從長春市南關區某溫泉井專案談開發地熱資源存在的問題

寇偉 寇通 鄭州地象科技有限公司

上個月應邀幫朋友參加了長春市南關區某溫泉井專案招標工作，發現國內地熱資源開發專案存在一些共性的問題，結合我們以往地熱勘探工作中的經驗和研究成果，提出對這些問題的個人見解以為借鑑。

一、甲方對地熱資源構成與開發缺乏基本的認識

通常見到有關文章都會說形成地熱資源的三個基本條件是熱源、熱儲層、蓋層，讓人誤以為三者缺一不可，凡具備這三個條件的區域就可以形成地熱田、地熱帶，區域內到處都可以開發地熱，而不具備這三個條件的區域就沒有地熱資源。其實這是一個誤導性很強的錯誤概念。

地核就是熱源，地熱無處不在。地核本身就是一個由地殼和地幔層包裹著的“大火球”，地球內部的溫度高達約7000攝氏度，而在80至100公里的深度處，溫度會降至650~1200攝氏度。地熱能透過各種方式向地球表面傳播熱量至人們可以採集到的地殼上層，就形成了人類可以開發利用的地熱資源，它是一種與地球同在、取之不盡用之不竭的熱能源。由於地殼基底構造及斷裂活動影響，形成一系列次級斷陷盆地和斷塊隆起，盆地下陷和斷塊隆起縮短了地表與熱源的距離，地溫梯度相對就高些；而沒有地質異常、相距熱源稍遠的地區，地溫梯度相對低些，但地熱能無處不在。

斷裂構造是形成熱儲的必要條件。目前人類主要是以水為媒開發利用地熱能的，而地下的熱水都是地表水沿裂縫滲透到深部受熱形成的，基本上不存在遠古留存圈閉在地殼內的地熱水資源。地殼巖體受構造應力作用發生變形，一旦超過其可承受強度就會使巖體的連續性和完整性遭到破壞，進而產生各種大大小小的裂縫，這些裂縫在地質學中表徵為張性斷裂構造，構造內較為鬆軟的填充介質間形成的含水裂隙，構成了地表水下行的滲透通道，地下無論深淺的含水層都是透過這些裂縫向下滲透彙集而成的。任何區域都存在張性斷裂構造，除了地質圖上標出的斷裂帶之外，山區的谷溝都會存在張性斷裂構造，盆地、平原也存在著隱伏的張性斷裂構造。

構造記憶體在足夠的賦水空間是形成熱儲的充分條件。一般而言，裂縫張開得越大、斷裂破碎帶越寬、破碎巖程度越大，透水量和蓄水量就會越大；斷裂的深度越深、熱水迴圈量越大，打出地熱水的溫度就越高；斷裂帶延伸的距離越長、斷裂構造內的蓄水量就越大、地表水下滲供給源越充沛，地熱水的出水量就越有保障。同時，不同地層巖性的孔隙度和裂隙發育程度決定了構造內賦水空間（蓄水量）的大小，溶洞、孔隙發育的灰巖、白雲岩及沙層的容水空間大、流動性好，粗砂岩、中粗砂岩和砂礫岩的結構較鬆散、孔隙度較高，這些地層在斷裂構造內容易吸收地表下滲水並在同層滲透形成構成孔隙型層狀熱儲；其它巖性地層的賦水性較差或很差，即使是在斷裂構造內形成的容水空間也很小，熱儲容量較小。

