?zé)釤醿?chǔ)、蓋層、導(dǎo)水和控?zé)針?gòu)造。

（2）調(diào)查地?zé)岬乇盹@示特征，測(cè)定地?zé)崃黧w的天然排放量和化學(xué)成分，初步圈定地?zé)岙惓５姆秶?，建立熱?chǔ)概念模型，估算地?zé)崽锏臒醿?chǔ)溫度和地?zé)崽锏奶烊粺崃髁俊?/p>

筆者實(shí)際調(diào)查了豫北及鄰區(qū)山東共計(jì)75口地?zé)峋牡責(zé)豳Y料。

3 地溫梯度計(jì)算

對(duì)于地?zé)豳Y源的分布規(guī)律，人們用地溫梯度這個(gè)參數(shù)來(lái)表現(xiàn)，地溫梯度表示每深100 m的溫度增加值。本次地溫梯度計(jì)算利用了75眼井孔的溫度資料，同時(shí)利用、參考了中原油田文留一帶地溫研究成果，以及《中國(guó)地溫分布基本特征》等有關(guān)資料數(shù)據(jù)?？紤]到埋深越淺、地溫影響因素越多，其主要原因?yàn)榈叵滤饔绊?，偏差大，筆者在計(jì)算中主要利用深度在400 m以下的鉆孔測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)。在深孔資料缺乏的地區(qū)（內(nèi)黃凸起、菏澤凸起（河南部分），筆者采用了部分淺井溫?cái)?shù)據(jù)。利用測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)，采用以下公式計(jì)算了工作區(qū)新生界地溫梯度值：

式中：G——地溫梯度；T2——孔口水溫或孔底溫度；T1——恒溫帶溫度，經(jīng)驗(yàn)值15.5℃；S2——含水介質(zhì)平均深度或孔底深度；S1——恒溫帶深度，經(jīng)驗(yàn)值23m。

地溫梯度計(jì)算結(jié)果如表1所示。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，并與地質(zhì)構(gòu)造、巖層結(jié)構(gòu)特征、地殼結(jié)構(gòu)特征等進(jìn)行對(duì)比分析，繪制新生界地溫梯度分布圖（見(jiàn)圖1）。

4 地溫梯度平面分布規(guī)律

4.1 太行山前地區(qū)

指濟(jì)源北—焦作—輝縣北—鶴壁新區(qū)西北地區(qū)。該區(qū)地層以太古界-古生界為主，新生界蓋層厚度小，主要地下水儲(chǔ)層為奧陶系-寒武系灰?guī)r巖溶、裂隙含水介質(zhì)。本區(qū)地溫分布有以下特征：

4.1.1 總體地溫梯度偏低、分布不均勻

根據(jù)資料，該區(qū)具有較低的大地?zé)崃骱洼^高的地層熱導(dǎo)率。由于構(gòu)造復(fù)雜、斷層發(fā)育，灰?guī)r溶洞、溶隙、裂隙發(fā)育，地下水自山區(qū)向平原區(qū)徑流，地下水循環(huán)交替快，導(dǎo)致本區(qū)總體地溫梯度及地溫偏低，局部出現(xiàn)低溫異常。根據(jù)本次計(jì)算及搜集，焦作地溫梯度一般為0.67～1.96℃/100 m；沁陽(yáng)西萬(wàn)地溫梯度1.36℃/100 m；鶴壁地溫梯度為1.56℃/100 m。

同時(shí)，由于巖溶地下水系統(tǒng)的不均勻性，本區(qū)地溫梯度分布具有不均勻性，如焦作地區(qū)地溫梯度范圍在0.20～1.96℃/100 m，最大值與最小值相差將近10倍。

4.1.2 局部高溫異常

由于本區(qū)構(gòu)造復(fù)雜、斷層發(fā)育，深大斷裂、交錯(cuò)切割的斷裂在某些地區(qū)可形成導(dǎo)水、導(dǎo)熱構(gòu)造，形成高溫異常及溫泉，如濟(jì)源省莊溫泉及新鄉(xiāng)北站高溫異常區(qū)。

4.2 其他平原地區(qū)

濟(jì)源北—焦作—輝縣北—鶴壁新區(qū)以東地區(qū)，基巖之上覆蓋巨厚的新生界地層，相對(duì)于太行山前地區(qū)有較高的大地?zé)崃髦岛洼^低的地層熱導(dǎo)率，因此新生界地層地溫梯度偏高，其分布相對(duì)均勻。豫北平原區(qū)新生界地溫梯度一般在2.5～3.5℃/100 m，太行山前地溫梯度低于2.5℃/100 m。其分布特征如下：

