河南省南阳市地热资源分布规律

南阳盆地位于河南省西南部,北靠伏牛山,东扶桐柏山,西依秦岭,南临汉江,东界河南省泌阳县、桐柏县,南接湖北省襄樊市、郧阳地区,西与河南省淅川县相连。南阳盆地属秦岭地层区,该地层区断裂发育,特别是长期活动的深断裂十分发育,对各地质时期的沉积作用、岩浆活动和变质作用有着十分重要的控制作用,也影响着区域地下水的分布和富集。

地层岩性条件

地层岩性是控制深层地下水与地下热水很重要的条件。不同的地层岩性,导水性能和含水性能有很大的差异。第四系和上第三系的松散岩类,具有良好的导水性能和含水性能,尤其是砂层(中细砂、中粗砂)更是具有良好的导水性能。但由于其导水性能太强,地下水在其间流速较大,因此,热量易散失,不易形成较好的地下热田。而第三系的砂岩层(尤其是半胶结的砂岩层),既有一定的导水性,又是良好的含水层,且其上覆的泥岩层又是很好的隔水隔热盖层,在有利的地质构造条件下,易形成一定规模的地热田。

深层地下水和它的温度,在一定程度上取决于基岩的埋深和基岩顶部盖层的导水性和热传导性能的差异,取决于基岩和盖层空间分布的形态。一般地说,基岩顶部的导水性能和热传导性能差别越大,基岩起伏幅度(即盖层厚度的差别)越大,其温度差也越大。

南阳盆地的基底起伏较大,且在不同地方有不同的基岩,它们可能为白垩系的砂岩、泥岩互层,也可能是前中生界的变质岩类,或者是花岗岩基底。在南阳市区的下方,基底主要是变质岩和花岗岩为主。基岩上方即下第三系的砂、泥岩互层和上第三系的砂、粘土互层。泥岩的良好隔水隔热层、砂岩的良好热水储集层,加之良好的基底,局部岩溶发育段,构成了该区地热田形成与发展的地层条件。

 南阳地区地质构造图

地热田的形成特征

南阳盆地具有较高的地温梯度,较高的深、浅层地温,又有地下热水富集的隔水隔热条件和良好的通道(断裂)条件,其基底又是温度相对较高的变质岩系和火成岩体,因此,南阳盆地在某种程度上讲,应是一个“热盆”。

南阳市区位于“热盆”的北缘,特定的地层构造条件,加上地壳运动过程中遗留下来的古岩溶遗迹,更给地下热能的储集创造了良好的条件。

地热地质条件

热源

南阳盆地是河南省最大的一个山间盆地,地热系统属沉积盆地型 (传导型)。沉积盆地型是地球内的热能通过传导方式传递到地表,地表一般无地热显示,自恒温带以下温度随深度的增加而升高。南阳盆地热储类型属层状松散岩类孔隙热储。热源主要来自地壳深处及上地幔的传导热。根据物探资料,该区为莫霍面相对隆起区,可从地球内部向地表传导相对较高的热流,最有利于地下水升温。另外,靠近本区的6条断裂,有利于深部热量的传导和对流,对该区增温也起到了重要作用。

盖层

本区地热盖层为第四系、新近系上寺组、古近系廖庄组。第四系主要由粘土、砂质粘土和粉细砂组成;新近系上寺组主要由粘土、粉质粘土、砂质粘土、粉细砂构成;古近系廖庄组主要由泥岩、粉砂岩、泥岩组成。粘土、粉质粘土、砂质粘土、泥岩和粉砂岩单层厚度大,一般在10～37 m左右,热导率低,是良好的隔水层和不透水层,使热能得以保存和储集。视开采层段的不同,它们可单独也可共同构成热储层的盖层。本区第四系、新近系上寺组和古近系廖庄组地层的总厚度为550～1 200 m。

热储模型

本区属层状松散岩类孔隙型低温地热田,热储模型图如图1所示。热储层在地球内部传导热作用下,从地球深部源源不断获得热能。赋存于新近系热储层中的地下热水,起源于大气降水。然而,普查区热储层埋藏较深,上部还有80～800 m厚的第四系覆盖层,新近系热储层不大可能直接接受大气降水的补给,而是通过侧向径流方式获取上游方向径流来的地下水的补给。模型中,以近似水平的兰色箭头表示新近系热储层获取侧向径流的补给。赋存于古近系热储层中的地下热水,起源于山前大气降水入渗,通过地下水侧向径流和断裂带入渗后侧向径流方式获得补给。上部第四系、新近系和古近系所含多层厚层粘土、粉砂、粉砂岩、泥岩,是非常好的隔水层和保温盖层,使热能得以保存和储集。

结论

1)南阳盆地属层状松散岩类孔隙型低温地热田。

2)本区常被利用的有上寺组、廖庄组和核桃园组三个热储层,其中上寺组的水化学类型为SO4·HCO3—Na型,廖庄组的水化学类型为HCO3·Cl—Na型,核桃园组的水化学类型为HCO3·SO4—Na型。

3)本区上寺组和核桃园组热储层的地热水温度较高,偏硅酸含量达到了有医疗价值浓度和矿水浓度,可作为供暖、医疗及洗浴等用水开发。

4)南阳盆地平均地温剃度为2.6 ℃/100 m;热储含水层平均热导率为2.623 W/mK,平均颗粒密度为2.677 g/cm3,平均孔隙度为21.98%;平均大地热流值为68.2 mW/m2。