是否存在蓋層對於地熱水溫影響不大。

地球內部相當於一個“大火爐”，盛滿裂隙水的張性斷裂構造離熱源越近、構造內的水溫就會越高。斷裂規模、構造性質、地溫梯度等都直接影響著地熱水的溫度。斷裂規模越大，地熱異常區域越大；斷裂越深，地熱水溫度越高；斷裂越長且賦水性越好，地熱水保有量就越大。地表水沿構造內裂隙向下滲透，在深部圍巖地溫的作用下逐漸增溫形成地熱水，當溫度升至與圍巖溫度相同時地熱水溫變化趨於平衡形成等溫帶，在等溫帶之上隨著圍巖地溫逐漸降低，地熱水溫隨之遞減。因粘土、沙土、泥岩、板岩等介質的導熱係數小、密度低、擴散率小，在接近地表的淺層可以構成地熱蓋層，減少地溫能向地表的擴散速度。然而，在地質構造條件相同的情況下，影響地熱水溫的關鍵因素不在於是否存在蓋層，而是取決於鑿井孔位是否處在斷裂構造內的含水層多的中心位置、是否能取到深層較高溫度的地熱水。若是井孔深層地熱水溫較高，沒有蓋層防止散熱也能源源不斷地抽取出較高溫度的地熱水；若只是抽取到淺中層地下水、井孔深層沒有含水層，即使有蓋層抽取出的地熱水溫也不會高。

由此可知，開發地熱資源的關鍵就是找到張性斷裂構造，在賦水性好的構造中心位置鑿井，儘可能抽取地下深層熱水。

二、甲方開發地熱資源專案存在的問題

1、對於勘查區地熱資源的研究方向有誤

大多數投資地熱井的甲方不懂地質和物探，大都會先看一些介紹性的文章、瞭解開發地熱資源的基本情況，也有比較用心的甲方會請本地地質單位的專家進行諮詢和指導。目前國內從事地質工作的有地礦、煤田勘探、有色勘探、核工業勘探等單位，因工作性質造成專業較為單一，真正對地熱地質構造情況熟悉的不多。他們一般是從地層、巖性入手，重點研究勘查區地下地層序列分佈及其深度，套用熱源、儲熱層、蓋層三要素模式評價勘查區地熱資源概況，看是否存在賦水性較好的熱儲層及其所在深度，設定目標為打到這個含水地層取地熱水。這種研究地熱地質來評價地熱資源的套路存在著一個方向性的錯誤，就是堅信書本上畫的熱儲層為同一巖性形成的平面狀含水層，其中的地熱水是靠同層流動補給的，只有碰到這一含水層就肯定會打成地熱井。其實，在勘查區做地熱地質研究，最關鍵的是要找張性斷裂構造，只有存在一定規模的斷裂構造，地表水才能沿構造內裂隙向深部滲透形成熱儲的補給源，在構造內才會沿斷裂帶形成具有一定流動性的含水通道；其次才是研究地層巖性序列，從不同地層的深度及其賦水性來評價構造內熱儲規模及可能達到的出水量。勘查區內若沒有斷裂構造，就難以成功開發地熱資源。

2、對於勘查區地質構造認知不足

國內地礦類學科一直是地質專業與物探專業分開設定，學地質的不瞭解物探方法，學物探的對地質學之甚少。在國內的幾大系統地質勘探單位內部，都分設有地質、水文、物探、鑽探等部門，術有專攻、分工明確，但協同意識較差。按照我個人做地熱專案的學習和工作經驗來講，要做好物探定井工作就必須懂地質。勘查區內有沒有可被開發的地熱資源，關鍵是要看是否存在形成地熱資源的地質構造。在開發地熱資源之前，就可以通過了解勘查區域的地形地貌、地質條件及相關論文資料，先在地質圖上檢視附近有沒有紅線標明的斷裂帶，再利用谷歌地球透過標明高程並連線查明是否可能存在隱伏斷裂帶，基本上就可以判斷出是否存在張性斷裂及其走向；然後檢視地質圖瞭解勘查區及周邊的地層巖性資訊，對於勘查區從地表向下岩層巖性序列及層厚、賦水性有個基本的概念；最後再透過網路查詢有關勘查區所在地區水文地質、地熱資源及開發的資料和論文，初步掌握勘查區水文、地溫、地下水系及屬性、已打井情況等資訊。對以上資訊進行綜合分析，就可以判定勘查區內開發地熱資源的可行性了，並且還可以初步確定勘探靶區範圍及初步勘探線路，預判打地熱井可能實現的、及最少的出水量和水溫，供甲方參考決定是否投資開發地熱資源。

