丹东五龙背地热田地质构造及热储条件的分析，本文主要内容关键词为：地热论文,丹东论文,田地论文,五龙论文,条件论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
提要
本文从理论与实践的结合上，着力分析了五龙背地热田的地质构造及热储条件，进一步阐明了该地热田地下热水的赋存特征。为该区地热田继续扩大开发利用范围提供了科学依据。
五龙背地热田位于辽宁省东南部，丹东市西北23km的五龙背镇内，地理座标：40°15N，124°16E，沈丹铁路从镇内通过，公路四通八达，交通十分便利，是一个开发历史久远①，利用功能齐全（现有开发利用单位20多个，其中疗养院6个，近千张床位，浴池8个，采暖面积3万多平方米），经济效益显著，国内驰名的地热田。又因地处温带湿润季风气候区，受黄海影响（冬无严寒，夏无酷暑），成为名符其实的风景秀丽、气候宜人的旅游、疗养胜地。
一、地质构造条件
该区大地构造位于新华夏系第二隆起带与天山——阴山巨型纬向构造带东延复合部位与华夏系鸭绿江构造带之间。
1.区域地质构造
按地质力学观点分析，该区主要有三种构造体系。
(1)纬向构造体系：成生于前震旦纪，并在古生代及中生代有过活动。出露不多，以若干走向E-W的复式褶皱、压扭断裂及伴生的NE一向、NW向压扭性断裂所组成。
(2)华夏系构造体系：成生于晚侏罗世(J[,3])，位于地热田以南。以鸭绿江构造带为代表，是一条反复活动、挤压强烈、在一些地段由数条（十数条）断裂、呈NE45°-50°方向平行展布的构造断裂带，规模巨大，断裂带以压性为主，兼具扭性。
(3)新华夏系构造体系：成生于晚侏罗世(J[,3])之后，至今仍在活动，是该区最为发育的构造体系。主要由NNE向压性或压扭性断层及与之伴生的NNW向张扭性及NE向压扭性两组次一级断裂共同组成。
根据多种手段推测及卫片解释的结果②，均反映在丹东至辽阳之间存在着NWW向的断裂构造带，展布方向NW310°-320°。该断裂带切割了NNE向和EW的构造，被鸭绿江断裂所限制（见附图1）。该断裂带近期仍有小震级的地震发生，同时沿断裂带有多处温泉分布。如辽阳附近的千山、汤河沿，岫岩的汤池、汪家街，凤城汪家堡子、山东沟、东汤，以及丹东附近的五龙背、炮守营等温泉，沿此断裂（或附近）出露。据此推测，丹东至辽阳NWW向断裂带可能是一组规模较大的区域性的控热构造带。
2.五龙背地区地质构造
根据地面调查，该区以新华夏系构造为主要类型，该体系主压性或扭性，结构面呈NNE向展布。由W-E有：
(1)榆树马——何家堡断裂；(2)山城子沟断裂；(3)毛绢厂——张家窝棚断裂；(4)五龙背沟断裂；(5)隋家堡断裂。
上述构造特征：走向NE12°-25°延伸，倾向不定，倾角α60°-81°，结构面呈舒缓波状、光滑、有大型擦痕窝，并有绿泥石化、片理化、褐铁矿化、高岭土化、碳酸盐化等现象。常形成破碎带，其中有压扁体，呈压性或压扭性。与新华夏系断裂构造有成生联系的次级断裂构造有泰山式构造③和大义山式构造④，但规模不大而出露频繁，错距较小。此外，还有与新华夏系有成生联系的其它类型：如“入”字型构造（见于半截沟的花岗闪长岩）和涡轮状构造（见于小孤山）等类型。
综上可以看出：不论是在区域上还是在区内，构造十分发育，也非常复杂。正是这些构造体系为五龙背地热田的形成和地下热水出露奠定了基础，创造了条件。
二、地下热水赋存特征
