甘肃有色工程勘察设计研究院 甘肃 兰州 730000
摘要：敦煌盆地为瓜墩盆地的一部分，是中新生代强烈下陷的构造盆地，位于河西走廊西段三危山与走廊北山之间的疏勒河流域下游地区。该盆地断裂构造发育、碎屑岩沉积厚度大，具备形成沉积盆地传导型地热田的地热地质条件。本文从其地质构造、径流与排泄条件、地温场特征及已有地热勘探井成果等方面分析，初步认为，敦煌盆地属低温地热资源，规模为大型地热田。
关键词：敦煌盆地；五墩～伊塘湖断陷；低温地热资源；大型地热田
1地热地质条件
1.1地层岩性及地质构造
敦煌盆地属塔里木地层区塔南地层分区，分布的地层主要有新生界第四系、新近系，中生界侏罗系，太古宇-古元古界敦煌岩群。太古宇-古元古界基底由中部向四周逐渐抬升，总体上南部上升梯度大，北部上升幅度小。该盆地断裂构造发育、碎屑岩沉积厚度大，具备形成沉降盆地传导型地热田的地热地质条件，尤其盆地内五墩深凹构造单元的五墩～伊塘湖断陷区，是地热资源最有利的储集区。
1.2水文地质条件
根据地下水赋存条件、水力特征及地下水补、径、排条件，敦煌盆地地下水类型划分为松散岩类孔隙水、碎屑岩类裂隙孔隙层间水、基岩裂隙水三类。松散岩类孔隙水具有明显的水平分带性，依据其性质划分为潜水和承压水两类；碎屑岩类裂隙孔隙层间水地表无出露，主要含水层岩性为新近系、侏罗系的泥质砂岩、泥质砂砾岩、砂岩等碎屑岩；基岩裂隙水主要分布于三危山、一条山一带以及盆地底部基岩中。
1.3地下水的补给、径流与排泄条件
第四系松散岩类孔隙水主要接受河水、渠水、灌溉回归水渗漏补给及大气降水渗入补给、侧向径流补给，补给来源较好。其运动方式以水平向下游运动为主。排泄方式有地面蒸发及植物蒸腾、人工开采及向下游侧向径流排泄；碎屑岩类裂隙孔隙层间水主要来源于三危山山前断裂带及党河河谷侧向径流补给，总体流向自西南向东北径流；基岩裂隙由于深埋地下，仅接受上层碎屑岩类裂隙孔隙层间水的渗入补给和南部山区基岩裂隙水通过联通山区与盆地的导水裂隙侧向补给。一般径流缓慢，与区域地下水流动方向一致。在盆地前缘以顶托方式补给碎屑岩类裂隙孔隙层间水和向深部运移排泄。
1.4 已有地热勘探井及地温场特征
目前，敦煌盆地有详细地质资料的地热勘探井一共有4眼，均位于敦煌盆地五墩深凹内，揭露热储层段均为新近系热储，混合出口水温38℃。依据地热井不同孔段所测地温及计算地温梯度，0-30m为上部变温带，温度17℃—22℃，30—75m段为恒温带，温度17℃，75m以下为增温带，地热井揭露段最大地温57.6℃。其中，75—400m段地温增幅较大，属快速增温段，最大地温梯度达6.1℃/100m（伊塘湖地热井实测值计算），400m—700m段地温增幅变小，属缓慢增温带，700m以下地温增率逐步变大。由此可见，不同的地层导热性能存在差异，地温梯度呈阶段性的递增趋势。
2地热资源赋存特征
2.1赋存条件分析
结合已有的地热井资料，五墩深凹地热异常的成因为沉积盆地型地热异常，属低温地热田，地热田兼有层状热储和带状热储特征，彼此存在成生关系。地下水受盆地南部山前隐伏压扭性断裂及盆地基底断裂的导热作用及以深循环热水为载体的热源加热，形成热水储存于热储层中，其容纳了大量的热能。新近系上段及第四系巨厚的沉积地层，特别是巨厚的泥质沉积层阻断了热水向浅部运移的通道，形成良好的热储盖层，为五墩深凹地热异常的形成提供了良好的条件。
2.1.1盖层
敦煌盆地五墩深凹第四系为一套河湖相松散沉积物，无胶结，渗透性好，厚度150-315m，水温17-23℃，地温梯度1.5-2.0℃/100m，为良好盖层。岩性主要有含砾粗砂、中细砂、砂砾石，下部为砂砾岩，其间夹有多层的粉土等稳定隔水层。
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2.1.2热储地质特征