3、制定開發地熱井預期達到的目標存在一定的盲目性

甲方開發地熱資源目的是要熱水，願望肯定是溫度越高越好、出水量越大越好。然而現實卻是絕大部分鑿井結果並非能夠如願，而且大部分地熱井鑿井結果為乾眼或出水量很小，有熱沒水就只有報廢。當然，有水但不夠熱也是達不到利用地熱的目的，雖然國家規定水溫達到25oC以上就算是地熱資源，但是若是用於洗浴時溫度低於37oC的話人體就感覺到不舒服，地熱水溫度只有在40oC以上時才能直接使用，否則還要加熱才能使用。很多號稱溫泉的地熱井實際上深部沒有遇到含水層，都是利用淺層冷水經過加熱後水溫才達到40oC以上的。且不說凹陷盆地或斷裂隆起地熱異常地區，正常地區地下2000米含水層的水溫都在50oC左右，關鍵是要真正能抽取到1500米之下深層的地熱水。很多地熱井都說打井深度在2000米之下，可是出水溫度卻不到30oC，實際上是在1000米之下根本沒有遇到含水層，抽取的只是淺中層的溫水。甲方制定開發地熱井預期達到的目標時，要在初步判斷勘查區記憶體在斷裂構造前提下，根據斷裂構造的規模大小、不同深度地層巖性及其賦水性，預判構造內裂隙發育情況及深部熱儲規模，才能估測出水量的大小；再根據熱源分析及周邊地區地溫梯度情況，結合固井深度來估測出水溫度。比如說在長春市南關區勘查區範圍內，大約在800——1000米就會遇到侵入岩，如果打不到斷裂構造內再向下鑿井都不可能有水。根據附近地熱井情況，這一地區普遍是缺水不缺熱，只要是1000——1500米深度段有含水層，出水溫度就會在40oC以上，但是出水量基本上都不高。甲方把地熱井預期達到的目標定為“出水量不小於300立方/天、溫度不低於26度”，屬於要水量不要溫度的不符合實際的目標。

4、物探方法盲目追求高大上、忽視了精準度和成功率

受國內勘探單位影響，甲方為規避風險而盲目追求多而全、高大上。目前國內地熱勘探方法中備受推崇的是V8、GDP32等綜合物探儀，其多種方法中最常用的是CSAMT可控源和AMT音訊大地電磁法。一是因為可以縱向分層的頻率域深部勘探方法中除了地震勘探法之外就是大地電磁法了，而且大地電磁對於水異常的反映明顯；二是這些裝置都是花二三百萬元進口的先進裝置，只有大的地質勘探單位才配備得起，具有明顯的競爭優勢。對於物探方法並不瞭解的甲方，只能透過看物探裝置的先進性、勘探單位的資質、地質專家的意見，來選擇物探方法和施工隊伍，這也無可厚非，但是很容易忽視物探方法的精準度和成功率。在物探報告中，往往會寫到物探結果存在一定的多解性、不確定因素，需要使用多種物探方法配合勘探，建議在某個點上打一個鑽探孔進行驗證。其實，所謂的多解性就是說探測結果不準確；使用多種方法綜合勘探也是因為不相信一種儀器的準確性、想透過多種方法來提高勘探結果的一致性；打一個勘探孔驗證更是無稽之談，打地熱井與鑽探找礦不同，一個鑽探孔要幾百萬元，沒有水怎麼辦？因此，選擇物探方法進行深部地熱資源勘探應該看其是否能夠滿足以下基本條件：一是有效探測深度至少要達到2000米，而且採集資料要準確可靠；二是屬於可對地下剖切分層的頻率域方法，而且縱深解析度不能超過10米/層；三是組成線剖面的探測點間距不能超過10米，點間距過大就看不清或漏掉含水構造。若是不能滿足以上三個條件，即使是昂貴的進口裝置、國際的先進技術，最多隻能作為前期勘探或輔助勘探手段，不能用於精準勘探定地熱井。