1.地热场特征：据地面水点调查，民井水温一般在11-15℃之间，最高17℃，比当地年平均气温高约8℃；泉水温度一般在11-13℃，最高16℃，比当地年平均气温高约7℃；温泉水温55℃左右；钻孔测温最高达79℃。不论井、泉，还是钻孔，都显示了五龙背地区存在着热异常，从而形成了具有一定规模的地热田。
(1)浅部热异常：根据地面水点（井、泉）调查，所获得的温泉，孔内测温资料绘制的浅部温度等值线图，若以高于当地年平均气温5℃做为地热场异常的下限温度（取14℃），则图面上反映共有四处热异常，而位于五龙河两岸面积最大、温度最高的热异常是本次评价的主要对象。该异常的温度等值线呈椭园形，
呈NWW向展布（其附图2断线部分）。现已查明热异常范围EW长约1150m，SN宽约900m，面积约0.9km[2]之多。
(2)深部热异常：由钻孔测温资料绘制的50m、200m等不同深度温度等值线图可以看出，不同深度温度等值线形状基本一致，长轴展布方向均为NWW向。随深度增加热异常中心温度升高，且高温中心逐渐向NW方向位移（见附图2实线部分）。
孔内最高温度等值线图热中心位于RK[,2]和DK[,2]热水孔之间；由各开采孔温度绘制的温度等值线图，
二者⑤长轴方向仍为NWW向。
(3)地温梯度分布：根据钻孔系统测温资料计算，各孔平均地温梯度值列表如下。（见下页）
表中地温梯度值均高于世界地温梯度平均值(2-3℃/100m），最高为37.1℃/100m，成为异常值。据表绘制的钻孔平均地温梯度等值线图（略）。
等值线的长轴展布方向仍为NWW向，而两侧钻孔地温梯度降低。
钻孔地温梯度值统计表
(4)热流值：由RK[,1]孔取岩样经测定，岩石平均导热率为6464μCal/cm·s·℃。根据公式q＝-λG。式中：q—热流值，λ—导热率，G—地温梯度，负号表示热量由地下流向地表。计算结果：
⑥。这一结果明显高于世界平均热流值(1.4-1.5hfu)，属于热异常反映。
2.地下热水类型及特点：根据赋存条件，五龙背地下热水主要有两种类型：
(1)深成热水：
所揭露的地下热水平均赋存于断裂构造破碎带中（以下称热储构造）。如ZK[,41]孔在孔深72.35-86.08m处揭露热储构造。孔内系统测温，在孔深70m处达最高温度，以后不再增温。抽水试验水温59.5℃，水量1287t/d。DK[,14]孔于322.32-330.92m处揭露热储构造，孔内涌出热水，水温68.5℃，自流量220.56t/d。
(2)浅成热水：
虽然这些钻孔没有揭露热储构造，但却打出了不同温度的地下热水，且孔内温度均高于40℃。如DK[,6]孔，孔深530.02m，是该区深度最大的钻孔，尽管未能揭露热储构造，但孔底温度却高达67℃。抽水试验降深16.82m，涌水量194.4t/d，与基岩冷水孔水量相当，与深成热水孔水量相差悬殊。显然，该孔揭露的是基岩裂隙含水层中的热水，即浅成热水。现将两种类型地下热水的特点进行比较如下：（见附图2。）
深成热水与浅成热水的特点对比表
三、热储构造分析
前述深成热水赋存于热储构造之中，受断裂构造所控制。要查清五龙背地下热水分布规律，就必须查清含热水的构造即热储构造的分布规律及产状、规模等要素。已知热异常区主要位于五龙河南北两岸，热储构造大部分被第四系堆积物所掩盖。根据多方调查和有关资料⑦分析，并参考他人研究结论，初步确定了五龙地热田现有六条热储构造
，现分析如下：（见附图3。）