4.2.1 地溫梯度具有明顯的分帶、分區(qū)性

由太行山前向東分為4個(gè)條帶，依次為：

（1）湯陰斷陷—濟(jì)源盆地低地溫梯度帶，包括鄭州—新鄉(xiāng)—衛(wèi)輝一線及湯東斷裂以西地區(qū)，地溫梯度一般小于3℃/100 m，在太行山前一般小于2.5℃/100 m。

表1 新生界地層地溫梯度計(jì)算結(jié)果表

（2）內(nèi)黃凸起—中牟凹陷高地溫梯度帶，包括內(nèi)黃凸起、中牟凹陷區(qū)以及新鄉(xiāng)—衛(wèi)輝東部地區(qū)，地溫梯度一般3.0～3.5℃/100 m。

（3）東明斷陷低地溫梯度帶，主要包括東明斷陷區(qū)，其地溫梯度一般小于3.0℃/100 m，其分布具有沿東北方向中間高、兩側(cè)低的特征，與東明斷陷基底構(gòu)造相吻合。

（4）菏澤凸起（河南部分）高地溫梯度帶，地溫梯度一般3.0～3.5℃/100 m。

4.2.2 在構(gòu)造凸起與凹陷區(qū)形成局部地溫異常

新鄉(xiāng)市西南十五里堡—翟坡一帶以及東明斷陷東西次凹地區(qū)，為構(gòu)造凹陷區(qū)，表現(xiàn)為低地溫異常：新鄉(xiāng)市西南十五里堡-翟坡一帶地溫梯度2.22～2.40℃/100 m，東明斷陷東西次凹地溫梯度略低于2.5℃/100 m。

內(nèi)黃凸起浚縣—井店—五陵一帶，以及菏澤凸起（河南部分）范縣高碼頭一帶表現(xiàn)為高溫異常，地溫梯度大于3.5℃/100 m。

4.2.3 斷裂導(dǎo)熱形成地?zé)岣邷禺惓?/h4>

主要表現(xiàn)于新鄉(xiāng)洪門、延津兩地，地溫梯度大于3.5℃/100 m，其構(gòu)造部位處于湯東斷裂與新商斷裂交匯處。

5 地溫異常區(qū)的劃分

根據(jù)地溫梯度等值線圖，調(diào)查區(qū)地溫梯度一般為2.5～3.5℃/100 m，平均約3.0℃/100 m；沁陽(yáng)—修武-鶴壁淇濱新區(qū)西北部太行山前地區(qū)，地溫梯度一般為1.5～2.5℃/100 m，并向山區(qū)繼續(xù)降低。因此，暫定調(diào)查區(qū)地溫梯度大于3.5℃/100 m為高溫異常區(qū)，地溫梯度低于2.5℃/100 m的為低溫異常區(qū)。

5.1 高溫異常區(qū)

5.1.1 由構(gòu)造斷裂導(dǎo)熱的高溫異常區(qū)

（1）濟(jì)源省莊溫泉。它位于濟(jì)源市五龍口省莊北，其典型井孔五龍口1#孔，孔深70.3 m，孔口水溫53℃；五龍口2#孔深300 m，水溫78℃。其分布范圍有數(shù)千平方米。在2#孔鉆孔巖心中，人們發(fā)現(xiàn)有灰?guī)r高溫變質(zhì)現(xiàn)象。

（2）新鄉(xiāng)北站高溫異常區(qū)。它位于新鄉(xiāng)北站樹(shù)脂廠—火電廠—潞王墳村一帶。新鄉(xiāng)火電廠新火電-sh3孔，取水段399～637 m，水溫35℃，平均地溫梯度3.94℃/100 m；新鄉(xiāng)北站潞王墳村XK43孔，取水段15.2～60.49 m，水溫達(dá)25℃。

（3）新鄉(xiāng)洪門高溫異常區(qū)。它位于新鄉(xiāng)洪門華北石油指揮部—新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院一帶，地溫梯度3.76～4.82℃/100m，其中新三井#深470.9 m，井底溫度達(dá)33.5℃，醫(yī)學(xué)院1#深1350 m，水溫高達(dá)73℃。它位于湯東斷裂與新鄉(xiāng)—商丘斷裂交匯處。

（4）新鄉(xiāng)—商丘斷裂帶高溫異常帶。它分布于延津東南沿新鄉(xiāng)—商丘斷裂帶地區(qū)。延津縣城北延電1#，取水段埋深915.4～1032.5 m，水溫50.5℃，地溫梯度達(dá)3.681℃/100 m。