三、地熱資源物探方法及勘探中存在的問題

物探是地球物理勘探的簡稱，在開發地熱資源中起著非常重要的作用。地熱井的出水溫度要達到40度以上，一般要打深度2000米左右的井。僅僅靠地面地質勘查和參考其它區域的資料肯定是不行的，必須像醫院做CT檢查一樣、使用物探方法對大地剖切層析，看清楚地下構造和水的分佈，才能有目標的定井、確保成功抽取深部熱水。

目前常用的地球物理勘探方法有電法、重力、磁法、電磁法、地震勘探、遙感、雷達等方法。不同的物探方法解決的地質問題是不相同的，直流電法和地質雷達所達深度有限，不適合深層勘探；重力和磁法勘探是根據重力和磁力測值的變化來觀察地下地層起伏變化及發現較大斷裂構造，只能用來粗略評價區域性地質構造。地震勘探是一種深度大、精度高的物探方法，透過分頻掃描分析可以進行細密分層觀察斷裂構造，但是對於水的異常反應不夠敏感，且勘探成本過高、耗時過長，一般多用於石油勘探、很少用於地熱勘探業務。目前在地熱資源勘探定井實踐中應用較多、效果較好的是可控源CSAMT、音訊大地電磁AMT和地象科技研發的MT-VCT大地電磁成像深層探測儀等大地電磁物探法。

AMT音訊大地電磁法儀（1——1000Hz）和MT大地電磁法儀（0。0005——320Hz）是在進口V8、GDP-32、GMS-07e多功能電法儀中常用於地熱資源勘探定井的物探方法。AMT（MT）屬於天然場源頻率域電磁法，具有無需發射人工場源、裝置輕便等特點，在地表採集天然電磁場由高到低的頻率響應序列，可以較粗地獲取地下分層巖性資訊，探測深度可達2000米（AMT）或3000米（MT），可用以查明區域地層結構、斷裂構造的產狀、推斷控制地熱儲層及構造。根據國家制定的大地電磁測深法技術規程要求，佈設探測點不能在山頂上和山溝裡、要遠離電磁干擾源（離開廠礦電站2公里以上、高壓線500米以上、公路200米以上）；在沙漠、戈壁、岩石露頭區、非均勻體旁布極勘探時，應在電極四周澆水降低接地電阻；電極應埋入土中20——30釐米、磁棒水平埋入土中30釐米；四個電極對稱接收距離最少50米。之所以對使用AMT（MT）法物探儀提出種種條件和限制，主要還是源於其本身存在著明顯的效能缺陷：（1）體積勘探的性質決定了AMT的解析度不高，四個電極兩兩之間距離最少100米，採集到的資訊裡包含了四個電極覆蓋面積地下各層巖性的綜合資訊，若是點間距小於100米，採集資訊就會產生相應程度的重合；（2）按照國外大地電磁法原理，在天上的電磁場源以均勻平面電磁波垂直於地面向下傳輸，因其受到電阻率橫向和垂向不均勻性的影響而逐漸衰減，縱向分辨能力將會隨著深度的增加而迅速減弱，因此在地表接收到透過二次場反射上來的大地電磁場訊號更弱、真實成分更少；（3）為了解決天然場源微弱訊號性質，AMT採用增加在每個測點上的觀測時間、加大疊加次數來提高一致性，因受地表電磁場干擾的影響並沒有起到應有的效果，反而低頻的觀測誤差更大；（4）由於AMT勘探裝置的抗干擾能力差，受遍佈城鄉的電力線路電磁干擾嚴重，導致很多地方不能勘探、或探測資料一致性差，反演過程中只能靠經驗人為修正，導致分析結果存在較大的不確定性和多解性，嚴重影響了地熱資源勘探定井的效果。