1.F[,1]热储构造：位于解放军四三七教导队经省荣军休养院（下称休养院），市政府温泉宾馆（下称宾馆）、到军分区教导队。总体走向为NWW向，于休养院至宾馆一带走向NW290°-300°；宾馆至军分区教导队一段走向略向N偏，呈310°-320°，控制长度850-1000m，倾向NE，倾角α＞80°，近于直立。
经绘图分析，在多种温度等值线图面⑧上均反映了F[,1]的存在，而且这些等值线图的中心长轴部分即F[,1]热储构造。
2.其它热储构造：
(1)F[,2]热储构造：位于“二四○”医院⑨W侧，毛绢厂家属附近一带，走向NW320°左右，倾向NE。RK[,3]孔位于其上盘一侧，孔深443.59m终孔的径孔内系统测温，全孔增温明显，直至孔底增温趋势不减，孔底最高温度达64℃，水量703.8t/d。虽未揭露热储构造，但受其上盘影响明显。
通过钻孔揭露情况分析，除前述热储构造外，在热异常区内还有一些规模较小，级别较低的导热构造。如DK[,2]、DK[,14]等孔钻进到某一深度时有涌水现象，水温突升，岩心破碎，裂隙发育，然而，水温均比直接由热储构造中涌出的热水，温度低，水量小，相差悬殊。进而说明导热构造的导水能力是有限的，但其作用是不容忽视的。
附图1 辽宁省深大断裂及辽东温泉分布图
附图2 浅部及深部（200米）温度等值线图
附图3 地温剖面及热储构造分布图
结论
1.五龙背地热场特征是，总体的走向为NWW向与丹东—辽阳之向的区域地质构造走向基本上是一致的，形态近于椭园形。由此，反映了五龙背地热田的多条热储构造所形成的多个地热场迭加的形态和特征，并且深度较浅部温度高。
2.五龙背地热田存在着赋存特征不同、水温、流量、水力性质均有显著差异的两种地下热水：一种是赋存于热储构造的脉状承压热水（深成热水）；另一种是赋存于浅部基岩裂隙中的热水（浅成热水）。
3.五龙背地热场异常主要原因是：由热储构造和导热构造共同作用的结果。它们控制了热异常在平面上的分布范围和形态。水温相对较高的热储构造通过处，必然是热异常的中心部位。在垂直方向上，不同深度截面上的热中心有向热储构造倾向方向位移的现象。
4.五龙背地热田的热储构造较复杂⑩，
是目前揭露到的热储构造之中，规模最大，水温最高，水量最丰富的；是对地热田起控制作用的主要热储构造，但它的水温和赋水程度并非均一，在同一部分是有差异的。该热储构造已控制长度约1000m，并有继续向两端延长的趋势。所以又是五龙背地热田有扩大开发利用前景的一条重要的热储构造。
注释：
①自唐朝初年唐太宗李世民东征时发现，已有1300多年；自日本人掠夺开发至今已有80多年的历史。
②据重力、航磁资料推测的深部断裂，地球资源卫星黑白及彩色合成像片解释等结果。
③泰山式构造：本文指走向NE70°-80°，倾向70°-89°，裂面平直，光滑，有薄层绿泥石化，沸石化等层扭性构造。
④大义山式构造：一般走向NW330°-350°，倾向不定，裂面粗糙，常为脉岩充填形成“追踪张”形态属张扭性。
⑤指孔内最高温度等值线图和各开采孔温度等值线图。
⑥热流单位：一个μcal/cm[2]·s的热流，以hfu(heat-flowunit)表示。
⑦地面水点调查、钻孔揭露结果、孔内系统测温，以及物探成果等资料。
⑧浅部温度等值线图，50m深度温度等值线图，200m深度温度等值线图，以及孔内最高温度等值线图，开采温度等值线图等图面。
⑨“二四○”医院即解放军“二四○”医院的简称。
⑩五龙背地热田的热储构造格局，林丕佳高级工程师等人持不同看法，此不赘述。
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