０ 引言

作為一種綠色低碳和可循環(huán)利用的非化石清潔能源，地?zé)崮?/a>具有儲(chǔ)量大、分布廣、穩(wěn)定可靠等其他能源不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和的重要能源利用途徑。進(jìn)入2１世紀(jì)以來，生態(tài)和環(huán)境保護(hù)越來越受到重視，在一定程度上推動(dòng)了地?zé)崮艿拈_發(fā)利用和勘查研究。地?zé)豳Y源可行性勘查是指在預(yù)可行性勘查或開發(fā)利用選定工程區(qū)，通過地質(zhì)地?zé)?/a>調(diào)查、地球物理勘查、動(dòng)態(tài)監(jiān)測等方法，查明地質(zhì)地?zé)釛l件、建立熱儲(chǔ)模型、計(jì)算地?zé)豳Y源量等的系統(tǒng)工作，對于后續(xù)開采設(shè)計(jì)和開發(fā)規(guī)劃具有重要意義。王花園井位于亳州市城區(qū)西北渦河北岸、藥王大道西，自２０世紀(jì)７０年代至今廣大地質(zhì)工作者在該區(qū)周邊及亳州市開展了基礎(chǔ)地質(zhì)、水文地質(zhì)及地?zé)岬刭|(zhì)工作。其中亳州市城南地?zé)?/a>資源可行性勘查及王花園井地?zé)?/a>成井工作等成果，反映了王花園井周邊具備地?zé)豳Y源開發(fā)利用的較好潛力。基于以上，本次在綜合前人研究的基礎(chǔ)上，在王花園井周邊開展了以專項(xiàng)水文地質(zhì)調(diào)查、取樣測試、動(dòng)態(tài)監(jiān)測等技術(shù)方法為主的地?zé)?/a>資源可行性勘查工作，在勘查區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)條件、地?zé)崽?/a>成因、熱儲(chǔ)概念模型、地?zé)豳Y源量等方面取得豐碩成果，為該區(qū)后續(xù)探礦權(quán)申請和開發(fā)利用規(guī)劃提供了重要依據(jù)。

１ 勘查區(qū)地質(zhì)地?zé)釛l件

１．１ 地質(zhì)構(gòu)造特征

１．１．１ 地層結(jié)構(gòu)

勘查區(qū)主要為新近系、古近系和第四系地層，新近系和第四系松散層厚７５０～８７０ｍ左右。古近系分為：（１）古近系古新統(tǒng)雙浮組（Ｅ_１ｓｈ），巖性下部主要為細(xì)砂巖與泥巖、砂質(zhì)泥巖互層，上部主要為泥巖、砂質(zhì)泥巖與砂巖、粉砂巖互層，厚度大于５００ｍ，頂板埋深１１９６．８０ｍ；（２）古近系始新統(tǒng)界首組（Ｅ_２ｊ）：巖性下部主要為泥巖與細(xì)砂巖互層，中部為泥巖與細(xì)砂巖、粉砂巖互層，上部為泥巖夾細(xì)砂巖、粉砂巖，總厚約４２０．８５～４２７．１５ｍ。新近系分為：(1) 新近系中新統(tǒng)館陶組（Ｎ_１ｇ），巖性下部主要細(xì)砂，中部粘土與中砂、細(xì)砂、粉砂互層，上部為粘土夾細(xì)砂、中細(xì)砂，總厚約２０５．２０～３１５．９０ｍ；（２）新近系上新統(tǒng)明化鎮(zhèn)組（Ｎ２ｍ）：下部為粘土、亞粘土與粉砂、細(xì)砂、中砂互層，上部為粉砂、細(xì)砂、中砂與粘土、粉質(zhì)粘土互層，總厚約３６７．８５～３９５．４９ｍ。

勘查區(qū)第四系厚約１６６．２５～１８１．７８ｍ，自老到新分為：

（１）下更新統(tǒng)，分上、中、下三段，總厚７５～９３．６２ｍ；（２）中更新統(tǒng)，分上、下兩段，總厚約４１．３０～６２．０５ｍ；（３）上更新統(tǒng)，分上、下兩段，總厚約２５．９０～４８．３２ｍ；（４）全新統(tǒng)，勘查區(qū)總厚約０．５５～１３．０５ｍ，南部厚度較小。