CSAMT可控源音訊大地電磁法是為了克服天然場源訊號微弱、容易被地表電磁干擾訊號淹沒的缺陷而發明的人工場源物探方法。CSAMT法的優點是發射頻率和強度可控、利用改變頻率進行不同深度的電測深，每次發射32-45個頻率（深度層）、佈置3-10個探測點的電磁測深接收任務，高阻遮蔽作用小，可以穿透高阻層。CSAMT原理是透過發射極MN向地下發射的大電流形成的電磁波，會形成一個以收發距r為直徑大圓在接收端附近於水平的平面波，來替代天然場源電磁波向大地深部傳播，這樣就可以按照AMT原理和方法進行反演解釋了。其與AMT相比，CSAMT接收的大地電磁訊號要強、不易被電磁干擾訊號淹沒，接收端只用MN兩個電極、體積效應影響小，另外實際勘探深度也大一些。不足之處是：受人工場源發射技術和功率限制，使用CSAMT法時收發距應為勘探深度的3-5倍，最大勘探深度最多3000米，而且中間還不能有高阻阻斷，單次發射和接收需要相隔十幾公里的多個操作者配合，費時、費工、效率低。另外，從發射到接收十幾公里長的扇形範圍內若是有嚴重的電磁噪聲干擾時，勘探效果就會不好、可信度較低，現實中很難克服或規避。

綜合考察AMT和CSAMT法在地熱勘探中的應用問題主要為：（1）電磁干擾，目前城市鄉村電網密佈，距離500米的限制就把很多可能存在斷裂構造的區域排除在外了；（2）地形限制，目前需要開發地熱資源的大部分都在山區，這兩種方法受地形限制影響很難施工，尤其是在山谷內根本不可能橫切斷裂佈線勘探；（3）可信度低，儀器本身抗干擾能力差，加之環境干擾、施工困難等問題，導致採集資料可信度差，只能拿多解性來搪塞；（4）解析度差，縱向分層和橫向點間距大約都是50米，用於地熱資源勘探可以透過判斷高低值找出較大斷裂構造，但構造內是否有多少個含水層及其深度位置、賦水性好或差卻根本不出來，只能蒙著在構造內定井。

圖一 AMT和CSAMT地熱資源勘探定井成果圖示例

MT-VCT大地電磁深部構造成像儀也屬於大地電磁法儀，但與國外的大地電磁理論體系和架構設計上均有較大差異。MT-VCT大地電磁法的場源是地殼之下輻射到地表上的電磁波、取樣資料反映的是地下各層介質對電磁波的衰減特性、探測深度由映象原理的波長所決定，按照這一理論所設計的探測儀器僅用一個探頭採集地下電磁波的磁分量數值，透過各種措施遮蔽地表之上的電磁干擾以保證採集地下資訊的可靠性，由映象原理形成的頻率與深度一一對應關係表，有效探測深度可達一萬米。用於定地熱井勘探的MT-VCT成像儀的勘探深度為4000米，2000米之上可以實現縱深5米/層、橫向5米/點間距的高解析度剖面圖，透過大資料堆砌成圖清晰展現地下V形含水斷裂構造、含水層深度位置和規模等情況，選擇最佳位置定井。