根据区域地层岩性结合已有地热孔资料，五墩深凹热储大致可划为新近系、中生界侏罗系和太古宇-古元古界敦煌岩群三层：新近系为一套滨海相碎屑岩沉积，富水性好，厚度287.5-664.76m，地温36-41℃，地温梯度3-4℃/100m，为第一热储层。热储具有孔隙度大，渗透率高，水量较大的特点，但水温较低。单井出水量1000—1500 m3/d，井口水温38℃，属低温地热资源；中生界侏罗系为一套浅海相碎屑岩夹灰岩和火山岩沉积，为第二热储层，西参1石油钻孔揭露厚度1892m，地温41-52℃，据太阳温泉酒店地热井揭露，热储岩性为粉砂岩、中细砂岩、泥质粉砂岩，致密坚硬，水量不大，地温梯度0.73-2.0℃/100m；太古宇-古元古界敦煌岩群为一套中深变质碎屑岩夹大理岩及多层中基性火山岩，厚度＞2882m，受侵入岩体及深大断裂作用，推断为第三热储层，推测地温在52℃以上，地温梯度2.3℃/100m左右，热储以基底风化壳热储和裂隙热储存在，热储岩性为敦煌岩群片麻岩、斜长角闪岩、透辉石岩、石英片岩、大理岩和黑云母石英片岩等。
根据已有地热孔勘探资料，敦煌盆地目前开发利用热储主要为第一热储层—新近系热储。新近系热储为一套滨海相碎屑岩沉积，呈水平层状分布，主要富水层段分布于650.00-981.00m段。地温梯度2-3℃/100m，在一定条件下也起到盖层作用。热储具有孔隙度大，渗透率高，水量较大的特点，但水温较低。
2.1.3热源分析
敦煌五墩地热田兼具深部热传导和构造热能特点，层状传导型和带状传导型共存。依据区内地热地质特征以及热储的分布特征，分析地热田的热源主要来自于以下三个方面：
①大地热流正常增温，地下水在深循环过程中，靠岩温加热，达到岩水温度平衡，在水头压力差的作用下，沿底部孔隙、渗透性较好的热储层中侧向缓慢流至盆地下游。②三危山山前深大断裂及盆地基底断裂导热，通过地层的自然传导将深部热不断向浅部运移，或以地下水为载体在深循环的过程中进行对流作用，在地下水径流过程中对地下水进行加热，形成地热水。③三危山山前深大断裂及盆地基底断裂经摩擦、变质，释放出巨大的能量，这些能量自然转变为热能，通过传导作用，加热周围岩层或载于深循环的地下水形成地下热水。
2.1.4地热流体化学特征
经以往地质工作勘查，浅层地热水为含硼弱碱性水，除矿化度外，接近热田变质水型，为我国已开发地热田中常见类型。依据敦煌宾馆地热勘探井资料，下部的深部地热水属Cl--SO42--Na+型水，热水矿化度含量为1807mg/L，按矿化度分类属微咸水，pH值为8.2，按酸碱度分类属中性水，该井出水水温38℃,按地下热水的温度分类为低温地热资源。
3开发利用前景
敦煌盆地地热田热流体温度小于40℃，评价地热流体可开采量分别为5.65×106m3/a，属于极具开采潜力区，可优先直接用于休闲洗浴疗养、温室种植、土壤加温花卉栽培和水生养殖产业，经适当加温及水质处理后也可用于冬季大面积建筑供暖。
4结论
敦煌盆地南侧三危山山前活动断裂为热储层的主要热源，其次为地层随深度的自然增温和盆地基底放射性地层衰变加热增温，热储层地下水主要为地质历史形成的“古水”，少量为山地的侧向补给，属顶部无地下水补给的集热储热系统。敦煌盆地已有的地热井单井涌水量介于1200-2000m3/d之间，井口水温30-39℃，矿化度5.37-12.33g/L，水化学类型基本以Cl?Na型为主。经初步分析，敦煌盆地属低温地热资源，规模为大型的地热田。
参考文献
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论文作者:骆淑敏
论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期
论文发表时间:2019/5/22
标签：地热论文; 盆地论文; 敦煌论文; 地温论文; 碎屑岩论文; 孔隙论文; 裂隙论文; 《防护工程》2019年第3期论文;