１．１．２ 斷裂構(gòu)造及基底構(gòu)造

勘查區(qū)內(nèi)主要斷裂構(gòu)造均為區(qū)域性斷裂的次生斷裂，主要有ＮＮＥ向張完集斷裂Ｆ１和ＥＷ 向的渦河斷裂Ｆ推１（圖１）。前人在區(qū)內(nèi)布設(shè)有兩條大地電磁測深平行剖面（１線、２線），通過明顯的“Ｖ”型寬大低阻異常和同步向下彎曲典型斷裂異常特征，于區(qū)內(nèi)東側(cè)邊界解譯推斷了走向約４０°、ＮＷＷ 傾的張完集斷裂Ｆ１（圖２）。渦河斷裂Ｆ推１位于勘查區(qū)南側(cè)亞珠石油城—化肥廠一線，該斷裂為亳州隆起的北界斷裂，其主要通過重力資料推測為ＥＷ 走向、Ｎ傾的正斷層。

勘查區(qū)基底為阜陽拗陷，坳陷地區(qū)自下而上沉積有厚度大于１４６７ｍ的古近紀(jì)沉積物，８４８ｍ厚的新近紀(jì)沉積物，１６０ｍ厚的第四紀(jì)沉積物。鉆探和物探工作均未揭穿基底，基底埋深大于２５００ｍ。

１．２ 熱儲(chǔ)特征

根據(jù)地熱田熱儲(chǔ)埋藏條件，將勘查區(qū)熱儲(chǔ)劃分為新近系熱儲(chǔ)和古近系上部熱儲(chǔ)。新近系熱儲(chǔ)在勘查區(qū)全區(qū)分布，頂板埋深約５４６．５ｍ，底板埋深約８４８ｍ，勘查區(qū)內(nèi)頂板埋深和厚度變化不大。熱儲(chǔ)主要由較松散的粉細(xì)砂、中細(xì)砂組成，局部微固結(jié)。本次通過分析物探測井資料，劃出７層含水層，揭露總厚度１０４．１ｍ，測井溫度３８．６℃ ～４４．８℃。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，單井涌水量１０００～２０００ｍ^３／ｄ。

古近系上部熱儲(chǔ)在勘查區(qū)全區(qū)分布，頂板埋深９２９．８ｍ，底板未揭穿，勘查區(qū)內(nèi)頂板埋深和厚度變化不大。熱儲(chǔ)主要由細(xì)粒砂巖、粉砂巖，局部中砂巖組成，呈固結(jié)狀。本次通過分析物探測井資料，劃出５３層含水層，揭露總厚度４９３．７ｍ，測井溫度３８．６℃ ～７２．２９６℃，井口出水地?zé)崴疁囟?/a>６９．５℃。

１．３ 地溫場特征

１．３．１ 垂向分布特征

根據(jù)勘查區(qū)內(nèi)王花園井測溫資料，本區(qū)恒溫帶１７℃，恒溫帶深度２０ｍ。本井２４０～２３０５ｍ井段溫度為３４．５６３℃ ～７２．２９６℃，計(jì)算得到本井地溫梯度２．４２℃ ／１００ｍ。根據(jù)前人已完成的亳州市（城南）地?zé)豳Y源可行性勘查成果，區(qū)內(nèi)蓋層地溫梯度３．０８～３．８８℃ ／１００ｍ；新近系熱儲(chǔ)層地溫梯度１．２℃ ／１００ｍ，古近系上部熱儲(chǔ)層地溫梯度２．０４～２．０６℃ ／１００ｍ；平均地溫梯度２．８４～３．２３℃ ／１００ｍ。

１．３．２ 平面分布特征

本次統(tǒng)計(jì)了１０ｍ埋深處的溫度數(shù)據(jù)，并依據(jù)測溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行地溫梯度暈圖繪制。由圖３（ａ）可見，１０ｍ埋深處地溫約１５．９℃ ～１８．３℃，地溫高異常區(qū)主要位于探礦權(quán)南部和西北部。

考慮淺部地溫受多因素影響，為有效識別淺層地溫異常區(qū)域，本次求取了７．５ｍ埋深處地溫梯度公式（１），并繪制了７．５ｍ埋深地溫梯度暈圖。由圖３（ｂ）可見可見，７．５ｍ埋深

與１０ｍ埋深地溫梯度暈圖，在平面布局上發(fā)生存在較大差異性，７．５ｍ埋深高地溫梯度區(qū)主要分布在勘查區(qū)北部和中部。

式中：Ｔ１０為１０ｍ埋深處的地溫，Ｔ５ 為５ｍ埋深處的地溫，ΔＴ／Δｈ７．５為７．５ｍ埋深處的地溫梯度。

２ 地?zé)崽?/a>成因分析

２．１ 地下水補(bǔ)給來源

對地?zé)崃黧w、地表水和淺層地下水分別采取樣品測定氫氧穩(wěn)定同位素氘δＤ（ＶＳＭＯＷ‰）和δ１８Ｏ（ＶＳＭＯＷ‰），測定結(jié)果為：王花園井地?zé)崃黧wδＤ＝－６７．０、δ１８Ｏ＝－８．０，ＢＲ０３井地熱流體分別為δＤ＝－６８．０、δ１８Ｏ ＝－８．７，地表水δＤ＝－５０．０、δ１８Ｏ ＝－７．４，淺層地下水分別為δＤ＝－６２．０、δ１８Ｏ ＝－８．９。