圖二 MT-VCT大地電磁映象測深探測儀成像剖面圖V形斷裂構造圖例

四、甲方招標開發地熱資源專案應注意的問題

1、在正式投標前應先分別與投標單位進行研討

地熱勘探和鑽探專案與產品招標大不相同，更多靠的是知識、技術和經驗。即使是物探裝置和鑽井裝置相同，但操作人員的技術水平和經驗也可能差別很大，比如說使用V8綜合物探裝置中的CSAMT或AMT方法進行勘探，探測同一個剖面的操作人員不同、所採集到的資料就會不同；對同一個剖面資料檔案進行分析，因軟體分析人員對於地質構造的認識不同、取捨資料思路不同，所繪製出的等值曲線剖面圖也會不同，所有這些需要透過座談才能瞭解清楚。更重要的是要透過研討了解投標單位對勘查區地熱地質及斷裂構造的認識、對於勘查區開展物探的設想和初步設計，若是對於勘查區地質構造缺乏有一定的認識和有目的勘探設想，就不可能真正找到斷裂構造定地熱井。我們曾經對某省二水所定地熱井進行重新勘探定井，地質圖顯示有一條北西向斷裂帶，只是到水庫邊結束，而勘查區正是在水庫的另一邊，從衛星地圖上查詢低高程連線，可以看到有一條與地質圖上標示完全吻合的北西向斷裂帶，而在勘查區內還有方向一致的低高程隱伏斷裂帶繼續向東南方向延伸。在此地只要垂直於斷裂走向設計初步勘探線路就完全可以找到斷裂構造，可是檢視他們使用V8可控源方法勘探的9條線路，只有一條北北西向線路沾了一點邊，其它線路都遠離隱伏斷裂帶，這就說明他們對於勘查區地質構造知之甚少，盲目勘探，工作沒少做，卻都沒有做到點子上。而我們使用MT-VCT沿東西向公路初探的第一條線就找到了斷裂構造的中心位置。

2、儘可能將物探與鑽井施工分開招標

即使是在國內的幾大系統地質勘探單位內部，物探與鑽探都是分開設定的相對獨立的單位。那些規模較大的私營鑽探公司大部分也買不起二三百萬元的V8類的物探裝置，更別提稍小一些的公司了。若是地熱井招標要求投標單位即能做好物探、又能打好井，符合條件的單位少之又少。建議甲方最好是將地熱資源勘探與地熱井鑽井施工分開招標，先選擇具備地熱勘探技術和經驗的物探公司進行地熱勘探定井，根據選定井位的地質條件和建議鑿井深度，再有目的的進行招標選擇鑽井施工單位。若是甲方需要物探與鑽井施工放在一起招標，則應該允許以鑽井單位為主、物探單位外協。我們地象科技公司在哈爾濱市先鋒路做的百強地熱井勘探專案，就是由黑龍江省地質科學研究所水工環院承接的地熱井勘探鑽井專案，雖然地質所自己有物探公司和V8裝置，他們還是把勘探業務交給了我們。由於哈爾濱市主城區內2000米之上全部是白堊系上統和中統地層，泥岩過厚、只有泥質砂岩且層薄，賦水性很差，在繞城高速以內打過十幾眼地熱井都沒有成功，而且勘探區域只有300x300米範圍、區內設有兩條埋地高壓電纜。水工環院感覺成井希望不大，但甲方堅持要打，我們使用MT-VCT勘探找到斷裂構造後定井，結果成井後出水量達到10立方米/小時、井口出水溫度53ｏC。

3、透過監理把控好勘探施工細節

為隨時掌握施工動態，甲方最好是找一個懂得物探和鑽井的人員做技術監理，以保證工程質量。在勘探過程中：（1）要保證是按照設計要求垂直於預先分析的斷裂走向進行初步勘探，線路設計儘可能長一些，以掌握構造內外地層及含水裂隙變化情況；（2）要確認乙方按照承諾規範施工，確保採集資料真實可靠、分析時資料不被隨意刪改；（3）在勘探剖面圖顯示確實存在斷裂構造的基礎上，應並行加測一兩條線，以驗證分析出的斷裂構造的真實性；（4）應在確認斷裂構造內含水層分佈及深度後，有把握地確定井孔位及鑿井深度。根據能源局頒佈的“可控源聲頻大地電磁法勘探技術規程”要求，供電電極（A，B）間距一般要求1——8公里，且地質條件儘量一致、中間不能有高阻阻斷，收發距應為探測深度的三倍以上；測點應遠離強幹擾源，建議離工廠、變電所等2公里以上，離電臺、通訊基站等1公里以上，離高壓電力線等500米以上；佈置接收裝置時，電極埋入土中深度應不小於30釐米，接地電阻不大於2千歐，水平放置的磁棒與MN電極方向垂直且誤差應小於1度。CSAMT規程的這些要求在野外施工操作時很難保證做到，只是要把控好不能相差太多、不偷工減料就好。