3.1.2 由構(gòu)造凸起導(dǎo)熱的高溫異常區(qū)

（1）內(nèi)黃凸起頂部高溫異常區(qū)。它分布于內(nèi)黃凸起頂部?？h及其西部、北部一帶。內(nèi)黃陸村后化HK3#取水段埋深164～224 m，水溫21.5℃，地溫梯度3.51℃/100 m。其原因在于高熱導(dǎo)率的基巖埋藏淺，熱量易傳至地表。

（2）范縣高碼頭高溫異常區(qū)。它分布于菏澤凸起（河南部分）頂部范縣高碼頭一帶。高碼頭薛村Y9#取水段埋深145.5～212.7 m，水溫21℃，地溫梯度3.52℃/100 m。其原因在于高熱導(dǎo)率的基巖埋藏淺，熱量易傳至地表。

5.2 低溫異常區(qū)

（1）焦作市低溫異常區(qū)。焦作地區(qū)由于巖溶地下水開(kāi)采強(qiáng)度大，地下水循環(huán)徑流快，局部地區(qū)形成低溫異常。X2#取水段埋深273.3～539.5 m，水溫19.1℃，地溫梯度僅為0.939℃/100 m。其地溫低異常的原因主要在于地下水的活動(dòng)。

（2）東明斷陷東西次凹地溫異常區(qū)。東明斷陷東西次凹區(qū)，基巖埋藏相對(duì)深，地溫梯度一般為2.34～2.50℃/100 m，低于周邊地區(qū)。其地溫低異常的原因主要在于基底埋藏較深。

6 結(jié)論

豫北平原地?zé)崴植疾痪?，具有一定的?guī)律性，地溫梯度一般為2.5～3.5℃/100 m，平均約3.0℃/100 m。構(gòu)造凸起部位、導(dǎo)熱斷裂帶附近為地?zé)豳Y源賦存有利地段，在基巖埋藏較深或地下水補(bǔ)給區(qū)、徑流快的地段，地下水水溫較低。開(kāi)發(fā)利用地?zé)崴Y源時(shí)，人們要充分了解地?zé)豳Y源的分布規(guī)律，提高開(kāi)發(fā)效能，減少風(fēng)險(xiǎn)。

1 汪 洋，汪 集，熊亮萍，等.中國(guó)大陸主要地質(zhì)構(gòu)造單元巖石圈地?zé)崽卣鱗J].地球?qū)W報(bào)，2001，22（1）：17-22.

2 張立柱，李進(jìn)先.河南省地?zé)豳Y源及其開(kāi)發(fā)利用建議[J].華南地質(zhì)與礦產(chǎn)，2000，（1）：69-72.

3 河南省地質(zhì)礦產(chǎn)局.河南省區(qū)域地質(zhì)志[M].北京：地質(zhì)出版社，1989.

4 Zhu.R.X，Yang.J.H，Wu.F.Y.Timing of destruction of the North China Craton[J].Lithos，2012，149（4）：51-60.

5 Tao W，Shen.Z.Heat flow distribution in Chinese continent and its adjacent areas[J].Progress in Natural Science，2008，18（7）：843-849.

6 李三忠，索艷慧，戴黎明，等.渤海灣盆地形成與華北克拉通破壞[J].地學(xué)前緣，2010，17（4）：64-89.

Geothermal Rescource Potential Analysis of Nothern Plain Henan Province

Wang Xiaoqing1, Li Lianhua1, Hou Guangshun2, Li Shanshan1
(1.The first Geo-environment Survey, Henan Provincial Bureau of Geo-exploration and Mineral Development, Zhengzhou 450045,China；2.Institute of Resources & Environment, Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454000, China)

Geothermal resources are new sources of clean energy.The distribution of geothermal resources is closely related to the new tectonic movement.Based on the plains of north 75 hot Wells parameters,calculate the geothermal gradient and geothermal gradient analysis summarized plane distribution rule,the analysis discusses the occurrence regularity of geothermal water.North Henan Plain of geothermal water distribution,is closely related to the neotectonic movement and geothermal gradient is generally 2.5 ～ 3.5℃ /100m, an average of about 3.0℃ /100m.This study provides geological basis for the development of geothermal water.

North Henan Plain; geothermal resources; geothermal gradient; distribution rule

P314

A

1008-9500(2017)07-0120-04

2017-05-18

王小青（1980-），女，河南原陽(yáng)人，碩士，工程師，主要從事礦產(chǎn)地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)調(diào)查研究工作。