如圖４所示，地表水與淺層地下水均落在全國大氣降水線附近，說明該區(qū)域淺層地下水的補(bǔ)給與大氣降水關(guān)系密切。王花園井與ＢＲ０３井地?zé)崴?/a>投影點(diǎn)均落在全國大氣降水線δＤ＝７．８３δ１８Ｏ＋８．１６附近，略向左偏移，說明其補(bǔ)給來源來自大氣降水。

２．２ 地下水年齡

本次通過測定地下水中３Ｈ與大氣降水中的３Ｈ含量比較確定年齡，測試結(jié)果表明：區(qū)域內(nèi)地表水和雨水中的３Ｈ含量分別為８．０～１９．８４ＴＵ、１６．４０ＴＵ，為現(xiàn)代水標(biāo)準(zhǔn)值；研究區(qū)位于內(nèi)陸地區(qū)，古近系３Ｈ含量４．５±１．１ＴＵ，說明地熱流體主要為１９５４年以前補(bǔ)給的地下水并混有一部分現(xiàn)代大氣降水。

２．３ 地?zé)岢梢?o:p>

本區(qū)古近系地?zé)崃黧w溶解性總固體含量約１４４３０～１８６４７ｍｇ／Ｌ，為Ｃｌ－ －Ｎａ＋型，說明古近系地?zé)崃黧w水交替緩慢，補(bǔ)給源微弱，水文地質(zhì)環(huán)境封閉，天然狀態(tài)下勘查區(qū)地熱流體補(bǔ)給和逕流緩慢。地熱流體中大部分為萬年前大氣降水補(bǔ)給，少部分為近帶大氣降水溶濾而成。

３ 熱儲(chǔ)概念模型建立

綜合與前人資料與本次淺部地溫測量、氫氧同位素地球化學(xué)測試、區(qū)內(nèi)典型地?zé)峋?/a>的抽水試驗(yàn)等成果，分別從熱源、熱儲(chǔ)層、蓋層、地?zé)崃餮a(bǔ)給及運(yùn)移通道建立了勘查區(qū)熱儲(chǔ)概念模型（圖５）。

３．１ 熱源

勘查區(qū)總體屬于地?zé)嵴^(qū)，熱源來自上地幔。同時(shí)，由于勘查區(qū)與相鄰地區(qū)相比莫霍面相對較淺，對地幔熱能的傳遞較為有利；其基底起伏及斷裂構(gòu)造分布有利于地球內(nèi)熱能向勘查評價(jià)的熱儲(chǔ)層傳遞。

３．２ 熱儲(chǔ)層

勘查區(qū)主要有新近系中新統(tǒng)館陶組和古近系古新統(tǒng)界首組、雙浮組兩個(gè)熱儲(chǔ)層，其中新近系中新統(tǒng)館陶組熱儲(chǔ)層頂板埋深５４６．５ｍ，熱儲(chǔ)層砂層平均厚度約１０４．１ｍ。古近系古新統(tǒng)界首組、雙浮組熱儲(chǔ)層頂板埋深９２９．８ｍ，由粉細(xì)砂巖、粉砂巖組成，平均厚度約４９３．７ｍ。

３．３ 蓋層

勘查區(qū)５４６．５ｍ以淺為地?zé)岬谝簧w層，由新近系和第四系組成，巖性為粘土、粉質(zhì)粘土交互成層，其保溫性能較好、熱導(dǎo)率較低，是新近系熱儲(chǔ)的良好保溫蓋層。勘查區(qū)總厚約８００ｍ的古近系古新統(tǒng)泥巖、粉砂巖為地?zé)岬诙w層，其滲透性差、熱導(dǎo)率低、保溫性能好。

３．４ 地?zé)崃餮a(bǔ)給及運(yùn)移通道

區(qū)域上地?zé)崃黧w在自然狀態(tài)下以遠(yuǎn)處的側(cè)向補(bǔ)給為主，在開采狀態(tài)下可通過無限邊界從區(qū)外補(bǔ)給，垂向補(bǔ)給微弱。地?zé)崃黧w一部分為盆地沉積物形成時(shí)保留下來的古沉積水，一部分為大氣降水溶濾而成。地?zé)崃黧w受近代補(bǔ)給較少，徑流緩慢，與近代水交替條件差。