五、對長春市南關區開發地熱資源的初步認知

針對長春市南關區某溫泉井專案，我們做了一些前期資料收集分析工作，對長春市南關區開發地熱資源有一些初步的認知，僅供參考。

1、區域地質背景

中國東部自白堊紀開始經過一個新的構造——岩漿發展階段形成了盆山（嶺）體系。長春市自西北向東南形成四大構造單元——松嫩盆地、大黑山條壘帶、伊舒地塹、將軍嶺褶皺帶。勘查區所在的長春市南關區地質構造屬於新華夏系第二隆起帶的沉降帶過渡地帶、松遼盆地東南緣，伊舒地塹呈北東向在東南部透過。地質年代分泥盆紀、二迭紀、侏羅紀、白堊紀、第三紀、第四紀。而勘查區恰恰地處伊舒地塹和長春市區之間，位於兩大構造單元伊舒地塹和松遼盆地的交接部位。勘查區內及周邊有幾個重要的構造帶，如南北向的伊通河斷裂、北西向的淨月—東大橋斷裂、北東向的淨月—新立城斷裂等，這些較大的構造和一些較小的次級斷裂為在勘查區尋找張性含水斷裂地熱構造提供了基礎。真正對本次勘探定井產生直接影響的應該是勘查區西側南北向的伊通河斷裂。

2、地層巖性

勘查區在地質結構上屬第四系堆積物，除有部分基岩裸露外，大部地區均被第四系地層所覆蓋，與基岩呈不整合接觸。因缺乏勘查區內地質勘探鑽孔資料，只能根據國家地質相簿資料從東部丘陵山區出露地層自上而下來推測勘查區地層巖性，另外可以透過周邊已打地熱井瞭解地層厚度及到達侵入岩的深度等情況。地質圖顯示，地四系下伏地層為白堊系下統地層，勘查區東約2公里處開始為白堊系下統泉頭組K1q，巖性以紫色砂岩、泥岩為主，夾灰白色含礫砂岩、細砂岩；向東4。4——5。9公里段為白堊系下統沙河子組K1s地層，巖性為灰白色礫岩、砂岩、粉砂岩、泥岩夾薄煤；再向東即為大面積的燕山期花崗岩地層。勘查區白堊系地層厚度沒有確切的資料，只能參考周邊地熱井情況進行判斷：在勘查區北西約10公里的南湖賓館地熱井，大約1000米見花崗岩；在勘查區西22公里某地熱井，在1786米見花崗岩；據業內朋友介紹，在南關區有幾個地熱井都是在1000米之上見花崗岩。由此可以推斷，在勘查區的侵入岩頂面深度應該在800——1000米之間。

3、斷裂構造分析

地熱資源勘探的目的就是尋找地下深部含水構造、在最佳位置鑿井深層取水。只要斷裂足夠大、含水層足夠深，圍巖地溫足夠熱、地熱水溫就會明顯高出同深度地溫值。所以，能否抽取出足夠熱度的水，關鍵是要找到深層含水的張性斷裂構造、在構造中心多層V形聚水區位置鑿井取到地下深層熱水。勘查區地處伊舒地塹和松遼盆地兩大構造單元的交接部位，雖然在國家地質資料庫中查到的地質圖中沒有標出伊通河斷裂帶，但在多個研究資料中都提到了伊通河斷裂；從地形來看，在勘查區南部伊通河上游、兩山之間的新立城水庫，直接與伊舒地塹相連，可知沿伊通河應該存在一條伊舒地塹的次級斷裂。

4、利用低高程法確定勘探靶區範圍

透過在谷歌地球上查詢相對低高程點的方法，在勘查區附近找出並標定高程的相對最低點、將這些低高程點相連，就可以發現可能存在的隱伏斷裂帶。由圖二標出的低高程連線圖可以看出，在勘查區沿伊通河存在明顯的南北向隱伏斷裂帶。西側低高程連線與現有河道基本一致，東側低高程連線則基本上是在南北直線方向連通，分析應為古河道遺留下痕跡所致，推測其與南北向伊通河斷裂帶較為吻合。另外，透過詳細搜尋沒有發現北東向明顯低高程連線岔出的次級隱伏斷裂，說明在勘查區應以南北向斷裂為主確定勘探靶區、設計勘探線路。在勘查區中線偏西側有一條貫穿南北的220KV高壓線，應以高壓線西100米為界向西600米、穿過伊通河東側低高程連線圈定為勘探靶區。為避開前八里堡村，將勘探靶區分為南北兩塊，待初步勘探找出隱伏斷裂構造中心位置及查明賦水性後再確定進一步詳細勘探靶區範圍。

圖三 勘查區低高程標示隱伏斷裂走向圖

5、勘探線路設計

進入勘查區後先利用MT-VCT大地電磁成像深層構造探測儀在勘查區進行3條貫穿東西的初步勘探，透過長距離面積性初步勘探：（1）瞭解斷裂構造存在的確切位置，且與勘查分析結果是否一致；（2）觀察一下是否存在次級斷裂及其走向；（3）整體性考察勘查區地層巖性的賦水性情況，找出勘查區侵入岩層頂面深度位置及其變化。根據勘查區現場情況，設計3條沿東西向馬路初探線路，每條線路的勘探長度約2公里，點間距10米，計約600個探測點。目的是透過垂直於南北向伊通河斷裂帶進行勘探，初步確定斷裂帶V形構造中心位置及構造內賦水情況。

根據大面積初步勘探分析，找出斷裂構造、確定其中心位置及走向，就可以框定詳細勘查探測靶區範圍了。詳細勘探依然要垂直於斷裂設計成東西向線路、點間距均設定為5米，以便於形成高解析度剖面圖進行分析。可根據靶區大小先並行探測3——4條線路，確定斷裂構造內賦水性好、深部含水層明顯的位置後，再在該線兩側30米左右並行探測2條線路，進而選擇較佳位置定井。

5、對勘查區鑽探地熱井結果的估測

長春市區域位於松遼盆地中東部近邊緣地帶，盆地下陷和地殼斷塊隆起的雙重作用，導致距離熱源更近。燕山期侵入岩頂面距地表僅一千米左右，決定了勘查區開發地熱資源具有缺水不缺熱的特性，只要能取到超過一千米含水層的地熱水，水溫一定會超過40oC。所以，在勘查區鑽探溫泉地熱井的關鍵是要找到斷裂構造、取深部熱水。

張性斷裂構造其實就是由於地殼活動造成地表開裂形成較寬的裂縫、經過逐漸填充累積基本填平後形成的。其特點是：構造內中深部地層晚於兩側圍巖、賦水性較好；構造內裂隙發育較好，且各深度層含水裂隙基本上呈V字型向構造中心匯聚、在V形底部形成含水層；斷裂越大、裂縫越寬、地表水沿裂隙向下滲透就越深，深部破碎越嚴重、裂隙發育越好、蓄水空間就越大。因此，在勘查區找到斷裂構造中心位置定井，所遇到的V形裂隙聚水層就多、兩側花崗岩所夾白堊系地層下陷就越深，深部地熱水儲量相對就大一些。

假定固井止水深度為600米、鑿井深度2000米，對於勘查區內在不同位置定井、鑽探地熱井可能出現的估測結果：（1）在伊通河斷裂構造中心、中深部可穿過多個含水層的位置鑿井，預計出水溫度35oC左右、出水量在10方/小時以上；若是在斷裂構造內但離V形構造中心較遠鑿井，預計出水溫度30oC左右、出水量約為5方/小時以上；若是沒有在斷裂構造內鑿井，預計出水溫度低於30oC、出水量不足5方/小時。實際的固井止水深度和取水深度段應根據鑿井後的測井結果而定，若是深部含水情況較好的話，建議是保溫度、適當犧牲出水量，將取水深度段降至800米以下，確保出水溫度高於40oC，出水量在10方/小時左右即可。

鄭州地象科技有限公司 寇偉