４ 地?zé)?a href="http://createlifehome.cn/t/資源.html" >資源量計(jì)算

４．１ 計(jì)算方法

地?zé)?a href="http://createlifehome.cn/t/資源.html" >資源量計(jì)算常用方法為熱儲(chǔ)法和比擬法，基于勘查區(qū)已有王花園井鉆探、試驗(yàn)、測試等一線數(shù)據(jù)，熱儲(chǔ)法計(jì)算更為精準(zhǔn)，故而本次使用熱儲(chǔ)法計(jì)算地?zé)豳Y源量ＱＲ。地?zé)豳Y源量ＱＲ 由熱儲(chǔ)層平均熱容量等Ｃ參數(shù)計(jì)算得到公式（２），熱儲(chǔ)層平均熱容量Ｃ由比熱容等參數(shù)計(jì)算得到公式（３）。ＱＲ ＝Ｃ·Ａ·Ｈ·（ｔｒ－ｔｊ） （２）Ｃ＝ρｃＣｃ（１－φ）＋ρｗＣｗφ （３）式（２）中：ＱＲ 為地?zé)豳Y源量（Ｊ）；Ｃ為熱儲(chǔ)層平均熱容量（Ｊ／ｍ３·℃）；Ａ為熱儲(chǔ)面積（ｍ２）；Ｈ 為熱儲(chǔ)層砂層厚度（ｍ）；ｔｒ?yàn)?a href="http://createlifehome.cn/t/熱儲(chǔ)溫度.html" >熱儲(chǔ)溫度（℃）；ｔｊ為基準(zhǔn)溫度（常溫層溫度℃）。式（３）中：ρｃ、ρｗ 分別為巖石和水的密度（ｋｇ／ｍ３）；Ｃｃ、Ｃｗ 分別為巖石和水的比熱容（Ｊ／ｍ３·℃）；φ為熱儲(chǔ)中巖石孔隙度，無量綱。

４．２ 計(jì)算參數(shù)及結(jié)果

區(qū)內(nèi)熱儲(chǔ)層劃分為兩層，新近系中新統(tǒng)下部為第一熱儲(chǔ)層組，古近系古新統(tǒng)熱儲(chǔ)層為第二熱儲(chǔ)層組，熱儲(chǔ)層平均熱容量計(jì)算參數(shù)如表１所示。經(jīng)計(jì)算得到新近系熱儲(chǔ)層平均容量＝２．９３５×１０６ Ｊ／ｍ３·℃，古近系熱儲(chǔ)層平均容量＝２．７３９×１０６Ｊ／ｍ３·℃。綜合前述熱儲(chǔ)層平均熱容量Ｃ計(jì)算結(jié)果及本次統(tǒng)計(jì)、采取的熱儲(chǔ)溫度和面積等參數(shù)，計(jì)算得到新近系熱儲(chǔ)地?zé)豳Y源量ＱＲ ＝２．４７×１０１７ Ｊ，古近系熱儲(chǔ)地?zé)豳Y源量ＱＲ ＝３３×１０１６Ｊ，勘查區(qū)地?zé)豳Y源總量ＱＲ ＝２．８０３×１０１７Ｊ。

５ 結(jié)語

（１）根據(jù)前人已開展的亳州市城南地?zé)豳Y源可行性勘查及王花園井地?zé)?a href="http://createlifehome.cn/t/成井.html" >成井工作等成果，認(rèn)為亳州市王花園井周邊具備開發(fā)利用地?zé)豳Y源的巨大潛力。出于后期開發(fā)利用對查明地?zé)豳Y源量和評價(jià)開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的現(xiàn)實(shí)需求，迫切需要開展安徽省亳州市王花園井地?zé)豳Y源可行性勘查工作。

（２）綜合前人研究與本次開展的專項(xiàng)水文地質(zhì)調(diào)查、取樣測試、動(dòng)態(tài)監(jiān)測等成果，系統(tǒng)總結(jié)了勘查區(qū)地?zé)岬刭|(zhì)條件，利用氫氧同位素分析了勘查區(qū)地?zé)崽?/a>成因，科學(xué)建立了勘查區(qū)熱儲(chǔ)概念模型，并合理利用熱儲(chǔ)法計(jì)算得到勘查區(qū)地?zé)豳Y源總量ＱＲ ＝２．８０３×１０１７Ｊ。

（３）安徽省亳州市王花園井地?zé)豳Y源可行性勘查具備系統(tǒng)性，為采礦權(quán)的申請和后續(xù)開發(fā)提供了必須的地質(zhì)資料，也為下一步勘查區(qū)地?zé)豳Y源的開發(fā)利用前景指明了方向。